東北地理所在氣候變化下東北地區農業綠水安全風險評估方面取得重要進展
農業用水占人類用水足跡的90%，是世界上最大的淡水用戶。全球糧食需求增長導致的農業用水增加是造成水資源短缺的主要因素。氣候變化對水文要素產生的不利影響正在給全球水資源短缺帶來前所未有的壓力和挑戰。目前農業綠水安全風險的精細化評估研究較少,尤其對未來氣候變化情景下農業綠水安全風險的時空演變趨勢預估更為有限，難以為農業可持續發展的水資源安全保障提供科學支撐。東北地區是國家重要糧食生產基地，以依賴綠水的雨養農業為主。然而，在全球氣候變化背景下，區域氣溫升高、降水模式改變和干旱頻率增加對農業綠水安全帶來威脅和挑戰。因此，開展東北地區氣候變化下農業綠水安全風險評估及應對策略研究，對國家乃至全球灌溉農業發展規劃及其水資源安全保障具有重要現實意義。
中國科學院東北地理與農業生態研究所水文與水資源學科組研究人員利用柵格尺度作物空間分布數據、偏差矯正后的ERA5數據和CMIP6多模式數據，采用綠水虧缺指數（Green Water Scarcity，GWS）精細化評估東北地區基準期（2001~2020年）及未來2031~2090年氣候變化情景（SSP245：中等強迫情景；SSP585：高強迫情景）下綠水安全風險時空特征及發展趨勢。
研究發現，基準期東北地區旱作物綠水安全風險區較低，無風險區面積占比達72.4%，主要分布在400mm等降水量線（5~9月總降水量）以東的地區；低風險區主要分布在中部，中、高風險區主要分布在西部。未來氣候變化下，東北地區綠水安全風險將大幅度增加，且高風險區整體上由西部向中部和東部地區擴張。在SSP245和SSP585情景下，低風險區、中風險區和高風險區面積占比將分別增至21.6%和23.8%、16.0%和17.9%、6.9%和6.8%，而無風險區面積占比將分別減少至55.5%和51.4%。
圖1. 未來氣候情景下東北地區旱作物綠水安全風險等級空間分布
以GWS大于0.1區域劃定為具有灌溉需求的區域，發現基準期東北地區仍有10%地區的旱作物沒有得到灌溉。SSP245和SSP585情景下，具有灌溉需求的區域由基準期的27.6%增至44.5%和48.6%，灌溉需水量相應將增加46.4億m3和59.2億m3。因此，未來氣候變化下東北地區旱作物灌溉需水量將大幅度增加，這將進一步加劇農業水資源供需矛盾。為此，提出了旱作物基于蒸散（ET）的水資源管理和虧缺灌溉等綠水安全風險應對策略。研究結果可為東北地區灌溉農業發展及國家水網建設的規劃提供科學支撐，保障農業用水安全，確保東北“黑土糧倉”的國家糧食安全戰略地位。
圖2. 東北地區旱作物灌溉需水量空間分布及相對變化圖
圖3. 氣候變化下東北地區農業綠水安全風險演變趨勢圖
該研究發表在《中國科學：地球科學（中英文版）》上，中國科學院東北地理與農業生態研究所孫敬軒博士為論文第一作者，章光新研究員為通訊作者。該研究得到中國科學院戰略性先導科技專項（A類）（編號：XDA28020501）和中國工程院戰略研究與咨詢項目（編號：JL2023-17）共同資助。
論文信息如下：
孫敬軒,章光新,吳燕鋒,陳立文,齊鵬,胡博亭,胥毅軍. 2024. 氣候變化下東北地區農業綠水安全風險評估. 中國科學:地球科學,54,doi: 10.1360/SSTe-2023-0240.
Sun J X,Zhang G X,Wu Y F,Chen L W,Qi P,Hu B T,Xu Y J. 2024. Risk assessment of agricultural green water security in Northeast China under climate change. Science China Earth Sciences,https://doi.org/? 10.1007/s11430-023-1278-2.
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