庄稼地也排温室气体咋办？中国科学家首次提出全球灌溉碳减排方案

中国科学院新疆生态与地理研究所首次对全球灌溉农业能源消耗和碳排放进行全面研究。结果显示，全球每年因灌溉需要消耗1896PJ（1PJ约为10的15次方焦耳）能源，排放216MtCO₂（MtCO₂为百万吨二氧化碳），相当于农业生产要素总能源投入和碳排放的约15%，或单位面积农业生产要素能源投入和碳排放的约30%。全球主要农业灌溉国对灌溉能源消耗和碳排放的贡献达70%，其中约90%的灌溉能源消耗和碳排放贡献于地下水的抽取。

全球灌溉能源消耗和碳排放量（左）及其在不同灌溉水源、灌溉系统和泵送系统中的分布（右）。

该项研究成果日前发表在《自然·通讯》上。在该研究中，中国科学院新疆生地所荒漠与绿洲生态国家重点实验室陈亚宁研究员团队基于物理过程“自下而上”构建了从区域到网格尺度的全球灌溉能源消耗和碳排放估算模型，生成了一套高精度的灌溉农业水—能—碳数据集。

灌溉能源投入和相应碳排放对农业生产要素总能源投入和碳排放的贡献。

该数据集全面解析了全球灌溉农业水—能—碳强度关系，揭示了影响能源消耗和碳排放的主要因素；评估了不同灌溉系统、泵送系统、电力来源以及未来全球变暖3℃的背景下可持续灌溉扩张等不同发展情景下的灌溉用水—能—碳的演变趋势，提出了全球灌溉碳减排方案的实施路径。

不同情景全球灌溉能源消耗和碳排放对比（左）及未来全球灌溉碳减排方案的实施路径（右）。

研究团队认为，未来可持续灌溉扩张对能源系统的影响最显著，尤其会使欧洲能源供应系统的压力增加三倍多。但通过采用高效、低碳的灌溉方式可将能源消耗减半，将二氧化碳排放量减少约90%，通过走滴灌和低碳电力相结合的路径可将全球二氧化碳排放减少约55%。

记者了解到，灌溉农业贡献了全球粮食产量的40%，但其用水量却占全球用水总量的70%，而灌溉抽水过程往往伴随着能源消耗和温室气体排放。随着全球灌溉用水需求的增加、化石燃料的枯竭以及环境问题的日益突出，灌溉农业水—能—碳纽带关系日益趋紧。

目前，大量研究集中在全球灌溉用水量的定量评估方面，缺乏对全球灌溉能源消耗和碳排放环节的全面认识，限制了对灌溉农业水—能—碳纽带关系的揭示。该研究定量化评估与灌溉相关的全球能源消耗和碳排放，为灌溉农业水—能—碳纽带的核心互馈机制解析和可持续发展提供重要参考。

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