农业资源研究中心在气候变化影响西北干旱区水资源供需及应对方面取得研究进展

西北干旱区是我国水资源最为短缺的地区之一，近几十年由于绿洲灌溉面积快速扩大，农业灌溉用水占到水资源总消耗量的95%以上。不合理的灌溉模式、水利设施的不完善和作物面积的迅速扩张加剧了水资源短缺状况，农业用水严重挤占生态用水，造成了广泛的生态退化和河道断流问题。气候变化通过影响高山冰雪融水和降水对水资源的形成产生影响，另一方面，社会经济的发展也对水资源需求产生巨大影响。因此，研究未来气候变化对西北干旱区水资源供需的影响以及针对未来缺水状况的应对策略具有重要意义。

中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心沈彦俊研究员和郭英博士基于CMIP5-RCP未来气候情景，对未来60年高中低三种温室气体排放情景下的气候变化趋势进行了预估，并对未来气候情景影响下的西北干旱区水资源和农业灌溉需水的变化趋势进行了研究。

研究结果显示，未来气温的显著增加使农业需水量显著增加，三种排放情景下，2016-2045年和2046-2075年时段，五种主要作物的年均灌溉需水量分别达到370.2-372.7亿立方米和371.5-389亿立方米，比1971-2000年历史时段的灌溉需水量增加了42.7-61.5亿立方米，但径流的增加量与五种主要作物的灌溉需水的增加量相当，甚至在有些流域小于灌溉需水量的增加，由于未来工业生活等其他需水量也会呈现增加趋势，这将造成未来水短缺和生态环境恶化的情况加剧，从而提出了控制耕地规模、提高灌溉效率和调整作物结构的应对策略。研究发现如果作物种植规模维持到2010年规模（4.4×106hm2），灌溉水利用效率需提高到0.73以上，如果作物规模控制到2000年的规模（3.0×106hm2），灌溉水利用效率需提高到0.48以上，如果作物规模控制到1990年的规模（2.7×106hm2），灌溉水利用效率需提高到0.4以上，才能使灌溉需水量达到1971-2000年历史时段的值。研究还模拟了种植结构调整模式下的灌溉需水量变化，发现在作物规模大的情况下，该种调整模式的节水效果不明显。因此，控制种植规模是未来最有效的应对气候变化的措施，建议西北干旱区的灌溉面积控制在300万公顷上下，并结合农业节水改造和种植结构调整等措施，以实现水资源的适应性管理。

该研究获得国家973项目（2010CB951003）和中科院重点部署项目（KZZD-EW-12-1）的支持，研究成果发表在水文学水资源领域著名期刊Journal of Hydrology上（DOI: 10.1016/j.jhydrol.2016.06.033）。

图1. 中国西北干旱区概况及流域分布。

图2. 西北干旱区各流域(a)1971-2000年历史时段与(b)低排放情景2016-2045年时段及(c)高排放情景2046-2075年时段的缺水指数对比。

图3. 三种应对措施下的未来灌溉需水量相对于历史时段的变化（灌溉水利用效率分别为0.42、0.48、0.52、0.68和0.8，作物面积Ac分别为1990年的2.7×106hm2、2000年的3.0×106hm2和2010年的4.4×106hm2，Cct表示作物结构调整为北疆和河西地区全部种春玉米，南疆全部种棉花。实线表示未考虑作物结构的调整，虚线表示考虑了作物结构的调整）。