新疆科學家提出全球灌溉碳減排方案

中國科學院新疆生態與地理研究所首次對全球灌溉農業能源消耗和碳排放進行全面研究。研究結果顯示，全球每年因灌溉需要消耗1896 PJ（1PJ約為10的15次方焦耳）能源，排放216 Mt CO2（Mt CO2為百萬噸二氧化碳），相當于農業生產要素總能源投入和碳排放的約15%，或單位面積農業生產要素能源投入和碳排放的約30%。全球主要農業灌溉國對灌溉能源消耗和碳排放的貢獻達70%，其中約90%的灌溉能源消耗和碳排放貢獻于地下水的抽取。

 

該項研究成果日前發表在《自然·通訊》上。在該研究中，中國科學院新疆生地所荒漠與綠洲生態國家重點實驗室陳亞寧研究員團隊，基于物理過程“自下而上”構建了從區域到網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農業水—能—碳數據集。

 

該數據集全面解析了全球灌溉農業水—能—碳強度關系，揭示了影響能源消耗和碳排放的主要因素；評估了不同灌溉系統、泵送系統、電力來源以及未來全球變暖3攝氏度的背景下，可持續灌溉擴張等不同發展情景下的灌溉用水—能—碳的演變趨勢，提出了全球灌溉碳減排方案的實施路徑。

 

研究團隊認為，未來可持續灌溉擴張對能源系統的影響最顯著，尤其會使歐洲能源供應系統的壓力增加3倍多。但通過采用高效、低碳的灌溉方式可將能源消耗減半，將二氧化碳排放量減少約90%，通過走滴灌和低碳電力相結合的路徑可將全球二氧化碳排放減少約55%。

 

記者了解到，灌溉農業貢獻了全球糧食產量的40%，但其用水量卻占全球用水總量的70%，而灌溉抽水過程往往伴隨著能源消耗和溫室氣體排放。隨著全球灌溉用水需求的增加、化石燃料的枯竭以及環境問題的日益突出，灌溉農業水—能—碳紐帶關系日益趨緊。

 

目前，大量研究集中在全球灌溉用水量的定量評估方面，缺乏對全球灌溉能源消耗和碳排放環節的全面認識，限制了對灌溉農業水—能—碳紐帶關系的揭示。該研究定量化評估與灌溉相關的全球能源消耗和碳排放，為灌溉農業水—能—碳紐帶的核心互饋機制解析和可持續發展提供了重要參考。

 

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