莊稼地也排溫室氣體咋辦？中國科學(xué)家首次提出全球灌溉碳減排方案

中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所首次對全球灌溉農(nóng)業(yè)能源消耗和碳排放進行全面研究。結(jié)果顯示，全球每年因灌溉需要消耗1896PJ（1PJ約為10的15次方焦耳）能源，排放216MtCO?（MtCO?為百萬噸二氧化碳），相當(dāng)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素總能源投入和碳排放的約15%，或單位面積農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素能源投入和碳排放的約30%。全球主要農(nóng)業(yè)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。

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

該項研究成果日前發(fā)表在《自然·通訊》上。在該研究中，中國科學(xué)院新疆生地所荒漠與綠洲生態(tài)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(gòu)建了從區(qū)域到網(wǎng)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(nóng)業(yè)水—能—碳數(shù)據(jù)集。

灌溉能源投入和相應(yīng)碳排放對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素總能源投入和碳排放的貢獻。

該數(shù)據(jù)集全面解析了全球灌溉農(nóng)業(yè)水—能—碳強度關(guān)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(tǒng)、泵送系統(tǒng)、電力來源以及未來全球變暖3℃的背景下可持續(xù)灌溉擴張等不同發(fā)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。

不同情景全球灌溉能源消耗和碳排放對比（左）及未來全球灌溉碳減排方案的實施路徑（右）。

研究團隊認為，未來可持續(xù)灌溉擴張對能源系統(tǒng)的影響最顯著，尤其會使歐洲能源供應(yīng)系統(tǒng)的壓力增加三倍多。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(jié)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(nóng)業(yè)貢獻了全球糧食產(chǎn)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(huán)境問題的日益突出，灌溉農(nóng)業(yè)水—能—碳紐帶關(guān)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(huán)節(jié)的全面認識，限制了對灌溉農(nóng)業(yè)水—能—碳紐帶關(guān)系的揭示。該研究定量化評估與灌溉相關(guān)的全球能源消耗和碳排放，為灌溉農(nóng)業(yè)水—能—碳紐帶的核心互饋機制解析和可持續(xù)發(fā)展提供重要參考。

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