气候变化下新疆棉花"水足迹"将如何变化？

根据联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）第六次评估报告，人类活动已显著加剧全球气候变暖，极端天气事件更趋频繁、强烈且持久，对农业生产构成重大威胁。新疆作为我国最干旱的省份之一，年平均降水量不足270毫米、蒸发量超1000毫米，却生产了全球25%的棉花产量，贡献了全国91.0%的棉花生产和35%的农民收入。这里的棉花种植高度依赖灌溉，而气候变化下新疆可能更趋干旱。在此背景下，新疆棉花生产的用水结构将如何变化？不同灌溉技术的节水潜力又如何评估？

西北农林科技大学水土保持研究所卓拉研究员等在《农业科学与工程前沿》（英文）发表研究，解答了这些问题（DOI: 10.15302/J-FASE-2024585）。

本研究聚焦新疆棉花生产的“水足迹”——即生产每吨棉花消耗的淡水量，具体分为依赖地下水或地表水的“蓝水足迹”和依赖降水的“绿水足迹”。与以往研究多关注粮食作物或单一灌溉方式不同，此次研究创新地在5弧分（约9公里×9公里）的精细网格尺度上，同时模拟了沟灌、微灌（滴灌）、喷灌三种主流灌溉技术，针对2050年代和2090年代的两种气候变化情景（SSP2-4.5中等排放、SSP5-8.5高排放），分析了棉花水足迹的时空变化规律。

研究首先揭示了新疆未来的气候趋势：相比2000–2018年的基准期（参考作物蒸散量ET₀为1080毫米），两种情景下新疆的蒸发需求均显著增加。2090年代SSP5-8.5情景中，ET₀年增长14.3%，其中1月和11月增幅最大，而夏季增幅仅约8%；年降水量则整体减少了15.1%，仅7–9月略高于基准期。这表明新疆未来将更趋干旱，农业用水压力可能进一步加剧。

但关键发现是，棉花总水足迹呈现下降趋势。基准期新疆棉花总水足迹为4264立方米/吨，其中蓝水占83%（3560立方米/吨）。到2090年代，SSP2-4.5情景下总水足迹将减少19.3%，SSP5-8.5高排放情景下降幅达35.7%。这主要得益于大气CO₂浓度升高带来的效应——SSP5-8.5情景中CO₂浓度显著高于SSP2-4.5，更高的CO₂能提升棉花光合效率并减少蒸腾耗水。

值得注意的是水足迹结构的变化：蓝水在总水足迹中的占比将小幅上升。尽管蓝水总量也在减少，2090年代SSP2-4.5和SSP5-8.5情景分别减少16.5%和33.4%，但因降水减少导致绿水贡献下降，蓝水占比反而提升。绿水足迹的降幅更显著，SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下分别减少33.7%和47.2%，仅部分区域因降水微增出现局部上升。

三种灌溉技术的节水潜力差异显著：喷灌在2090年代SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下的水足迹降幅分别达24.8%和40.1%，节水效果最突出；沟灌和微灌降幅相对较小。这表明喷灌技术在未来新疆棉花种植中具有更高的节水潜力。

新疆棉花产业对区域经济至关重要，但水资源短缺是长期挑战。本研究不仅量化了气候变化下棉花耗水的动态规律，更明确了不同灌溉技术的适应性差异，为优化水资源配置、推广节水措施提供了科学支撑。未来结合品种改良和农艺升级，新疆棉花有望在更干旱的环境中实现更高效的水资源利用。