灌溉气候效益：6.86 吉吨减排相当于自排 363 年

美国科罗拉多州立大学（Colorado State University）最新研究发现，灌溉农业在气候保护方面的效益远超预期。据ScienceDaily报道，研究显示，美国灌溉系统每年温室气体直接排放量虽不可忽视，但通过提高作物单产、减少土地开垦，其避免的间接排放高达6.86吉吨，相当于当前灌溉年均排放量的363倍。这一成果于2026年9月14日发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上，为气候智能型农业政策提供了关键依据。

灌溉如何实现“负排放”效应？

灌溉通过保障作物水分供给，使农田单产大幅提升。研究团队利用美国县级农业数据与机器学习模型，对比了雨养与灌溉农田的产量差异。结果显示，若全美灌溉突然停止，为弥补产量缺口，全球需新增至少相当于当前美国耕地面积的土地。据PNAS期刊文章及科罗拉多州立大学新闻稿，自然生态系统（如森林、草原）转化为农田时，其存储的碳将大量释放，仅土地转换一项就会产生6.86吉吨温室气体。这一数字甚至超过了2024年美国全年温室气体总排放量（5.91吉吨），约占当年全球总排放的13%。

考察：灌溉温室气体排放溯源

灌溉的直接排放主要源于水泵运行所需的能源。当前美国农场多使用化石燃料驱动的水泵，约占总灌溉排放的60%以上。此外，灌溉还会导致土壤中微量一氧化二氮（N₂O）的释放，以及地下水溶解的二氧化碳（CO₂）在喷灌时逸出。研究第一作者、现为普渡大学博士后的Avery Driscoll指出：“这些直接排放虽然存在，但远小于避免土地转换带来的减排效益。电力化改造可进一步降低直接排放。”

6.86吉吨减排的全球影响

下表对比了灌溉避免排放与其他关键气候数据的差异：

Driscoll补充道：“这些数字说明，在气候政策中全面考量农场直接排放与间接土地利用效应至关重要。推动水泵电气化和电网脱碳，可以在本地减排的同时，放大灌溉的全球气候红利。”

模型方法：模拟“美国无灌溉”情景

为量化灌溉节省的土地规模，研究团队采用全球经济模型，模拟了美国全部作物转为雨养后的国际贸易与生产调整。模型考虑了区域作物适生性、供需弹性及贸易流动。随后，结合全球碳储量地图，估算了新增农田的碳排放。合著者Nathan Mueller（科罗拉多州立大学副教授）解释道：“我们的计算没有包括氮肥施用或畜牧甲烷等环节，因此实际减排潜力可能更大。”

气候适应与水资源权衡

灌溉不仅是增产工具，更是抵御极端气候的策略。Driscoll强调：“灌溉能提高作物对高温和干旱的韧性，是强大的气候适应技术。”但Mueller提醒，西部水资源分配面临诸多权衡：“灌溉带来气候效益，但也消耗大量淡水。水如何分配给农业、社区、生态，需要更复杂的成本效益分析。”

农场一线：科罗拉多州的灌溉实践

在科罗拉多州尤马县经营农场120年的Alex Brown家族直接依赖灌溉。Brown表示：“如果没有灌溉，我们只能开垦牧场和生态脆弱土地种粮，并受不可靠的降雨摆布。随着人口增长，粮食需求增加，我们必须在更少土地上生产更多食物。”他家族不断采用新技术提升灌溉效率，“合理用水才能让农场延续几代人”。

FAQ

Q1: 灌溉避免的6.86吉吨排放具体是如何计算的？

A1: 研究首先确定全美各县级灌溉对单产的提升幅度，再利用全球经济模型预测若灌溉消失需新增多少耕地，最后结合碳储量地图计算土地转换的碳排放。数据来源为美国农业部调查及机器学习模型，已发表于PNAS。

Q2: 灌溉的直接排放能否通过技术手段降低？

A2: 可以。研究指出，将化石燃料水泵替换为电力水泵，并随电网清洁化，可大幅减少直接排放。此外，改进灌溉方式（如滴灌）也能降低N₂O和CO₂释放。

美国灌溉的气候贡献被严重低估。本研究首次系统量化了灌溉通过减少土地转换带来的“隐性减排”效益，为气候智能农业政策提供了新视角。未来需在保障粮食安全的前提下，平衡水资源的多种用途，并推动灌溉系统绿色升级。