王金霞教授团队和合作者在Nature Food发表研究成果：灌溉技术升级与精准扩张协同可提升我国粮食生产水资源利用效率和气候韧性

       2026年10月23日，WilliamHill中文官方网站王金霞教授团队和合作者在Nature Food期刊上发表题为“Coupling irrigation technology upgrades with targeted expansion enables water-efficient and climate-resilient cereal production in China”的研究论文。研究整合全国42,190条县级农业统计记录、3,576份大规模农户调查数据及2,230组田间试验数据，系统评估了我国玉米、小麦和水稻灌溉技术的应用现状、节水增产效应及未来气候变化下的适应潜力，构建了兼顾灌溉技术升级、灌溉面积扩张与经济效益的优化投资框架。研究发现，单纯延续现有灌溉技术发展趋势难以同时实现国家节水目标与未来粮食稳产要求，而通过现有灌区技术升级与新增灌溉面积精准布局相结合，有望在实现至少25.5%灌溉节水目标的同时，使主要粮食作物产量提高0.1%-10.9%，为我国农业水资源优化配置、粮食安全保障及气候变化适应提供了科学依据。

       全球气候变化背景下，气温升高和干旱风险加剧对农业生产及粮食安全构成持续挑战。灌溉是保障作物稳产增产、增强农业气候韧性的重要措施，但灌溉面积扩张也可能进一步加剧农业用水需求与水资源短缺之间的矛盾。近年来，我国持续推进高效节水灌溉和高标准农田建设，但不同地区、不同作物的灌溉技术应用水平及其节水增产效应存在显著差异，如何在有限水资源约束下统筹灌溉技术改造、灌溉面积扩张与投资效率，仍是农业水资源管理面临的重要科学问题。针对上述问题，研究团队综合农户大规模实地调查、田间试验荟萃分析、县级面板数据模型和未来气候情景模拟，建立了灌溉技术应用、作物产量响应与投资成本效益相结合的综合评估框架，系统识别不同灌溉技术组合的节水增产潜力，并提出面向2030年代和2060年代的区域差异化灌溉投资优化策略。

       研究表明，2010-2022年间，我国主要粮食作物灌溉方式逐步由传统土渠输水和大水漫灌向高效节水灌溉技术转变，节水灌溉技术升级改造一直是我国农田水利投资的重要组成部分。此次研究利用大规模农户调查数据，对不同灌溉技术进行了分作物、分区域的量化评估。按照现有节水灌溉技术的更新速度，到2030年三大主粮作物亩均灌溉用水预计仅能降低9.4%–16.0%，与《全国农业可持续发展规划（2015–2030年）》提出的25.5%节水目标仍存在明显差距。研究团队在分析未来变化趋势时发现，虽然在现有灌溉面积上全面部署最高效的灌溉技术可以超额完成节水目标，但未来气候变化对作物单产的负面影响十分显著，仅依靠灌溉技术升级所带来的效果，难以抵消气候变化造成的潜在产量损失，影响我国粮食安全。

      针对上述挑战，研究团队提出灌溉技术升级与灌溉面积精准扩张相结合的协同优化路径，即优先提升现有灌区用水效率，在水资源约束允许的范围内将节约的水资源合理配置至具有增产潜力的雨养农田，实现节水与增产协同。区别于以往侧重灌溉面积变化的研究，本研究整合多源数据，综合考虑灌溉技术选择、存量灌区改造与新增灌溉面积布局，构建了作物独立优化（CropOpt）和多作物整体优化（OvalOpt）两类投资策略。结果表明，不同作物的灌溉扩张潜力与适宜技术存在显著差异：玉米具有较大的灌溉扩张增产潜力，适宜适度扩大灌溉面积并逐步转向较先进的社区型节水灌溉技术；小麦同样具有一定的灌溉扩张增产潜力，但应根据区域条件合理控制扩张规模，优先选择经济实用的传统型和农户型节水技术；水稻则以现有灌区节水改造为主，新增灌溉需求较小，适宜采用农户型节水灌溉技术，充分释放节水潜力。通过因地制宜优化不同作物的灌溉技术组合与扩张规模，可兼顾未来气候变化下的粮食稳产、节水目标与投资效益。在高排放情景下，相较于作物独立优化，多作物整体优化可在满足总体节水目标的同时，降低投资成本2.2%–12.8%，提高投资回报率3.6%–4.7%。研究为我国高标准农田建设、农业水资源优化配置及气候变化背景下的粮食安全保障提供了科学依据。

区域差异化灌溉投资优化策略及成本效益分析