中国东北黑土区（松花江流域）是全球四大黑土带之一，以全国3.6%的耕地贡献了18%的粮食产量，是保障国家粮食安全的“压舱石”。然而，近20年来，该区域玉米、水稻种植面积持续扩大，叠加气候变暖导致的降水时空不均，使得农业用水矛盾日益尖锐。如何平衡粮食增产与水资源可持续利用，成为亟待解决的重大科学问题。
中国科学院遗传发育所农业资源研究中心沈彦俊研究团队首次系统揭示了松花江流域作物种植结构改变与气候变化对农业水资源供需平衡的深远影响。研究发现，2000~2020年松花江流域种植面积扩张81.1%，高耗水的水稻面积增长近200%，玉米面积增长174.8%，大豆增长83.8%，导致作物需水从211亿立方米增至804亿立方米。灌溉需水量峰值出现在2007年，达205亿立方米。尽管2010年以来作物生长季有效降水增加，但三种作物在生育中期（7-8月）仍频繁缺水。情景模拟发现，当种植面积维持2020年水平，枯水年作物灌溉需水量可达293亿立方米。可见，未来在干旱年份，东北黑土粮仓区将面临巨大的水资源压力。该研究为东北农业水资源精准调控和水-粮可持续发展提供了科学依据。
上述研究成果以Change of crop structure intensified water supply-demand imbalance in China’s Black Soil Granary为题，发表在Agricultural Water Management上。硕士研究生冯颖为第一作者，郭英副研究员和沈彦俊研究员为通讯作者。该研究得到中国科学院战略性先导科技专项（XDA28020503、XDA28020500）和中国科学院农业水资源重点实验室项目（ZDKT201801）资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.agwat.2024.109199
图1 松花江流域2000~2020年灌溉需水量年际变化
