编辑推荐：
雨养农业受气候变化威胁，绿水（GW）作用研究不足。研究人员量化 1.5°C 和 3°C 升温下的绿水稀缺（GWS）风险，发现升温使风险增加，危及粮食生产。该研究为保障全球粮食安全提供策略，意义重大。
在全球气候变暖的大背景下，雨养农业正面临着前所未有的挑战。雨养农业覆盖了全球 80% 的耕地，承担着 60% 的粮食生产重任，其高度依赖降水形成的绿水，也就是渗入土壤供植物利用的那部分水。然而，随着气候变化加剧，降雨模式不断改变，干旱愈发频繁，绿水的供应变得越来越不稳定，这使得雨养农业的前景充满了不确定性。以往的研究大多聚焦于蓝水（如河流、湖泊和含水层中的地表水和地下水）稀缺对城市供水、灌溉农业、工业和能源使用的影响，而绿水在雨养农业中的关键作用却常常被忽视。在研究绿水稀缺（GWS）对农业生产力和粮食安全的影响方面，还存在着明显的研究空白，比如不同升温情景下 GWS 的强度和持续时间变化，以及通过灌溉来缩小产量差距对粮食生产的作用等问题都有待解答。为了解决这些问题，研究人员开展了一项关于全球雨养农业在 1.5°C 和 3°C 升温下绿水稀缺风险的研究。该研究成果发表在《Agricultural Water Management》上，对保障全球粮食安全具有重要意义。
研究人员利用历史气候观测数据和耦合模式比较计划第五阶段（CMIP5）的未来气候预测数据，将其整合到作物水模型中。通过这种方式，研究人员量化了基线期（1996 - 2005 年）以及相对于工业化前时代升温 1.5°C 和 3°C 情景下，雨养农田受 GWS 影响的程度和持续时间。同时，研究人员根据 GWS 的持续时间将雨养农田分为 “可靠雨养”“风险雨养”“高风险雨养” 三类，并评估了不同风险类别雨养农田对全球粮食生产的影响以及受影响的人口数量。此外，研究人员还估算了通过可持续灌溉缩小产量差距对粮食生产的潜在益处。
研究结果显示：在基线气候条件下，全球 25%（18300 万公顷，Mha）的雨养农田被归类为可靠雨养，主要分布在美国东北部、巴西南部、东欧和东南亚等地；47%（350 Mha）为风险雨养，28%（204 Mha）为高风险雨养，后两者主要集中在印度、尼日利亚和澳大利亚等地。在 1.5°C 升温情景下，可靠雨养农田面积减少到 113 Mha，风险雨养和高风险雨养农田面积分别增加到 376 Mha 和 250 Mha；在 3°C 升温情景下，可靠雨养农田面积进一步减少到 77 Mha，风险雨养和高风险雨养农田面积分别增加到 378 Mha 和 283 Mha。在不同升温情景下，许多地区的雨养农田风险类别发生了转变。1.5°C 升温时，预计 70 Mha 的可靠雨养农田将转变为风险雨养或高风险雨养农田；3°C 升温时，这一转变面积达到 106 Mha。同时，一些地区因降水模式变化，雨养农田风险有所降低，但总体上，大部分地区面临的风险在增加。雨养农田遭遇 GWS 时，作物产量会因水分不足而下降。基线气候下，雨养农田每年可为 47.8 亿人提供食物；1.5°C 和 3°C 升温时，可靠雨养农田供养的人口分别降至 10.9 亿和 6.8 亿，更多人口将依赖风险雨养和高风险雨养农田的食物供应。基线气候下，雨养农田的产量差距可额外供养 28.1 亿人；但在升温情景下，可靠雨养农田可供养的人口减少。不过，通过可持续灌溉，在不同风险类别的雨养农田中都能在一定程度上缩小产量差距，为更多人口提供食物。
研究结论表明，气候变暖加剧了土壤水分亏缺，使全球粮食安全面临更高风险。1.5°C 和 3°C 升温情景分别威胁 70 Mha 和 106 Mha 的可靠雨养农田，危及 0.8 - 1.2 亿人的粮食生产。3°C 升温导致的可靠雨养农田损失远大于 1.5°C，凸显了限制全球变暖对缓解农业用水压力的紧迫性。该研究量化了不同升温情景下的 GWS 风险，强调了绿水在雨养农业中的重要性，为保障全球粮食安全提供了理论依据和实践指导。研究还指出，当前研究存在局限性，如历史分析期较短、灌溉数据不足等。未来研究应利用先进遥感技术和高分辨率作物建模，提高 GWS 评估的准确性，同时考虑浅层地下水在农业用水中的作用。此外，研究人员还讨论了应对 GWS 风险的策略，包括采用保墒农业实践（如免耕、覆盖）、调整作物品种、优化灌溉等，这些策略有助于增强雨养农业的适应性和韧性，对保障全球粮食安全具有重要意义。
