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为探究气候变化下东北水稻种植的地下水压力，研究人员利用 ORYZA (v3) 模型，在 SSP1–2.6 和 SSP5–8.5 情景下分析 FLD 与 AWD 灌溉的需水及地下水消耗。发现未来需水增 28.6%–52.3%，消耗比增 23.6%–53.0%，AWD 效益下降，对保障水安全与粮食安全有意义。
在全球气候变化与粮食安全的双重挑战下，水稻这一占全球作物初级生产 8%、养活近 50% 人口的重要主食作物，其种植面临着生长期不确定性增加、产量波动及需水量攀升等严峻问题。中国作为全球 27% 水稻产量的贡献者，东北（NEC）地区因气候变暖、育种技术进步和肥沃土壤条件，已成为核心稻作区，1990 年以来种植面积扩大三倍，供应全国 17% 种植面积下的 19% 总产量。然而，该区域降水与地表水匮乏，水稻种植高度依赖地下水，30% 的用水需抽取地下水，且开采比例呈上升趋势。与此同时，气候变化导致的气温升高和水文格局改变，进一步推高了蒸散量和灌溉需水量，松辽河流域等地区的水资源短缺问题尤为突出，地下水超采已引发类似华北平原的漏斗风险，威胁生态与农业可持续性。如何在气候变化背景下平衡水稻生产与地下水保护，成为亟待解决的科学与实践难题。
为应对上述挑战，中国农业大学的研究人员开展了相关研究，成果发表在《Agricultural and Forest Meteorology》。研究旨在揭示气候变化下东北水稻生产与水消耗的演变规律，评估不同灌溉制度（淹水灌溉 FLD 和干湿交替灌溉 AWD）在 SSP1–2.6（低排放）和 SSP5–8.5（高排放）两种气候情景下的灌溉需水与地下水消耗差异，量化地下水消耗比，并验证 AWD 技术的未来适应性。
研究采用多源数据（气候、土壤、种植面积、水资源），耦合基于过程的水稻模型 ORYZA (v3)，结合 Theil-Sen 趋势检验和 Mann-Kendall 统计方法，分析了辽宁、吉林、黑龙江三省及辽河平原、松嫩平原、三江平原等核心稻区的水需求与地下水动态。
水稻生产与总需水变化
1990 至 2022 年，东北水稻种植面积和产量分别增长 205.9% 和 247.8%。尽管统计年鉴缺乏作物 - specific 需水数据，但农业总用水量的攀升反映了水稻灌溉的主导作用，凸显了区域水资源压力随生产扩张而加剧的趋势。
气候变化下水稻种植引发地下水压力
研究发现，未来气候情景下东北水稻灌溉需水量显著增加，SSP5–8.5 高排放情景更为严峻：灌溉需水量增幅达 28.6% 至 52.3%，地下水消耗比（地下水开采量占总需求比例）上升 23.6% 至 53.0%。空间分析表明，三江平原等种植面积大的区域地下水枯竭风险更高，印证了水资源与生产布局的空间矛盾。
干湿交替灌溉（AWD）的适应性演变
作为节水技术，AWD 在历史气候下可减少地下水抽取、提高水分利用效率（WUE），但在气候变化影响下，其效益呈下降趋势：未来情景中，地下水抽取缓解幅度从历史期的更高水平降至 7.6% 至 7.9%，水分利用效率提升幅度收窄至 8.1% 至 8.3%。这表明单纯依赖节水技术难以应对极端气候挑战，需结合种植布局优化。
结论与讨论
研究结论指出，气候变化将显著加剧东北水稻种植的地下水压力，高排放情景下风险尤为突出，且 AWD 技术的节水潜力可能因气候变暖而弱化。这一发现强调了制定空间优化的水稻种植策略与适应性灌溉政策的紧迫性，以平衡区域粮食安全与地下水可持续性。研究为东北稻作区应对气候变化、实现 “藏粮于技” 与 “藏水于管” 的协同目标提供了科学依据，呼吁政策制定者关注种植结构调整与节水技术的动态适配，避免重蹈华北平原地下水危机覆辙，为全球类似气候敏感区的农业水资源管理提供了中国经验与参考范式。
研究关键技术方法包括：基于过程的 ORYZA (v3) 水稻模型模拟不同情景下的灌溉需水与产量；Theil-Sen 趋势检验和 Mann-Kendall 统计方法分析时间序列数据的趋势与显著性；多源数据集成（气候、土壤、种植面积、水资源）支撑空间分析与模型验证。研究未涉及特定样本队列，主要通过模型模拟与统计分析揭示规律。
