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为解决全球水资源短缺、农业能源消耗及环境压力问题，研究人员基于 WEFEN 框架，结合生命周期评价（LCA），对畦灌（FI）、喷灌（SI）、滴灌（DI）系统在 5 种气候下的可持续性展开研究。发现 DI 系统综合表现最优，可再生能源可提升资源效率，减少环境影响，为农业可持续发展提供策略。
农业生产正面临着日益严峻的资源与环境挑战。全球人口增长、气候变化使得水资源短缺、能源消耗剧增与环境污染等问题相互交织，农业作为用水和耗能大户，如何在保障粮食安全的同时实现可持续发展成为亟待解决的难题。传统灌溉方式如畦灌（FI）往往存在水资源浪费严重、能源消耗高的问题，而喷灌（SI）和滴灌（DI）等现代灌溉技术虽在节水方面有优势，但不同气候条件下的表现差异以及与能源、环境的协同效应尚不明确。在此背景下，开展灌溉系统的多维度可持续性评估，探索资源高效利用与环境友好的农业模式至关重要。
伊朗研究人员针对这一问题，开展了小麦灌溉系统可持续性的研究，相关成果发表在《Agricultural Water Management》。该研究旨在通过整合可再生能源（太阳能光伏和小型风力涡轮机）和生命周期评价（LCA），利用水 - 能源 - 食物 - 环境 Nexus（WEFEN）框架，评估不同灌溉系统在超干旱、干旱、半干旱、干旱半湿润和湿润五种气候下的可持续性，为水资源和能源短缺地区的农业实践提供科学依据。
研究主要采用了以下关键技术方法：首先，通过结构化问卷从五个气候区的代表性农场收集种植面积、投入消耗、作物产量等数据；其次，运用 Homer Pro 软件模拟 100% 可再生能源（RE100%）和 50% 电网混合（RE50%）等能源情景；最后，借助 LCA 评估环境影响，并构建 WEFEN 指数综合评价系统可持续性。
水与能源分析
在超干旱和干旱气候中，滴灌系统相比畦灌，水生产力提升达 107%，能源生产力提升 60%。引入可再生能源后，能源生产力进一步提高 33%，环境影响降低达 61%，干旱地区效果尤为显著。不同气候下能源消耗结构差异明显，超干旱和干旱气候中抽水用电占总能源输入的 49.2%，而半干旱、干旱半湿润和湿润气候中化肥是主要能源投入。可再生能源的应用显著降低了能源消耗，RE100% 情景下总能源消耗在超干旱和干旱气候中减少 33-40%。
生命周期评价结果
生命周期评价显示，电力、化肥和柴油是主要环境热点。滴灌系统在减少温室气体排放（GWP）方面表现突出，半干旱气候下的滴灌系统 GWP 低至 412 kg CO?-eq，而超干旱气候的喷灌系统高达 1749 kg CO?-eq。可再生能源的整合大幅降低环境影响，RE100% 情景下环境影响减少 11-67%，超干旱气候的喷灌系统从高环境影响转变为较稳定状态。
WEFEN 指数评估
WEFEN 指数显示滴灌系统综合得分最高（0.75），其次为喷灌（0.53）和畦灌（0.45）。在可再生能源情景下，系统性能显著提升，超干旱气候的滴灌系统在 RE100% 情景下 WEFEN 指数从 0.68 升至 0.81，表明可再生能源与高效灌溉结合可显著增强可持续性。
研究结论表明，从畦灌转向滴灌系统，尤其是在干旱和超干旱地区，能显著提升水和能源生产力，减少环境负担。可再生能源的应用进一步优化了能源结构，降低了温室气体排放和资源消耗。WEFEN 框架为评估农业系统的可持续性提供了综合工具，其结果有助于实现零饥饿（SDG 2）、清洁廉价能源（SDG 7）和气候行动（SDG 13）等全球可持续发展目标。该研究为水资源和能源短缺地区的农业转型提供了可行路径，强调了技术创新与政策支持在推动可持续农业中的重要性，对全球农业应对气候变化和资源挑战具有重要借鉴意义。
