關(guān)鍵詞：耐旱作物；情景分析；節(jié)水效應(yīng)；降碳效應(yīng)；黃河中下游

中圖分類號(hào)：ＴＶ９３ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０９．０１１

引用格式：鄧祥征，高云霄，程偉，等．黃河中下游地區(qū)耐旱作物擴(kuò)種的節(jié)水降碳協(xié)同效應(yīng)評(píng)價(jià)［Ｊ］．人民黃河，２０２４，４６（９）：７４－８２．

０引言

氣候變化和水資源短缺已成為全球農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展面臨的重大挑戰(zhàn)，發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)是保障糧食安全的重要途徑［１］ 。聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)（ＩＰＣＣ）第六次評(píng)估報(bào)告指出，極端干旱事件發(fā)生頻率將顯著提高，嚴(yán)重影響全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)［２］ 。國際學(xué)術(shù)界認(rèn)為，發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)是應(yīng)對(duì)氣候變化和水資源短缺的關(guān)鍵策略［３－４］ 。相關(guān)研究表明，在氣候變化的影響下，干旱地區(qū)加速擴(kuò)張對(duì)全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)構(gòu)成潛在威脅［５］ ；同時(shí)，灌溉活動(dòng)顯著影響地表水和地下水資源，合理調(diào)控灌溉用水對(duì)緩解水資源短缺至關(guān)重要［６］ 。不少研究從技術(shù)創(chuàng)新、制度優(yōu)化、利益相關(guān)者參與等多個(gè)維度提出節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展的理論方法［７］ ，為其發(fā)展提供了支持。

我國不少地區(qū)缺水嚴(yán)重，特別是作為重要糧食主產(chǎn)區(qū)的黃河流域，亟須實(shí)施有效的節(jié)水措施以支撐糧食生產(chǎn)和生態(tài)保護(hù)。我國人均水資源占比僅為世界平均水平的１／４，其中農(nóng)業(yè)用水占比超過６０％，亟須加強(qiáng)水資源管理［８－９］ 。黃河流域糧食產(chǎn)量占全國的３０％，農(nóng)業(yè)用水量占全國農(nóng)業(yè)用水總量的２３％，但人均水資源量不足全國平均水平的３０％。黃河流域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的水足跡評(píng)估發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是水資源消耗的主要原因之一［１０－１１］ 。近年來，黃河局部區(qū)段斷流嚴(yán)重威脅區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)安全，迫切需要實(shí)施節(jié)水措施［１２］ 。研究表明，優(yōu)化灌溉方式和調(diào)整種植結(jié)構(gòu)是提高農(nóng)業(yè)用水效率的有效舉措［１３－１４］ 。此外，有研究基于水文模型和情景分析，探討了提高灌溉效率、調(diào)整種植制度等農(nóng)業(yè)節(jié)水措施在黃河流域的應(yīng)用潛力［１５］ 。然而，目前尚缺乏對(duì)具體節(jié)水技術(shù)的系統(tǒng)評(píng)估和優(yōu)化配置。

擴(kuò)種耐旱作物是干旱半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)節(jié)水的重要途徑，具有顯著的節(jié)水增產(chǎn)效益。研究表明，氣候變化對(duì)中國不同區(qū)域作物產(chǎn)量的影響存在顯著差異，發(fā)展適應(yīng)性強(qiáng)的耐旱作物對(duì)保障糧食生產(chǎn)至關(guān)重要［１６－１７］ 。耐旱作物具有發(fā)達(dá)的根系和較高的水分利用效率等特性，能更好地適應(yīng)干旱環(huán)境［１８－１９］ 。田間試驗(yàn)證實(shí)，種植耐旱作物可使灌溉用水量減少３０％ ～５０％，水分利用效率提高１ ～２ 倍［２０］ 。區(qū)域尺度的研究發(fā)現(xiàn)，大面積推廣種植耐旱作物，可顯著緩解農(nóng)業(yè)用水壓力，保障糧食生產(chǎn)［２１］ ；近期研究進(jìn)一步揭示了耐旱作物的節(jié)水機(jī)理，為因地制宜配置耐旱作物提供了科學(xué)依據(jù)［２２］ 。因此，發(fā)展耐旱作物可以顯著提高農(nóng)業(yè)水資源利用效率，保障區(qū)域糧食生產(chǎn)和生態(tài)安全。

“雙碳”目標(biāo)為發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)提供了新的機(jī)遇和動(dòng)力，擴(kuò)種耐旱作物在減排固碳方面具有重要作用。農(nóng)業(yè)活動(dòng)導(dǎo)致的溫室氣體排放量占全球總排放量的１２％［２３］ ，節(jié)水灌溉、保護(hù)性耕作等措施可顯著降低農(nóng)田溫室氣體排放強(qiáng)度［２４］ 。有研究評(píng)估了土地利用變化對(duì)中國黃淮海平原溫室氣體凈排放的影響，發(fā)現(xiàn)農(nóng)田管理措施的優(yōu)化可有效降低農(nóng)業(yè)碳排［２５］ ；同時(shí)，耐旱作物根系分泌物可促進(jìn)土壤碳固定，提高農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能［２６］ 。在“雙碳”背景下推廣種植耐旱作物，有利于減緩農(nóng)業(yè)溫室氣體排放，提升農(nóng)田固碳能力。

本研究基于不同作物差異化的節(jié)水降碳機(jī)制，設(shè)計(jì)了多種耐旱作物擴(kuò)種情景，評(píng)估了黃河中下游地區(qū)不同耐旱作物擴(kuò)種規(guī)模下的節(jié)水與降碳協(xié)同效應(yīng)；同時(shí)，將耐旱作物種植與農(nóng)業(yè)節(jié)水降碳雙重目標(biāo)相結(jié)合，豐富了節(jié)水農(nóng)業(yè)研究內(nèi)涵，拓展了情景分析方法的應(yīng)用場景，以期為黃河流域節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃布局、政策制定和“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)提供科學(xué)參考。

１研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

１．１研究區(qū)概況

本研究選取黃河中下游甘肅、寧夏、陜西、內(nèi)蒙古、山西、河南、山東七?。▍^(qū)）的２６４ 個(gè)縣級(jí)單元，總面積為４２．９ 萬ｋｍ^２。黃河中下游地區(qū)地形以高原和平原為主，地勢為西高東低，水系較為發(fā)達(dá)。在各土地利用類型中，耕地和草地約占總面積的７０．６％，水域面積不足２．０％。２０２０ 年《中國水資源公報(bào)》顯示，黃河流域降水量為５０７．３ ｍｍ，水資源量為９１７．４ 億ｍ^３，農(nóng)業(yè)用水量為２６２．６ 億ｍ^３、占總用水量的６６．９％。黃河流域農(nóng)業(yè)用水量集中在上游，中游和下游所占比例較低，但中下游人口更加密集，對(duì)水資源的需求量較大。另外，據(jù)中國碳核算數(shù)據(jù)庫（ＣＥＡＤｓ）統(tǒng)計(jì)，在過去的２０多年中，黃河流域ＣＯ 排放量顯著增加，其中黃河中下游地區(qū)為主要增長區(qū)域。因此，在黃河中下游研究耐旱作物擴(kuò)種的多重效應(yīng)，對(duì)實(shí)現(xiàn)該地區(qū)節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

１．２數(shù)據(jù)來源

本研究所用２０１０—２０２０ 年各類作物種植面積源于ＳＰＡＭ（Ｓｐａｔｉａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌ）數(shù)據(jù)集，水資源數(shù)據(jù)源于各地區(qū)水資源公報(bào)和《中國水資源公報(bào)》，農(nóng)作物系數(shù)和生育期參考聯(lián)合國糧農(nóng)組織數(shù)據(jù)庫，２０１０—２０１９ 年黃河中下游地區(qū)農(nóng)作物種植碳排放強(qiáng)度縣域數(shù)據(jù)源于Ｌｉ 等［２７］ 的研究成果，歷史與未來情景碳排放數(shù)據(jù)源于Ｍｅｉｎｓｈａｕｓｅｎ 等［２８］ 的研究成果，土地利用數(shù)據(jù)源于中國科學(xué)院資源環(huán)境數(shù)據(jù)中心（ｈｔｔｐｓ：／／ ｗｗｗ．ｒｅｓｄｃ．ｃｎ），ＤＥＭ 數(shù)據(jù)源于地理空間數(shù)據(jù)云（ｈｔｔｐｓ：／／ ｗｗｗ．ｇｓｃｌｏｕｄ．ｃｎ／ ）。

２研究方法

２.１農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力修正模型

參考已有研究成果［２９－３０］ ，本研究從農(nóng)作物需水量視角計(jì)算了農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力。在農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力模型中，通過計(jì)算農(nóng)作物生長過程中的需水量、凈灌溉需水量、毛灌溉需水量，得到了農(nóng)作物的灌溉需水量。農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力則通過現(xiàn)狀年的灌溉需水量減去情景設(shè)定年的灌溉需水量獲得。本研究引入月有效降水量［３１］ 對(duì)凈灌溉需水量進(jìn)行修正，以提高模型的準(zhǔn)確性。本研究設(shè)定現(xiàn)狀年為２０２０年， 情景設(shè)定年為２０３０年、２０６０年。

２.３耐旱作物選取

主要糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物在正常年景、較干旱、極端干旱情景下，其生長周期的需水量存在較大差異（見表１）。黃河流域中下游地區(qū)總體處于干旱少雨、蒸發(fā)量大的氣候環(huán)境，作物生長環(huán)境與較干旱情景類似，主要農(nóng)作物有小麥、玉米、大豆、馬鈴薯、棉花、蔬菜等。在較干旱情景下，燕麥的需水量為３００～４００ ｍｍ，高粱和馬鈴薯需水量為３５０ ～５００ ｍｍ，小麥、大豆、花生、煙葉的需水量為４００ ～ ５５０ ｍｍ，玉米的需水量為４５０～６００ ｍｍ。本研究將小麥、玉米作為耐旱作物，馬鈴薯作為日常主糧具有較強(qiáng)的耐旱性，同樣選為本研究的研究對(duì)象；另外，考慮到高粱的強(qiáng)耐旱性和作為酒產(chǎn)業(yè)的重要原料，將其納入本研究的耐旱作物。綜上，本研究選取的耐旱作物為小麥、玉米、高粱、馬鈴薯，其中玉米和高粱為Ｃ４ 作物、小麥和馬鈴薯為Ｃ３ 作物。Ｃ４ 作物是指ＣＯ 同化的最初產(chǎn)物為蘋果酸或天門冬氨酸的植物，而Ｃ３ 作物為ＣＯ同化的最初產(chǎn)物為光合碳循環(huán)中的三碳化合物３－磷酸甘油酸的植物，二者最大的區(qū)別是光合作用機(jī)制不同。

２．４耐旱作物節(jié)水降碳協(xié)同效應(yīng)機(jī)制

本研究以玉米和小麥為例，就其節(jié)水降碳機(jī)制進(jìn)行解析。玉米通過高效的光合作用在氣孔開放較短時(shí)間內(nèi)完成光合作用，因而水分蒸騰損失較少，通過氣孔調(diào)節(jié)在高溫干旱條件下可有效減少水分散失，通過蠟質(zhì)葉面減少水分蒸發(fā)以及通過發(fā)達(dá)的根系結(jié)構(gòu)吸收深層土壤中的水分。

在降碳機(jī)制上，玉米通過高效的Ｃ４ 光合作用途徑提高碳固定速率；通過在束鞘細(xì)胞內(nèi)隔離Ｏ 減少光呼吸帶來的碳損失；通過高光合效率和生長速率快速積累生物量，固定更多的ＣＯ；通過深根系統(tǒng)將大氣中的碳固定在更深的土壤層中，減少碳的再釋放。

在節(jié)水機(jī)制上，小麥通過高效水分利用，即根系較深能吸收深層土壤水分，調(diào)節(jié)氣孔開閉，因而水分蒸騰損失較少、水分利用效率較高；通過葉片的角度和結(jié)構(gòu)減少暴露在陽光下的面積以及葉片表面的蠟質(zhì)層減少水分蒸發(fā)；通過根系分泌物改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高土壤保水能力，從而保持土壤中的水分和養(yǎng)分。在降碳機(jī)制上，小麥通過高效的光合作用固定ＣＯ，產(chǎn)生的有機(jī)碳儲(chǔ)存在根系、莖稈和籽粒中，從而減少大氣中的ＣＯ。

２．５情景設(shè)計(jì)

根據(jù)黃河中5b9b1579a9975966022c76d442d25deaa778f01286e22e8a90b7e39ffb87edb5下游作物種植的實(shí)際情況和耐旱作物全面推廣的技術(shù)與政策，以及共享社會(huì)經(jīng)濟(jì)路徑（Ｓｈａｒｅｄ Ｓｏｃｉｏ?ｅｃｏｎｏｍｉｃ Ｐａｔｈｗａｙｓ，ＳＳＰｓ）與典型濃度路徑（Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ Ｐａｔｈｗａｙｓ，ＲＣＰｓ） 聯(lián)合情景框架的未來氣候數(shù)據(jù)，本研究設(shè)計(jì)了趨勢照常、緩慢增長、技術(shù)引導(dǎo)、政策扶持４ 種情景。在趨勢照常情景下，選取了ＲＣＰ８．５ 和ＳＳＰ２ 的組合情景，此情景為參考情景，節(jié)水率和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳減排比例均為５％。在緩慢增長情景下，選用了ＲＣＰ４．５ 和ＳＳＰ２ 的組合情景，該情景下耐旱作物表現(xiàn)為小幅增量推廣，節(jié)水率和降碳率均為１０％。在技術(shù)引導(dǎo)情景下，選取了ＲＣＰ４．５和ＳＳＰ１ 的組合情景，該情景依托技術(shù)進(jìn)步，大量擴(kuò)種耐旱、節(jié)水、減少碳排放的品種，實(shí)現(xiàn)節(jié)水率和降碳率均為３０％。在政策扶持情景下，選用了ＲＣＰ８．５ 和ＳＳＰ１ 的組合情景，該情景充分利用政策扶持，實(shí)施技術(shù)引導(dǎo)、政策支持及補(bǔ)貼等，節(jié)水率和降碳率均達(dá)最高值３５％。

３結(jié)果分析

３．１耐旱作物種植面積

黃河中下游地區(qū)耐旱作物種植面積在作物、時(shí)序以及省（區(qū)） 之間均呈現(xiàn)出顯著的差異性（見表２）。２０１０ 年，小麥、玉米的種植面積分別達(dá)到４１６．２７ 萬、４１１．７１ 萬ｈｍ２，在總種植面積中占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢。從各省（區(qū)）情況來看，陜西的小麥、玉米種植面積最大，河南和山西次之。到２０２０ 年，盡管小麥、玉米的總種植面積略有下降，但仍然維持在３４６．６７ 萬、４０９．５６ 萬ｈｍ^２。值得注意的是，陜西的種植面積顯著下降，而河南和山西則有所增長。高粱和馬鈴薯的種植規(guī)模相對(duì)較小。在七省（區(qū)）中，山西的高粱種植面積最大，甘肅和陜西的馬鈴薯種植面積位居前兩位。由表２分析得出，小麥和玉米在黃河中下游占據(jù)了主要地位，而高粱和馬鈴薯占比較低，且四者均呈下降趨勢。

３．２耐旱作物種植用水量變化

２０１０—２０２０年，黃河中下游各?。▍^(qū)）的耐旱作物種植用水量變化情況見圖１。山西的用水量從２０１０年的８４．４７ 億ｍ^３上升至２０２０年的９４．０８ 億ｍ^３，這反映了山西在這時(shí)期農(nóng)業(yè)發(fā)展速度較快；內(nèi)蒙古、山東的用水量略有下降，總體分別維持在１２ 億、５８ 億ｍ^３ 左右；河南的用水量變化較大，從２０１０ 年的７６．８１ 億ｍ^３上升到２０２０ 年的１０４．５０ 億ｍ^３；陜西則與河南相反，２０２０年的用水量顯著減少，可能與其農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整或用水效率提升有關(guān)。黃河中下游各?。▍^(qū)）總體用水量由２０１０年的４６７．９８ 億ｍ^３降為２０２０ 年的４３８．６２億ｍ^３，可能原因是作物種植面積減少以及廣泛技術(shù)進(jìn)步與管理優(yōu)化。

３．３黃河中下游地區(qū)作物種植碳排放變化

圖２ 展示了２０１５年與２０２０年黃河中下游各?。▍^(qū)）農(nóng)作物種植的碳排放強(qiáng)度［各?。▍^(qū)）碳排放強(qiáng)度以箱線圖形式展示，箱線圖中的點(diǎn)表示縣域碳排放強(qiáng)度］。２０２０年，黃河中下游作物種植碳排放強(qiáng)度在省與省之間存在顯著差異。河南一直是碳排放強(qiáng)度最高的省份，顯示出該省農(nóng)業(yè)活動(dòng)對(duì)碳排放的顯著影響，可能源于該地區(qū)高強(qiáng)度的農(nóng)業(yè)活動(dòng)，包括大面積的作物種植和高投入的農(nóng)業(yè)管理措施，例如化肥和農(nóng)藥的使用，都可能導(dǎo)致碳排放的增加；相比之下，內(nèi)蒙古、甘肅和寧夏的碳排放強(qiáng)度較低，原因是采用了較為傳統(tǒng)和低強(qiáng)度的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。

３．４不同情景下耐旱作物擴(kuò)種面積

在４ 種耐旱作物擴(kuò)種情景下，黃河中下游各?。▍^(qū)）的玉米、小麥、高粱、大豆在２０３０ 年呈現(xiàn)出差異化的擴(kuò)種速度，其中馬鈴薯的增長幅度最大，其次是高粱、小麥和玉米［見圖３（ａ） ～圖３（ｄ）］。在趨勢照常情景下，甘肅、陜西的馬鈴薯種植面積分別為２４．３２萬、２２．０５萬ｈｍ^２；在緩慢增長情景下，各?。▍^(qū)）的耐旱作物種植面積呈小幅度增長；在技術(shù)引導(dǎo)情景下，玉米、小麥的種植面積占據(jù)了絕對(duì)優(yōu)勢，分別為４１５．３４萬、３５４．３７ 萬ｈｍ^２；在政策支持情景下，玉米、小麥、高粱、馬鈴薯的總種植面積分別為４１８．２３ 萬、３５８．２３ 萬、２１．４８ 萬、９５．１０ 萬ｈｍ^２，相較２０２０ 年，均有大幅度的提升。通過不同情景的對(duì)比，可以看出技術(shù)引導(dǎo)和政策支持對(duì)耐旱作物種植的顯著影響，為作物種植合理布局的重要因素。

相比２０３０年，黃河中下游各省（區(qū)）在２０６０ 年耐旱作物的種植面積均有顯著增加，其中馬鈴薯的增長幅度仍然是最大的［見圖３（ｅ） ～圖３（ｈ）］。在趨勢照常情景下，甘肅、陜西的馬鈴薯種植面積分別為２４．３８萬、２２．４９ 萬ｈｍ^２；在緩慢增長情景下，陜西的馬鈴薯種植面積也突破了２４．００ 萬ｈｍ^２；在技術(shù)引導(dǎo)情景下，馬鈴薯的總種植面積突破了１００ 萬ｈｍ^２，其中陜西種植面積最大；在政策支持情景下，玉米、小麥、高粱、馬鈴薯的總種植面積分別為４２６．８９ 萬、３６９．７９ 萬、３８．８２萬、１１５．３３ 萬ｈｍ^２，相比２０２０ 年分別增長了１７．３４ 萬、２３．１２ 萬、３４．６８ 萬、４０．４５ 萬ｈｍ^２，這說明在應(yīng)對(duì)干旱和氣候變化的背景下，耐旱作物的種植在未來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中將占據(jù)越來越重要的位置，對(duì)區(qū)域糧食和水資源安全、居民收入增長以及氣候變化具有重要影響。

３．５不同情景下耐旱作物擴(kuò)種的節(jié)水效應(yīng)

黃河中下游各?。▍^(qū)）２０３０年、２０６０年作物節(jié)水潛力見表３。２０３０年，在趨勢照常、緩慢增長、技術(shù)引導(dǎo)、政策扶持４ 種情景下的節(jié)水量分別為１５．３５ 億、３０．７０億、９２．１１ 億、１０７．４６ 億ｍ^３，陜西、河南的節(jié)水潛力較大。到２０６０ 年，這４ 種情景下的節(jié)水量進(jìn)一步提升，分別為２１．９３ 億、４３．８６ 億、１３１．５９ 億、１５３．５２ 億ｍ^３，除陜西、河南兩省外，其他省（區(qū)）如山東、山西和甘肅也展現(xiàn)了顯著的節(jié)水潛力。通過技術(shù)引導(dǎo)和政策扶持，顯著提高了節(jié)水效率，尤其是在用水量較大?。▍^(qū)）。有效的節(jié)水措施對(duì)于實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用和農(nóng)業(yè)發(fā)展至關(guān)重要，不僅大幅減少用水量，而且能為未來水資源管理提供可靠依據(jù)和支持。

不同情景下，黃河中下游各?。▍^(qū)）中不同縣域２０３０ 年耐旱作物擴(kuò)種的節(jié)水效果呈現(xiàn)出顯著的差異性，各?。▍^(qū)）節(jié)水潛力以箱線圖形式展示，箱線圖中的點(diǎn)表示縣域的節(jié)水量［見圖４（ａ） ～４（ｄ）］。在趨勢照常情景下，河南、山東的縣域節(jié)水量平均值均較大，分別為８．９２×１０^６、８．２９×１０^６ｍ^３。緩慢增長情景下，整體節(jié)水量有所增加。技術(shù)引導(dǎo)情景下，節(jié)水量顯著增加，山西、陜西縣域節(jié)水量平均值分別為２．５１×１０^７、２．９２×１０^７ｍ^３，甘肅和寧夏節(jié)水量分布均勻。在政策扶持情景下，節(jié)水量達(dá)到最高水平，河南和山東的縣域節(jié)水量均值約為６×１０^７ｍ^３，其他省（區(qū)）的縣域節(jié)水量也呈現(xiàn)顯著的提升?？傮w來看，政策扶持情景下節(jié)水效果最為顯著，技術(shù)引導(dǎo)情景表明技術(shù)創(chuàng)新在節(jié)水方面的潛力巨大，而緩慢增長情景實(shí)現(xiàn)了小幅度的節(jié)水效果，趨勢照常情景的節(jié)水量最少。

黃河中下游地區(qū)２０６０年耐旱作物擴(kuò)種的節(jié)水效果相比２０３０年更加顯著［見圖４（ｅ） ～４（ｈ）］。在趨勢照常情景下，河南和山東的縣域節(jié)水量平均值均較大，分別為１．３３×１０^７ｍ^３和１．２３×１０^７ｍ^３，而河南的縣域節(jié)水量分布較為分散。在緩慢增長情景下，同樣各縣域的整體節(jié)水量有所增加，河南和山東的節(jié)水量仍舊較大。技術(shù)引導(dǎo)情景下，節(jié)水量顯著增加，山東和河南的縣域節(jié)水量平均值均超過了７×１０^７ ｍ^３，表現(xiàn)出較大的節(jié)水潛力，甘肅和寧夏的縣域節(jié)水量分布較為均勻，且大部分縣域節(jié)水量較大。政策扶持情景下，節(jié)水量達(dá)到最高水平，河南、山東的縣域節(jié)水量平均值分別為０．９億、０．８ 億ｍ^３左右，表現(xiàn)出顯著的節(jié)水效果，內(nèi)蒙古、甘肅的縣域節(jié)水量分布較為集中，大部分縣域節(jié)水量較高?？傮w來看，技術(shù)引導(dǎo)和政策扶持情景下的節(jié)水效果較為顯著，表明通過技術(shù)進(jìn)步和政策支持可大幅提升耐旱作物擴(kuò)種的節(jié)水潛力，特別是在河南、山東節(jié)水效果尤為顯著。

３．６不同情景下耐旱作物擴(kuò)種的降碳效應(yīng)

２０３０年、２０６０年黃河中下游各?。▍^(qū)）在不同情景下的作物種植降碳潛力見表４。河南在所有情景下的降碳潛力均為最大，表明該省在減排方面有顯著的潛力。在趨勢照常和緩慢增長情景下，河南的降碳潛力相對(duì)于其他?。▍^(qū)）為最大，這可能與河南的農(nóng)業(yè)活動(dòng)密集有關(guān)，從而在減排措施實(shí)施后顯現(xiàn)出更大的降碳效果。隨著情景從趨勢照常和緩慢增長轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)引導(dǎo)和政策扶持，河南和其他?。▍^(qū)）的降碳潛力顯著增加。通過引入先進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)和實(shí)施有效政策措施，不僅可以顯著提高各?。▍^(qū)）的降碳潛力，而且能推動(dòng)區(qū)域農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

２０３０年黃河中下游各?。▍^(qū)）不同情景下耐旱作物擴(kuò)種降碳潛力差異明顯［見圖５（ａ） ～圖５（ｄ）］，趨勢照常情景下河南的降碳潛力中位數(shù)約為１７ ｔ／ ｋｍ^２；山東降碳潛力中位數(shù)約為１２ ｔ／ ｋｍ^２，僅次于河南；山西、陜西的降碳潛力中位數(shù)分別約為３．２１、４．６１ ｔ／ ｋｍ^２；其他?。▍^(qū)）如內(nèi)蒙古、甘肅和寧夏的降碳潛力較低，中位數(shù)均在３．１２ ｔ／ ｋｍ^２以下。在技術(shù)引導(dǎo)情景下，河南、山東的降碳潛力都有所增加，中位數(shù)分別約為８６、６２ｔ／ ｋｍ^２；山西、陜西的降碳潛力中位數(shù)分別約為１６、２３ｔ／ ｋｍ^２；其他省（區(qū)）的降碳潛力同時(shí)也有所增加，范圍為１２～１６ ｔ／ ｋｍ^２。在政策扶持情景下河南的降碳潛力中位數(shù)約為１１８ ｔ／ ｋｍ^２，山西、陜西的降碳潛力中位數(shù)范圍為２２～３２ ｔ／ ｋｍ^２。

２０６０年黃河中下游各?。▍^(qū)）不同情景下耐旱作物擴(kuò)種降碳潛力如圖５（ｅ） ～圖５（ｈ）所示。在趨勢照常情景下，河南的降碳潛力中位數(shù)為２４ ｔ／ ｋｍ^２，是７ 個(gè)?。▍^(qū)）中最高的；山東的降碳潛力次之，中位數(shù)約為１７ ｔ／ ｋｍ^２；山西、陜西的降碳潛力中位數(shù)分別約為４．５２、６．４２ ｔ／ ｋｍ^２；其他?。▍^(qū)）如內(nèi)蒙古、甘肅和寧夏的降碳潛力中位數(shù)均在４．５１ ｔ／ ｋｍ^２ 以下。在技術(shù)引導(dǎo)情景下，河南的降碳潛力顯著增加、中位數(shù)約為８２ ｔ／ ｋｍ^２，陜西的降碳潛力中位數(shù)約為２２ｔ／ ｋｍ^２。在政策扶持情景下，河南的降碳潛力中位數(shù)顯著增加到１６６ ｔ／ ｋｍ^２，同時(shí)山西、陜西的降碳潛力提高到３１～４５ ｔ／ ｋｍ^２。

４結(jié)論與建議

４．１結(jié)論

總體來看，２０１０—２０２０ 年黃河中下游各?。▍^(qū)）小麥和玉米面積減少趨勢明顯。未來情景分析顯示，在技術(shù)引導(dǎo)和政策扶持下，耐旱作物種植面積將顯著增加，特別是馬鈴薯和高粱；在政策扶持情景下，２０６０ 年小麥、玉米、高粱、馬鈴薯的擴(kuò)種規(guī)模分別為２３．１２ 萬、１７．３４ 萬、３４．６８ 萬、４０．４５ 萬ｈｍ^２。

２０１０—２０２０ 年，黃河中下游地區(qū)作物種植用水量存在顯著變化。河南用水量增加顯著，而陜西用水量顯著減少。技術(shù)引導(dǎo)和政策扶持情景下的節(jié)水潛力顯著提升，２０６０ 年，政策扶持情景下的節(jié)水潛力可達(dá)１５３．５２ 億ｍ^３。河南、山東的縣域節(jié)水潛力平均值一直保持較高水平，在２０６０ 年的政策扶持情景下分別為０．９億、０．８ 億ｍ^３左右。

２０１５年、２０２０年黃河中下游作物種植的碳排放強(qiáng)度顯示，河南碳排放強(qiáng)度最高。在政策扶持情景下的降碳潛力最大，２０３０ 年、２０６０ 年的碳減排量均值分別達(dá)到４６．７０、６５．９３ ｔ／ ｋｍ^２。在技術(shù)引導(dǎo)和政策扶持情景下各?。▍^(qū)）的碳減排潛力顯著提升，河南的降碳潛力中位數(shù)最大，在２０６０年的政策扶持情景下增長至１６６ｔ／ ｋｍ^２。

４．２建議

１）提升農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)與管理。加強(qiáng)對(duì)先進(jìn)節(jié)水灌溉技術(shù)的研發(fā)和推廣，鼓勵(lì)農(nóng)民使用高效灌溉設(shè)備，如滴灌和噴灌；推動(dòng)農(nóng)業(yè)水資源的精準(zhǔn)管理，通過物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)田土壤濕度、耐旱作物需水量等參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測和動(dòng)態(tài)調(diào)控；建立健全農(nóng)田灌溉管理制度，規(guī)范黃河中下游灌溉用水行為，提高灌溉水利用效率。

２）推廣適應(yīng)性強(qiáng)的耐旱作物。制定耐旱作物種植的技術(shù)規(guī)范和推廣方案，鼓勵(lì)農(nóng)民大面積種植高效耐旱作物；提供優(yōu)質(zhì)種子和配套種植技術(shù)服務(wù)，確保耐旱作物的種植效益；組織農(nóng)業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，提升農(nóng)民對(duì)耐旱作物種植技術(shù)的掌握和應(yīng)用能力；建立耐旱作物種植示范基地，通過示范帶動(dòng)周邊地區(qū)的推廣種植，提升區(qū)域耐旱作物種植面積和覆蓋率，從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)節(jié)水和碳減排的雙重效益。

３）優(yōu)化農(nóng)業(yè)政策支持體系。政府應(yīng)加大對(duì)耐旱作物種植的資金投入，設(shè)立專項(xiàng)資金用于支持耐旱作物的研發(fā)、推廣和技術(shù)培訓(xùn)；制定優(yōu)惠政策，如提供種子和設(shè)備補(bǔ)貼、減免種植貸款利息等，降低農(nóng)民的種植成本和風(fēng)險(xiǎn)；建立節(jié)水和降碳獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，對(duì)在耐旱作物種植中表現(xiàn)突出的農(nóng)戶和地區(qū)進(jìn)行表彰和獎(jiǎng)勵(lì)，激勵(lì)更多農(nóng)民參與耐旱作物的種植。