全球每四件棉制品中就有一件原料來自我國新疆，但當(dāng)?shù)孛藁ㄉa(chǎn)正面臨“蒸發(fā)量是降水量7倍”的水資源困境。近日，西北工業(yè)大學(xué)團(tuán)隊(duì)在《Frontiers in Agricultural Science and Engineering》發(fā)表研究，通過模擬2050年代至2090年代氣候變化情景發(fā)現(xiàn)，盡管新疆棉田干旱加劇，但在高排放情景下棉花水足跡（每噸棉花耗水量）仍可能減少35.7%，其中噴灌技術(shù)節(jié)水潛力達(dá)40.1%。不過，藍(lán)水（灌溉用水）占比反而上升，凸顯“解渴”仍需技術(shù)創(chuàng)新。

棉花的“水賬本”：83%依賴地下水，干旱壓力再升級(jí)

新疆是我國最干旱的棉區(qū)，年均降水僅135毫米，卻要支撐占全國91%的棉花產(chǎn)量。研究以2000-2018年為基準(zhǔn)期，測(cè)算出當(dāng)?shù)孛藁ㄋ阚E為4264立方米/噸，相當(dāng)于生產(chǎn)一件T恤需消耗約2000升水（約10個(gè)浴缸容量）。其中藍(lán)水占83%，意味著每生產(chǎn)1噸棉花，8噸水來自地下水或地表水，僅有17%來自天然降水（綠水）。

氣候變化正讓“水賬本”更難平衡。模型預(yù)測(cè)，到2090年代新疆年蒸發(fā)量將增加14.3%，冬季蒸發(fā)量甚至激增93%，而降水減少16.4%。“就像給漏水的水桶開了更大的孔，”團(tuán)隊(duì)解釋，棉花生長季（4-10月）的蒸發(fā)量增速遠(yuǎn)超降水，播種期（4-6月）干旱可能導(dǎo)致種子發(fā)芽率下降，進(jìn)一步推高灌溉需求。

CO?的“雙刃劍”：讓棉花“少喝水”卻更依賴地下水

令人意外的是，高濃度CO?反而可能成為“節(jié)水因子”。研究發(fā)現(xiàn)，在SSP5-8.5（高排放）情景下，CO?濃度升高使棉花葉片氣孔關(guān)閉，減少水分蒸發(fā)，水足跡較基準(zhǔn)期降低35.7%；在SSP2-4.5（中等排放）情景下降低19.3%。這如同給棉花穿上“保水外衣”，即使在干旱環(huán)境中也能更高效利用水分。

但“節(jié)水”背后暗藏隱憂：藍(lán)水占比上升3.4%，綠水足跡銳減47.2%。“綠水就像‘免費(fèi)雨水紅包’，而藍(lán)水是‘地下水銀行’，”團(tuán)隊(duì)指出，降水減少導(dǎo)致天然補(bǔ)水不足，棉花不得不更多“透支”地下水，長期可能加劇區(qū)域水資源失衡。

噴灌技術(shù)“領(lǐng)跑”節(jié)水：比溝灌省水40%，南北疆差異顯著

面對(duì)水資源壓力，不同灌溉技術(shù)表現(xiàn)分化。研究對(duì)比溝灌（傳統(tǒng)開溝澆水）、滴灌（管道精準(zhǔn)滴液）和噴灌（噴頭均勻?yàn)⑺┌l(fā)現(xiàn)，噴灌在高排放情景下節(jié)水40.1%，相當(dāng)于每噸棉花少用1700立方米水，遠(yuǎn)超溝灌（17.8%）和滴灌（33.7%）。“噴灌像‘智能花灑’，水分均勻覆蓋且蒸發(fā)少，而溝灌易形成深層滲漏，像‘澆地澆到地下河’，”團(tuán)隊(duì)舉例。

空間分布上，北疆棉田水足跡降幅（超40%）大于南疆（約30%）。這與北疆溫度適宜、CO?施肥效應(yīng)更明顯有關(guān)，而南疆極端干旱可能抵消部分節(jié)水效果。不過，研究強(qiáng)調(diào)，若結(jié)合耐旱品種和智能灌溉調(diào)度，南疆節(jié)水潛力仍可提升。

未來挑戰(zhàn)：技術(shù)升級(jí)與水資源管理需“雙管齊下”

盡管CO?施肥效應(yīng)帶來短期利好，團(tuán)隊(duì)仍提醒，長期需警惕“高排放-高蒸發(fā)-高依賴”的惡性循環(huán)。“單純靠CO?‘解渴’不夠，”研究建議，推廣噴灌等高效技術(shù)的同時(shí)，可培育耐逆棉花品種，或利用AI預(yù)測(cè)降水動(dòng)態(tài)調(diào)整灌溉。例如，某試點(diǎn)通過土壤墑情傳感器，使灌溉水利用率提升20%。

來源: 農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程前沿