全球每四件棉制品中就有一件原料來自我國新疆，但當地棉花生產正面臨“蒸發量是降水量7倍”的水資源困境。近日，西北工業大學團隊在《Frontiers in Agricultural Science and Engineering》發表研究，通過模擬2050年代至2090年代氣候變化情景發現，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%，其中噴灌技術節水潛力達40.1%。不過，藍水（灌溉用水）占比反而上升，凸顯“解渴”仍需技術創新。

棉花的“水賬本”：83%依賴地下水，干旱壓力再升級

新疆是我國最干旱的棉區，年均降水僅135毫米，卻要支撐占全國91%的棉花產量。研究以2000-2018年為基準期，測算出當地棉花水足跡為4264立方米/噸，相當于生產一件T恤需消耗約2000升水（約10個浴缸容量）。其中藍水占83%，意味著每生產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。模型預測，到2090年代新疆年蒸發量將增加14.3%，冬季蒸發量甚至激增93%，而降水減少16.4%。“就像給漏水的水桶開了更大的孔，”團隊解釋，棉花生長季（4-10月）的蒸發量增速遠超降水，播種期（4-6月）干旱可能導致種子發芽率下降，進一步推高灌溉需求。

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“節水因子”。研究發現，在SSP5-8.5（高排放）情景下，CO?濃度升高使棉花葉片氣孔關閉，減少水分蒸發，水足跡較基準期降低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”，即使在干旱環境中也能更高效利用水分。

但“節水”背后暗藏隱憂：藍水占比上升3.4%，綠水足跡銳減47.2%。“綠水就像‘免費雨水紅包’，而藍水是‘地下水銀行’，”團隊指出，降水減少導致天然補水不足，棉花不得不更多“透支”地下水，長期可能加劇區域水資源失衡。

噴灌技術“領跑”節水：比溝灌省水40%，南北疆差異顯著

面對水資源壓力，不同灌溉技術表現分化。研究對比溝灌（傳統開溝澆水）、滴灌（管道精準滴液）和噴灌（噴頭均勻灑水）發現，噴灌在高排放情景下節水40.1%，相當于每噸棉花少用1700立方米水，遠超溝灌（17.8%）和滴灌（33.7%）。“噴灌像‘智能花灑’，水分均勻覆蓋且蒸發少，而溝灌易形成深層滲漏，像‘澆地澆到地下河’，”團隊舉例。

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?施肥效應更明顯有關，而南疆極端干旱可能抵消部分節水效果。不過，研究強調，若結合耐旱品種和智能灌溉調度，南疆節水潛力仍可提升。

未來挑戰：技術升級與水資源管理需“雙管齊下”

盡管CO?施肥效應帶來短期利好，團隊仍提醒，長期需警惕“高排放-高蒸發-高依賴”的惡性循環。“單純靠CO?‘解渴’不夠，”研究建議，推廣噴灌等高效技術的同時，可培育耐逆棉花品種，或利用AI預測降水動態調整灌溉。例如，某試點通過土壤墑情傳感器，使灌溉水利用率提升20%。

來源: 農業科學與工程前沿