北京大学现代农学院“博雅青年学者”团队在Nature Communications上发表研究成果

《水资源促进气候行动宣言》是2024年联合国气候变化大会(COP29)达成的一项成果。随着全球气候变化，水资源可用量逐渐减少、不稳定性增加；同时，灌溉农业不断扩张，水资源短缺问题加剧。加强水资源稀缺性评估和开展可持续管理迫在眉睫。以往研究也评估过全球和季节性水资源的短缺情况，但是长时间序列、高时空分辨率、多维交织(格点、月份、部门)的水资源短缺动态评估还比较缺乏，难以精准捕捉不同区域、不同季节、不同农业部门需水的变化，导致水资源管理不够精准，影响了可持续水资源管理目标的实现。

为解决这一问题，北京大学解伟课题组与合作者利用多源数据包括11个全球水文模型、4个全球作物用水模型、5个社会部门用水需求，以及中国17类、印度16类和美国21类农作物面积、单产等相关数据），在考虑生态需水基础上，构建了88套长时间序列高时空分辨率多行业覆盖的不可持续蓝水需求数据集，评估了1980-2015年全球三大粮仓（中国、印度和美国）的月度-流域尺度的水资源短缺演变，量化了不可持续蓝水需求在何处、何时加剧到何种程度及其与不同经济部门的联系，并据此提出了更具针对性的干预措施，为地方和国家层面的农业水资源管理提供科学参考。

研究发现，过去35年，水资源需求增速快于水资源供给量变化是水资源不可持续利用的主要原因。当前，中国、印度和美国用水总量中不可持续的比例分别达到30%、61%和44%，其中农业灌溉是最大用水户。每个国家都是三大主导作物的用水量占据了农业用水的一半以上，但不同区域、不同季节主导作物不一样。

图1 各行业蓝水总需求量和不可持续蓝水需求量变化

在不可持续用水的季度，不可持续用水量仍持续增加，特别是在各国的主要农作物生长季节。从1980年到2015年，中国的不可持续蓝水需求高峰期从5月延伸至5月和6月，不可持续蓝水需求量增长了30%以上。印度的不可持续蓝水需求高峰集中在3月、4月和5月，且不可持续蓝水需求量增长了57%以上。美国的不可持续蓝水需求峰值出现在7月和8月，不可持续蓝水需求量增长了48%。

图2 月度不可持续蓝水需求量变化

利用不可持续蓝水需求的时空演变识别出缺水加剧的热点地区。当前，中国、印度和美国每年缺水时间超过四个月的地区分别占32%、61%和27%。而在不可持续蓝水需求增加的71%（中国）、71%（印度）和56%（美国）的子流域中，总用水需求增加得更快，即用水需求增加（而不是水资源供应减少）是这些地方水资源短缺加剧的主要原因。

图3 中国、印度、美国蓝水短缺月数变化

该研究进一步讨论了农业用水的可持续管理问题，通过识别更为精准的水资源短缺热点区域，分析了哪个地方、什么时间、哪个部门是管理各个国家食物安全和水资源安全的关键所在。通过量化不同行业与水资源需求之间的关系，提出了提高用水效率的重点行业目录。

以上研究成果以“Deepening water scarcity in breadbasket nations”为题于2025年1月28日（农历除夕）夜晚发表于《Nature Communications》期刊。北京大学解伟研究员和美国特拉华大学Kyle Frankel Davis博士为论文通讯作者，解伟研究员合作指导的博士生邓覃宇为该论文第一作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的支持。

作者简介：

邓覃宇（第一作者）：北京师范大学博士生，北京大学中国农业政策研究中心访问学生。研究方向为气候变化经济影响与适应政策，以第一作者在Nature Communications、Applied Economic Perspectives and Policy发表2篇论文，其余合作成果发表在Nature Water、Scientific Data、Energy and Climate Management等期刊。参与国家重点研发计划、自然科学基金课题等项目。联系方式：dengqinyu2016@gmail.com

解伟（通讯作者）：北京大学现代农学院研究员，北京大学新农村发展研究院副院长。他同时是“国家优秀青年科学基金”获得者，北京大学“博雅青年学者”。主要研究领域为粮食安全政策、农业资源环境经济、气候变化经济与政策、农业部门均衡模型（CAPSiM）及可计算一般均衡模型（CGE）等。近年在“农业应对气候变化经济与政策”领域取得一定研究成果，相关成果发表在综合类杂志，如Nature正刊、Nature子刊（Nature Plants、Nature Food、Nature Water、Nature Communications）等；农业与环境经济管理类杂志，如American Journal of Agricultural Economics(AJAE)、Journal of Environmental Economics and Management(JEEM)等。部分文章入选“全球最受关注的百篇论文排行榜”、“高被引用论文”、“Highly Commended Papers”、“领跑者5000-中国精品科技期刊顶尖论文”等奖项。独立主持10余个科研项目，包括科技部973和国家重点研发计划子课题2项；国家自然科学基金国际合作重点项目、优青、面上和青年项目；部委课题2项等。基于研究成果，还向中央和国家部委递交多份政策简报，产生一定的政策影响。在北京大学开设的《2度升温经济学》课程受到欢迎，开设的《CGE模型及编程》课程吸引校内外数百名同学选修，同时为农业经济学专业研究生开设了专业课《农产品市场与贸易》。

文章链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-025-56022-6

来源：北京大学现代农学院