《水資源促進氣候行動宣言》是2024年聯合國氣候變化大會(COP29)達成的一項成果。隨著全球氣候變化，水資源可用量逐漸減少、不穩(wěn)定性增加；同時，灌溉農業(yè)不斷擴張，水資源短缺問題加劇。加強水資源稀缺性評估和開展可持續(xù)管理迫在眉睫。以往研究也評估過全球和季節(jié)性水資源的短缺情況，但是長時間序列、高時空分辨率、多維交織(格點、月份、部門)的水資源短缺動態(tài)評估還比較缺乏，難以精準捕捉不同區(qū)域、不同季節(jié)、不同農業(yè)部門需水的變化，導致水資源管理不夠精準，影響了可持續(xù)水資源管理目標的實現。
為解決這一問題，北京大學解偉課題組與合作者利用多源數據包括11個全球水文模型、4個全球作物用水模型、5個社會部門用水需求，以及中國17類、印度16類和美國21類農作物面積、單產等相關數據），在考慮生態(tài)需水基礎上，構建了88套長時間序列高時空分辨率多行業(yè)覆蓋的不可持續(xù)藍水需求數據集，評估了1980-2015年全球三大糧倉（中國、印度和美國）的月度-流域尺度的水資源短缺演變，量化了不可持續(xù)藍水需求在何處、何時加劇到何種程度及其與不同經濟部門的聯系，并據此提出了更具針對性的干預措施，為地方和國家層面的農業(yè)水資源管理提供科學參考。
研究發(fā)現，過去35年，水資源需求增速快于水資源供給量變化是水資源不可持續(xù)利用的主要原因。當前，中國、印度和美國用水總量中不可持續(xù)的比例分別達到30%、61%和44%，其中農業(yè)灌溉是最大用水戶。每個國家都是三大主導作物的用水量占據了農業(yè)用水的一半以上，但不同區(qū)域、不同季節(jié)主導作物不一樣。
圖1 各行業(yè)藍水總需求量和不可持續(xù)藍水需求量變化
在不可持續(xù)用水的季度，不可持續(xù)用水量仍持續(xù)增加，特別是在各國的主要農作物生長季節(jié)。從1980年到2015年，中國的不可持續(xù)藍水需求高峰期從5月延伸至5月和6月，不可持續(xù)藍水需求量增長了30%以上。印度的不可持續(xù)藍水需求高峰集中在3月、4月和5月，且不可持續(xù)藍水需求量增長了57%以上。美國的不可持續(xù)藍水需求峰值出現在7月和8月，不可持續(xù)藍水需求量增長了48%。
圖2 月度不可持續(xù)藍水需求量變化
利用不可持續(xù)藍水需求的時空演變識別出缺水加劇的熱點地區(qū)。當前，中國、印度和美國每年缺水時間超過四個月的地區(qū)分別占32%、61%和27%。而在不可持續(xù)藍水需求增加的71%（中國）、71%（印度）和56%（美國）的子流域中，總用水需求增加得更快，即用水需求增加（而不是水資源供應減少）是這些地方水資源短缺加劇的主要原因。
圖3 中國、印度、美國藍水短缺月數變化
該研究進一步討論了農業(yè)用水的可持續(xù)管理問題，通過識別更為精準的水資源短缺熱點區(qū)域，分析了哪個地方、什么時間、哪個部門是管理各個國家食物安全和水資源安全的關鍵所在。通過量化不同行業(yè)與水資源需求之間的關系，提出了提高用水效率的重點行業(yè)目錄。
以上研究成果以“Deepening water scarcity in breadbasket nations”為題于2025年1月28日（農歷除夕）夜晚發(fā)表于《Nature Communications》期刊。北京大學解偉研究員和美國特拉華大學Kyle Frankel Davis博士為論文通訊作者，解偉研究員合作指導的博士生鄧覃宇為該論文第一作者。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金等項目的支持。
作者簡介：
鄧覃宇（第一作者）：北京師范大學博士生，北京大學中國農業(yè)政策研究中心訪問學生。研究方向為氣候變化經濟影響與適應政策，以第一作者在Nature Communications、Applied Economic Perspectives and Policy發(fā)表2篇論文，其余合作成果發(fā)表在Nature Water、Scientific Data、Energy and Climate Management等期刊。參與國家重點研發(fā)計劃、自然科學基金課題等項目。聯系方式：dengqinyu2016@gmail.com
解偉（通訊作者）：北京大學現代農學院研究員，北京大學新農村發(fā)展研究院副院長。他同時是“國家優(yōu)秀青年科學基金”獲得者，北京大學“博雅青年學者”。主要研究領域為糧食安全政策、農業(yè)資源環(huán)境經濟、氣候變化經濟與政策、農業(yè)部門均衡模型（CAPSiM）及可計算一般均衡模型（CGE）等。近年在“農業(yè)應對氣候變化經濟與政策”領域取得一定研究成果，相關成果發(fā)表在綜合類雜志，如Nature正刊、Nature子刊（Nature Plants、Nature Food、Nature Water、Nature Communications）等；農業(yè)與環(huán)境經濟管理類雜志，如American Journal of Agricultural Economics(AJAE)、Journal of Environmental Economics and Management(JEEM)等。部分文章入選“全球最受關注的百篇論文排行榜”、“高被引用論文”、“Highly Commended Papers”、“領跑者5000-中國精品科技期刊頂尖論文”等獎項。獨立主持10余個科研項目，包括科技部973和國家重點研發(fā)計劃子課題2項；國家自然科學基金國際合作重點項目、優(yōu)青、面上和青年項目；部委課題2項等。基于研究成果，還向中央和國家部委遞交多份政策簡報，產生一定的政策影響。在北京大學開設的《2度升溫經濟學》課程受到歡迎，開設的《CGE模型及編程》課程吸引校內外數百名同學選修，同時為農業(yè)經濟學專業(yè)研究生開設了專業(yè)課《農產品市場與貿易》。
文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-56022-6