《Sustainable Futures》：A unified and analytical appraisal of climate-resilient agriculture and sustainable irrigation in Iran: Opportunities and challenges in a water–food nexus perspective
编辑推荐：
本研究为解决伊朗在气候变化背景下水资源严重短缺、地下水超采、土地退化及粮食安全问题，对气候韧性农业(CRA)与可持续灌溉进行了统一评估，分析了包括先进灌溉技术、耐旱作物、数字农业等在内的创新方案，并指出了其推广所面临的经济、制度与社会障碍。研究人员结合数据分析提出了综合政策、投资、国际合作等多方参与的策略建议，为保障水粮安全和构建可持续未来提供了路径参考，对全球干旱半干旱地区具有重要借鉴意义。论文发表在《Sustainable Futures》。
气候变化、人口增长和城市化正在全球范围内对粮食生产系统构成前所未有的压力，迫切需要一个更具韧性的发展路径。在这张复杂的大网中，水、粮食与气候的关系是维系人类福祉与全球可持续发展的基石。然而，气候变化带来的极端天气、水资源短缺以及传统农业管理方式的不足，正在使这个系统变得更加脆弱。地处干旱与半干旱地区的伊朗，正是这种脆弱性的典型代表。该国常年面临严重的水资源压力、地下水急剧枯竭和大范围土地退化，这些挑战相互交织，形成一个恶性循环，对国家的粮食安全和生态稳定构成了直接的威胁。为了探索一条在气候变化下保障水、粮安全与可持续未来的道路，来自设拉子大学水工程系的Seyed Hamid Ahmadi和Farnaz Ershadfath深入研究了伊朗的气候韧性农业与可持续灌溉体系，他们的研究成果为应对这一全球性挑战提供了重要的区域性分析框架。
这项研究主要采用了描述性与分析性的方法。研究人员系统收集了伊朗1960-2025年间的国家农业与水资源统计数据，分析了长期的食物生产和灌溉趋势。数据主要来源于农业部、伊朗统计中心、能源部等官方机构的年度报告。此外，研究还评估了大量已发表的同行评议论文、报告和政策文件，以获取补充信息和数据，支撑对水粮关联、气候韧性农业定义、创新技术及其应用障碍的全面剖析。研究中对地下水补给、蓝水（地表水与地下水）和绿水（土壤水）的未来变化也借助了特定的水文模型（如HELP3.8D, SWAT模型）与气候模型（CanESM2, CMIP6 GCMs）的预测结果进行评估。
3. 气候韧性农业
作者指出，气候韧性农业（Climate-Resilient Agriculture, CRA）是一种战略性农业管理方法，旨在应对气候变化，推动农业粮食系统转向更绿色、更具韧性的实践。其核心目标是可持续地提高农业生产力和农民收入、适应并建立对气候变化的韧性，以及减少和/或移除温室气体排放。成功的CRA实施需要评估当地情况，并根据即时需求（如粮食安全）确定优先战略。
4. 气候变化背景下伊朗的水粮安全挑战
研究表明，过去几十年伊朗气候趋向干燥，降水量显著下降，气温持续上升，这对蓝水和绿水可利用量及农业生产力产生了直接影响。模型预测显示，未来伊朗西北部的地下水补给量可能在RCP4.5和RCP8.5情景下分别减少8%和63%，而西部流域的蓝水储量与径流也可能大幅减少。气候变化与作物产量之间存在复杂的非线性关系，超出最适阈值后，气温和降雨量的初始增加效益会转化为减产。频繁严重的干旱已对作物产量造成实质性影响，并增加了农业用水需求，导致农业净收入显著下降，直接威胁国家粮食安全。
4.1. 水资源短缺与过度开采：国家紧急状态
伊朗的人均可再生水可用量自1960年代以来已下降超过80%，降至远低于联合国可持续阈值的水平，进入高水压力状态。地下水超采是主要驱动因素，过去50年里伊朗已消耗了约70%的地下水储量，全国非法水井数量庞大，导致许多地区地下水位每年惊人地下降2-4米。这已造成全国超过三分之二的平原被划定为禁止进一步开采地下水的区域。
4.2. 农业脆弱性与粮食安全影响
气候影响和严重缺水使伊朗农业部门高度脆弱。例如，到2025年和2050年，旱地小麦产量可能因气温升高而分别减少18%和24%。同时，作物需水量增加，谷物灌溉需水量预计将增加7%至40%。历史上以“粮食自给自足”为目标、优先发展小麦等高耗水作物的政策，驱动了耕地扩张，但忽视了水资源的实际承载能力，导致地下水被过度开采，形成了一个水粮关联悖论：旨在加强粮食安全的政策反而损害了水安全，最终降低了生产力并增加了对粮食进口的依赖。
4.3. 政策与治理缺陷加剧水危机
除了自然气候因素，政策和治理缺陷显著加剧了危机。数十年的管理不善，加上国际制裁限制了伊朗获得节水技术、现代农业工具和设备，阻碍了其适应气候变化的能力。缺乏可靠的水资源数据、监测设备以及部门间协调不力，也构成了有效管理的重大障碍。
5. 伊朗气候韧性农业与灌溉的创新与技术
5.1. 智慧农业与先进灌溉技术
智慧农业和精准灌溉技术（如滴灌）具有显著节水潜力（30-60%）和增产效果。尽管政府提供高额补贴（高达成本的85%），但采用率仍然较低。障碍包括高初始成本、农民对收益成本权衡的不确定性、缺乏培训、农村数字基础设施不足、水质问题以及采用后可能出现的“回弹效应”（即节水带来的经济效益被用于扩大灌溉面积或改种更高耗水作物）。
5.2. 耐旱与耐热作物品种
培育和采用耐旱耐热作物品种是CRA的核心实践。研究已鉴定出有潜力的小麦、大麦和玉米基因型，耐旱小麦品种在限水条件下可增产20-30%。然而，广泛采用面临农民认知不足、改良种子获取有限、价格高等障碍，突显了科研与田间应用之间的差距。
5.3. 可持续土地管理实践
农林业和保护性农业等可持续土地管理实践有助于增强土壤健康、提高保水性、固碳和增加生物多样性。伊朗有传统的农林业实践，但更广泛的采用面临政府支持不足、土地获取限制、农民信息缺乏、高初始成本和回报延迟等挑战。保护性农业的采用率也很低，主要障碍包括农民意识不足、与推广机构联系薄弱、政府财政支持不足以及杂草管理问题。
7. 伊朗可持续水粮安全的风险规划
研究强调，需要从依赖历史数据和精确预测，转向基于风险决策和适应性管理。整合GCMs与WEAP等工具，有助于在水资源不确定性高的条件下制定最优供水策略和适应性措施。具体的风险规划策略包括：正式宣布国家水紧急状态以获取国际支持；彻底改革农业实践，用耐旱品种替代高耗水作物，大规模推广现代灌溉和节水策略（如亏缺灌溉）；实施再生农业实践以重建土壤有机质；加强地下水管理，严厉打击非法开采，建立季节性水市场；优化农化品管理以减少污染和灌溉需求；调整国民膳食结构，转向更多消费本地农产品，以减少虚拟水出口，并配套相应的贸易、价格和社会保障政策。
7.1. 伊朗灌溉农业转向旱作农业的相关风险
为减轻地下水压力，转向仅依赖降雨（绿水）的旱作农业是一种选择，但存在风险。旱作农业产量波动性大且通常较低。例如，在2023-2024年度，旱地占伊朗总耕地的近50%，但产量仅占总产的约11.5%。小麦和大麦是主要的旱作作物，其全国总产量中分别有42%和36%来自旱地，凸显了国家粮食供应对旱作农业的巨大依赖，以及与脆弱气候相关的巨大生产风险。未来降雨减少和干旱加剧的预测，将进一步增加这种风险。因此，向旱作农业的转型必须建立在详细的区域适宜性评估基础上，并需要政府通过种子补贴、作物保险、农民培训等方式提供支持，以平衡“旱作风险”和“灌溉风险”，设计出更具韧性的农业系统。
本研究对伊朗水粮系统进行了全面评估，揭示了严峻的水危机和农业脆弱性。历史政策忽视了水资源承载力，追求粮食自给自足，反而加剧了地下水超采和粮食进口依赖。尽管存在多种创新技术（如现代灌溉、耐旱作物、智慧农业），但高昂成本、农民认知局限、基础设施不足和治理缺陷严重阻碍了其广泛应用。转向旱作农业虽可缓解水资源压力，但面临产量不稳定、威胁粮食安全的风险。研究结论强调，必须将基于风险的规划纳入国家战略，通过综合政策、针对性投资、能力建设、国际合作和多利益相关方参与的方式，在节水与粮食生产之间审慎权衡，才能构建一个具有气候韧性的、可持续的水粮未来，这对于伊朗乃至全球面临类似挑战的干旱半干旱地区具有至关重要的借鉴意义。
