水-能-碳视角下的中国主粮作物热量生产力评估

来源：水资源与水工程学报杂志2025年第5期北京时间：

作者：张洪航，梁传彬，张文歆，陈世超，杜太生

单位：（1.农业水资源高效利用全国重点实验室,2.甘肃武威绿洲农业高效用水国家野外科学观测研究站,3.中国农业大学水利与土木工程学院

摘要：在人口增长与生态系统和资源约束压力叠加的背景下，如何在保障粮食安全的同时实现环境的可持续性已成为全球发展命题。在省域尺度上计算了全国3种主粮作物生产过程中水、能消耗和碳排放情况，探究了各投入要素在不同区域的相对贡献，评估了各区域的作物热量生产力，结果表明：小麦、水稻、玉米单位热量的水足迹分别为134、209、83 kg/Mcal，能量投入分别为1 375、848、868 kJ/Mcal，碳足迹分别为191、408、121 g CO2 eq/Mcal；氮肥生产和灌溉水是区域生产效率差异的主要驱动因素，二者在能量投入差异中的总贡献率为39.4%~68.1%；东北地区热量生产力最高，其次为华中和华北地区，华南地区最低。从降低投入、产出更多热量的角度出发，可适当向东北地区转移种植规模，缓解中国的资源短缺和环境问题，并保障粮食安全。

关键词：水-能-碳系统,热量生产力,主粮作物,生产效率,能量投入,粮食安全

基金资助：国家自然科学基金项目(52239002、52209072)