农业是全球经济的关键支柱，也是用水的主要领域，灌溉约占全球淡水资源利用的70%-86%。最近的研究表明，中国66%的灌溉用水被定义为不可持续的，这种现象正在威胁中国的粮食安全和生态系统可持续性。我国耕地后备资源总体有限，但盐碱地数量众多，开发潜力巨大，由于当前发展模式单一、水资源消耗压力大，亟待探索多样化治理模式和有效的水资源管理。在许多地区，水资源的短缺已成为制约农业发展的主要瓶颈。为了满足日益增长的粮食需求，农业生产迫切需要有效利用有限的水资源。然而，随着气候变化的加剧，水资源匮乏以及盐碱地开发灌溉农业带来了农业水资源可持续供给的不确定性。

吉林省西部位于世界三大苏打盐碱地集中分布区之一，拥有大量符合开发条件的盐碱土地资源。在国家“新一轮千亿斤粮食产能提升行动”中，吉林将承担全国1/5的任务，计划增产200亿斤。为保障国家粮食安全，吉林省启动了土地整治工程，逐步将部分盐碱地改造成水田。然而，由于当前发展模式单一，盐碱地的农业开发利用需要以消耗大量的淡水资源为代价。随着灌溉水资源短缺的加剧，吉林省西部农业的可持续发展面临更大的挑战。如何通过科学的土地整治和水资源管理，优化盐碱地开发模式，保障农业水资源可持续供给，提升水资源利用效率，成为当前亟待解决的关键问题。

中国科学院东北地理与农业生态研究所科研人员选取了位于东北苏打盐碱集中分布区的吉林省西部，通过Plus模型设计了8种不同发展情景以探索符合吉林省西部未来土地利用规划，并结合水文模型与作物系数法，在考虑枯水年和平水年的情况下，系统对比分析了2040年盐碱地开发情景与其他7种发展情景下农业水资源供需的变化。研究结果表明：（1）通过有效的土地整治和改良措施，吉林省西部的盐碱地问题有望得到显著改善。特别是在盐碱地改良情景和综合发展情景中，到2040年盐碱地面积将分别减少1188 km²和1709 km²（图1、图2）。（2）在传统灌溉模式下，未来农业水资源供应（31.89×10⁸∼36.95×10⁸m³）（图3、图4）无法满足农业水资源需求（44.6×10⁸∼87.28×10⁸m³）（图5、图6），枯水年份缺水的矛盾尤为突出。（3）农业水资源供需不平衡最严重的区域主要集中在水稻种植区（图7）。高耗水作物种植面积的扩大将进一步加剧灌溉用水的压力。在土地利用和降水变化的共同作用下，水资源供给的复杂性进一步加剧。本研究提出构建深度耦合的气候-土地-水文模型，以应对未来气候变化下农业水资源的挑战，并通过构建“节水灌溉-种植结构优化-供水工程保障”治理模式，实现水资源高效利用和盐碱地可持续开发的协同目标。研究可为吉林省“大水网工程”建设提供理论和技术支撑。

图1 不同情景下土地利用的空间分布 （a）2020年；（b）2040年自然发展情景；（c）2040年生态保护情景；（d）2040年耕地保护情景；（e）2040年经济发展情景；（f）2040年盐碱地改良情景；（g）2040年生态经济平衡情景；（h）2040年生态耕地保护情景；（i）2040年综合发展情景（PF、DL、FL、GL、WL、CL、UL、SL分别表示为水田、旱地、林地、草地、湿地、建设用地、未利用地和盐碱地，下同）

图2 2020-2040年不同情景下的土地利用转移矩阵 （a）2020年与2040年自然发展情景和经济发展情景土地转移情况；（b）2020年与2040年耕地保护情景和生态保护情景土地转移情况；（c）2020年与2040年生态耕地保护情景和生态经济平衡情景土地转移情况；（d）2020年与2040年盐碱地改良情景和综合发展情景土地转移情况

图3 平水年吉林省西部不同发展情景下农业水资源供应的空间分布 （a）2040年自然发展情景；（b）2040年生态保护情景；（c）2040年耕地保护情景；（d）2040年经济发展情景；（e）2040年盐碱地改良情景；（f）2040年生态经济平衡情景；（g）2040年生态耕地保护情景；（h）2040年综合发展情景，下同

图4 枯水年吉林省西部不同发展情景下农业水资源供应的空间分布

图5 平水年吉林省西部不同发展情景下农业水资源需求的空间分布

图6 枯水年吉林省西部不同发展情景下农业水资源需求的空间分布

图7 未来不同发展情景下吉林省西部主要作物的种植分布

该研究发表在中国科学院1区期刊《Agricultural Water Management》上，由中国科学院东北地理所齐鹏副研究员（第1作者）、李博特别研究助理、张德权（项目聘用）、联合培养硕士徐海鹏（通讯作者）和章光新研究员共同完成。研究得到国家重点研发计划项目（2024YD1501700）、吉林省优秀青年科技人才项目（应用技术类）（20230508099RC）和国家自然科学基金项目（42371037）共同资助。

论文信息及链接如下：

Peng Qi,Bo Li,Dequan Zhang,Haipeng Xu*,Guangxin Zhang. Supply and demand of agricultural water resources under future saline-alkali land improvement. Agricultural Water Management,2025,314: 109503.DOI:https://doi.org/10.1016/j.agwat.2025.109503