最新研究显示，2050年全球人口将达到90亿人，为满足不断激增的粮食需求，农田灌溉面积的增长幅度远高于科学家此前的预测，这将大大增加含水层压力。

来自普林斯顿大学、英国雷丁大学和挪威卑尔根大学的研究人员在《地球物理研究通讯》上发表的文章称，土地灌溉面积可能增至44亿英亩（约18亿公顷），相当于整个南美洲。报告建议“为避免低估潜在环境成本，政策制定者应做好灌溉面积增长远高于预期的打算”。

大规模灌溉面积扩张对环境产生巨大冲击

目前，灌溉用水约占全球淡水取用量的70%。相比约90%的生活用水和工业用水最终还会返回含水层，只有约一半的灌溉用水可以重复利用。

灌溉面积的增加意味着农业用地向新生态系统或非耕地地区蔓延，生物多样性破坏程度也高于预期。与此同时，灌溉用水需求增加，相应的其他部门可用水资源减少，因此水资源面临的压力同样高于预期。

研究人员称，灌溉面积扩张会加剧气候变化，当前的气候模型并未考虑到这一点。此前的研究表明，灌溉作业能够改变地表温度和大气中的水蒸气含量，进而影响气候，而这两项因素都是气候模型的关键组成要素，也会影响云的形成以及大气中或反射回太空的太阳辐射量。

灌溉对气候的影响还包括在灌溉机械的生产和运行过程中排放的温室气体。灌溉面积增加，灌溉机械的投资和能耗也随之增长，导致化石能源消耗量和二氧化碳排放量增加，因此实际农业温室气体排放量也可能远高于预期。

由于肥料和粪肥使用量的增加，土壤的总氮和碳量上升。硝酸盐淋失污染地下水，肥料中的氨也会挥发，这样一来，可用的饮用水量将减少。

该研究提醒人们农田灌溉的影响不容小觑，研究团队希望提高预测值的准确性，以科学合理预测粮食需求激增和气候环境挑战的相互作用。

杰济拉灌溉计划的启示

灌溉的发展实现了多地粮食产量的增长，但是，与其他人为造成的土地覆盖变化一样，农田灌溉作业的持续扩张也可能造成意想不到的后果。

麻省理工土木与环境工程系的研究团队深入调查了非洲东部萨赫勒地区的杰济拉灌溉计划，探究这个全球规模最大的灌溉项目之一的农田灌溉作业对周边地区降雨模式的影响。研究人员使用一种新型研究方法，追溯了该地区近60年的降雨、温度和河道水流数据，并根据经验推断出灌溉开发对大气的影响。

研究人员称，人类活动已经很大程度上改变了世界多个地区的土地覆盖和环境，灌溉系统的大规模开发就是最直接的例子。对于所有开发项目而言，在没有充分了解行动对环境造成的潜在影响之前，不可盲目进行。

根据研究人员基于调查工作总结出的理论，在进行大面积灌溉时，地表气温下降，地面气压升高。进而推测，这种情况会减少灌溉土地上的降雨，同时形成顺时针环流，与盛行区域风相互作用。这种相互作用将产生特定的辐合区，增加周边部分地区的降雨。

要明确一个地区的气候，相关研究必须追溯至少30年的数据。因此，研究团队研究了1930年至1999年间的记录，以10年为间隔统计灌溉系统的安装量，以量化灌溉作业对环境的影响。

研究的第一步是对数值模拟和建模进行补充分析。实验目的是从理论意义上明确杰济拉灌溉计划中的土地灌溉对降雨的影响。在此之后，将模拟结果与60年里真实降雨事件进行比较，验证研究人员的猜想。

根据交叉对比数据，对灌溉前后的降雨变化映射描述表明，杰济拉灌溉计划覆盖地区的降雨量急剧减少，而东部地区的降雨量则明显增加。其中，在杰济拉以东的格达雷夫降雨增强尤为明显。在过去半个世纪里，随着杰济拉灌溉计划的发展，格达雷夫降雨量显著增加，现已发展成为一个成功的雨育农业区。这一气候与非洲萨赫勒地区大部分地区的持续干旱天气形成鲜明对比，研究团队的发现表明需要进一步考虑灌溉发展对农业、水文和经济的潜在影响。

毋庸置疑，灌溉是解决农业问题的理想方案，充分了解人为对土地覆盖变化及其对自然环境的影响是实现可持续发展的必要之举。目前，我们对人为土地覆盖变化可能造成的影响有了基础了解，并且可以在灌溉系统的设计阶段结合这一发现进行完善。