农业在塔里木河流域社会经济发展中占据重要地位。随着流域农业种植面积的扩大，农业水资源和能源消费需求迅速增加。然而，高比例的农业能源投入，一方面促进了粮食产量的激增，但也导致农业碳排放面临巨大压力，进一步加剧了农田系统水、能源和碳排放之间的矛盾，严重威胁了区域可持续发展。同时，塔里木河流域农业以往较多集中于水-粮食/能源，水-能源-粮食和水-粮食和气候变化等纽带研究，对于作物生产过程的水-能源-碳排放（WEC）系统耦合协调发展情况尚不清楚。

针对以上问题，中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室陈亚宁研究员团队基于气象、统计和调研数据，构建作物生产水-能源-碳排放纽带框架，利用足迹和纽带方法，定量评估塔里木河流域作物总水资源消耗，能源指标和碳足迹变化趋势，并揭示WEC系统耦合协调发展水平。

结果表明：1990-2019年，塔里木河流域以蓝水灌溉资源为主,占水资源消费总量的90%，每公顷作物能源投入量总体呈现上升趋势。同时，碳足迹在流域尺度表现出明显的空间差异性，克州平均碳足迹最少，为0.79 kg CO₂_eq·kg^-1。塔里木河流域WEC系统耦合度大于0.8，保持高水平耦合，其中，克州耦合协调度上升趋势明显，2009-2019年稳定在协调发展阶段的高耦合。另外，阿克苏和喀什地区作为棉花种植大区，水资源和能源消费总量较大，该指标又作为一个负向指标，导致该地区的WEC系统协调度低于其他地区。因此，种植结构是影响塔里木河流域WEC系统耦合协调发展水平的重要因素。研究结果对于提高能源利用效率，推进区域作物生产低碳化转型，以及实现流域WEC系统协调发展具有重要价值。

相关成果以“Water-energy-carbon emissions nexus analysis of crop production in the Tarim river basin, Northwest China”为题发表在“Journal of Cleaner Production”。该研究得到中国科学院国际合作项目和国家自然科学基金项目的支持。

文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959652623007242

图1. 作物生产碳足迹估算边界示意图

图2. 1990-2019年塔里木河流域水-能源-碳排放系统耦合（a）和协调度（b）变化趋势