西北干旱區是我國水資源最為短缺的地區之一，近幾十年由于綠洲灌溉面積快速擴大，農業灌溉用水占到水資源總消耗量的95%以上。如何合理控制灌溉面積、減少農業用水量是當前重大的科技需求。
中國科學院遺傳發育所農業資源研究中心研究員沈彥俊和助理研究員郭英分析了未來60年高、中、低三種溫室氣體排放情景下的氣候變化趨勢，并對未來氣候情景影響下的西北干旱區水資源和農業灌溉需水的變化進行了預估。
“社會經濟的發展對水資源需求產生了巨大影響，與此同時，氣候變化通過影響高山冰雪融水和降水對水資源的形成也產生影響。”沈彥俊將之稱為干旱區水資源的出和入。因此，研究未來氣候變化對西北干旱區水資源供需的可能影響以及針對未來缺水狀況的應對策略具有重要意義。
他們的研究是基于國際耦合模式比較計劃第5階段(CMIP5)中RCP未來氣候情景的模擬和分析。這種氣候暖化情景設定了相對于工業革命前，到2010年全球輻射強迫分別增加2.6~8.5W/m2時的不同溫室氣體排放情景。世界氣候研究計劃組織的耦合模式比較計劃（CMIP）為國際耦合模式的評估和后續發展提供了重要的平臺。參與該計劃的氣候模式模擬數據資料被廣泛用于氣候變化相關機理以及未來氣候變化特征預估等方面的研究。
研究結果顯示，未來的氣候增溫將使農業需水量顯著增加，三種排放情景下，五種主要作物（小麥、玉米、棉花、油料、甜菜）在本世紀30年代（2016～2045年）和60年代（2046～2075年）兩個時段的年均灌溉需水量，可分別達到370.2億～372.7億立方米和371.5億～389億立方米，比1971～2000年歷史時段的灌溉需水量增加了42.7億～61.5億立方米，但徑流的增加量與五種主要作物的灌溉需水的增加量大致相當，甚至在有些流域小于灌溉需水量的增加。
他們得到了一組有意思的數據，就模擬研究的五種作物而言，如果種植規模控制到2010年規模（4.4×106公頃），灌溉水利用效率需提高到0.73以上；如果種植規模控制到2000年的規模（3.0×106公頃），灌溉水利用效率需提高到0.48以上；如果種植規模控制到1990年的規模（2.7×106公頃），灌溉水利用效率需提高到0.4以上，才可以使灌溉需水量降低到1971~2000年歷史時段的水平。
“由于未來工業生活等其他需水量也會呈現增加趨勢，這將造成未來水短缺和生態環境惡化的情況加劇。”郭英分析。
郭英還模擬了種植結構調整模式下的灌溉需水量變化，發現在作物規模大的情況下，該種植結構調整模式的節水效果并不明顯。
“因此，控制種植規模是未來最有效的農業水資源管理措施，考慮到西北地區還有大量的特色林果種植，西北干旱區的灌溉面積應控制在400萬公頃，結合農業種植結構調整與節水改造等措施，可望實現水資源的適應性管理。”沈彥俊建議，“壓縮農業灌溉面積是西北地區實施絲綢之路經濟帶建設和實現經濟轉型的重要水資源保障前提，應杜絕一邊努力實施節水改造，一邊又在大面積開荒的做法。”
