近日，我院付强教授团队李茉教授课题组在Nature旗下期刊《Communications Earth & Environment》发表题为“Precision irrigation framework could enhance water productivity and reduce carbon emissions in China”的研究论文。该成果开发了一个高分辨率的灌溉用水优化调控模型，解析了水-粮食-能源-碳排放的耦合关联机制，揭示了最优灌溉水量下的粮食产量、能源消耗与碳排放的时空演变特征。

粮食生产高度依赖水资源。在全球一体化进程加快与人口快速增长的双重驱动下，粮食需求持续攀升，亟待构建粮食生产与水资源高效利用的协同方案，推动农业生产模式的可持续转型。本研究整合作物适宜性评价、空间种植模拟机理模型、机器学习及多目标优化算法，提出中国主粮作物公里级最佳水分灌溉的实施方案，并量化其潜在的环境影响。基于Maxent-PLUS耦合模型，分析未来作物生长的空间适宜性和种植格局变化对灌溉水量的影响，以准确地预测不同耕地格局下的水资源需求。建立了水-粮-能-碳关联系统决策模型，优化了涵盖未来气候条件、能源转型、灌溉技术改进及种植结构变化等多重情景下的月尺度、公里级的灌溉水量优化分配方案。

东北农业大学为该论文第一完成单位，我院22级博士研究生李海燕为第一作者，李茉教授为该论文的通讯作者。合作者包括东北农业大学付强教授、王一甲教授，美国工程院院士Vijay P. Singh教授，北京大学环境科学与工程学院覃栎教授，北京市农林科学院智能装备技术研究中心张钟莉莉研究员等。该论文得到了国家重点研发计划青年科学家项目（2024YFD1502000）和国家自然科学基金面上项目（52479035）的支持。

作者简介

第一作者简介

李海燕，东北农业大学22级博士研究生，在Communications Earth & Environment、Earth’s Future、Agricultural Systems等期刊发表论文15篇，授权国家发明专利3项和软件著作权5件。两次荣获国家奖学金，获2023年农业节水科技一等奖（9/10）、2022年黑龙江省水利科学技术奖一等奖（5/5）、第二届中国研究生“双碳”创新与创意大赛三等奖、2022-2025博士研究生学业奖学金、2024东北农业大学优秀研究生等荣誉。

通讯作者简介

李茉，教授/博导，智慧农场技术与系统全国重点实验室农业环境中心主任，黑龙江省智慧水网重点实验室主任，黑龙江省重点学科农业水土工程学科带头人，国家优秀青年科学基金获得者。从事变化环境下农业水土资源高效利用与智慧管控、智慧灌排与水肥协同决策、水-能-粮-碳关联系统协同调控等方面研究。主持国家自然科学基金项目（5项）、国家重点研发计划青年科学家项目、黑龙江省重点研发计划项目等科研项目25项，发表学术论文200余篇（含TOP期刊论文110余篇），连续多年入选全球前2%顶尖科学家榜单，出版学术专著4部，授权国家发明专利与软件著作权60余件。获科技奖励13项（省部级一等奖4项、二等奖2项），其中，第一完成人获黑龙江省科学技术奖一等奖、全国农业节水科技奖一等奖、黑龙江省高校科学技术奖一等奖、黑龙江省水利科学技术奖一等奖，被授予“中国节水奖先进个人”荣誉称号。