图片来源网络（侵删）

文章信息

原文标题：

Analysis of climate change impact on resource intensity and carbon emissions in protected farming systems using Water-Energy-Food-Carbon Nexus

原文作者（*通讯）：

Pu Reun Yoon, Sang-Hyun Lee*, Jin-Yong Choi*, Seung-Hwan Yoo, Seung-Oh Hur

作者单位：首尔大学，首尔大学，忠北国立大学，全南国立大学，韩国全州农村振兴厅国立农业科学研究所

关键词：水-能-粮-碳关系模型；加热温度变量；气候变化；敏感性分析

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921344922002385

文章导读

在全球范围内，随着人口的增长和经济的发展，粮食、水、能源的需求也在增加，而农业人口减少、人口老龄化、劳动力短缺、农业收入停滞将导致粮食短缺。气候可控的保护性农场旨在解决这些农业和粮食问题，如粮食供应不稳定，并克服依赖气候的农业系统的局限性。因此，有效的资源管理是适应和减缓气候变化的一个重要因素。由于人口增长和气候变化的不确定性，即使在外部温度较低的冬季也需要粮食生产，通过保护性耕作生产粮食对确保全年粮食安全至关重要。设施栽培生产力高，时间和空间限制少。随着人们对粮食安全的关注，保护区面积逐渐增加。设施栽培通过控制每种作物适宜的生长环境，全年栽培，产量和总产量较高。因此，设施栽培是一种水资源和能源密集型的农业实践，投入和输出资源会随着天气和环境条件的变化而变化。在韩国，由于冬季外部温度会降至零度以下，为了创造一个适合农作物在温室中生长的生长环境，加热是必要的。因此，综合分析冬季适宜的加热温度、加热能耗、用水量和作物产量是必要的。粮食生产需要水和能源；此外，水的摄入、水处理和分配都需要能量。水还被用于生产能源，在农业中，通过施肥、种植、收获、运输和灌溉的能源投入是必不可少的。由于资源之间的关系受气候变化、经济和人口增长等外部环境条件的影响，有必要对资源之间的权衡进行综合分析和定量评价。

文章摘要

随着资源安全的不确定性和重要性的增加，联系概念被用于综合可持续利用管理规划。特别是，由于保护性农场受温度变化的影响最大，因此必须分析加热温度变量与资源之间的联系。本研究构建了反映设施农业特征的水-能-粮-碳关系模型。模拟作物产量、灌溉量和热能，并根据气候变化情景和加热温度变量进行敏感性分析。即使在加热温度低于12◦C的情况下，食物资源的产量也没有显著下降。相比之下，当加热温度高于12◦C时，生长期缩短，这减少了灌溉量，但有增加加热能量的趋势。此外，将加热温度标准从12◦C降低到8◦C(或更低)适合高效的资源管理。

图1 加热温度—水能粮碳关联关系模型示意图(黑色实线对应研究范围)

图2 土壤-植物-大气连续体AquaCrop示意图

图3 案例研究区域的月最高、最低和最适生长温度(10年平均)

图4 基线加热温度变量对资源的敏感性分析结果

图5 加热温度变量对产量的敏感性分析结果((a): RCP 4.5, (b): RCP 8.5)

图6 加热温度变量对灌溉量的敏感性分析结果((a): RCP 4.5, (b): RCP 8.5)

图7 加热温度变量对加热能源的敏感性分析结果((a): RCP 4.5, (b): RCP 8.5)

图8 基于加热温度变量的资源标准化指标结果 ((a): RCP 4.5, (b): RCP 8.5)

原文信息

Abstract

As the uncertainty and importance of securing resources increase, the nexus concept is used for integrated sustainable use management planning. In particular, because protected farms are most affected by temperature change, the connection between the heating temperature variable and resources must be analyzed. In this study, a water-energy-food-carbon nexus model that reflected the agricultural characteristics of protected farms was constructed. The crop yield, irrigation amount, and heating energy were simulated, and a sensitivity analysis was performed according to climate change scenarios and heating temperature variables. There was no significant decrease in the yield of food resources even at heating temperatures lower than 12◦C. In contrast, the growing period shortened as the heating temperature increased above 12◦C, which decreased the irrigation amount but tended to increase the heating energy. In addition, lowering the heating temperature standard from 12◦C to 8◦C (or less) is suitable for efficient resource management.