Abstract Water-stressed countries need to plan their food security and reduce the pressure on their limited water resources. Agriculture, the largest water-using sector, has a major role in addressing water scarcity and food security challenges. While there has been quite some attention to water management solutions like soil mulching and improved irrigation, less attention has been paid to adapting the cropping pattern to save water. Here, we investigate how a change in which crops are grown where and when can influence the green and blue water footprint (WF) of crop production, save blue water, reduce blue water scarcity and increase both food and cash crop production, using FAO’s AquaCrop model. The performance of two potential solutions, first a strategy of mulching plus drip irrigation, and second a strategy with changing the cropping pattern in addition to mulching and drip irrigation, were compared in one of the most water-stressed catchments in the world, the Upper Litani Basin in Lebanon. Our results show a substantial potential for more efficient use of green water resources for food production while saving scarce blue water resources. Whereas mulching and drip irrigation together decrease the blue WF in the basin by 4.5%, changing the cropping pattern as well can decrease it by 20.3%. Food and cash production could increase by 3% and 50% by changing the cropping pattern, compared to 1.5% and 2.1% by mulching and drip irrigation. Changing the cropping pattern could thus significantly reduce water scarcity and enlarge food and cash production in the basin.

中文翻译：

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通过改变流域的种植模式，减少蓝水短缺并提高营养和经济用水生产力

摘要 缺水国家需要规划其粮食安全并减轻其有限水资源的压力。农业是最大的用水部门，在解决水资源短缺和粮食安全挑战方面发挥着重要作用。虽然人们对土壤覆盖和改善灌溉等水管理解决方案给予了相当多的关注，但对调整种植模式以节约用水的关注较少。在这里，我们使用粮农组织的 AquaCrop 调查作物种植地点和时间的变化如何影响作物生产的绿水足迹和蓝水足迹 (WF)、节约蓝水、减少蓝水短缺并增加粮食和经济作物产量模型。两种潜在解决方案的性能，首先是覆盖加滴灌的策略，其次，在世界上水资源最紧张的集水区之一——黎巴嫩的利塔尼盆地上游，比较了除覆盖和滴灌外还改变种植模式的策略。我们的研究结果表明，在节省稀缺的蓝色水资源的同时，更有效地利用绿色水资源进行粮食生产具有巨大潜力。覆盖和滴灌共同使流域中的蓝色 WF 减少 4.5%，改变种植方式也可以减少 20.3%。通过改变种植模式，粮食和现金产量可以增加 3% 和 50%，而覆盖和滴灌可以增加 1.5% 和 2.1%。因此，改变种植模式可以显着减少水资源短缺并扩大该流域的粮食和现金生产。在世界上水资源最紧张的集水区之一，黎巴嫩的上利塔尼盆地进行了比较。我们的研究结果表明，在节省稀缺的蓝色水资源的同时，更有效地利用绿色水资源进行粮食生产具有巨大潜力。覆盖和滴灌共同使流域中的蓝色 WF 减少 4.5%，改变种植方式也可以减少 20.3%。通过改变种植模式，粮食和现金产量可以增加 3% 和 50%，而覆盖和滴灌可以增加 1.5% 和 2.1%。因此，改变种植模式可以显着减少水资源短缺并扩大该流域的粮食和现金生产。在世界上水资源最紧张的集水区之一，黎巴嫩的上利塔尼盆地进行了比较。我们的研究结果表明，在节省稀缺的蓝色水资源的同时，更有效地利用绿色水资源进行粮食生产具有巨大潜力。覆盖和滴灌共同使流域中的蓝色 WF 减少 4.5%，改变种植方式也可以减少 20.3%。通过改变种植模式，粮食和现金产量可以增加 3% 和 50%，而覆盖和滴灌可以增加 1.5% 和 2.1%。因此，改变种植模式可以显着减少水资源短缺并扩大该流域的粮食和现金生产。我们的研究结果表明，在节省稀缺的蓝色水资源的同时，更有效地利用绿色水资源进行粮食生产具有巨大潜力。覆盖和滴灌共同使流域中的蓝色 WF 减少 4.5%，改变种植方式也可以减少 20.3%。通过改变种植模式，粮食和现金产量可以增加 3% 和 50%，而覆盖和滴灌可以增加 1.5% 和 2.1%。因此，改变种植模式可以显着减少水资源短缺并扩大该流域的粮食和现金生产。我们的研究结果表明，在节省稀缺的蓝色水资源的同时，更有效地利用绿色水资源进行粮食生产具有巨大潜力。覆盖和滴灌共同使流域中的蓝色 WF 减少 4.5%，改变种植方式也可以减少 20.3%。通过改变种植模式，粮食和现金产量可以增加 3% 和 50%，而覆盖和滴灌可以增加 1.5% 和 2.1%。因此，改变种植模式可以显着减少水资源短缺并扩大该流域的粮食和现金生产。通过改变种植模式，粮食和现金产量可以增加 3% 和 50%，而覆盖和滴灌可以增加 1.5% 和 2.1%。因此，改变种植模式可以显着减少水资源短缺并扩大该流域的粮食和现金生产。通过改变种植模式，粮食和现金产量可以增加 3% 和 50%，而覆盖和滴灌可以增加 1.5% 和 2.1%。因此，改变种植模式可以显着减少水资源短缺并扩大该流域的粮食和现金生产。