Water Use Efficiency and Carbon Trade-Offs of Gravity and Pump Irrigation in Rice Cultivation

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Provides a quantitative framework for assessing carbon-water trade-offs in irrigation systems.

🏢実務担当者:Highlights the need to integrate renewable energy in pump irrigation to reduce carbon footprint while maintaining flexibility.

🏛政策担当者:Offers evidence for balancing water security and decarbonization in agricultural policy.

気候変動が悪化する中、灌漑の近代化は、水制約の増大に直面する中での水配分の改善と米生産の維持にとって極めて重要となっている。しかし、ポンプ管理型灌漑システムと重力式灌漑システムの間の環境トレードオフに関する定量化には依然としてギャップがあり、特に経済パフォーマンス、炭素排出、水利用を関連付ける統合的評価において顕著である。本研究では、水生産性（WP）、消費的水足跡（WF）、炭素足跡、およびエコ効率の統合的枠組みを用いて、2021年から2023年までのタイのドン・チェディ維持管理プロジェクトにおける重力式システムとポンプ管理型システムを比較した。結果は、両システム間でWPとWFに有意差がないことを示した。WPは雨季に平均0.39 kg m−3、乾季に平均0.54 kg m−3であり、WFはそれぞれ平均2517 m3 t−1および1854 m3 t−1であった。これらの知見は、ポンプ管理型灌漑が運用の柔軟性と収量の安定性を向上させたものの、水利用効率を実質的に改善しなかったことを示している。しかし、重力式システムと比較して、ポンプ管理型システムははるかに大きな炭素排出を生み出し、総炭素足跡は1.252〜1.333 tCO2eq t−1の範囲であり、灌漑プロセスでは5倍高かった。エコ効率指標は、この環境負荷にもかかわらず最大8.11%上昇し、変動する水条件の中での経済的回復力の向上を示した。これらの結果は、低炭素農業開発と灌漑の近代化の間の反復的なトレードオフを示している。したがって、本研究は、気候レジリエントで持続可能な農業移行を支援するために、再生可能エネルギーと低炭素技術をポンプベースの灌漑システムに統合することの重要性を強調している。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

As climate change worsens, irrigation modernization has become critical for better water distribution and maintaining rice production in the face of increasing water constraints. However, there remains a gap in quantification regarding the environmental trade-offs between pump-managed and gravity-based irrigation systems, especially in integrated assessments that relate economic performance, carbon emissions, and water use. This study used an integrated framework of water productivity (WP), consumptive water footprint (WF), carbon footprint, and eco-efficiency to compare gravity-based and pump-managed systems in the Don Chedi Operation and Maintenance Project, Thailand, from 2021 to 2023. The results showed no significant differences in WP and WF between systems. WP averaged 0.39 kg m−3 during the wet seasons and 0.54 kg m−3 during the dry seasons, while the WF averaged 2517 m3 t−1 and 1854 m3 t−1, respectively. These findings indicate that pump-managed irrigation enhanced operational flexibility and yield stability but did not substantially improve water use efficiency. However, compared with the gravity-based system, the pump-managed system produced much greater carbon emissions, with total carbon footprints ranging from 1.252 to 1.333 tCO2eq t−1, or five times higher in the irrigation process. Eco-efficiency metrics rose by up to 8.11% despite this environmental burden, indicating enhanced economic resilience amid fluctuating water conditions. These results show a recurring trade-off between low-carbon agricultural development and irrigation modernization. The study therefore emphasizes the importance of integrating renewable energy and low-carbon technologies into pump-based irrigation systems to support climate-resilient and sustainable agricultural transitions.

• openalex https://doi.org/10.3390/su18105097first seen 2026-05-21 04:43:12 · last seen 2026-06-17 07:10:34