土地科学与空间规划学院罗建美教授联合中科院农业资源中心等多家单位在适水种植优化研究中取得突破，成果先后发表于《Agricultural Water Management》。研究成果主要贡献有两方面：（1）揭示了京津冀地下水超采区水粮矛盾中主要作物的耗水贡献，量化了地下水止跌回升的种植结构优化代价，及南水北调情景下区域水粮关系可持续性特征，构建了农业水资源可持续利用水粮关系图，为水资源约束下京津冀区域水资源可持续利用目标下的农业规模与结构协同优化调整提供了可参考的阈值范围和理论范式；（2）基于“规模-结构-技术”协同节水路径，科学量化节水路径效率的“临界阈值”，形成“高效益低损失、低效益高损失”等四大阈值范围区，为相关管理部门提供了分类策略依据，为世界同类缺水地区提供参考框架。

京津冀地区地下水超采问题难以通过调整农业结构实现整个区域的采补平衡。但是，若农业生产调整到满足区内农产品自给时，则可以实现农业用水的平衡；若要实现全区地下水采补平衡，至少每年还需要10亿方的跨流域补水用于农业生产，或调入284万吨口粮（相当于25%的小麦自给量）。小麦基本自给、果蔬适度盈余，辅以适量外调水是区域近期可行的适水种植优化方向。

通过“规模 - 结构 - 技术” 综合节水模式实现农业地下水采补平衡，需将种植规模缩减 36%，或通过技术手段将水分生产效率提高 11.5%；采用综合节水方案时，在满足当前“十四五”规划的最低粮食生产目标前提下，水分生产效率提高 9% 即可达成目标。综合节水方案从系统视角明确了不同路径下“水 - 粮权衡”的阈值，有助于理解节水措施的效率阈值范围。研究发现，存在两个关键阈值，将节水路径划分为高效区与低效区，该阈值因区域和节水目标不同而存在差异，如，在京津冀地区，以实现农业用水采补平衡为目标时，对应的值为当前种植规模的 90% 和 82%。其节水效应与产量损失的临界阈值能够反映技术改进投入与种植规模、结构优化的边际效应。

京津冀地区现状种植结构（a）与种植结构优化（b）下作物用水可持续性图

研究工作得到本研究得到国家重点研发计划（项目编号：2016YFC0401403）、国家自然科学基金（项目编号：41807157，42271039）、河北省自然科学基金（项目编号：D2020403016， D2022503010）和河北省自然科学基金创新研究群体项目（项目编号：D2021503001）联合资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.agwat.2021.107326  （Balancing water and food by optimizing the planting structure in the Beijing–Tianjin–Hebei region, China）

https://doi.org/10.1016/j.agwat.2025.109344 （Pathways to balancing water and food foragricultural sustainable development in theBeijing-Tianjin-Hebei Region, China）