大气中二氧化碳浓度（[CO2]）的升高被认为可以增强光合作用并减少作物用水量。但是，在气候变化的情况下，在全球范围内看，二氧化碳浓度升高对于未来作物产量和农业用水需求的影响具有高度不确定性。在这里，我们结合了田间试验和全球作物模型的结果，在二氧化碳浓度（[CO2]）升高及与之相关的高浓度温室气体排放带来的气候变化情景下，对小麦、玉米、稻米和大豆的作物水份生产率（CWP，作物产量与土壤水分蒸发蒸腾损失总量之比）展示了清晰的全球空间分布情况。我们发现，到21世纪80年代，二氧化碳效应将使全球作物水份生产率增加10 [0； 47]％–27 [7；37]％（整个模型中位数[四分位数范围]），具体取决于作物品种，其中干旱地区的增幅尤其大（雨养小麦可提高48 [25; 56]％）。如果在田间，二氧化碳浓度（[CO2]）的升高可以显著降低全球作物产量损失，同时减少农业用水量（4-17%）。我们确定了不同农业生态系统中生长条件具有差异，因此不同地区在不牺牲水资源安全的前提下增加粮食产量的情况就会有所差异。最后，我们的研究结果表明，有必要扩大田间试验的范围，并鼓励在不同作物中对二氧化碳浓度（[CO2]）升高带来的影响进行建模和水文建模方面保持更大的一致性。
