Reducir las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) para combatir el cambio climático es un importante desafío global. Aunque la agricultura irrigada consume considerable energía que genera emisiones de GEI, la biomasa producida también representa un importante sumidero de CO, que puede contrarrestar las emisiones. La fuente de suministro de agua influye considerablemente en el consumo energético de riego y, en consecuencia, en la huella de carbono resultante. Este estudio evalúa el impacto potencial en la huella de carbono de reemplazar parcial o completamente el suministro convencional del trasvase Tajo-Segura (TTS) con agua de mar desalinizada (AMD) en los distritos de riego de la cuenca del río Segura (sureste de España). Los resultados evidencian que las emisiones de GEI de los cultivos dependen en gran medida de la fuente de agua y, por lo tanto, de su huella de carbono. En este sentido, en el escenario hipotético de que el TTS fuera completamente reemplazado por AMD, las emisiones de GEI podrían aumentar hasta un 50% y el balance de carbono podría reducirse en un 41%. Sin embargo, incluso en esta situación desfavorable, la agricultura irrigada en la zona de estudio aún podría actuar como un sumidero de CO con un balance de carbono total y específico negativo de -707,276 t CO/año y -8.10 t CO/ha-año, respectivamente. Este estudio proporciona importantes implicaciones políticas para comprender el nexo agua-energía-alimentos en regiones escasas de agua.