海林农场主要粮食作物水足迹典型分析

水足迹是衡量农作物生产对水资源利用的重要指标,可以准确计量农作物在生产全过程中对于水资源的利用效率。海林农场主要粮食作物(水稻、玉米、大豆)中,水稻的生产水足迹最大,玉米最低,三种作物中绿水足迹均占绝对优势,水稻、玉米的灰水足迹保持波动上升的态势,大豆的灰水足迹保持稳定。     

我国主要粮食作物蓝水用水时序分布图制作

［目的］明确实际蓝水用水的空间分布，有利于用水供需矛盾和水资源短缺分析，为进一步评价蓝绿水的投入量和利用效率，以及合理和高效管理农业水资源提供参考信息。然而目前有关农业用水的数据只有行政单元的统计数据，不利于进行空间分析。发展空间化模型，将统计数据空间化是解决该问题的有效途径。［方法］文章基于蓝水消耗量和蓝水需求量成正比的假设，构建蓝水用水空间化模型，利用气象数据、农业用水统计数据、灌溉农田分布图、主要粮食作物空间分布图、作物系数和生育期数据，生成2003—2012年1km分辨率的我国主要粮食作物（小麦、玉米和水稻）的蓝水用水空间分布图，分析蓝水用水的总体变化趋势以及影响各区域蓝水用水量的主导作物。［结果］（1）华北地区平均蓝水用水量最高。（2）大多数灌溉区蓝水用水量没有显著变化，每年蓝水用水量的标准差低于0004km3。蓝水用水量变化率的绝对值在夏季最大、冬季最小。（3）就各地来说，蓝水用水总量增加趋势最明显的是江苏省，减少趋势最明显的是上海市。（4）就不同作物来说，小麦、玉米和水稻的蓝水用水量增加趋势最明显的分别是江苏、黑龙江、江西，减少趋势最明显的分别是北京和上海。（5）东南沿海地区主要影响蓝水用水量的作物为水稻，在东北及华北地区主要影响蓝水用水量的作物为玉米，其他部分地区主要影响蓝水用水量的作物为小麦。（6）局部验证结果显示该文计算出的蓝水用水量与统计发布的数据存在很高的相关性（R2=095）。［结论］该文发展的蓝水空间化模型可以用于时序蓝水用水分布图的制作，具有一定的应用推广价值。     

水足迹视阈下河北省农业用水驱动因素分析

目的 河北省地下水超采严重、水资源长期供需不平衡的背景下，探究河北省农业用水真实消耗情况及其驱动因素，对水资源安全、可持续利用具有重要意义。方法 文章基于作物需水量和作物实际用水量测度河北省农业生产蓝水足迹及绿水足迹，利用LMDI模型解析河北省农业用水变化的影响因素及驱动机理。结果 结果显示，2002—2018年河北省农业水足迹数量呈波动下降趋势，技术效应、种植规模效应和节水效应对河北省农业水足迹变化呈增量效应，其中技术效应对水足迹数量变化的正向驱动贡献值最大，这说明农业技术应用、规模效应带动和节水成效保障加快河北省农业节约用水进程；管理效应和种植结构效应对河北省农业水足迹数量变化呈减量效应，这说明水利化程度、农业种植结构给河北省农业节水带来一定程度的压力。结论 河北省水资源优化配置和高效利用，应重点强化农业节水技术、节水管理和结构调整。推广高效节水灌溉技术，推进水肥一体化建设；加大节水政策的宣传和培训力度，提高设施维护保持能力；优化各地区种植结构，持续推进“一季休耕，一季雨养”的种植模式，提升水资源和种植结构的匹配度，从而减轻河北省水资源短缺压力。     

中国生猪生产水足迹空间变异与评价

目的 为了剖析2008年和2017年中国大陆31个省（市、自治区）生猪水足迹组成及时空演变规律,评价生猪生产蓝水足迹的可持续性,厘清饲料作物及其贸易对生猪养殖耗水的作用,以明确我国畜产品生产对区域用水的效率和影响。方法 文章采用“自下而上法”量化与解析2008年和2017年我国各地生猪生产水足迹的空间变异性,厘清猪生产中主要耗水者—饲料虚拟水的空间流动过程,基于“可持续利用”概念,定量评价生猪水足迹及饲料虚拟水流动的可持续性。结果 （1）生猪单头水足迹呈下降趋势,且散养生猪单头水足迹最大;但生产规模扩大使2017年我国生猪生产总水足迹增至2 194亿m³/年。（2）不可持续蓝水足迹占生猪生产蓝水足迹的86%,其中饲料消费不可持续蓝水足迹贡献了91%。（3）生猪生产水足迹高值区集中在南方地区,但生猪生产不可持续蓝水足迹高值区集中在水资源短缺的北方地区。2017年由缺水地区输出的不可持续虚拟蓝水已达省际间饲料作物虚拟蓝水流动量的91%。结论 我国生猪饲养应亟需优化饲料供应结构,协调畜牧产业和种植业布局,并加大农业节水技术推广,以期在水资源刚性约束下,实现畜产品供需安全和粮食安全保障。     

中国木薯生产水足迹时空特征及水影响研究——以两广地区为例

目的 木薯是我国重要的生物燃料原料作物,研究我国木薯主产区的生产耗水特征对木薯产业发展、水资源管理和政策制定具有重要意义。方法 文章基于水足迹理论及应用探索性空间数据分析（ESDA）方法,选取2004—2020年广东和广西（简称“两广地区”）木薯主产区 45个气象站点气象数据和相关农业数据,对两广地区木薯水足迹时空演变规律及其对当地水资源的影响进行研究。结果 （1）研究期间,两广地区木薯生产水足迹总体呈现下降趋势。其中,广西木薯水足迹高于广东,绿水足迹占比大于蓝水足迹。（2） 两广地区木薯水足迹在平水年2004年、枯水年2011年和丰水年2019年空间分布略有差异,整体有从广东东南方向至广西西北方向递增的趋势。（3）两广地区木薯水足迹具有很高的空间相关性和强空间聚集性。水足迹高高聚集区（H—H）主要分布在广西北部和中部,低低聚集区（L—L）主要分布在广东经济发达地区。（4）枯水年2011年有着相对较高的水压力程度。广西木薯生产对当地水资源产生对影响更大。结论 两广地区木薯生产及其需水量随年份发生了明显的变化,用水效率及水消耗量空间差异较大,具有明显的空间聚集特征。因此,应调整两广地区木薯种植结构,制定区域内合理灌溉制度,提升水资源和种植结构的匹配度,从而达到促进木薯产业可持续发展和缓解当地水资源压力的目的。     

水足迹视角下京津冀县域粮食作物水土资源匹配格局

目的 农业水土资源是粮食生产的决定因素，探明京津冀粮食生产中水土资源匹配格局特征对区域经济发展有深远的影响。方法 文章从水足迹的视角出发，分析了1980—2018年京津冀县域5种主要粮食作物（小麦、玉米、稻谷、大豆、薯类）的产量、播种面积、水足迹、耕地面积的时空变化，运用水土匹配系数法及ArcGIS深入研究了1983年、1998年、2003年和2016年水土资源匹配格局，并进一步剖析区域农业水土匹配对农业生产的影响。结果 （1）当前京津冀水土匹配系数区间为［0.02，1.25］，超出区间范围［0.281， 0.431］；粮食生产格局与水土匹配系数空间格局均为“冀中南高、北部低”。（2）研究时段内，京津冀粮食总产量提高1.14倍，播种总面积降低19.28%，粮食单产量显著提高；灌溉提高粮食单产量，水土匹配系数与粮食单产量呈正相关。（3）1980—2019年京津冀5种作物蓝水足迹均值（136.64亿m³）是绿水足迹均值（99.60亿m³）的1.37倍，各作物水足迹变化不同，间接反映地区农业种植结构的改变。（4）京津冀水足迹总量提高2.45倍，耕地总量下降20.59%，水土匹配系数变大，农业水土匹配程度差，间接指示研究区域地下水开发程度高。结论 京津冀县域水土资源匹配存在较大提升空间，应从当地水土资源存在的问题出发，适当调整作物种植结构，关注区域地下水超采等限制农业发展的因素，促进京津冀地区农业水土资源可持续发展。     

绿水资源研究进展及评述

[目的]基于蓝水绿水概念,综述总结国内外绿水资源的研究进展和发展趋势,以期为国内绿水模拟和绿水管理研究提供相关参考依据。[方法]通过文献分析法和比较归纳法,阐述了绿水资源在水资源评估规划中的重要作用和开发利用潜力,评价了国内外绿水模拟的研究方法、研究进展与局限性因素,分析了气候变化和人类活动对绿水资源的影响,探讨了流域绿水管理的基本理念与应用发展。[结果](1)绿水资源表示水循环通过降水渗透入土壤非饱和层并由植物蒸腾或土壤蒸发返回大气层的水汽,是农业作物生产的重要基础,但是通常被传统流域水资源管理所忽视。(2)绿水模拟分析结果表明,全球尺度的陆地水资源总量中绿水资源平均占65%,全球尺度农业用地(作物生产期)的绿水资源比例平均占82%,因此绿水的开发利用潜力相对较大,忽视绿水资源量可能会低估水资源可用性。(3)绿水参数率定、遥感ET数据校准、时空尺度转换和不确定性分析等关键问题是提升绿水模拟精度的重点研究方向。(4)基于气候变化和人类活动影响下,水资源稳定性相对减弱的可能趋势,将绿水纳入流域水资源管理体系,有利于客观评估水资源量,能够为应对解决水缺乏、水波动与水冲突等水资源问题拓宽思路。(5)绿水管理是合理优化配置流域蓝水绿水资源,协调平衡流域整体社会经济与生态环境效益,且兼顾上下游公平效率的新型流域水资源开发管理模式。[结论]应对水资源问题的两个基本方向即“开源节流”,绿水资源作为开源的重要方向,绿水管理作为节流的基本措施,理应受到重点关注。绿水概念和绿水管理是在水量平衡基础上,实现流域水资源合理优化配置及高效利用的可行途径。     

基于水—能—粮关联关系的粮食主产区农业种植结构优化研究——以吉林省为例

目的 通过调整农业种植结构,优化水资源、能源及土地资源配置,在生态优先绿色发展的要求下实现区域粮食生产目标。方法 文章选取吉林省为研究区域,采用水足迹模型和能耗核算模型解析主要农作物的耗水及耗能特点,并以区域的经济和生态效益为目标,构建以土地资源、水资源、能源、粮食安全、农业政策作为约束条件的多目标规划模型对种植结构进行优化。结果 （1）不同农作物的水足迹、能耗结构以及资源利用效率存在显著差异。（2）优化后的耕种总面积略有增加,玉米种植面积比例明显下降,小麦和烤烟种植面积比例基本稳定,其余作物种植面积比例均有不同程度的上升。（3）优化后各类效益均有明显提升,其中水足迹减少5.02%,能耗减少5.96%,生物质能增长26.14%,粮食产量增加5.27%,经济效益提高34.38%,生态效益提高18.69% 。结论 充分考虑农业种植中水、能源和粮食的关联关系以及内外部的多种约束条件,在保障各类作物的最低产量前提下,优先发展低耗水、低耗能、低污染、高收益的作物,提高资源利用效率的同时改善区域农业生产的经济收益和生态效益,实现区域农业的可持续发展。     

黄河流域农业灰水足迹与经济增长的关系研究——基于脱钩及回弹效应

目的 科学评价水资源环境及其与经济增长之间的矛盾，直接关系到黄河流域水资源可持续利用与农业经济高质量发展。方法 文章以灰水足迹为视角，纳入种植业和畜牧业，全面测算2000－2019年黄河流域农业水资源环境状况；基于“脱钩”的内涵，运用GIS空间分析技术探索黄河流域农业灰水足迹与经济增长关系的时空演变规律；引入无残差完全分解模型对黄河流域经济增长过程中农业灰水足迹的变化进行分解。结果 （1）总体而言，黄河流域农业灰水足迹随经济增长而增加，2013年达到极大值后缓慢下降。（2）黄河流域农业灰水足迹与经济增长的脱钩关系由无序到有序，2019年大多数地区呈强脱钩态势且存在显著的空间集聚特征。（3）2000－2019年约63%的地区在人口效应、经济效应的拉动作用下，农业灰水足迹产生增量效应；约37%的地区在城乡结构效应、技术效应和产业结构效应的抑制作用下，农业灰水足迹产生减量效应。结论 适度提高沿黄地区人口质量、控制经济发展规模以及推动绿色生产方式。     

基于LMDI模型的广西水足迹驱动力分析

运用水足迹理论对广西2004—2014年水足迹账户进行核算,评估广西的水资源利用情况并结合LMDI模型计算驱动力的贡献度,对各驱动力的影响情况进行分析。结果表明:广西的水足迹总量呈现逐年上升的趋势,农业生产水足迹占比较大;广西的用水效率逐年提高,水资源利用呈现出可持续发展的状态;在分解出的驱动力中,人口效应为正向驱动力,人口增加对水足迹变化的影响较小;经济效应为正向驱动力,经济增长对水足迹变化的影响最大;效率效应为逆向驱动力,贡献度仅次于经济效应,用水效率提高会使水足迹减少。     

基于水足迹理论的黄河流域水安全评价

目的 对黄河流域水安全状况进行评价,并探寻其有效改善措施是实现黄河流域高质量发展的关键。方法 文章基于水足迹理论从社会经济安全、农业用水安全、工业用水安全及生态用水安全4个层面构建黄河流域水安全评价模型,以黄河流域为研究区域,运用模糊综合评价法和熵权法,选取2004—2017年9个省区11个指标,分别对其水足迹、水安全状况及其影响因素进行分析。结果 黄河流域总体水足迹呈增加趋势,农业水足迹在总水足迹中占比最大,约92%;黄河流域总体水安全状况呈现变好的趋势,青海省水安全等级最高,内蒙古水安全程度最差;影响因素分析表明制约黄河流域水安全状况的主要因素为人均水足迹、农业用水效率以及灰水足迹强度,9个省区水安全主要影响因素存在地区差异性特点。结论 9个省区应结合自身短板,因地制宜,制定最适合当地发展的用水战略和节水战略,以适应黄河流域生态保护和高质量发展的目标需求。     

流域上下游水资源与水污染冲突评估 ——基于水足迹粗糙集理论

将水足迹理论引入流域上下游间用水和排污冲突评估，通过蓝水足迹和灰水足迹表征区域社会经济发展中用水和排污的需求，并进一步得到蓝水和灰水足迹的可持续性，用来代表流域水环境承载状态。最后基于粗糙集理论，量化流域内用水、排污的整体冲突局势和上下游区域间的冲突大小，作为流域未来水资源和水环境规划的依据。以青海省湟水河流域为例，将该方法体系应用于其上下游冲突评估。结果显示，在2011—2015年流域水环境整体冲突局势为中等且趋势较为稳定，水资源在干旱年(2013年)冲突较大。位于下游的西宁市区，与上游和中游各区域冲突均较为显著，是未来规划中需要考虑的重点。     

基于水足迹理论的山西省水资源与经济增长脱钩分析

基于水足迹理论对山西省2009—2020年的水资源消耗情况进行核算,并对农业和工业水足迹与经济增长进行脱钩分析,从而找出影响水资源消耗的主要因素。结果表明:山西省水足迹近十多年上升较快,从2009年的214.90亿m³上升至2020年310.22亿m³,年均上升约7.94亿m³;在山西省水足迹构成中农业占比最高,达89.28%,而其中又以玉米、水果和猪肉的占比较大,分别为30.17%、20.77% 和12.67%;2009—2020年水资源利用与经济增长的脱钩关系多数年份呈弱脱钩状态,其中农业用水与农业经济的脱钩状态对整体脱钩状态影响最大。提出应努力控制山西省水足迹增长速度,重点关注农业中玉米、水果和猪肉的生产过程节水改善等政策建议。     

基于三阶段SBM-Malmquist指数的粮食生产用水绿色效率研究——以宁夏为例

目的 农业可持续发展离不开粮食生产用水效率,探明宁夏区域内粮食生产用水特征有助于提高该地区农水利用效率,实现农业绿色发展。方法 文章以粮食水足迹作为投入指标,粮食灰水足迹作为非期望产出指标,采用三阶段超效率SBM-Malmquist模型,对2006—2020年宁夏18个县区粮食生产用水绿色效率进行了测算。结果 （1）受粮食产量、播种面积以及种植结构的影响,宁夏粮食生产水足迹、灰水足迹地域分异明显,由北向南依次减少;（2）不同粮食品种灰水足迹不同,玉米的灰水足迹最多,造成的污染最严重,主要原因在于玉米播种面积较广,单位面积施氮量大于小麦和水稻;（3）剔除环境因素后发现,环境变量会夸大综合技术效率,导致不同地区粮食生产用水绿色效率不同。结论 研究发现：宁夏粮食生产用水绿色效率高于平均值的地区,如银川、永宁县、贺兰县等,主要受技术效率的影响;而低于平均值的地区,如平罗县、同心县、泾源县,受技术效率影响的同时也受到技术进步的影响。为此,宁夏农业生产用水管理要因地制宜,分区施策,在加大技术创新投入的同时,重点关注单位面积氮肥施用量;继续推进节水型农业,实现粮食生产用水绿色效率的稳步提升。     

水足迹视角下三江平原地区农业水土资源配置效率研究

[目的]三江平原地区是我国重要的商品粮基地,其农业水土资源相对丰富但水土资源配置效率不佳,亟待改善。[方法]运用投入导向型数据包络分析(DEA)方法,对水足迹视角下的三江平原地区农业水土资源配置效率进行评价。[结果]2015年,三江平原地区农业水土资源配置综合有效的地区仅占5%,总体来看,农业水土资源配置的技术效率略好于规模效率;水土资源投入冗余状况分析表明,友谊县、虎林市、宝清县、汤原县、富锦市、同江市等8个县、市辖区的农业水土资源投入合理,其他地区都存在不同程度的冗余现象;分作物来看,水稻生产的水土资源配置技术效率高于其他三大旱作。[结论]完善农业基础设施配套工程,提高水土资源配置的技术效率,是提高其规模效率,进而实现综合有效的关键。     

基于生态足迹法的江苏省可持续发展动态研究

应用生态足迹模型对江苏省2000-2004年生态足迹进行了测算,并分析了该省5年来各类土地生态足迹消费和供给的动态变化趋势.结果表明:江苏省生态足迹呈不断上升趋势,生态赤字程度加剧;化石能源生态足迹大幅上升,耕地生态足迹缓慢下降;控制人口和提高资源利用效率是保证社会经济可持续发展的重要途径.     

无锡市水生态足迹与水资源可持续发展评价

分析评价无锡市水资源可持续发展水平,基于水生态足迹和水生态承载力计算模型,构建包含水生态盈亏、万元GDP水生态足迹、水生态可持续指数3个指标的水资源可持续发展综合评价模型,并结合ARIMA模型对无锡市水资源可持续发展趋势进行预测。结果表明:2008—2015年无锡市水生态足迹波动上升,万元GDP水生态足迹逐年下降,除2013年出现水生态赤字,水资源呈弱不可持续发展状态外,其余年份水生态承载力均略大于水生态足迹,水生态可持续指数维持在0.55~0.66,处于弱可持续发展状态;若维持目前的水资源利用模式,预测得2016—2020年无锡市水生态足迹逐年增加,水生态可持续指数有降到弱不可持续水平的风险。     

辽宁省水资源生态足迹与生态承载力分析

基于水资源生态足迹分析法,计算辽宁省万元GDP水资源生态足迹及水资源负载指数,对辽宁省2006—2014年的水资源生态足迹、生态承载力及水资源生态足迹的影响因素进行分析,并根据辽宁省63个市县的情况,探寻各影响因素对水资源生态足迹的影响特点及程度。结果表明:研究期间大多数年份,辽宁省水资源生态承载力小于水资源生态足迹,万元GDP水资源生态足迹逐年下降;水资源开发利用程度较高,经济发展效应和人口增长效应对水资源生态足迹的增长起推动作用,水足迹技术效应和水足迹结构效应对其增长起抑制作用,各因素的综合作用使得水资源生态足迹呈波动下降趋势。对于辽宁省各县市,水足迹技术效应均对水资源生态足迹的增长起抑制作用,经济发展效应均对其起促进作用,水足迹结构效应及人口增长效应的作用效果依地区而异。     

长江经济带水足迹与经济高质量发展的脱钩效应

基于2009—2018年长江经济带11个省市水足迹的面板数据,运用Tapio脱钩弹性系数模型研究水足迹与经济高质量发展之间的脱钩效应,利用STIRPAT模型研究水足迹强度的驱动因素。研究结果表明:长江经济带水足迹总量在2016年出现拐点后逐年下降,而经济高质量发展水平整体处于稳步上升状态,二者整体上呈现弱脱钩趋势。其中,长江下游省市基本实现强脱钩,中上游省市从弱相关性向强相关转变。     

德宏傣族景颇族自治州种植业结构分析

云南省德宏州种植业发展有优越的光、热、水资源条件.最近30年来,德宏州种植业发展迅速,但种植业在农业中所占比重呈逐年下降趋势;种植业内部,水稻种植规模呈逐年下降趋势,玉米、甘蔗及其他经济作物则呈快速上升趋势;但种植业在农业中的主体地位以及粮食生产在种植业中的主要地位尚未发生改变.分析结果表明,德宏州种植业结构正在发生深刻变化,这种变化对德宏州的种植业可持续发展是有利的.