黄河流域粮食虚拟水流动对水资源空间均衡性的影响

采用引力模型、彭曼公式测算黄河流域省区间粮食虚拟水流动量,基于环境、经济、社会维度,通过比较虚拟水流动存在与否情景下的基尼系数,分析黄河流域粮食虚拟水流动对水资源空间均衡性的影响。结果表明：在2018年黄河流域省区间粮食虚拟水流动中,山东、河南、陕西、内蒙古的粮食虚拟水、虚拟蓝水呈净流出;山西、甘肃、宁夏、青海的粮食虚拟水、虚拟蓝水则呈净流入;黄河流域省区间粮食虚拟水流动在环境、经济、社会维度下均一定程度上促进了水资源空间均衡,其中环境维度下的促进作用较为微弱。     

水资源安全视角下我国粮油虚拟水贸易实证研究

[目的]通过测算我国粮油虚拟水进出口量,估算粮油虚拟水贸易对农业用水的贡献率,以期为我国实施农产品虚拟水贸易战略缓解农业用水短缺问题提供有益借鉴。[方法]文章利用标准彭曼公式估算2001—2017年我国粮油单位质量虚拟水含量,进而计算出2001—2017年我国粮油虚拟水进出口量,进一步计算我国粮油虚拟水贸易对农业用水的贡献率。[结果](1)我国粮油单位质量虚拟水平均含量由高到低依次为棉籽、大豆、油菜籽、花生、大米、小麦和玉米;(2) 2001—2017年我国粮油虚拟水贸易一直处于净进口状态,并且净进口量整体呈增长趋势,2001—2017年我国粮油虚拟水净进口量累计达2.216万亿m3,相当于节约了同等数量粮油生产用水量;(3)我国油料虚拟水净进口量远远高于粮食虚拟水净进口量,大豆和油菜籽是虚拟水净进口最多的油料,并且其进口市场集中度很高;(4) 2001—2017年我国粮油虚拟水贸易对农业用水的贡献率不断提高,由8%增至40%。[结论]虚拟水贸易大大节约了我国农业用水量,在一定程度上缓解了我国农业用水短缺问题,为我国节约水资源和实施水资源可持续发展战略提供了新的发展思路。     

我国农产品虚拟水流动格局分析及其应用

我国2000—2009年八大区域间的虚拟水流量关系计算结果表明:10年间我国通过粮食贸易产生的虚拟水流向主要是从北方流向南方地区;在八大区域中,东北、黄淮海、长江中下游地区为我国虚拟水净调出区,其他五大区域为虚拟水净调入区,其中华南和东南为主要的净流入区。我国区际间虚拟水流动格局形成的原因,除受水资源影响外,还受到耕地资源、生态需要、经济因素、人口、政策因素的限制。我国粮食对外贸易中虚拟水流动格局主要受大豆影响,大米、小麦、玉米虚拟水含量仍以出口为主。基于虚拟水流动格局构建的区际间农业生态补偿横向转移支付模型,为解决农业生态补偿中补偿主客体不明确及补偿标准模糊问题提供了新思路。水资源承载力不会影响虚拟水流动格局,但却是虚拟水流动格局合理与否的参照。     

基于DEA-Malmquist模型的中国粮食生产用水效率研究

[目的]提高粮食用水效率是降低农业用水规模、缓解水资源供需矛盾的有效途径之一。通过测度中国31个省(市区)的粮食用水效率,揭示了其时间演变规律与空间分异特征。[方法]以中国31个省(市区)为研究样本,首先运用数据包络分析方法对2005年、2010年与2015年的粮食生产用水效率进行静态分析和评价,揭示各省(市区)粮食生产水资源投入松弛量,分析了中国东中西部地区的粮食生产用水效率的差异特征;其次,采用各省(市区) 2005—2015年的面板数据,运用Malmquist指数模型分析了中国粮食生产水资源全要素利用效率的时空演变趋势。[结果]中国大多数省(市区)粮食生产用水效率随着时间推移呈上升趋势,粮食生产技术进步是影响用水效率的关键因素;多数省份粮食生产用水效率处于规模报酬递减阶段,近50%的省份粮食生产用水存在冗余,应适当减少粮食生产用水量;从区域分布特征来看,中国粮食生产用水效率与区域经济发展水平及地理空间分布有关,与区域水资源丰沛程度负相关。[结论]国家应加大对粮食灌溉设施的技术投资,因地制宜优化粮食生产空间格局。     

中国主要粮食虚拟水流动驱动类型分析

从自然、生态、环境、社会、经济和用水6方面选取虚拟水流动影响指标,利用熵值法、K均值聚类等方法对中国主要粮食虚拟水流动驱动类型进行定性与定量分析。结果表明,中国31个省(市、自治区)被划分为生态经济型、生态环境型、生态用水型和综合型4类虚拟水流动驱动类型,第Ⅰ类主要省份有浙江、河南、广东等23地区,第Ⅱ类主要包括黑龙江、西藏、云南和海南4地,第Ⅲ类主要省份有新疆、内蒙古、宁夏,第Ⅳ类主要省份为上海市。本文对中国主要粮食虚拟水流动驱动类型的划分为因地而异的虚拟水流动影响分析,采取有针对性的虚拟水流动调整措施提供借鉴意义。     

基于虚拟资源流动的粮食主产区农业生态补偿机制研究

利用粮食生产正外部性内部化理论,结合当前中国对粮食主产区补偿的现状,构建了粮食虚拟水流动的生态修复补偿动态演化交易模型,选取了河南省2015年粮食生产的相关数据,对粮食虚拟水流动生态修复补偿进行仿真分析。结果表明,以市场化手段,通过计算省际(区域间)粮食贸易中虚拟水流动量生态修复补偿金额,与政府对粮食主产区的粮食补贴相结合,是有效解决粮食生产正外部性内部化路径,对完善粮食主产区利益补偿机制有直接帮助。     

我国粮食主产区粮食虚拟水流动综合效益评价

目的 将我国13个粮食主产区作为研究对象,选取2018年小麦（包括春小麦与冬小麦）、玉米、大豆、水稻4种粮食作物的相关数据,并从经济、生态、社会三方面确定了8个指标分析了粮食虚拟水流动对我国粮食主产区各方面的影响。方法 文章运用社会公平法与彭曼公式得出我国粮食主产区粮食虚拟水净流出量,在此基础上,通过设置经济、生态、社会三方面效益指标,量化粮食虚拟水流动带来的各方面效益,并使用熵权法以及TOPSIS评价法综合评价三方面的综合效益,以更加全面的视角分析了粮食虚拟水流动对各方面的影响。结果 （1）2018年我国粮食虚拟水输出区主要分布在我国的东北、华北以及长江中下游地区,输入区则主要集中于东部沿海地区,其中粮食虚拟水净流出量最高的是黑龙江,达到了5 072m³;（2）三方面评价指标中生态效益在所占权重达到了0.47,经济效益次之,权重为0.31;（3）2018年我国粮食虚拟水净流入地区的流动综合效益均值为0.60,明显高于粮食虚拟水净流出地区的0.49。结论 总体来看,2018年我国粮食主产区间粮食虚拟水流动整体呈现出由北向南的逆向流动格局,其中生态效益是影响粮食虚拟水流动综合效益中最关键的因素。虽然我国粮食主产区整体粮食虚拟水流动综合效益总体情况中等,但净流入区与净流出区差距明显,针对以上结论提出解决我国粮食虚拟水流动负面效应的措施建议。     

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。     

基于虚拟水贸易战略的缺水地区用水结构优化研究

水资源是缺水地区生产的控制性要素之一,当前理论界较为支持依靠虚拟水贸易战略用以指导缺水地区的用水结构优化。基于虚拟水贸易理论建立区域虚拟水贸易量的计算模型,利用该模型分析区域虚拟水的依赖度以及水资源的自给度。针对我国多数缺水地区存在虚拟水贸易顺差的境况,综合分析比较产业关联度系数和虚拟水含量系数。结果表明,对水资源禀赋条件下的产业布局和用水结构进行调整,可以降低缺水地区的农业用水量;适度减少我国缺水地区高耗水农业的种植面积,转向低耗水、高效益的农产品,或发展低耗水高产出的其他产业,可以提高水资源利用率。     

基于投入产出模型的陕西省虚拟水分析

虚拟水理论和虚拟水贸易是水资源管理的一个重要途径,其中虚拟水贸易量的估算是难点。采用投入产出法对陕西省的直接耗水强度系数、完全耗水强度系数、耗水乘数、产业间的水转移系数及虚拟水贸易及消费量进行了估算。结果表明:陕西省农业是耗水强度最大,但绝大部分是在农业生产环节直接耗水;工业、建筑业及服务业直接耗水较小,绝大部分是间接耗水,尤以服务业较大。而虚拟水贸易评价结果表明陕西省是虚拟水的净输出省,但是面临严峻的水资源短缺问题。建议陕西省强化虚拟水管理,通过产业结构、消费结构和贸易结构的调整来减少本地水资源消耗,实现水资源和社会经济协调发展。     

虚拟水研究综述与展望

对有关虚拟水文献进行了总结,汇总并整理了虚拟水概念,从测量方法及商品中的虚拟水量测算、虚拟水贸易与流动趋势、虚拟水贸易与水资源配置效率、虚拟水与水足迹、虚拟水与水资源战略这5个方面综述了虚拟水研究的进展,指出在虚拟水研究中工业品的虚拟水研究是弱点,尤其是灰色虚拟水在计量方法方面还需要创新;虚拟水流动与水价(相对价格)的关系在水资源配置及水安全战略的研究中还是空白;虚拟水在节能减排尤其是污水排放治理中的重要性需要全新认识。     

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。     

基于PVAR模型和VAR模型的工业用水与工业经济增长关系研究

量化工业用水与工业经济增长之间的互动关系,对工业节水具有重要意义。以1998—2015年为考察期,采用PVAR模型和VAR模型分别研究我国东部地区整体以及各省份工业用水与工业经济增长的互动关系。PVAR模型结果表明:工业用水与工业经济增长存在长期协整关系,工业用水的滞后一期对工业经济增长有显著的正向影响,工业用水对工业经济增长扰动的响应经历先上升后下降的倒"U"过程,而水资源却逐渐制约工业经济增长,工业用水的波动主要来自自身且缓慢下降,工业经济增长受到工业用水的影响逐渐加强。VAR模型结果表明:上海市和福建省不能建立VAR模型,剩下的省份所建立的VAR模型、脉冲响应分析以及预测方差分解结果都存在较大的差异性,说明分省研究的必要性。需要将PVAR模型与VAR模型相结合,因地制宜制定具有差别化、针对性的水资源政策以提高工业用水效率,形成水资源利用与工业经济增长的良性循环。     

节水型种植结构优化灰色多目标规划模型和方法研究——以洛阳市为例

根据灰色多目标规划的方法和原理,以河南省洛阳市种植结构为研究对象,以提高水资源利用率、利用效率和节水增效为核心,选择粮食总产、经济效益、水分利用效益为3个目标函数,而将水分供需平衡、粮食需求、蔬菜需求、耕地资源、农业用水量等10个指标作为重要的约束条件,综合考虑经济效益、生态社会效益和节水效益,研究建立了1套节水型种植结构优化灰色多目标规划模型和方法,应用Lingo软件对模型运算求解,并优化筛选,得出了2010年洛阳市节水高效种植结构方案,提出了洛阳旱作区"稳定口粮作物、扩大经济作物、适当增加饲草作物"为特色的节水型种植结构。     

中国粮食虚拟水驱动效应与空间联动分析

以中国粮食虚拟水为主要研究对象,运用LMDI指数分解法,对粮食生产用水量的驱动效应进行分解,从结构、粮食产量、经济发展和人口规模4个重点驱动效应方面实行量化研究,并利用geoda软件求得莫兰指数,分析粮食用水量的空间相关性以及其各种驱动效应在省际间的影响,并针对中国粮食生产用水的现状提出建议。     

农业资源利用与粮食综合生产能力的灰色关联分析——以河北省为例

文章首先对河北省农业资源利用现状进行了分析(主要包括自然资源、经济资源和社会资源),其次对河北省粮食综合生产能力进行了现状分析,在此基础上确定了影响河北省粮食综合生产能力的3类因素10个指标,同时选取2004~2014年上述10个指标的统计数据,运用灰色关联分析法进行分析得出的结论是:农业机械总动力、农用塑料薄膜使用量、农药使用量与粮食总产量高度相关,对提升粮食综合生产能力影响大;其它影响因素按照关联度由大到小排列为:农用化肥施用折纯量、农业从业人员、农村用电量、人均耕地面积、粮食播种面积、农林牧渔业总产值、水土流失治理面积它们都与粮食产量中度相关,对提升粮食综合生产能力影响较大。最后提出充分利用农业经济资源是促进粮食稳产增产的首要途径、充分利用社会资源是促进粮食稳产高产的重要途径、保护耕地资源是基础等对策。     

基于SD模型的海淀区水资源供需平衡模拟与仿真研究

针对北京市水资源短缺的现状,选择海淀区为典型研究区,结合水资源供需系统所具有的复杂系统特征,在综合考虑水资源需求、水资源供给、非常规供水、生态需水、生产需水、生活需水及缺水率的影响等因素的情况下,分析其水资源供需平衡情况。文章采用系统动力学法,建立海淀区水资源供需平衡的系统动力学(SD)模型。并将仿真结果与历史数据对比,验证模型的真实性,进而通过该模型对海淀区2011~2030年的水资源供需平衡情况进行了模拟与仿真分析。根据控制变量的确定原则,提取若干个敏感决策变量,通过调整几种变量的组合,提出了3种发展模式:现状趋势发展型、经济发展型及可持续发展型。到2030年,现状趋势发展型缺水率将涨到58.94%,二产产值为1.30×10~7万元,三产产值为1.94×10~8万元;经济发展型缺水率将涨到56.16%,二产产值为3.06×10~7万元,三产产值为3.54×10~8万元;可持续发展型缺水率将降到25.94%,二产产值为2.15×10~7万元,三产产值为2.53×10~8万元。综合分析,可持续发展型最为可取,但因难以量化缺水率与人口增长率之间的关系,此模式下缺水率也是逐年增加。经济发展型缺水情况最为严重,现状趋势发展型则介于可持续发展型与经济发展型之间。为此,该文最后提出3条对策建议:控制人口与水价、节水治污与雨水资源化、调整产业结构与增加外调地表水量。