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。     

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。     

中国农业灰水足迹测度及时空分异研究

目的 科学评价中国农业水环境污染状况，直接关系到水资源可持续利用与农业绿色发展。方法 文章以农业灰水足迹为视角，纳入种植业、畜牧业和水产养殖业，全面测度1997－2020年中国31个省（市、自治区，不含港澳台）农业灰水足迹；借助空间自相关分析方法揭示其时空分异特征；运用通径分析法对其时空演变的影响因素进行分析。结果 （1）以2014年为界，中国农业灰水足迹整体上先增后减；分区域看，华中地区农业灰水足迹最高，西北地区最低，华东地区内部农业灰水足迹差距最大，东北地区内部差距较小；分省份看，上海和北京农业灰水足迹较低，且呈减少态势，河南和山东农业灰水足迹较高，且呈增长态势；空间特征上，中国农业灰水足迹以H—H型和L—H型集聚为主。（2）1997－2020年中国农业灰水足迹最为常见的跃迁类型为Ⅳ，空间凝聚度一直保持在70.97%，表明其空间结构变化具有明显的路径依赖特征；粮食产量是影响中国农业灰水足迹时空变化的共同因子。结论 各地应立足于区域资源禀赋，优化农业生产布局和合理调整农业种植结构，最大程度地提高粮食产出效率；适度控制人口规模，提高人口素质；持续推进化肥农药减量增效，加强农业面源污染治理。     

黄河流域农业高质量发展中水土资源优化配置研究

目的 推进黄河流域农业高质量发展是实现黄河流域高质量发展的重点任务，也是破题之举。水资源利用较为粗放、农业用水效率不高是黄河流域农业高质量发展的最大制约，也是推进黄河流域农业高质量发展亟待破解的问题。方法 文章基于水资源刚性约束的现实条件，将水资源作为内生要素纳入柯布-道格拉斯生产函数，构建“以水定土、以土量水”的水土资源优化模型，运用黄河流域西北干旱区1 933份农户实地调研数据，实证分析不同配水方案及水价情景下，农作物种植面积的调整策略。结果 研究表明，黄河流域农业生产具有较大节水空间；调整配水方案，配水量向具有水资源利用比较优势的作物倾斜，有利于提高收益及水资源利用率；调节水价，增加用水成本，有助于抑制不合理用水需求，实现农业节水目标。结论 黄河流域农业水土资源优化配置应坚持“以水而定、量水而行”，推进水资源节约集约利用；完善水资源定价机制，抑制不合理用水需求；坚持生态优先，大力推进农业节水，推动设施农业发展，适度调减农作物种植面积，为生态用水提供更大的空间。黄河流域农业发展不应以规模论英雄，而是侧重向技术、管理、质量要效益，走质量兴农、绿色兴农、品牌强农的农业高质量发展之路。     

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。     

遥感技术在“两区”作物种植结构监测中的应用研究——以黑龙江省富锦市为例

目的 粮食生产功能区和重要农产品生产保护区（以下简称“两区”）划定是确保国家粮食安全和保障重要农产品有效供给的重要举措。文章调查“两区”内作物实际种植情况，探索遥感技术在“两区”作物种植结构监测和“两区”数据更新中的应用方法。方法 以黑龙江省富锦市为研究区，以Landsat8多光谱影像为数据源，采用遥感监测技术，对研究区范围内2020年水稻、玉米和大豆3种作物种植情况进行监测，识别3种作物并提取地块边界，形成作物空间分布矢量图，与“两区”划定成果图叠加对比，分析“两区”划定情况与实际种植情况的一致性。结果 （1）富锦市水稻生产功能区内水稻实际种植面积占比88.2%，玉米生产功能区内玉米实际种植面积比例为17.8%，大豆实际种植面积占大豆生产功能区的68.8%。（2）富锦市实际种植情况与“两区”划定成果要求种植面积存在明显差异，差异大小因作物不同而不同，主要受当地自然条件、国家政策和农民种植意愿的影响。结论 鉴于遥感技术可以在“两区”作物种植监测中发挥特殊作用，建议农业农村部门采用遥感技术对“两区”范围内作物种品种和种植面积等情况进行动态监测，及时掌握实际种植情况并更新“两区”数据库，实现精细化管理，进而为决策部门优化农业种植结构，保障国家粮食安全。     

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。     

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。     

基于深度学习模型的种植结构复杂区农作物精细分类研究

目的 卫星遥感技术具有覆盖范围广、探测周期短、调查成本低等优势而广泛应用于大区域农作物分类。然而在种植结构复杂区（如城乡结合部）,因其地块破碎、同期生长的作物种类多且分布分散,利用传统的统计分类或机器学习方法进行农作物分类时仍存在精度不高的问题。为提高种植结构复杂区农作物分类精度。方法 文章选取河北省廊坊市广阳区为研究区,以GF-1 PMS全色多光谱融合影像为数据源,采用U-Net、PSPNet及DeepLabv3+,3种深度学习模型进行农作物分类研究。分析模型参数对农作物分类精度的影响,评价3种深度学习模型的农作物分类精度,优选农作物精细分类方法。结果 （1）学习率与3种深度学习模型的分类精度呈正相关关系,较大的学习率（0.01,0.001）下,3种模型收敛速度快,分类精度高。批样本量与模型分类稳定性相关,批样本量设为100时,3种模型的分类稳定性最好。（2）相比PSPNet、DeepLabv3+模型,U-Net模型分类效果最好,总体分类精度为89.32%。（3）GF-1 PMS影像结合U-Net模型可有效提升种植结构复杂区农作物分类精度,大宗作物春玉米、夏玉米的分类精度在80%以上,花生、红薯、蔬菜小宗作物分类精度在60%以上。结论 该研究可为准确获取种植结构复杂区的农作物类型、面积及空间分布信息提供参考依据。     

1980—2018年中国苹果生产及其需水量时空演变特征研究

目的 中国是世界苹果生产和消费第一大国，研究我国苹果生产及其需水量时空演变特征，对苹果产业发展、生产水资源管理和政策制定具有重要意义。然而，针对全国苹果种植及其生产的资源环境压力研究较少。方法 文章基于1980—2018年苹果生产和单位水足迹数据，从全国、省域和苹果主产区3个视角，深入探究苹果生产及需水量的时空演变特征。结果 （1）中国苹果生产发展经历了稳定发展、快速增长、迅速下降、缓慢增长和略有下降5个阶段，全国产量呈不断增加趋势，且苹果生产得到了优化。（2）中国苹果生产的单位水足迹呈下降趋势，但苹果生产需水量呈先增加后减少的“倒U型”趋势。（3）我国五大苹果产区的苹果种植面积、单产和产量发生了一定变化，且呈现出不同的变化趋势。黄土高原产区已经替代渤海湾产区成为我国苹果生产最重要的区域，尤其是陕西省，其种植面积和产量均居首位；近年来，西南冷凉高地产区和特色产区种植面积不断扩大。（4）我国各地的苹果生产需水量空间差异很大，其中山东、河北、辽宁、陕西、甘肃、山西和河南相对较大。尽管渤海湾产区苹果生产需水量仍然最大，但比重明显下降，而黄土高原产区需水量不断增加，已占全国总生产需水量的32.18%。结论 我国苹果生产及其需水量发生了明显变化，且空间差异较大，应进一步提高苹果生产的水资源利用效率，促进苹果产业可持续发展，缓解水资源压力。     

农业政策调整下大豆种植格局变化对水土资源消耗的影响评估

[目的]通过对政策调整下农作物种植格局变化引起的水土资源消耗变化研究，从资源利用角度为种植格局调整的政策制定提供科学支撑。[方法]文章以黑龙江省为研究区，利用系统动力学方法构建大豆种植格局驱动机制模型，并模拟三大作物(即大豆、玉米和水稻)补贴政策情景下的作物种植面积转换；其次，核算三大作物生产中的水土资源消耗量，并获取不同政策情景下大豆与玉米和水稻种植面积转换引起的水土资源消耗变化量。[结果](1)黑龙江省大豆、玉米和水稻生产过程中单位面积的水资源消耗排序为“大豆<玉米<水稻”，单位产量的耕地资源消耗排序为“水稻<玉米<大豆”。(2)由于单位面积大豆的耗水量最少、单位产量大豆的耕地消耗量最多，当大豆生产者补贴增加40%时，大豆净增加面积最多(由玉米和水稻转入)，因此三大作物生产过程中水资源消耗总量减少最多为2 400万m³，但耕地资源消耗仅增加3.2万hm²。[结论]农业补贴调整，不仅可以满足粮食的总体供给，优化作物种植格局、扩大大豆种植面积，进而减少大豆供给的不确定性，还可以实现区域水土资源的优化配置。该文结论可以为...     

基于生态足迹模型的湖北省农业资源开发评估

[目的]农业资源是人类生存发展的重要物质基础,对维持社会经济的可持续发展具有主导作用。评估湖北省农业资源的开发利用状况,为今后统筹资源利用和社会经济协调提供理论依据,以期提出可行性建议。[方法]采用生态足迹模型,计算了2009—2015年湖北省的人均生态足迹和人均生态容量及生态赤字,分析了该省各土地利用类型的人均生态足迹组分变化和各项农业生物资源和能源资源的开发状况,对资源开发总体形势展开了评价。[结果] 2009—2013年湖北省人均生态足迹逐年递增,2014和2015年明显降低,但人均生态足迹远高于人均生态容量。能源用地、建筑用地和草地构成了湖北省人均生态足迹的主体,且开发强度呈上升趋势。其中,玉米、小麦、稻谷、蔬菜以及各类畜产品和水产品,部分能源资源的开发强度增强。[结论]湖北省对农业资源的开发已超过生态系统的供给能力,严重威胁到生态系统的稳态,土地资源的承载力面临较大压力。全省需要从改变消费和生产方式,调整产业结构,优化土地利用类型,合理布局土地利用规划,发展高效农业资源利用模式等方面入手,提高农业资源的开发效率,降低人均生态足迹,维持生态容量。保证全省休闲农业与乡村生态旅游事业健康发展。     

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。     

1984～2014年农业种养结构变化对城乡居民食物消费升级的响应研究

[目的]基于1984~2014年中国城乡居民食物消费与种养用地面积变化的时间序列数据,通过分析农业种养结构与食物消费之间的互馈机制,从人口与资源维度、 农业维度、 市场维度多视角研究农业种养结构对城乡居民食物消费升级的响应.[方法]通过引进食物消费结构熵与种养结构熵,首先说明了食物消费与种养用地转型的新趋势,然后利用灰色关联分析将诱使各类种养用地面积变化的主导因素提炼出来.[结果](1)城乡居民食物消费结构熵与农业种养结构熵均向多元、 均衡方向发展且年均增长率分别达到3.29%与1.73%,食物消费结构熵变化速度快于种养结构熵;(2)农业种养结构熵与城乡居民食物消费结构熵具有联动增减性.从相关系数看,城镇家庭食物消费对种养结构变化贡献率较农村地区高5.30%;(3)通过灰色分析发现,人口与资源条件、 农业条件、 市场条件中各指标均与种养结构的变化存在极强、 强、 中等关联度.其中,人均水资源量(A1)、 农业机械总动力(B1)、 农林牧渔水利业电力消费量(B2)、CPI(C3)又与种植业(Z)、 畜牧业(X)、 渔业(Y)变化存在r>0.90的极强关联;(4)种植业内部结构也存在粮食作物与菜瓜果、 糖油料等经济作物的不断竞争,1984年菜瓜果、 粮食面积分别占种养用地总面积的2.02%、80.64%,2014年占比变为6.69%、57.47%,表现出菜瓜果缓慢扩张、 粮食剧烈收缩的整体态势.[结论]农业种养结构因中国城乡居民的食物消费增厚而逐渐转型,为寻求农业种养结构调整的改良效应,实现供需相契,必须削减不合时宜的农产品供应、 合理配置粮经饲用地以适应需求升级的情况.     

山东省粮食供需变动下农业生产格局研究

[目的]区域农业生产格局通过不断适应经济发展和社会消费变动实现调整,将山东省137个县域单元作为研究区域,以期对其粮食供需关系和供需关系变动下农业生产新变化进行细致描述。[方法]文章基于县域尺度,以重心模型刻画近10年山东省粮食供需背景,综合利用粮食生产空间转移系数、区位熵、结构变动指数等方法,分别从产量和结构探讨农业生产在粮食供需背景之下的格局演变。[结果](1)2008—2017年山东省缺粮区数量增长,粮食供需重心明显西移,西部须面对来自自身粮食需求和东部缺粮量同时上涨的双重压力。(2)山东省粮食生产转出区数量先减后增,粮食生产转入区数量先增后减,粮食生产与供需变动存在空间一致性,粮食生产转入区进一步向西集中。(3)供需变动下山东省农业种植结构仍以小麦和玉米为主,粮食种植面积进一步扩大,而非粮作物集中趋势增强。(4)山东省农业生产结构变化指数高值区可分为粮食生产提升型和城市规模扩张型两类。前者为缓解粮食供需压力,粮食作物种植面积显著上升;后者呈现以市区为中心的接触扩散格局,但也通过保持粮食作物种植面积稳定粮食供需,并未出现粮食作物大规模转变为非粮作物。[结论]在粮食供需背景下,山东省应因地制宜地调整农业生产,以求适应供需关系的新变化。     

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。     

济源市观光采摘旅游效益构成分析

[目的]以河南省济源市为研究对象,探究济源市观光采摘旅游的效益构成,并针对发展中的问题提出相应对策,以期促进济源市观光采摘旅游的健康与可持续发展。[方法]文章采用统计数据分析法和文献分析法。搜集济源市观光采摘旅游相关的数据,分析其对济源市经济、文化等各项发展带来的影响,详细说明济源市观光采摘旅游效益构成。[结果]2008~2015年,济源市观光采摘旅游的人数占旅游总人数比例的年平均增长率41.03%,收入占旅游总收入比例的年平均增长率44.41%;星级酒店数量减少5个;果蔬种植面积和产量年平均增长率为2.41%和3.90%;此外,济源市农产品销售渠道拓宽,消耗能源和排放污染物数量减少。2010~2015年,济源市就业人员年平均增长速率5.83%,失业率减少0.50%,文盲率下降0.07%,大学及以上学历人数增长3.80%。51.4%的游客认为观光采摘旅游等生态休闲旅游增强了自己的环保知识。[结论]济源市观光采摘旅游效益主要由经济效益、生态效益和社会效益构成。经济效益方面:政府和居民收入提高,当地旅游业发展水平提高,农业种植结构得到改善,农业种植效益得以提高,农产品销售渠道得以拓宽;生态效益方面:生态环境得到改善;社会效益方面:当地居民的就业率和文化素质得以提高,社会大众的环保意识得以加强。在以后的观光采摘旅游发展过程中,应发挥当地特有的文化优势并注重提升自我,采取针对性措施解决现存问题。     

南方水网地区“莲虾共作”立体种养生态农业模式——以湖北省鄂州市峒山村为例

文章以峒山村为例,对"莲虾共作"立体种养生态农业模式的内涵、技术流程、配套技术以及经济、生态和社会效益进行了系统的研究分析。"莲虾共作"模式以4年为一个轮换周期。莲田养虾系统和人工湿地一样具有净化水质、涵养水源,保护农田生物多样性等功能,使系统内物质能量得到高效利用,减少农药和化肥施用,有效遏制农业面源污染,同时产出质优、安全的莲籽、小龙虾等农产品。"莲虾共作"模式平均纯收入可达到5.72万元/hm2,比"稻虾共作"模式纯收入高出1/2以上。最后提了加强"莲虾共作"模式示范推广和编制技术规程的建议。