Study on the Sustainable Use of Land-water Resources in Shandong Province of China Based on Food Security

After the analysis of food security of Shandong Province since 1990s, based on the change of grain output and per unit grain yield, it was considered that food production of Shandong Province was generally stable; through comparing the proportion of per capita possession of grains and per unit grain yield of Shandong Province in the whole country, it revealed that they were higher than the national average level. On this basis, the relationship between land-water resources and food security had been analyzed, and it summarized that Shandong water resources were insufficient, agricultural water was not enough and water had been seriously polluted; and that cultivated area was large and the overall quality was high. Meanwhile, it had analyzed the spatial pattern of land-water resources and the loss of water and soil. Finally, suggestions for the sustainable use of land-water resources in Shandong Province based on food security had been proposed. It should enhance the construction of basic agricultural facilities and implement united dispatching of multiple water resources; strengthen the supervision of cultivated land resources and comprehensively develop reserve resources of cultivated lands; and intensify the treatment of land-water resources and prevention of the loss of water and soil in key areas.

黄河下游水资源承载力与粮食生产韧性时空耦合及驱动因素

[目的]探究黄河下游水资源承载力与粮食生产韧性协同发展水平,为推动水资源保护利用和粮食生产协调发展提供新的政策视角。[方法]基于水资源承载力和粮食生产韧性评价指标体系,采用熵权法测算2010—2021年黄河下游水资源承载力和粮食生产韧性指数,运用耦合协调度模型和核密度估计分析两者协调发展时空演变特征,同时借助地理探测器探究影响两者耦合协调度的主导因子和交互因子。[结果]时间维度上,水资源承载力与粮食生产韧性耦合协调度由0.484 0上升至0.747 6,耦合协调度类型由濒临失调上升至中级协同;空间维度上,两者耦合协调度最高值出现在山东省济南市,最低值集中在河南省境内;年降水量、居民生活用水量、城市绿地面积、耕地面积和财政支农力度5项因子是两者协调发展的主导驱动因子,各主导因子的交互作用解释力表现呈现为双因子增强或非线性增强的特征。[结论]黄河下游水资源承载力和粮食生产韧性耦合协调度逐年上升并逐渐呈现出“东高西低”的空间分布特征,同时两大系统发展日趋紧密,交互作用逐渐增强。

中国农业水资源安全与粮食安全耦合协调时空特征及障碍因子分析

基于2008—2022年省级面板数据,采用CRITIC权重、耦合协调度、莫兰指数、障碍度模型分析中国31省域农业水资源安全和粮食安全。结果表明,农业水资源安全水平较高、波伏较大。粮食安全总体水平不高,2008—2016年提升较大,2017—2022年提升小,两者都呈上升态势。空间格局不均衡,农业水资源安全呈现东部、中部>全国>西部、东北的空间特点,粮食安全呈现东北>中部>东部>全国>西部的总体形势。农业水资源安全和粮食安全总体上处于高水平耦合,各省域农业水资源安全和粮食安全协调水平在稳步上升,但耦合水平发展不均衡,呈现中部最高,东部、东北、全国接近,西部最低的基本局面。中国农业水资源安全与粮食安全的耦合协调度在空间上存在显著的正向空间相关性。多数省域都分布在高-高、低-低象限,大部分省域耦合协调度呈现正向空间相关特征。不同地区农业水资源安全和粮食安全受当地条件差异性影响而受限不一致,工业用水总量、人均水资源拥有量是农业水资源安全的主要共性障碍;道路密度、粮食作物播种面积、货运承载力是粮食安全的主要共性障碍。

气候变化背景下的水资源管理与粮食安全保障

气候变化对全球水循环和粮食生产模式产生了深远影响,从而增加了水资源管理和粮食安全的不确定性及挑战。分析了气候变化对降水、径流、蒸散发、土壤水及地下水等水循环要素的影响,评估了温度上升、温室气体排放及极端天气事件对作物生长、产量以及粮食安全的潜在影响。针对上述挑战,提出了包括推进国家水网建设、实施农业节水措施、减少农业排放及固碳、培育抗逆性强的作物品种和协同管理水-粮-能系统等应对策略,并建议根据不同的气候模式和水资源管理条件进行差异化研究,制定因地制宜的气候变化适应性策略。

虚拟水在解决农业生产和粮食安全问题中的作用研究

随着人口增长和经济发展 ,水资源问题日益突出 ,农业用水和粮食安全问题已经成为全球关注的重要问题 .本文简要回顾了虚拟水的内涵及其国内外研究现状 ,分析了我国的农业用水和粮食安全问题 ,根据粮食进口变动趋势和国内外粮食生产条件估算出 2 0 10年和 2 0 2 0年我国进口的虚拟水量分别为 88× 10 9m3 和 95× 10 9m3 ,并提出了通过进口虚拟水解决我国农业和粮食问题 ,从而实现我国水资源的可持续利用 .

资源安全及其基本属性与研究框架

国内外对资源安全问题的关注由来已久,但系统研究此问题还是近年的事情。在此,对资源安全问题的由来、基本属性、研究框架等进行系统论述。认为资源安全是一个国家或地区可以持续、稳定、及时、足量和经济地获取所需自然资源的状态或能力;资源安全具有数量、质量、结构、均衡和价格等方面的含义;并对资源安全按过程、主体和类别等进行了分类;提出应树立开放、动态、持续和系统的资源安全观;资源安全研究应主要包括资源安全概念与属性、资源安全测度指标体系与预警系统、国家资源安全态势、国家资源安全战略等内容。

基于水土资源状况的中国粮食安全思考

粮食安全是当前国内外关注的焦点,尤其是近年来国内外粮食供需矛盾日益尖锐。该文基于影响粮食生产的两大刚性约束——水资源和耕地资源,在系统阐述中国农业水土资源状况及其对粮食生产影响的基础上,提出保障中国粮食安全应遵循"寓粮于源、保粮于墒"的基本策略。并以海河流域为例,分析了不同灌溉条件下典型作物需水量、农田需水量的构成,从定量上说明"寓粮于源、保粮于墒"在维持中国粮食生产中的重要性。

水—粮食贸易:虚拟水研究进展

虚拟水思想强调的是水资源贡献,量化计算是其深入研究的基本,而是否选择虚拟水作为战略政策,应该考虑由不同国家的资源贡献和生产技术决定的比较利益。社会调适能力要求社会针对资源的第一性缺乏做相应调适并谋求解决手段,以提高资源管理能力。为此,需要结合我国的水和粮食安全问题,提出用虚拟水贸易解决我国水资源和粮食问题,提高我国对水资源缺乏的调适能力。

中国水土资源态势与可持续食物安全

21世纪前期是中国工业化、城市化迅速推进的重要时期,也是中国走向国际贸易一体化和进入社会经济持续发展的关键时期。未来人口持续增长与消费水平的提高、工业化与城市化进程的加快、全球贸易一体化格局的形成、国内体制和制度的转型,使中国人地矛盾更趋尖锐、市场竞争空前激烈,这无疑对中国农业生产的资源基础和农产品的供需平衡产生巨大影响,进而影响到中国食物安全。论文重点分析了我国水土资源态势及其对可持续食物安全的影响,指出水土资源总量短缺及其空间上的不匹配状况将直接影响着中国可持续食物安全,到2030年中国粮食缺口可能在760×108kg左右;实现中国可持续食物安全应立足21世纪中国农业与农村经济的可持续发展,重点选择产业化、生态化、国际化和地区专业化的发展方向与模式,并须在优化制度环境、完善保障体系和突破结构制约等几个方面进行深化改革与创新。

西北地区水资源与食物安全可持续发展研究

西北地区光热土资源丰富,区域食物安全的可持续发展主要受限于其有限的水资源。本文以水足迹和虚拟水为分析工具,评估了西北地区作物生产用水效率、水资源压力和作物虚拟水输出情况。基于国际化绿色化背景,以及西北地区粮食生产及农业用水的预测结果,提出逐步减少区域农业用水总量,优化调整作物种植结构和实施丝路经济带虚拟水工程,以期为区域水资源合理利用和食物安全战略的制定提供参考。

1998～2007年中国农业用水分析

中国农业用水在未来将面临巨大的挑战。根据国际农业用水研究和政策领域近10年出现的范式变迁的核心内容,建立了基于"绿水"、"蓝水"的中国农业用水的新综合分析框架。并利用广义农业水资源量和广义农业水土资源匹配的概念和评估方法,分析了全国1998～2007年10年间4种主要粮食作物(水稻、小麦、玉米和大豆)的农业用水、耗水以及水分生产力变化趋势和现状。结果表明:中国广义农业水资源量中57%来源于耕地有效降水的"绿水",43%来源于耕地灌溉"蓝水"。主要粮食作物水分生产力水平已经接近或达到世界较高水平。未来继续提升水分生产力的任务将会更加艰巨。因此,为保证中国粮食安全,建议国家设立"粮食安全水资源红线"。同时,根据广义农业水资源量的分析计算,主要粮食作物用水安全红线应该划定在大约7800亿m3左右。

黄土高原退耕还林工程对生态环境的影响及对策建议

基于西北地区水土流失和生态环境问题日益严重,为了再造一个山川秀美的西北地区,1999年我国实施了浩大的退耕还林工程。文章分析了黄土高原自新石器时代以来气候变迁和农耕文明前后人类活动对生态环境的影响,造成气候和植被带的南移以及农业和畜牧业发展带来的破坏,指出退耕还林工程实施以来对植被恢复、土地资源的合理利用和区域气候改善都起到了显著的成效,但仍存在水资源需求增加,承载力不足、耕地面积减少,短期内粮食产量下降、政策可持续性等问题,提出因地制宜,选择合适树种,利用节水措施以缓解水资源问题,基于生态、经济、社会价值最大化进一步优化土地配置,从工程后续的管理和维护上入手,提供合理的经济补偿,巩固已有的成果等建议,为以后更好推进退耕还林工程实施起到指导作用。

中国粮食和水资源安全协同战略

我国粮食总产"九连增",但粮食进口量也在增加,北粮南运规模也在增大,中国粮食安全处于紧平衡状态。本文针对我国大豆进口和高油高蛋白质食品过量消费的问题,提出了中国粮食产业和消费结构协同战略。针对我国粮食生产能力和粮食供给量的发展趋势,提出在重视中国农业走出去,在国外建立粮食生产和供给基地的同时,更要立足和加快国内后备耕地的开发,挖掘我国粮食生产潜力。针对中国水资源南北分布不平衡和近年来干旱洪涝灾害频发,提出中国粮食安全要建立在水资源安全的基础上。针对我国粮食主产区即长江中下游平原、华北平原、东北平原和西北地区4大粮仓的存在问题和发展潜力,提出了相应的水资源安全和粮食安全的协同战略。强调水资源安全是粮食安全的基础,在耕地面积日趋减少,靠增加单位面积产量保障中国粮食总产的情况下,只有进一步加强中国水利建设和提高水资源利用效率,加快南水北调工程,才能实现与北粮南运的协同,特别是加快西线调水工程,开发西部粮仓,中国粮食新增潜力还可能有很大的提高。

中国灌溉水资源利用效率的空间差异分析

水资源高效利用是现代化灌区建设重要目标。从衡量灌溉水资源有效利用程度和真实粮食产出能力出发,计算了1998-2010年中国各省区的灌溉效率IE和水分生产率WP指标,并分析二者空间分布格局。结果显示:IE与WP的全国值分别约为0.452和1.108kg/m^3,区域间差异程度前者小于后者,且均有随时间增大趋势;二者均呈显著的空间聚集现象,指标值高的省区位于黄淮海平原及其周边省区,低值则分散于西北、西南、东南及东北地区在;IE与WP在描述灌溉水资源利用效率空间相对大小上相互不可替代,但可以融合得到同时涵盖二者功能的灌溉用水效率IWE指标。IWE可以衡量灌溉水资源综合利用效率并作为区域灌溉发展方向的依据。根据省区IWE与耕地灌溉率现状对不同地区灌溉、粮食生产及水资源管理政策进行了初步探讨。

节水抗旱稻发展现状、优势及需解决的主要问题

节水抗旱稻是一类新型水稻品种,集高产、优质和节水抗旱于一体。发展节水抗旱稻不仅可降低水稻生产对水资源的依赖,扩大水稻种植范围和面积,有利于保障粮食安全,还变革了传统水稻的种植方式,可显著降低水稻生产的劳动强度以及对环境的负面影响,促进资源节约型和环境友好型“两型”农业的发展。本文论述了我国节水抗旱稻发展现状、优势,分析了可能制约节水抗旱稻发展的主要因素,提出了节水抗旱稻未来的主要研究方向,以期为节水抗旱稻扩大推广应用提供参考。

近十年来中国粮食内部种植结构调整对水土资源利用的影响分析

2004-2013年中国粮食实现连续十年增产。粮食内部种植结构调整、高产作物对低产作物的种植替代,成为促进粮食持续增产不可忽视的重要因素。然而,由于不同粮食作物单位产量的耗水和耗地程度不同,在推动粮食总产增长的同时,这种结构调整也会影响我国粮食生产的水土资源消耗。本文系统测算了粮食"十连增"对我国水土资源利用的影响,并重点讨论了粮食内部种植结构调整在其中所发挥的作用。结果表明,过去十年来,结构调整共为我国粮食生产节省了10 150万亩的播种面积和310.6亿m3的水资源消耗。分区域来看,结构调整在东北、华北、华中、西南和西北地区发挥了较好的"节地又节水"作用,但在东南地区则体现为"节地但耗水"。粮食生产重心北移,北方高产但单位质量耗水量相对较低的玉米等粮食作物播种面积和比例的持续扩大,除推动全国粮食总产量增加以外,也一定程度缓解了北方地区水资源消耗的负担。但尽管如此,粮食"十连增"总体上仍进一步加剧了全国水土资源短缺的严峻形势。未来水土资源的刚性约束,使得我国粮食增产的压力持续扩大,且面临巨大的生态环境成本;而粮食生产结构调整的深入则会加剧不同粮食作物间供求不平衡的矛盾,同时也面临着国际市场贸易环境变化及国内外粮价相互传导所带来的诸多不确定性,因此,今后依靠结构调整进一步促进粮食增产且发挥节地节水作用的空间将会十分有限。综合来看,为实现中国粮食总量安全与结构平衡,一方面应当立足国内生产,提高水土资源的利用效率,挖掘低产粮食作物的单产潜力;另一方面也应考虑适度利用国际粮食市场,调剂与平衡国内农产品供需,以更好地保障国家粮食安全。

中国水资源和粮食安全问题探讨

中国是世界人口最多的发展中国家,用占全球7%的土地、8%的淡水养活占全球22%的人口。但随着人口的持续增长,气候干旱和生态环境破坏以及污染的不断扩大和加重,水和耕地资源的不断减少,中国在水资源和粮食安全方面将面临巨大的压力与挑战。中国干旱半干旱的西北地区,有70%左右的贫困人口,粮食安全问题长期存在,经济发展缓慢。目前中国政府实施的西部大开发战略,减免农业税费,增加经济投入和水利工程等建设项目,是解决西北地区贫困的关键。

黑河流域近期治理对生态环境与粮食安全的影响

论述了黑河流域近期治理规划实施后对区域粮食安全的促进与保障作用。通过黑河流域近期治理过程中基础设施的建设，不仅可以有效地改善整个区域的生态环境状况，而且改造了基本农田和水利基础设施，提高了水资源的利用效率和水土资源的生产能力，达到了储粮于地、寓粮于源的目的。结果表明：到2010年可提高区域水土资源生产能力15％～20％，如遇短期区域及周边地区粮食短缺，在保证流域生态基本需水前提下，可连续3-5年启用这些“粮食生产后备基地”，达到增产粮食15％．20％的目的，其对下游生态仅造成局部可恢复性影响，流域下游地下水埋深平均下降幅度在0．4m以内。

中国应抓住气候变化的战略机遇期

气候变化是世界关注的热点问题,中国是世界人口和农业大国,如何科学应对气候变化,趋利避害,把握重要机遇期,是关系中国复兴的重大课题。本文从地质时期气候变化、历史时期气候变化和近代气候变化3个方面,分析说明了气候变化取决于自然和人类活动状况,气候变化有冷暖交替周期,目前处于第四纪冰期的小暖期,进一步提出了要从太阳系、大气圈、岩石圈、水圈和生物圈不同层次的相互影响,来研究气候变化的思路。根据中国经济社会和农业发展与气候变化历史过程对比分析,中国粮食连续九连增,特别是东北粮食基地生产能力的快速提高,明显受益于气候变暖。提出了中国应抓住气候变化中的战略机遇期。目前我国粮食供需总体上仍处于紧平衡状态,"靠天吃饭"还没有根本改变,我国粮食呈北粮南运,北方又是干旱缺水和受气候变化影响敏感的地区,建议国家有关部门立项开展我国北方气候变化与水资源安全和粮食安全研究,以为保障我国粮食安全提供理论依据和技术支撑。

陕西省农业水资源安全阈值空间差异研究

以陕西省各市粮食安全生产为基础,探讨陕西省各市农业生产所需水资源的最低标准。以小麦、玉米、稻谷、豆类及肉、蛋、奶等主要农产品为研究对象,从陕西省人均年消费标准入手,计算全省各市粮食安全条件下的农业水资源最低需求标准,即为农业水资源安全阈值。结果表明,陕西省农业水资源处于不安全状态。运用GIS方法对陕西省各市农业水资源安全阈值与水资源总量的比值进行分析,得出:陕西仅陕南地区及榆林市比值小于1,农业水资源处于安全状态;其余各市农业水资源相对匮乏,其中关中地区的铜川、渭南、宝鸡最为严重,比值远远大于1,当地水资源远远不能满足农业安全生产需要。