1988—2015年新疆农业用水时空变化与政策驱动研究——基于农作物水足迹的统计分析

农业用水是人类开发利用水资源以及影响生态系统的主要扰动因素,科学定量农业用水是合理配置与调控区域水资源的基础工作。传统的农业用水统计只是记录了可测量的用水量,而水足迹则完整刻画了人类活动对水资源系统的压力表现。从水足迹理论出发,采用Cropwat软件计算了新疆1988—2015年近20种农作物生产水足迹总量,并利用Mann-Kendall趋势和突变检验的方法,分析了28年间新疆农作物水足迹的时空变化,探讨了农作物水足迹驱动因素及机制。结果表明:新疆农作物水足迹在28年间总量增加了256%;水足迹序列在2005年前后增长出现了突变,后一阶段增长率是前一阶段的3倍以上;从农作物水足迹中蓝水足迹与绿水足迹的构成看,农作物绿水足迹呈持续增加趋势,但其在农作物水足迹总量中的比例略有下降。进一步分析表明,农业种植规模的快速扩张是新疆农作物水足迹大幅度增加的根本原因,而脱贫致富、扶贫攻坚等经济发展需求下的政策(战略)支持是农业种植规模(灌溉面积)持续快速增长的核心驱动力。通过探究农作物水足迹的变化及原因,揭示了新疆农业用水的时空变化,以及农作物水足迹与国家、地方政策和社会活动之间的关系,可为深入解析新疆农业增长与水资源开发利用及生态环境之间的时空演化关系和相关决策与政策制定提供参考。

近25 a来新疆农作物水足迹与经济增长的空间关系分析

水-经济空间关系是干旱区与半干旱区水资源研究的热点,揭示水-经济空间分布演变规律和因果关系,可为优化水资源合理配置、合理部署产业结构调整政策提供理论和决策参考。研究应用水足迹理论,核算新疆各地州1991-2015年农作物水足迹,结合信息熵值理论分析新疆各地州农作物水足迹、国内生产总值、第一产业增加值其熵值的空间演变规律及因果关系。结果表明:新疆农作物水足迹与第一产业增加值、国内生产总值空间演变整体向着均衡有序的方向发展,水-经济的空间不均衡性逐步缩小;新疆农作物水足迹显著影响其第一产业增加值空间演变,影响期1~5 a,农业经济空间分布受农业用水空间分布的长期制约;农作物水足迹和国内生产总值没有空间演变因果关系,全疆经济发展向着第二产业、第三产发展转型,农业经济不再显著影响全疆经济发展。

三江平原地区农作物水足迹时空演变特征及可持续性利用评价

为揭示三江平原地区农业水资源利用特征,基于水足迹理论量化三江平原地区2000~2019年主要农作物蓝水足迹、绿水足迹及灰水足迹,通过LMDI模型探究三江平原农作物生产水足迹驱动机制,创新性地将各水足迹指标纳入评价指标体系,拓展传统水资源评价体系,综合评价三江平原地区农业水资源可持续性。结果表明,三江平原绿、灰水足迹在研究时段内呈上升趋势,蓝水足迹在研究时段内呈明显下降趋势;各地区在水足迹结构特征上差异较显著,双鸭山市、鹤岗市和鸡西市绿水资源消耗占比高;七台河市和佳木斯市灰水足迹多年平均占比高于其他3市。在研究时段内,土地产值效应和人均土地效应为主要正向驱动因素;农作物水足迹人口密度呈上升趋势,除枯水年份土地密度整体呈上升趋势,农作物水足迹强度下降幅度较大,农业水资源效益显著;三江平原农业水资源在多数年份均呈不可持续状态,水资源可持续性极不乐观。基于量化的水足迹指标综合评价三江平原地区农业水资源可持续性,可真实反映三江平原农业水资源效益和现状,为实现三江平原地区农业水资源可持续发展提供理论依据和参考。

基于CROPWAT 8.0的白城市农作物水足迹分析

白城市位于吉林西部生态脆弱区,水资源短缺矛盾突出,地下水是主要供水来源,并且农作物种植耗水较大。本文根据CLIMWAT 2.0以及中国气象数据网提供数据,运用CROPWAT 8.0软件,对2005~2016年白城市农作物水足迹及其效率进行计算,得出以下结论:(1)白城市农作物水足迹整体呈缓慢波动变化趋势,主要影响因素为降水量和农作物单产量;(2)农作物水足迹构成中,绿水、蓝水和灰水足迹占比分别为36.08%、33.13%和30.79%;(3)农作物水足迹差异较为明显,稻谷蓝水消耗量最多;不同水文年型条件下,枯水年份农作物水足迹普遍增大。主要受单产水平影响,绿豆、葵花籽水足迹较高;甜菜、蔬菜和瓜果水足迹较低;(4)农作物水足迹效率呈下降趋势,水资源利用效率不断提高,但数值仍然较大,急需解决水资源短缺瓶颈。因此,白城市农作物种植应高度重视水土资源合理开发利用,因地制宜,适当调整种植结构;以科技为支撑,提高农作物单产;加强节水灌溉,提升水生态良性循环。

基于农业水足迹的水资源安全时空变化分析——以新疆和田地区为例

和田地区是典型的内陆干旱区,研究区域水资源安全对指导水资源开发利用,促进社会经济与水资源可持续发展具有重要意义。本文基于水足迹理论,研究和田地区1989—2018年农作物生产和动物产品生产的农业生产水足迹的组成及时空变化,通过水足迹强度和水资源压力指标从水资源消耗和污染两个角度分析和评价水资源安全状态的时空变化。结果表明:和田地区农业生产水足迹经历了快速增长、缓慢增长和明显下降3个阶段,以农作物生产水足迹与动物产品生产水足迹约8:2的比例组成。各阶段变化以农作物生产蓝水足迹的增减为主导,在空间上呈西高东低分布;水足迹强度呈对数的趋势减小,至2018年缩小为原来的1/19。和田地区水资源压力值均在1以下变化,水资源多年来均处于安全状态,近10 a的水资源压力程度较高。多年来,和田地区农业生产水足迹随时间变化波动增长,水资源利用效率显著提升,而水资源压力也同步增加,不断威胁着区域的水资源安全。