基于水-能-粮关联关系的贵州农作物种植结构优化调整

以贵州省为例,基于相关统计数据,采用水足迹与能耗核算模型,分析2010-2020年贵州5种农作物(稻谷、玉米、马铃薯、油菜、大豆)耗水和耗能特征,以经济和生态效益为目标,构建约束条件为水资源、能源、土地、粮食的多目标优化模型,以期科学优化贵州主要农作物种植结构。结果表明:(1)2010-2020年贵州主要农作物单位面积水足迹和能源消耗差异明显,稻谷为极高耗水耗能作物,马铃薯为高耗水耗能作物,大豆为高耗水中耗能作物,玉米为中耗水低耗能作物,油菜为低耗水耗能作物。(2)主要农作物水足迹均以绿水消耗为主,稻谷、玉米和马铃薯的水足迹占总水足迹的85%,是水足迹的主要贡献来源;能耗结构方面,各农作物有所不同,稻谷以电力消耗为主,玉米和马铃薯以化肥消耗为主,油菜和大豆以燃料消耗为主,稻谷和马铃薯能耗占总能耗的69%,是能源消耗的主要贡献来源。(3)基于自然条件差异,贵州农作物种植结构空间差异明显,稻谷主要分布在黔南海拔600m以下地势平坦地区,玉米在全省各区域均有种植,但品质有所差异,马铃薯主要种植在海拔100-2900m区域,油菜主要种植于黔中地区,大豆在各个区域均有种植且各区域占比差异小。(4)优化后全省主要农作物种植面积略有减少,其中,油菜和马铃薯的种植面积和占比有所提高,种植面积分别提高1.4万hm^(2)和14.6万hm^(2),占比分别增加0.6个和1.6个百分点;稻谷和玉米种植面积和占比下降,种植面积分别减少17.1万hm^(2)和38.6万hm^(2),占比分别减少0.3个和1.5个百分点;大豆保持稳定;优化后全省经济效益保持稳定,水足迹减少30.6亿m^(3),化肥使用量减少1.5亿t,能源消耗减少245.9万GJ,生态效益明显提高。基于水-能-粮关联关系优化后的种植结构兼顾了经济效益和生态效益,整体呈低耗水、低耗能、低污染的特点,可促进贵州农业的可持续发展。