山东省生产水足迹综合评价

山东省是经济和人口大省,同时也是水资源紧缺省份。水足迹是认识水资源的新视角,能够揭示对水资源的真实占用。基于水足迹视角构建生产水足迹测度模型和评价体系能对2010-2021年山东省水资源利用情况进行评价。结果表明:2010-2021年山东省生产水足迹波动上升,表现为西部和中南部高、东部和中北部低,蓝、绿、灰水足迹均呈增长趋势。在所有核算账户中,农业占比最大。从综合评价角度看,生产水足迹的经济效益逐渐增长,但单位生产水足迹的人口承载力较差,水资源压力指数较大。山东省总体表现为水资源不可持续,水资源压力较大,应及时采取调整产业结构、提高节水技术、增强污染防治等措施以缓解用水紧张的现状。

基于作物生产水足迹的农业灌溉水价研究

在新时期背景下,农业生产面临的形势产生了显著变化,灌溉水价控制是面临的重要课题之一,直接关系到农业节水目标达成以及农民切身利益。基于此,研究结合试点区实际情况,基于作物生产水足迹理论对农业灌溉水量进行计算,为落实农业可持续发展目标提供有力保障。

东北亚寒区生产水足迹比较分析

寒区是全球瞩目的热点之一,因此,有必要对东北亚寒区生产水足迹进行空间上差异研究。首先,确定东北亚的范围;其次,分别划分东北亚寒区的行政分区和流域分区;再分别基于面积、人口等指标,计算出各分区的生产水足迹,并比较各分区的水足迹。结果表明:东北亚寒区南部区域的生产水足迹相对较高,而北部地区的生产水足迹相对较低。东北亚行政区划内的水足迹与其单位面积人口的关系密切。东北亚流域分区的水足迹与其人口的多少密切相关。该成果对东北亚寒区水资源利用、配置与管理具有一定的借鉴意义。

气候变化背景下武川主要作物生产水足迹变化分析

生产水足迹(WFP)是指生产单位产品所消耗的水资源,一般用单位质量农产品所需要的水的体积来表示作物生产水足迹。气候变化对生产水足迹的影响是农业生产者关心的重要科学问题。本文以内蒙古自治区武川县主要作物马铃薯、春小麦为例,基于1983-2010年气象数据及生育期资料,修正作物系数,应用CROPWAT模型,计算作物生产水足迹,分析气候变化对作物生产水足迹的影响。结果表明:(1)近28a来,武川县气候呈干暖化变化趋势,马铃薯和春小麦生产水足迹呈显著下降趋势(P<0.05);(2)气候变化对作物生产水足迹影响显著,生育期平均相对湿度、平均气温和平均日较差对马铃薯生产水足迹影响较大,生育期平均风速和平均日较差对春小麦生产水足迹影响较大;(3)1983-2010年马铃薯平均生产水足迹为1.37m3·kg-1,春小麦平均生产水足迹为2.51m3·kg-1,说明在当地生产单位质量的干物质,春小麦比马铃薯消耗更多水分。在该地区适当增加马铃薯播种面积,对提高水资源利用效率,促进地区农业发展具有重要作用。

基于田间实际耗水的作物生产水足迹

为了衡量田间尺度粮食生产对资源的真实利用,基于水足迹及作物耗水理论,提出基于作物实际耗水的农作物生产水足迹计算方法,并以陕西关中的小麦、玉米为研究对象,对1998,2005及2010年的生产水足迹进行了计算.结果显示：同一年份同一作物不同地区间耗水量具有较大差异,同时,关中地区3个代表年份平均小麦、玉米耗水量分别比需水量小16.2%和12.4%;小麦、玉米生产水足迹有减小趋势,代表年平均值分别为0.96,0.77 m^3/kg;各地区小麦虚拟水中蓝水比例在10%-40%,玉米则在20%-50%范围内变化,且年际、地区间的蓝水占有比例均无明显变化趋势;3个代表年小麦、玉米的总水足迹之和分别为70.1,59.8及60.7亿m3,均大于当地的水资源总量,其中蓝水所占比例均值为29.1%.基于作物实际耗水的作物生产水足迹的计算对基于水足迹和虚拟水贸易的科学研究及政策制定均有重要意义.

山东省冬小麦夏玉米作物生产水足迹研究

在生产水足迹理论指导下,使用粮食生产虚拟水的算法,基于联合国粮农组织推荐的CROPWAT软件的计算构架,对山东省主要农作物冬小麦、夏玉米2011年的生产虚拟水及其水足迹进行了计算。结果表明,山东省冬小麦的生产水足迹以绿水足迹为主,且数值高于夏玉米生产水足迹,夏玉米绿、蓝水生产水足迹比例均衡;山东省冬小麦、夏玉米作物蓝、绿水足迹低于华北平原地区但高于吉林省同类作物;因而山东省具备提高水资源利用效率的空间;施用农药化肥产生的灰水足迹在总水足迹的比重中较为适中,但因冬小麦、夏玉米种植面积较大,仍需做好面源污染的控制,才能在实现粮食增产的同时达到环保目标。

黄河流域小麦生产水足迹量化与评价

为准确评价区域不同时空尺度作物生产耗水量及耗水效率的动态变化及其分布规律,以黄河流域典型年为例,基于作物水分生产力模型AquaCrop,考虑不同供水和灌溉方式,在5′空间尺度对流域内小麦生产水足迹进行了量化与评价。结果表明:流域小麦水足迹总量和单位生产水足迹年均值分别为2.19×1010m^3和1.22m^3/kg,蓝水足迹占65%,单位生产水足迹呈现上游向下游递减的趋势。传统地面灌农田小麦生产蓝、绿水足迹量分别为流域总量的92%和50%。流域灌溉条件下小麦生产水足迹(1.40m^3/kg)高于雨养条件(1.12m^3/kg);灌溉方式对小麦生产水足迹影响显著,其中微灌仅为1.67m^3/kg,喷灌条件下高达2.07m^3/kg。供水与灌溉方式对区域农作物生产水足迹的影响不可忽略,考虑不同供水与灌溉方式的作物生产水足迹量化与评价将成为农业水资源高效利用的重要基础。研究结果可为不同时空尺度农作物水足迹核算和区域农业节水策略制定提供参考。

新疆主要农作物生产水足迹计算分析

从农作物生产水足迹角度出发,基于彭曼公式结合CROPWAT软件计算,分析了2011年新疆13个地(州)主要农作物的生产水足迹情况。结果表明:新疆地区棉花的单位面积及单位质量需水量分别为8 650 m3·hm-2、4.82 m3·kg-1,均大于小麦和玉米的需水量,是三种农作物中最耗水的作物;新疆主要农作物需水以蓝水为主,其中棉花的蓝水比重最高达93.31%,南疆地区蓝水利用量最大;2011年新疆全区主要农作物生产水足迹为2 049.31×107m3,其中蓝水足迹为1 651.65×107m3,绿水足迹为186.88×107m3,灰水足迹为210.78×107m3;巴州、阿克苏、喀什地区的作物生产水足迹总量较大,是水资源治理的主要地区。对于水资源缺乏的新疆地区,合理调整农作物的种植结构及减少化肥施用量,是落实最严格水资源管理制度的有效措施。

长春市玉米生产水足迹时序变化及影响因素研究

对长春市1960—2012年53年来玉米生产水足迹进行了计算和分析.结果表明:长春市玉米生产水足迹呈显著下降趋势,组成结构不断变化,绿水、蓝水足迹比重降低,灰水足迹比重显著上升;玉米生产水足迹多年平均值为1.53m^3/kg,其中绿水占59%,蓝水占23%,灰水占18%,绿水是玉米生长的主要水源;玉米生产水足迹受气候和农业投入等因素影响,相同气候因子或农业投入对绿水、蓝水、灰水、总水足迹的影响程度不同,其中生长季积温、风速、化肥施用量和农业机械总动力对水足迹的影响较大.

中国典型农作物需水量及生产水足迹区域差异

基于CROPWAT模型探讨了中国典型农作物需水的区域差异规律,分析了各自作物的生产水足迹。结果表明:中国小麦、玉米和棉花多年平均(1961-2010年)需水量分别约为1056.4、1045.23和217.7亿m^3,且3种作物的绿水利用比例均高于蓝水,多年平均绿水需用量分别约为608.5、755.7和149.6亿m^3。从各作物的生产水足迹空间格局上分析,中国小麦、玉米和棉花的平均生产水足迹约为1.37、1.10和2.02 m^3/kg。小麦和玉米生产水足迹高的地区主要分布在中国南方以及陕西、甘肃、青海等省,生产水足迹多在2.0 m^3/kg以上;棉花生产水足迹高的地区主要分布在北京、天津以及甘肃等西部地区,多在2.5 m^3/kg以上。研究结果可为中国粮食主产区灌溉制度的制定以及农作物产业结构优化调整提供科学依据。

基于Cobb-Douglas生产函数的新疆各地区典型作物生产水足迹驱动因素研究

水资源紧缺是限制我国西北干旱区农业发展的主要瓶颈,正确评估地区农业用水效率及其影响机制,可为提高农业用水效率提供理论依据。以新疆为研究区,基于1988-2015年的长系列数据,分别计算出历年北疆、南疆、东疆典型作物(小麦、棉花)生产水足迹,并采用Cobb-Douglas生产函数定量分析气象因素(年降雨量、年日照时数、年均温度、年均风速、年均湿度)和技术因素(农机总动力、有效灌溉率、化肥施用折纯量)对作物生产水足迹的影响贡献率。结果表明:1988年至2015年,东疆小麦、棉花生产水足迹显著高于北疆和南疆,在气候变化和技术进步的综合影响下,各地区典型作物生产水足迹逐年降低,其中技术进步对新疆典型作物单产水足迹影响显著高于气候因素,是驱动新疆各地区典型作物生产水足迹变化的主要控制因素。地区尺度上,北疆、南疆、东疆气候变化和农业技术发展均呈现显著的地区差异,总体来看,北疆气候条件最适宜作物生长,东疆气候最为恶劣,北疆、南疆农业技术发展速率整体上高于东疆。

宁夏主要农作物生产水足迹及其变化趋势研究

【目的】探讨宁夏地区2008—2017年作物生产水足迹及其变化趋势为调整宁夏地区农业用水结构以改善水资源短缺问题提供理论依据。【方法】基于水足迹理论,本文利用气象和农业有关数据,对宁夏回族自治区2008—2017年主要农作物的生产水足迹进行了量化处理,并结合气象因素与作物产量,对其进行了时空分布及变化趋势分析。【结果】①宁夏地区10年研究期间各作物的生产水足迹总体上呈减小趋势,在5种主要农作物中,大豆的平均综合生产水足迹最大,为4.51 m^3/kg,玉米的平均综合生产水足迹最小,为0.91 m3/kg;②各作物蓝绿水足迹比例最高的是稻谷,为5∶1,最低的是大豆,为1.4∶1;③10年研究期各地区综合作物生产水足迹大小排序为:吴忠市(15.58m^3/kg)>中卫市(13.71m^3/kg)>石嘴山市(12.77m^3/kg)>银川市(9.46m^3/kg)>固原市(8.21m^3/kg);④各地区蓝绿水足迹比例从南到北依次递增,固原市最小为1.2∶1,石嘴山市最大为5∶1。【结论】在水资源十分缺乏的宁夏地区,需根据各作物耗水规律适当调整种植结构、灌溉模式等减少农业用水量以缓解水资源短缺问题。

亚美寒区生产水足迹比较分析

为了分析亚美寒区生产水足迹的空间差异,文章对各个分区进行了比较。首先确定亚美寒区的区位与范围,然后分别对东北亚区域和西北美区域进行计算分区的划分,包括行政分区和流域分区,最后以面积和人口为参数对各分区生产水足迹进行计算,从不同尺度比较分析了各分区生产水足迹。研究结果表明:得到如下结论:从整体看,东北亚区域南部行政分区生产水足迹高于北部,西北美区域近海一侧的行政分区生产水足迹更高;亚美各行政分区生产水足迹的大小与单位面积的人口数有关;亚美寒区各流域所流经分区的生产水足迹的大小与其人口数量密切相关。研究结果可为亚美寒区水资源的利用、配置和管理提供参考。

河南省冬小麦生产水足迹时空变化特征及影响因素分析

通过量化2011—2018年河南省18个地市冬小麦生产水足迹,分析灌溉水和降水对粮食生产的作用,并采用通径分析方法分析影响农业生产水足迹的因子。结果表明,在年际变化方面,冬小麦蓝水足迹及总生产水足迹呈动态下降的趋势,而绿水足迹呈动态上升的趋势;在空间变化方面,冬小麦生产水足迹空间聚集性比较明显,除信阳外,主要农作物的生产水足迹呈现出由西南向东北递减的趋势;影响水足迹总量的因子中,生育期降水量、平均温度和日照时数等气象因子对冬小麦水足迹的直接通径系数较大,化肥投入量的增加可以促进冬小麦单位面积产量的提高,进而降低了冬小麦生产水足迹。

基于作物生产水足迹的农业灌溉水价研究

水价与农业节水和农民利益紧密联系,合理的农业水价能够减少水资源量使用、提高用水效率,达到节水目的。以博爱县为研究区,利用水足迹理论,计算P=75%水文年作物生产水足迹,在避免浪费和浇灌不彻底条件下,核算作物灌溉用水量。计算结果显示,小麦的产品水足迹是0.632 m3/kg,玉米的产品水足迹是0.622 m3/kg,将蓝水足迹折算为基础水价,得到基础水价为0.23元/m3;为便于水费收取和管理,将其折算为抽水电费,得到终端水价,即基础电费1.33元/k Wh。同时可结合用户节水情况,实施阶梯水价。该研究为农业水资源管理和水价综合改革提供参考。

1990年～2016年山东省冬小麦和夏玉米生产水足迹时空变化特征

本文利用山东省气象数据和农业统计资料等,借助CROPWAT 8.0软件和GIS等技术,分析了1990年~2016年山东省冬小麦和夏玉米生产水足迹的时空变化特征。

水足迹视角下黄土丘陵区农业水土资源匹配格局——以山西省和顺县为例

从水足迹视角出发,运用CROPWAT及标准差椭圆模型分析2010—2019年山西省和顺县乡镇域主要农作物生产水足迹和耕地面积的时空变化,运用基尼系数及空间失配指数深入研究2010年、2014年、2019年乡镇域农业水土资源时空匹配格局,并明确调控方向。结果表明,研究期间,和顺县作物生产水足迹、蓝水足迹、绿水足迹和耕地面积总体上均呈下降趋势;绿水足迹对各区域作物生产水足迹的构成贡献最大,占比均超过62.0%;和顺县西部地区作物生产水足迹和耕地的空间聚集性不断增强;和顺县作物生产水足迹、蓝水足迹、绿水足迹与耕地之间的空间失配均逐渐加剧,中部和东部地区农业水土资源分别为中度失配和重度失配,是和顺县未来农业水土资源调控的重点地区;可以将县域10个乡镇分别划分为水源涵养调蓄、水土优化调控与引水节水灌溉3个调控区。总的来说,受社会经济、生产要素投入和气候条件的影响,和顺县农业水土资源匹配协调水平处于失衡状态,但在调控区划分的基础上,有针对性地进行人工调控,仍可实现农业水土资源匹配协调水平的较大提升。

1989—2019年陕西省作物生产水足迹时空演变与节水潜力评价

【目的】陕西省是中国重要的粮油果基地,却大部分地处半干旱区,有限的水资源是制约当地经济社会可持续发展的最大刚性约束。作物生产耗水及节水潜力定量评价是农业适水发展与绿色高效节水的基础性工作。【方法】本文基于1989—2019年陕西省地级市尺度10种主要作物在灌溉、雨养条件下作物生产蓝水足迹(灌溉水消耗)、绿水足迹(有效降水消耗)和灰水足迹(稀释污染负荷所需水量)时空演变特征,推演典型年作物生产工程节水潜力和真实节水潜力。【结果】结果显示:(1)近30年陕西省各作物生产消耗型水足迹均呈整体下降趋势,同一作物生产水足迹在市际间存在较大差异。省平均苹果生产消耗型水足迹下降幅度达91.3%;各市间小麦生产消耗型水足迹差异值可达3.41 m^(3)/kg,同时,苹果和油菜籽生产灰水足迹呈上升趋势。(2)省作物生产消耗型总水足迹在2019年达160.55亿m^(3)/a,较1989年微降1.8%;玉米、小麦和苹果贡献了省作物生产消耗型总水足迹的80%以上。(3)陕西省作物生产工程节水潜力、蓝水真实节水潜力和绿水真实节水潜力分别可达62%、68%和49%。【结论】陕西省农业节水潜力较大,初步有两方面建议:(1)技术与管理措施结合,加快农业节水增效;(2)加快推进科学精准施肥,减少环境压力。

吉林省主要农作物的生产水足迹研究

基于生产水足迹的视角,借鉴粮食生产虚拟水的算法(Aldaya&Llamas,2008),采纳灰水足迹的最新研究成果(2010),应用联合国粮农组织提供的CROPWAT软件,对吉林省玉米、水稻和大豆三种农作物在丰、平、枯条件下的生产虚拟水及其水足迹进行计算,并着重探讨了灰水问题。主要结论是:1)无论降水量多寡,玉米、水稻和大豆的生产虚拟水量均以绿水为主,且蓝水、绿水虚拟水量之和比全国均值低、比东北三省的均值高,具备提高水资源利用效率的空间;2)施用化肥产生的灰水足迹在总水足迹的比重较大,与"吉林省在东北地区面源污染贡献率高"的结论一致,增产百亿斤商品粮计划实施过程中,粮食安全和生态安全的"双赢"目标任重而道远。

中国生产水足迹及水资源压力分析（英文）

生产水足迹是指支持一个国家(地区)在其本地产品生产与服务供给过程中所需要的淡水资源量,无论产品与服务在哪里被消费,生产水足迹由蓝水足迹、绿水足迹和灰水足迹组成。水资源压力是指一个国家或地区生活、生产需要消耗的地表或地下水资源量(等于区域总生产水足迹与绿水足迹的差值)占该地区可更新水资源总量的比重。本文评估了1985–2009年中国生产水足迹,分析了中国水资源压力及其时空分布特征。研究结果显示:中国生产水足迹从1985年的7815.8×108 m^3到2009年的11097.6×108 m^3逐年升高,大型城市、农业不发达地区的生产水足迹水平低,以农业经济为主的地区生产水足迹高;中国水资源高度至重度压力地区主要集中华北、华中等黄河和长江的下游地区,且大多地区水资源压力逐渐加重,有从北方向南方演变的趋势。总体来说,中国水资源利用现状不容乐观。