辽宁省不同水文年型玉米水足迹变化规律研究

作物生产水足迹可反映农业生产过程中的水资源利用效率以及真实用水量,为理清辽宁省玉米水足迹的动态变化规律,实现农业水资源的高效利用,运用水足迹理论和方法,基于CROPWAT软件对辽宁省14个地级市1992～2015年的玉米水足迹进行计算,分析了各地区玉米水足迹在丰水年、平水年、干旱年条件下的差异和年际变化规律,对玉米主产区的生产水足迹进行了回归分析和M-K趋势检验。结果表明:辽宁省多年平均玉米水足迹总量为1.109m3·kg^(-1),绿水、蓝水和灰水足迹比例分别为47.4%、19.4%和33.2%;丰水年营口最大(1.10m3·kg^(-1))、铁岭最小(0.68m3·kg^(-1)),平水年丹东最大(2.03m^3·kg^(-1))、铁岭最小(0.69m3·kg^(-1)),干旱年型下大连最大(1.74m3·kg^(-1)),抚顺最小(0.75m3·kg^(-1));辽宁省玉米主产区的绿水、蓝水(除锦州外)和灰水足迹大部分呈下降趋势,其中,沈阳、朝阳绿水足迹呈显著下降趋势,分别为0.12m3·kg^(-1)·10a^(-1)和0.13m^3·kg^(-1)·10a^(-1)。因此,在各水文年型下,辽宁省玉米生产水足迹均以绿水为主,其在辽宁省粮食生产中具有重要地位;灰水占第二,对水资源的影响不容小觑,在农业生产中需加强面源污染控制;各地区玉米水足迹差异显著,需针对不同地区制定不同的灌溉制度和灌溉策略,以保证水资源的合理利用。本研究可为辽宁省的玉米生产空间布局和农业水资源科学管理提供参考。

辽宁省玉米生产水足迹影响因素分析及空间聚类

为探究和协调不同区域作物生产和水分消耗之间的关系,运用水足迹理论和方法,选取影响玉米生产水足迹的17个因素进行显著性分析,并基于主成分分析利用K-means聚类、分层聚类法、模糊C均值聚类3种方法对辽宁省玉米生产水足迹进行空间聚类。结果表明:在与玉米生产水足迹呈正相关关系的因素中,单位面积施肥量达到显著水平,蓝水足迹占总水足迹的比值达到极显著水平;在呈负相关关系的因素中,降水量、平原区占总面积的比值达到显著水平,纬度和玉米单产达到极显著水平。根据聚类结果将辽宁省分为Ⅰ绿水满足-综合发展区(鞍山、抚顺、本溪、丹东)、Ⅱ高生产水足迹-保护发展区(大连、营口、葫芦岛)、Ⅲ低生产水足迹-重点发展区(沈阳、铁岭、盘锦)、Ⅳ蓝水依赖-优化发展区(阜新、锦州、朝阳)和Ⅴ较高生产水足迹-适度发展区(辽阳),各区应结合各自的特点,采用不同的用水策略和玉米生产模式。本研究为辽宁省玉米生产空间布局和农业水资源科学管理提供参考。

辽宁省春玉米生产水足迹的时空变化研究

为降低农业生产活动中农作物对水资源的高消耗,提高用水效率,借助辽宁省1987—2018年19个气象站点逐日气象数据及春玉米产量数据,全面计算绿水足迹、蓝水足迹及灰水足迹的真实消耗。结果表明:(1)辽宁省春玉米生产水足迹自2002年起变化幅度不明显,多年平均值是1424.21 m^3/t,其中绿水足迹占54%,灰水足迹占27%,蓝水足迹占19%。(2)从绿水足迹看,辽宁省春玉米绿水足迹每年以6.28 m^3/t速率减少,空间分布上2002年绿水足迹高值区主要集中在东部地区;2010年辽宁省整体绿水足迹较高。(3)从蓝水足迹看,每年以1.06 m^3/t的速率增长;2002年辽宁春玉米蓝水足迹高值区主要分布在环渤海、宽甸及其周围地区;2010年,辽宁省大部分地区蓝水足迹较低。(4)灰水足迹整体以每年14.03 m^3/t的速率降低,主要与农作物产量及氮肥施用量相关。

基于虚拟水理论的功能农业示范区玉米种植水足迹研究——以山西太谷为例

基于联合国粮农组织的CLIMWAT和CROP数据库中有关山西太谷的相关气候数据以及《山西省统计年鉴》,借助CROPWAT 8.0模型、运用虚拟水理论对2000—2015年山西太谷玉米种植水足迹进行量化分析。结果表明,太谷县玉米生长过程水足迹整体呈波动上升趋势,水足迹的平均值为1.04×109 m^3/a,最大值出现在2015年,为1.48×10~ m^3/a,最小值出现在2003年,为0.55×10~ m^3/a;玉米水足迹构成中以蓝水足迹为主,占总水足迹的59.54%,绿水足迹占总水足迹的25.68%,灰水足迹占总水足迹的14.78%,三者皆呈波动上升的趋势;玉米水足迹效率总体上呈现出上升—下降—上升—下降—上升的趋势,其最小值为2004年的0.41元/m^3,最大值为2014年的1.20元/m^3,2014年约为2004年的3倍。表明太谷县玉米水足迹效率在明显提高,意味着玉米对太谷县农业总产值作出的贡献有所提高。