华北平原作物水分生产力区域分异规律模拟

提高作物水分生产力(Water Poduetivity)是节水农业研究的最终目标,定量分析作物WP对干旱和半干旱地区水资源管理和决策制定具有重要意义.华北平原是我国重要的粮食生产基地,但水资源问题已成为制约该区可持续发展的瓶颈,明确该区作物WP时空变化特征及其与气候的关系,对指导该区农业生产和水资源高效利用具有重要作用.本文首先利用华北平原3个代表性试验站各连续3～4年的小麦-玉米轮作田间试验资料,校准验证澳大利亚开发的APSIM模型,然后利用校准后的APSIM模型和研究区域32个气象站1961年～2005年逐日气象数据,结合GIS技术,对华北平原不同供水情景下冬小麦、夏玉米WP空间分布特征进行了模拟研究.模拟结果表明:①当不考虑作物品种变化时,华北平原小麦、玉米WPET(产量与蒸散量比值)分布响应于该区平均气候状况,具有明显的空间分布特征;②充分供水情景下全区小麦WPET为(1.38～1.69)kg/m3,平均值为1.53kg/m3,玉米WPET为(1.69～2.05)kg/m3,平均值为1.83kg/m3;非充分供水情景(仅满足作物水分需求一半)下两作物WPET分布与充分供水情景下相似;雨养情景下小麦WPET为(0.29～1.57)kg/m3,平均值为0.77kg/m3,玉米WPET为(0.86～2.13)kg/m3,平均值为1.47kg/m3;③饱和水汽压差(VPD)是影响作物水分生产力的主要气象因子,研究区域小麦生长季VPD北高南低的趋势使得小麦WPET呈北低南高分布特征;而玉米生长季VPD西高东低,玉米WPET呈西低东高的趋势.改善灌溉管理可提高作物WP,减少由土壤蒸发损失的非生产性耗水对提高作物WP也具有重要意义.     

中国区域水足迹的估算

水足迹和虚拟水是目前国际水资源领域研究的热点问题.本文借助水足迹和虚拟水的概念,计算了我国及各区域主要农产品的虚拟水含量,通过分析区域的农产品生产和消费关系,计算了我国国际和国内区域间的虚拟水流量,以及相应的水足迹和水的自给率,并进行了相关分析.计算结果表明中国是一个水资源高度自给的国家,但区域间差别较大.绿色水在我国国内总用水中占具了较大份额,对于我国农业生产意义重大.北方地区通过农产品贸易1999年向南方地区输出的虚拟水达到520×108m3,对于保障我国的粮食安全发挥了不可替代的作用.本文同时认为,人的消费模式,特别是膳食结构对水资源消耗的影响非常显著,我国人均水足迹的计算结果与这一结论基本吻合,因此倡导节约的消费方式,研究并推荐符合中国国情的膳食结构,将有助于全面节水型社会的建设.     

基于水足迹核算的北京市水资源保障研究

本文利用水足迹对北京市水资源占用进行估计,得出2006年北京市水资源实际占用量为138.28×108m3,能更真实反映北京市水资源实际占用情况。从产业结构及消费构成分别分析了水足迹的情况,得出农作物和动物产品虚拟水消耗是水足迹消费的主要组成部分,粮食及肉类是耗用水资源的主要消费产品。北京市水资源压力为1.37,工业用水、生活用水、农产品引进、生态环境保障、动物类及农作物产品用水相应水资源压力分别为:0.082、0.135、0.570、0.016、0.350和0.213。市外引入水资源高达59.78×108m3,对外依存度为0.43,说明北京市本地水资源难以满足社会、经济发展需求。分析北京市水足迹组成及水资源保障情况得出结论,市内用水结构优化、虚拟水引进及南水北调是水资源安全保障的基本措施。     

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 m³/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m³/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...     

基于水足迹理论的九龙江流域水资源评价

以虚拟水为基础的水足迹理论是一种全新的水资源概念,本文运用该理论对福建省九龙江流域进行了水足迹计算,并应用了水资源利用评价指标体系对水足迹计算结果进行评价,最后结合其他研究结论和水资源数据进行了比较分析。水足迹计算结果表明：九龙江流域人均水足迹计算值为1440.695m3/（capy）。水资源利用评价结果表明：流域水自给率为96.26%,进口依赖度仅为3.74%,对内部水资源依赖度较高;内部效益均不大,万吨水足迹人口密度为6.94人/万t,水足迹经济效益23.81元/m3,水足迹土地密度为36.4万m3/km2;水资源净贸易输出量为3.53亿m3,贡献率为3.80%,呈现较高的外向型;水资源匮乏指数为54%,水资源压力指数为57.80%。比较分析结果表明：水足迹计算值显著大于水资源公报数据,人均水足迹处于相对较高的水平,水匮乏度极低,水自给率较高。总体而言,九龙江流域水资源状况较为理想,但也面临巨大的压力和风险,因此需要加强水资源的科学管理,实现未来的可持续利用。     

虚拟水研究的理论、方法及其主要进展

虚拟水是在水资源商品化和资源配置全球化的背景下,Tony Allan于1993年提出的新概念。自问世以来,虚拟水以其形象的表达以及丰富的内涵,已成为水资源领域的研究热点。本文系统介绍了虚拟水研究的基本概念及量化方法,并从资源流动、资源替代、比较优势3个方面对虚拟水研究的理论基础进行了阐述。目前关于虚拟水的研究主要集中在3个方面：探讨虚拟水与水资源安全的关系;研究国家或地区间虚拟水贸易及其导致的虚拟水流动;通过水足迹计算来揭示人类对水资源的实际需求和占用。作者认为,“虚拟水”概念也可以说是一种新的水资源观,将成为相关水问题研究的重要的创新领域,并就水足迹概念对水资源承载力研究的启示和我国开展虚拟水相关研究的方向进行了探讨。     

虚拟水研究文献综述

对虚拟水的国际研究进程和在国内发展的情况进行分类、整理,并分别对未来国际、国内研究动向进行分析。     

北京市居民食物消耗生态足迹和水足迹

生态足迹和水足迹作为定量测度人类对自然资本利用程度和可持续性发展的综合性指标,已经被广泛应用到我国的生态评价和可持续发展能力评价。食物是人类首要的消费品,其消耗的生态足迹和水足迹将反映维持一个区域的人口基本食物需求所占用的土地资源和水资源。本研究在生态足迹和水足迹理论和模型的基础上,根据北京市的现状,重新计算了均衡因子和单位质量虚拟水含量等模型关键参数,改进计算方法,计算和分析了北京市居民食物消耗的生态足迹和水足迹。研究结果表明,北京市居民食物消耗人均土地面积达到1.967hm2/人,人均生态足迹为2.025hm2/人;北京市居民食品消耗人均虚拟水为1023.05m3/人,约为居民消耗实体水的5倍,反映了北京居民食物消耗需要大量的土地面积和水资源来满足,将对区域土地和水资源造成很大胁迫。本研究采用基于北京市实际食物来源的估算参数更能反应北京市的实际情况,其结果表明北京市食物供应选择从国内其他地方输入有利于减少北京市食物消耗所引起的生态足迹和水足迹,研究成果可为北京市农林渔牧产业结构调整布局,以及食物供应方案的制定提供决策依据。     

甘肃省2000年水资源足迹的初步估算

水资源足迹是真实反映人类对水资源消费利用的新概念,能深刻揭示社会经济系统对水资源的真实消费,水资源足迹核算为水资源科学管理提供了一个新视角.文章提出了水资源足迹的概念和计算方法,以甘肃省为例,运用产品虚拟水研究方法核算并分析了2000年的虚拟水消费和水资源足迹.结果表明,2000年甘肃省全社会的水资源足迹为221.231×108m3,人均水足迹为865.24m3/人·年和2 371L/人·天,大大高于统计的水资源利用量;虚拟水计算基础上的水资源足迹衡量不仅深刻刻画了人类对水资源的真实占用情况,同时对我国干旱区水资源管理具有重要的战略启示:提高水资源利用效率、改善人类消费结构及消费模式和虚拟水进口.     

基于水足迹理论的中国畜牧业水资源承载力研究

本文基于水足迹的基本理论和方法,测算了2003年至2009年全国农区主要省(区)的畜牧业水资源承载力。同时构建了畜牧业水资源可持续利用指标,分析农区主要省(区)畜牧业持续发展的潜力。研究结果表明:①南方农区的大部分省(区)及北方农区中的黑龙江、吉林、辽宁和安徽属于水资源盈余地区,有条件扩大畜牧业生产规模;北方农区的河北、河南和山东一直处于水赤字的状态,应对畜牧业生产进行调整;②安徽、江西、湖北、广东、广西、重庆、四川、贵州和云南的畜牧业水资源不可持续,虽然现阶段水盈余量还较大,但应密切关注水盈余的变化情况,并适当控制畜牧业的发展速度;③在考虑灰水的情况下,辽宁、吉林的水资源不可持续的风险较高,应适当调整种植业结构,增加有机肥使用;不考虑灰水的情况下,湖南的水资源不可持续的风险较高,应降低畜牧业发展速度。     

华北平原农户储粮减损技术集成与示范

“十一五”国家科技支撑计划项目“粮食丰产科技工程”子课题“华北平原农户储粮减损技术集成与示范,,（2006BAD02A17—2）,根据我国华北平原农户小麦储藏状况而进行了：农户储粮装具的专用化、系列化、标准化,农户储粮减损技术工艺优化集成,农村科学储粮示范基地的构建,农户专用粮仓生产基地的组建,农村储粮技术服务体系的创立等研究,解决了农户储粮的关键技术问题,减少了农户储粮损失,达到了农户丰产增收的目的。     

试验站和农户管理水平下冬小麦水分利用效率比较

华北平原水资源缺乏与粮食需求增多之间的矛盾日益尖锐,提高作物水分利用效率是缓解这一矛盾的重要途径之一。基于试验站试验数据和农户调查数据,对比分析了试验站和农户管理水平下华北平原冬小麦水分利用效率的差异;结合农户田块试验数据,验证了试验站管理水平下关键期淡水灌溉模式在农户田块推广的可行性。结果表明:试验站管理水平下冬小麦水分利用效率为14.30kg(/hm2·mm);农户管理水平下,88.96%农户田块面积的冬小麦水分利用效率低于试验站管理水平,主要原因是研究人员与农户种植目的不同、知识水平差距较大以及家庭联产承包责任制对农户种植积极性的制约等;农户之间作物水分利用效率差异明显,可能是农户田块土壤肥力、田块大小以及灌溉水质有一定差异等导致;试验站管理水平下关键期淡水灌溉模式适合在农户的田块进行推广,不仅能保证作物高产,而且可以提高作物水分利用效率。     

玉米价格下跌对华北平原农地流转的影响

粮食生产是流转土地最主要的用途,粮食价格下跌对农地流转的影响事关中国农业现代化进程和国家粮食安全。玉米作为三大主粮之一,2014—2016年间其价格迅速下降,对农地流转产生了重要影响,成为一个亟待研究的问题。基于河南省和山东省8县621户农户构成的3期农地流转面板数据,利用随机效应Logit模型及固定效应OLS模型,将玉米价格作为自变量代入模型,就其对农户农地流转行为的影响进行回归分析。结果显示：①玉米价格的变化对于农地流转具有显著影响,其中玉米价格下跌增加了农户土地转出意愿,降低了转入意愿,参与农地流转市场的农户结构发生明显变化;②玉米价格下跌后不同类型农户流转土地面积的变化存在差异,非市场化条件转入土地种植粮食作物农户没有发生显著改变,市场化条件转入土地种植粮食作物农户则会转入更多土地扩大经营规模,在一定程度上加快了土地的集中趋势;③玉米价格下跌增加了转入户的非粮作物播种面积占比,流转土地非粮化倾向加剧。由此可以得出,玉米价格下跌有助于实现粮食规模化经营,但转入户非粮化倾向的提高对国家粮食安全产生不利影响。     

黄淮海平原农地流转空间分布与格局特征

农地流转已经成为影响中国农业发展的重要因素之一,分析农地流转空间格局特征对中国农业的转型发展尤为重要。本文以黄淮海平原农户调查数据为基础,引入ELL模型对黄淮海平原农地流转抽样数据进行了空间推演,获得该地区县域尺度农地流转方向和规模的空间格局参数,进而通过局部空间自相关分析描述农地流转表征指标在县域尺度上的集聚特征。研究表明:①黄淮海平原县域农地转入规模在440.79~1379.86hm²,呈现出由西向东递增的趋势;农地转出规模在908.61~2745.29hm²,表现出由西北向东南递增的特征;②农地转入和转出的Moran’s I_i值分别为0.78和0.89,反映出黄淮海平原农地转入和转出规模在空间上正相关（HH集聚和LL集聚）,且相关系数较高;③在95%的置信度下,农地转入HH集聚区、LL集聚区县域单元数量占比分别为16.67%和20.61%;农地转出HH集聚区、LL集聚区县域单元数量占比分别为19.08%和26.32%;HH集聚的县域是黄淮海平原农地流转的核心区,有着较强的正向效应,LL集聚的县域在空间分布上较集中、稳定,对周边县域有负向影响。该研究揭示的黄淮海平原农地流转空间分布信息或规律,可以为农地流转空间格局优化和相关的管理政策制定提供参考。     

基于生态足迹法的区域水生态承载力研究——以浙江省湖州市为例

本文初步界定了水生态足迹和水生态承载力的内涵,将水生态足迹分为水产品生态足迹、水资源生态足迹与水污染生态足迹,并建立了水生态足迹模型。其中,采用了Wackemagel的水产品生态足迹模型;水资源生态足迹采用了基于水资源消耗量的计算模型;采用零维模型计算污染稀释净化需水量,构建水污染生态足迹模型。最后,以扣除60%生态需水为前提建立了水生态承载力计算模型。以浙江省湖州市为例,模型计算了湖州市2000年-2007年水生态足迹和水生态承载力,结果显示,湖州市2000年-2007年水生态承载力超过水生态足迹,呈现生态盈余,但是水生态承载力波动较大,水生态足迹在不断增大;由于水产品的消费量逐年增大,水产品生态足迹在水生态足迹中所占比例也相应增大。