基于水足迹视角的中国北方10省三大粮食作物种植结构优化

水资源短缺与水-土-粮系统不协调是制约中国粮食生产可持续发展的重要因素,种植结构优化作为农业结构型节水的重要举措,对保障中国水资源安全与粮食安全具有重要意义。本文聚焦中国北方10省,揭示水足迹视角下水资源压力与三大粮食作物种植结构的关系,探讨不同目标权重情景下三大粮食作物种植结构的优化趋势,并通过构建多目标种植结构优化模型,得出不同节水情景下北方10省三大粮食作物种植结构优化方案。研究表明：①中国北方10省中粮食种植规模较大的地区水资源压力指数普遍偏高,水资源约束呈趋紧态势;②当使用熵权法对经济收益、蓝水（灌溉水）消耗和绿水（雨水）利用目标客观赋权时,北方10省将增加高收益高耗水的水稻种植。随着蓝水消耗最小化目标的权重逐渐加大,水稻种植面积和蓝水耗水量会逐步减少;③在15%节水情景中,山东、山西、内蒙古、陕西、甘肃、青海应调增玉米种植面积而减少水稻和小麦的种植面积,宁夏和新疆应调增小麦种植面积而调减水稻和玉米的种植面积,河南应调增水稻和玉米的种植面积而减少小麦的种植面积;④在节水5%、10%和15%情景中,优化的种植结构能够使北方10省三大粮食作物生产的蓝水足迹总量较2019年分别减少38亿m³、51亿m³和64亿m³,平均单位蓝水足迹的现金收益提升4%、3%和2%。本文结果对保障中国粮食安全,实现农业可持续发展具有重要的政策启示。