海河流域农业水足迹分布及对气候变化的响应

基于CROPWAT软件核算海河流域1990—2014年冬小麦、夏玉米生产水足迹,采用偏最小二乘法拟合冬小麦、夏玉米单位面积产量,在此基础上预测2020—2050年气候变化背景下冬小麦、夏玉米生产水足迹及各气象因子对水足迹的贡献。结果表明:夏玉米单位质量蓝水足迹、绿水足迹分别占其单位质量总水足迹的36.2%、63.8%,冬小麦单位质量蓝水足迹、绿水足迹分别占其单位质量总水足迹的76.5%、23.5%。流域西部及东部地区冬小麦、夏玉米单位质量蓝水足迹、绿水足迹较大;年水足迹呈现流域四周小、中部大的特征。2020—2050年RCP4.5情景下夏玉米单位质量水足迹在2037年左右经历由大到小的突变,RCP8.5情景下表现为由小到大的突变;冬小麦单位质量水足迹RCP2.6情景下在2042年左右经历由大到小的突变,RCP4.5情景下在2036年左右经历由小到大的突变,RCP8.5情景未存在显著性突变。     

雅砻江流域水电站水足迹计算及分析

为量化水电开发利用对当地水资源消耗情况,引入水电站水足迹概念,以雅砻江流域梯级水电站群为研究对象,采用总水量消耗法,利用多年实测资料,考虑3种空间系统边界（一库一级、一库多级和流域整体）,计算了干流7座水电站的水足迹。结果表明:（1）雅砻江流域7座水电站的水足迹范围为0.01~2.91 m3/GJ,平均水足迹为1.13 m3/GJ,小于其他空间尺度研究的水足迹,表明雅砻江流域水电开发利用的水资源利用效率高于其他地区和流域;（2）水电站水足迹主要受能效因子（单位装机容量的库区水面面积）和地形因子（库区水面面积与库区平均水深比）影响（相关指数分别为0.950 7和0.783 1）,而蒸发深度和气象因子（降雨量和气温）对水电站水足迹值的影响较小;（3）水电站水足迹值与空间系统边界的设定有关,需根据水电站实际运行方式选择合适的空间系统边界。     

基于冬小麦水足迹的黄河流域农业结构协同调整

以黄河上、中、下游的宁夏、陕西和山东为例,通过2008—2017年冬小麦水足迹的计算和对比分析,提出协同调整3个省（区）农业种植结构在黄河流域水资源节约利用的重要意义。结果表明：（1）3个省（区）冬小麦水足迹存在显著差异,上游地区冬小麦水足迹（2.74 m³/kg）明显高于中游地区的（1.29 m³/kg）和下游地区的（0.89 m³/kg）;（2）2008—2017年,3个省（区）冬小麦水足迹虽然在不同年份有所波动,但未出现明显变化趋势;（3）从流域农业结构协同调整的角度看,应增大黄河中下游地区冬小麦种植面积,减小上游地区的种植面积;（4）在减小黄河上游水资源缺乏地区冬小麦等水足迹较大作物种植面积的同时,应适度增大水足迹低、收益高的作物种植面积,以节约水资源和提高经济收益,推动黄河流域生态保护和高质量发展。     

京津冀地区主要农作物生产水足迹研究

利用京津冀地区(2个直辖市、11个地级市)气象及农业基础数据,采用彭曼公式与CROPWAT软件相结合的计算方法,分析了2014年京津冀地区主要农作物的生产水足迹。结果表明:小麦在整个生长期需水量主要以蓝水足迹为主,玉米在整个生长期主要以绿水足迹为主;2014年京津冀地区主要农作物总的生产水足迹为437.03×108m3,其中绿水足迹为137.71×108m3,蓝水足迹为176.03×108m3,灰水足迹为123.30×108m3;从京津冀地区主要农作物总的生产水足迹空间格局上来看,沧州、保定、邯郸和石家庄地区的主要农作物生产水足迹较大,是水资源调控的主要地区。     

鄱阳湖流域水资源生态安全状况及承载力分析EI北大核心CSCD

为系统评估鄱阳湖流域水资源生态安全状况,基于水资源生态足迹模型计算了流域所在地市水资源生态足迹和水生态承载力,并通过水资源生态盈余和生态赤字、万元GDP水资源生态足迹及水资源生态经济协调指数评估了水资源生态压力状况。结果表明:研究区内农业用水是产生水资源生态足迹的主要类型,宜春市是产生水资源生态足迹最多的地区;各市均处于生态盈余状态,但多数地区水生态承载力有所降低;在产生水资源生态足迹的因素中,应重点关注农业用水和水污染因素;研究区万元GDP水资源生态足迹逐年降低,萍乡市和吉安市水资源的生态经济协调性下降。各市应以绿色发展为目标,注意水资源消耗强度,通过建立健全农业水价形成机制、持续加强水环境治理等措施,保障水资源的可持续利用。     

山东省三大流域水资源与水环境状况分析研究

山东省是缺水大省,属于极度缺水区,水资源短缺已经严重制约了山东省的经济发展。本文基于海河流域,黄河流域、淮河流域和山东省水资源公报数据,采用统计分析方法对山东省三大流域水资源和水环境状况进行了分析研究。结果表明:黄河流域多年平均地表水取水量高于黄河水利委员会正常年份所分配的70亿m3;海河流域和黄河流域供水和取水有剩余,海河流域2001年后总用水量与总供水量一致,即供水没有剩余,这说明随着降水量由东南沿海向西北内陆逐渐减少,山东省三大流域由南向北供水逐渐紧张,未来山东省水资源形势会更加严峻,必须采取措施加强农业节水,减低农业用水量;山东省由南向北,随着降水量的减少,水功能区水质污染越来越严重。因此,政府、企业和公众必须采取措施节约用水,减少污染,以实现山东省各流域水资源与社会经济的协调发展。     

山东省农业水足迹周期及趋势变化分析

农业用水状况及其周期趋势分析对合理制定农业用水分配、提高水资源利用效率有着重要的现实意义。依据水足迹理论,分别计算了山东省1978-2014年农业总水足迹及其分项,利用经验模态分解(EMD)分别分析了各水足迹值的波动周期,从多时间尺度分析了农业总水足迹值波动影响因素,并结合对数平均迪氏分解(LMDI)方法,分析了引起总水足迹增长的主要贡献因素。结果表明:林牧渔业水足迹以3.5a为周期波动,种植业水足迹以5a为周期波动,总水足迹以8a为周期波动;农业总水足迹值3a短波动周期主要受种植业影响,8a长波动周期在2002年前主要受畜牧业影响,2002年后则主要受种植业影响;农业总水足迹及各分项多年来均呈增长趋势;蓝水、绿水、灰水足迹值的变化均对总水足迹值的增长起正向促进作用,多年来农业总水足迹值的增长由绿水足迹主导逐渐转变为蓝水足迹主导。     

从天津市海水淡化看海河流域水资源开源的前景

海河流域属于资源型缺水地区.人均水资源占有量305 m3,仅为全国平均的1/7、世界平均的1/27,远低于人均1 000 m3的国际水资源紧缺标准.天津市又是海河流域缺水的大城市,自然条件决定了天津市必须寻找新的水源.海水淡化是解决天津市水资源短缺的重要措施,从海水淡化的起步和发展,分析了目前流域海水淡化的地理条件、技术条件、人才条件等因素,展示了流域海水淡化的广阔前景.     

强化水资源监管 保障海河流域经济社会高质量发展

<正>海河流域水资源短缺问题突出,多年平均水资源总量370亿m3,仅占全国的1.3%,人均水资源量239 m3,仅为全国平均水平的1/9。为满足经济社会快速发展需要,流域水资源开发利用率达到106%,远超40%的合理利用上限,加剧了水生态损害和水环境污染。南水北调工程2014年年底通水后,流域水资源短缺得到一定程度缓解,但供需矛盾仍然突出。新时代必须深入学习贯彻习近平总书     

基于水足迹的生态补偿机制研究

水资源作为一种公共物品,其效益外部性使得水资源的保护与开发利用成本应从全国维度共同承担。通过构建水足迹与生态补偿标准模型,对全国31个省区的水足迹与生态补偿标准进行估算。主要结果如下:①全国总生产水足迹呈现上升的趋势,其中农业水足迹比重较大,工业水足迹的增长出现倒U趋势;②各省区水足迹变动出现3种类型;③全国每年在水生态补偿中中央政府的投入为1 516. 37亿元。获得生态补偿款最多的地区是西藏,应得生态补偿款645. 56亿元;支付生态补偿款最多的地区是河南,应该支付188. 61亿元。该研究成果可为在全国构建基于水资源为基础的生态补偿机制提供一定的科学依据。     

京津冀地区城镇化与水资源可持续利用的演变及匹配特征

提高水资源利用效率是实现京津冀地区城镇化高质量发展的关键环节。通过构建京津冀城市群新型城镇化水平评价指标体系,评估其时空演变特征;利用水资源生态足迹模型揭示城市群水资源利用格局。在此基础上,结合耦合协调度模型及空间匹配模型探究两者的匹配特征。结果表明：在新型城镇化水平方面,北京市（0.82）>天津市（0.47）>河北省各市(0.1~0.4),且障碍因子存在空间差异,北京市表现为生态和城乡一体化,而天津市和河北省的约束力主要来源于人口和社会城镇化。京津冀地区水资源可持续性有所增强,具体表现为人均水资源生态足迹和足迹深度下降,人均水资源生态承载力和足迹广度有所上升;而与成渝城市群相比,京津冀城市群水资源生态赤字形势严峻,高强度农业用水是造成水资源生态足迹较高的主要原因。新型城镇化质量与水资源供需在时间尺度上处于勉强协调阶段,其中北京市（良好协调）和天津市（中级协调）耦合协调度呈现上升趋势,河北省各市耦合协调性较差;水资源生态赤字与城镇化质量的空间匹配度有所下降,河北省空间匹配性（匹配）高于北京市（不匹配）和天津市（较为匹配）。     

Temporal Variability of Water Footprint for Maize Production: The Case of Beijing from 1978 to 2008

The water footprint (WF) of crop production is a comprehensive indicator that can reflect water consumption types, quantities and environmental impacts during the crop growth period. This study assesses interannual variability of green, blue and grey WFs of maize production in Beijing from 1978 to 2008. Results indicate that: (1) The multi-year average WF of maize was 1,031 m³ ton^?1 which was 56 % green, 25 % blue, and 19 % grey; (2) the climate experienced a warm-dry period in Beijing during the period from 1978 to 2008, and this lead to the increase of crop water requirement and irrigation water requirement for maize with trends of 0.52 mm a^?1 and 2.86 mm a^?1, respectively; (3) under the combined effects of climate change and agricultural inputs, the total WF and green WF presented decreasing trends. The blue and grey WFs had clear increasing trends; (4) statistical analysis revealed that interannual variability of green and blue WFs were caused by both climatic factors (effective precipitation) and non-climatic (agricultural inputs) factors. The grey WF was mainly associated with non-climatic factors, such as chemical fertilizers consumption.     

Water footprints of nations: Water use by people as a function of their consumption pattern

The water footprint shows the extent of water use in relation to consumption of people. The water footprint of a country is defined as the volume of water needed for the production of the goods and services consumed by the inhabitants of the country. The internal water footprint is the volume of water used from domestic water resources; the external water footprint is the volume of water used in other countries to produce goods and services imported and consumed by the inhabitants of the country. The study calculates the water footprint for each nation of the world for the period 1997–2001. The USA appears to have an average water footprint of 2480,m³/cap/yr, while China has an average footprint of 700,m³/cap/yr. The global average water footprint is 1240,m³/cap/yr. The four major direct factors determining the water footprint of a country are: volume of consumption (related to the gross national income); consumption pattern (e.g. high versus low meat consumption); climate (growth conditions); and agricultural practice (water use efficiency).     

河北省主要农作物2005～2014年灰水足迹变化

为了定量分析河北省农业过量施用化肥造成的严重面源污染,应用灰水足迹理论与评价方法,对河北省2005～2014年期间的冬小麦、夏玉米、蔬菜、水果4种主要农作物总灰水足迹及生长过程灰水足迹变化进行了分析评价,结果表明：2005～2014年期间,河北省冬小麦总灰水足迹总体呈下降趋势;夏玉米总灰水足迹总体呈增加趋势;蔬菜总灰水足迹总体呈增加趋势;水果总灰水足迹总体呈下降趋势。2005～2014年期间,河北省冬小麦、夏玉米、蔬菜、水果生长过程灰水足迹均呈下降趋势。4种作物每公顷施肥量没有表现出下降趋势,产量增加是导致4种作物生长过程灰水足迹下降的主要原因。最后从技术和政策两方面提出了降低氮肥施量和作物生长过程灰水足迹的措施。     

淮河流域主要农作物水足迹时空演变及影响因素分析

探讨淮河流域主要农作物水足迹,可以为地区农业用水结构及改善水资源短缺问题提供理论依据。以淮河流域5个省份主要农作物为研究对象,计算分析了2000-2017年小麦、稻谷、玉米、大豆、油料的蓝、绿、灰水足迹时空变化特征,并采用通径分析方法探究影响农作物生产水足迹的因素。结果表明：大豆的水足迹最大,水足迹大小与作物单位面积产量呈负相关;年际变化方面,小麦、稻谷、玉米、油料总水足迹整体呈减小趋势,大豆总水足迹表现出波动增加的趋势;空间分布方面,安徽、河南省的总水足迹居于前位,且水足迹的空间分布存在一定的聚集性,总体上中间高四周低;此外,对淮河流域农作物水足迹影响最大的因素是氮肥施用量、平均气温和年降雨量。     

中国农业水足迹时空差异和流动格局研究

粮食安全和水资源安全是关系国计民生的重大问题,农业是主要的耗水部门,研究农业生产耗水有利于实现水资源可持续利用。对中国农业水足迹变化趋势和空间差异进行了分析,并构建了优化模型和贸易网络,在此基础上,对各省农产品贸易流动格局进行了分析。分析结果表明:①1961～2011年间,农业水足迹总量持续增长,贡献最大的是畜产品水足迹;人均农业水足迹呈先下降后上升的趋势。②2000年,中国内陆地区,由西北向东南,植物型农产品水足迹含量中的绿水足迹比例逐渐增加。③四川、广东、河南、江苏、山东5个省的农业水足迹消费最高,北京以及沿海等经济发达地区和西北、内蒙古等灌溉密集地区的人均农业水足迹消费较高。④2000年,中国农业水足迹贸易全局节水量为12.6 km~3,国际贸易是主要贡献单位。最后,基于上述研究结果提出了能够促进我国实现农业水资源可持续发展的建议。     

京津冀地区水-能源利用效率与资源压力核算

基于多层次投入产出法,核算了京津冀地区各部门的三层次体现水强度及体现能源强度,分析了京津冀地区水与能源的“源”与“汇”流通特征,构建了水-能源贸易间接消耗资源压力指数,对贸易引发的资源压力进行了定量化分析。结果表明,京津冀三地全行业平均体现水强度分别为69-90m3/万元、68-51m3/万元和103-13m3/万元,体现能源强度分别为28-58GJ/万元、22-84GJ/万元和38-29GJ/万元,资源利用效率天津最高、河北最低;北京和天津受限于资源禀赋条件,倾向于调入原产品和最终消费品,其经济和资源之间的脱钩发展得益于将资源密集型产品的生产转移至其他省份,河北则为京津地区资源安全使用提供了保障;体现水贸易对北京和天津各部门水资源压力的缓解作用显著强于河北,体现能源贸易对北京各部门能源压力的缓解作用显著强于天津和河北;体现水贸易对京津冀地区能源压力的影响显著低于体现能源贸易对水资源压力的影响,能源耗水在水-能源纽带关系中起到主导作用。     

京津冀农业虚拟水流动及对区域水资源压力影响研究

水资源安全问题一直是研究热点,基于生产-消费状况揭示区域虚拟水流动,对了解水资源利用状况和水资源可持续利用具有重要意义。基于虚拟水视角,以灌溉用水和绿水核算区域农业虚拟水生产,以居民膳食消费核算居民虚拟水消费,以两者的差值核算并分析了京津冀地区在生产-消费模式下农业虚拟水流动特征及对区域水资源压力的影响。结果表明:(1)2004-2015年间,河北、天津、北京年均作物生产虚拟水分别为353.1亿m3、22.9亿m3和16.0亿m3,年均畜牧产品生产虚拟水分别为445.3亿m3、47.6亿m3、36.7亿m3;河北、天津作物虚拟水呈现下降趋势但变化趋势不明显,北京作物生产虚拟水呈现出持续性的下降趋势;河北、天津畜牧产品虚拟水均呈现出先增加后减少最后趋于缓慢上升态势,北京畜牧产品虚拟水呈现持续下降趋势。(2)2004-2015年河北、天津和北京年均虚拟水消费分别为243.7亿m3、61.6亿m3和98.3亿m3,虚拟水消费均呈现出上升趋势。(3)河北省为虚拟水输出型,输出量呈明显的下降趋势,北京市和天津市为虚拟水输入型,输入量呈增加趋势。(4)2004-2015年年均水资源压力指数呈现河北天津北京,水资源匮乏度呈现为天津北京河北,水资源自给率呈现河北天津北京,北京和天津对外部虚拟水输入的依赖程度逐渐增加。京津冀水资源面临着严重的短缺问题,水资源超载严重。提高农业用水效率,优化种植结构,引导合理的膳食结构调整,从生产和消费两方面同时入手是解决京津冀水资源问题的关键措施。     

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 m³/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 m³/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 m³/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 m³/t的速率降低,主要与农作物产量及氮肥施用量相关。