基于蓝绿水核算的稻田水资源利用效用评价

为了科学区分和评价稻田蓝、绿水资源利用效用,开展了每日蓝、绿水交互迁移过程的试验观测,基于作物全生育期蓝、绿水资源迁移机制,建立了蓝、绿水分解方法和用水效率评价指标体系,揭示了不同降水条件下的稻田蓝、绿水利用表现。结果显示：试验期2015-2018年稻田水资源收入为1 322.9 mm(蓝水占30.7%),其中572.3、246.0和375.2 mm分别以蒸散发、地表排水和田间渗漏的形式流出。全生育期绿水利用效率(GE)、蓝水利用效率(BE)分别为0.425、0.490,干旱年的利用效率明显高于湿润年。净蓝水生产率(BP)和绿水生产率(GP)分别为4.334与2.301 kg/m³,后者受降水影响不大。相较于本文的结果,不考虑蓝、绿水迁移过程的传统方法得到的BE、GP分别高46.2%和29.7%。忽略蓝、绿水交互迁移过程会高估稻田的灌溉效率,同时也会低估降水在作物生长中的贡献。本研究的方法为作物生产水足迹和农田蓝、绿水资源效用评价提供了新路径。     

基于水足迹与水-能源-粮食关联关系的提水灌溉系统种植结构优化

灌溉系统是农业生产与用水的关键载体,其水-能源-粮食关联关系的协调性对区域可持续发展有重要影响。相较于传统的灌溉水高效分配研究,水足迹理论明晰了农业生产水资源消耗总量及其利用类型。针对提水灌溉系统水资源、能源供需配置不紧密及其生态影响考虑不全面的问题,联合水足迹理论与水-能源-粮食关联关系,统筹社会、资源、生态和经济多维系统,构建了考虑水资源调配、农业生产用水及粮食生产转移全过程的提水灌溉区种植结构多目标优化评价模型。将该模型应用于涟水灌溉区,通过调整粮食作物(水稻、小麦、玉米和大豆)的种植结构,运用Topsis方法对比评价了现状和优化配置情况的相对贴近度。优化结果表明：在保障粮食安全的基本前提下,应增大玉米的播种面积,减少大豆的播种面积;相较于现状,优化后的年均粮食单方水经济净效益提升4.0%,作物碳足迹在农作物种植基线改变时呈现下降态势,且2018年优化后的碳足迹降低79.5 kg。优化方案的相对贴近度均大于现状,对促进提水灌溉系统资源高效利用和农业可持续性具有可靠的支撑作用。     

区域水-能源-粮食耦合协调演化特征研究——以江苏省为例

随着我国淡水资源减少,能源需求增加,粮食供给的不确定性愈加严重。以江苏省为研究对象,通过构建水资源-能源-粮食(W-E-F)系统耦合协调评价指标体系,采用熵值法对各子系统指标赋权,利用耦合协调模型进行对协调发展水平进行定量评价,并基于灰色GM(1.1)模型预测未来5年的耦合协调度。结果表明:江苏省2000-2015年W-E-F系统的综合评价指数整体上随时间呈上升趋势;耦合度基本保持高水平耦合;耦合协调度呈倒"U"型曲线,经历了初级协调、勉强协调、中级协调3个阶段,并在未来5年内向良好协调类过渡。但水资源与能源的发展水平仍滞后于粮食,故提高水与能源的利用效率,以促进区域的可持续发展。     

基于水足迹和LMDI的江苏省农业用水变化驱动力研究

结合水足迹理论与传统农业用水核算方法,本研究分析了1999-2018年江苏省农业水足迹(CWF)的变化趋势.利用LMDI模型揭示了用水强度、经济和人口对农业水足迹变化的贡献程度.结果 表明,江苏省农业水足迹呈现先下降后上升再下降的波动趋势,年均值为55.2 Gm3,水稻水足迹占比最大,为40％;江苏省农业生产总值、城镇化率及灌溉效率均随时间呈增长趋势;各驱动力因素对江苏省农业水足迹变化的影响程度为:水足迹经济强度＞经济发展＞人口规模.经济发展效应是农业水足迹变化的主要贡献因素,而水足迹强度和人口规模对其增长其主要的抑制作用,人口规模对农业用水变化的影响最小.农业水足迹及其驱动因子的分析可为农业发展和资源持续利用提供支撑.     

广义水资源利用效率综合评价指数的时空分异特征

基于广义水资源利用过程,同时考虑区域灌溉效率、水分生产率、水资源来源及消耗途径构建广义水资源利用效率综合评价指数(C-指数)。基于中国主要灌区数据,在量化1998年-2010年各省区C-指数的基础上探索了其时空分异特征。结果显示:省区尺度C-指数总体呈增长态势,全国值由0.550增加到0.704,中国粮食生产用水结构趋于合理;空间自相关分析结果显示,代表年省区尺度C-指数在空间上呈现显著的聚集现象,全局莫兰I的检验值均超过了0.01的置信水平;C-指数较大省区集中于黄淮海平原和长江流域北部,低值省区则广泛分布于长江以南、东北及西北地区;各省区局部自相关属性稳定,HH和LL的省区在20个左右。从自然气候特点、农业生产条件等方面分析了C-指数的时空分异特征。研究成果为农业水资源利用评价方法和水资源管理宏观政策制定提供参考。     

水足迹框架下稻田水资源利用效率综合评价

为综合评价稻田水资源利用效率,优选高效灌排模式,本文基于水足迹理论,考虑水资源利用率、水资源产出效益和水量及环境效益3个方面,构建稻田水资源利用效率综合评价指标体系,利用层次分析法和模糊综合评价模型对2015—2018年各处理稻田水资源利用效率进行综合评价,并与单个指标的评价进行对比。结果显示:各处理作物水足迹年均值分别为976.8(浅水勤灌)、1008.7(浅湿灌溉)、954.4(控制灌溉)和792.6 mm(蓄水-控灌),蓝、绿及灰水比例年均值分别为16.4%、40.9%和42.7%;水资源产出效益在水资源利用效率评价中占据首要位置;各处理稻田水资源利效率综合评分值在2.8058～3.9432之间,等级为中或中高,优选出的高效灌排模式为蓄水控灌;作物水分利用效率、作物水足迹与综合评价的对比表明水资源利用效率综合评价至关重要。基于水足迹的稻田水资源利用效率评价能够为农业用水效率评价提供一种新视角,为农业节水尤其是水稻节水的科学研究和决策提供实践依据。     

江苏省内部农产品虚拟水流动分析与评价

虚拟水概念的引入为更好地解决水资源短缺问题提供了新的视角.以江苏省为例,以虚拟水理论为基础,结合江苏省实际情况对1999—2017年江苏省内部的农产品(粮食、油料、棉花)虚拟水流入、流出情况进行量化与评价,并从区域的角度对3类农产品的节水效益进行分析研究,为解决江苏省水资源问题提供理论依据.结果显示:农产品虚拟水流动情...     

广东-广西农业水足迹变化及其驱动力的对比分析

为识别广东与广西农业生产水资源占用及其影响因子,在量化1996—2018年两省（自治区）农业水足迹及其构成的基础上,揭示了农业水足迹强度驱动机制及其区域间差异;广东和广西年均农业水足迹分别为29.88、41.37 Gm³,均随时间增长,2018年广西的农业水足迹约为广东省的1.5倍。广东谷物和水果的水足迹合计占比高达80.4%;广西的谷物、水果和糖类的农业水足迹均在12 Gm³左右,三者占比之和达总量89.5%。农业水足迹强度总体上呈现上升—下降—再上升的态势。水足迹组成均表现出蓝水足迹<灰水足迹<绿水足迹的关系,绿水足迹占主导地位。除降水外,经济发展是广东农业水足迹强度的主要驱动要素,而广西的农业生产要素不可忽视。结果可为不同类型农业水足迹调控策略的制定提供参考。