黄河流域小麦生产水足迹量化与评价

为准确评价区域不同时空尺度作物生产耗水量及耗水效率的动态变化及其分布规律,以黄河流域典型年为例,基于作物水分生产力模型Aqua Crop,考虑不同供水和灌溉方式,在5'空间尺度对流域内小麦生产水足迹进行了量化与评价。结果表明:流域小麦水足迹总量和单位生产水足迹年均值分别为2.19×10~(10)m~3和1.22 m~3/kg,蓝水足迹占65%,单位生产水足迹呈现上游向下游递减的趋势。传统地面灌农田小麦生产蓝、绿水足迹量分别为流域总量的92%和50%。流域灌溉条件下小麦生产水足迹(1.40 m~3/kg)高于雨养条件(1.12 m~3/kg);灌溉方式对小麦生产水足迹影响显著,其中微灌仅为1.67 m~3/kg,喷灌条件下高达2.07 m~3/kg。供水与灌溉方式对区域农作物生产水足迹的影响不可忽略,考虑不同供水与灌溉方式的作物生产水足迹量化与评价将成为农业水资源高效利用的重要基础。研究结果可为不同时空尺度农作物水足迹核算和区域农业节水策略制定提供参考。     

宁夏主要农作物生产水足迹及其变化趋势研究

【目的】探讨宁夏地区2008—2017年作物生产水足迹及其变化趋势为调整宁夏地区农业用水结构以改善水资源短缺问题提供理论依据。【方法】基于水足迹理论,本文利用气象和农业有关数据,对宁夏回族自治区2008—2017年主要农作物的生产水足迹进行了量化处理,并结合气象因素与作物产量,对其进行了时空分布及变化趋势分析。【结果】①宁夏地区10年研究期间各作物的生产水足迹总体上呈减小趋势,在5种主要农作物中,大豆的平均综合生产水足迹最大,为4.51 m^3/kg,玉米的平均综合生产水足迹最小,为0.91 m3/kg;②各作物蓝绿水足迹比例最高的是稻谷,为5∶1,最低的是大豆,为1.4∶1;③10年研究期各地区综合作物生产水足迹大小排序为:吴忠市(15.58m^3/kg)>中卫市(13.71m^3/kg)>石嘴山市(12.77m^3/kg)>银川市(9.46m^3/kg)>固原市(8.21m^3/kg);④各地区蓝绿水足迹比例从南到北依次递增,固原市最小为1.2∶1,石嘴山市最大为5∶1。【结论】在水资源十分缺乏的宁夏地区,需根据各作物耗水规律适当调整种植结构、灌溉模式等减少农业用水量以缓解水资源短缺问题。     

粮食安全视域下农业水价改革空间研究

为实现农业水资源节约与保障粮食安全双重目标,提供农业水价改革优化策略.基于2020年河北省4个小麦典型产区农户调研数据,利用标准彭曼公式测算小麦正常生长节水空间,进而基于农业灌溉用水需求价格弹性计算恰好满足小麦正常生长需水量的农业水价,在粮食安全视域下探讨农业水价调整空间.研究结果表明:针对小麦生产,当前农业水价可逐步上涨至0.546元/m3,不同地区由于资源禀赋的差异使得水价上涨空间存在差异;单位面积小麦种植成本和节水技术应用成本与农业灌溉用水量呈现显著正相关关系.建议农业水价定价要因地制宜,充分考虑地区环境差异、作物种类差异、资源禀赋差异等因素;农业水价适度提升的同时,通过实施节水奖励与用水补贴兼顾保障农民收益与粮食生产的双重作用.     

基于全价值和全成本模型的农业水价方案及其可行性分析

针对现行农业水价标准过低的问题,选取粮食主产区——黑龙江省为研究区域,从农业用水全价值和全成本出发,利用能值理论分析确定农业用水价值,采用全成本水价法确定用水成本,结合现行水价制定不同情境下农业水资源定价方案;运用双对数模型建立农业用水需求价格函数,揭示水价提升带来的研究区域节水潜力,结合指数分析法确定农户可承受能力,从而判断所制定水价方案的可行性。结果表明：2020年,农业水资源全价值为0.594元/m3,地表水与地下水全成本分别为0.180元/m3和0.355元/m3;针对设计的3种阶梯水价调整方案,利用2005、2010、2015、2020年进行实证分析,过渡期和长期水价方案平均年节水量分别可达2.72×109、4.45×109m3,平均年节水潜力分别为12.74%、19.48%,且一阶水价均在农户可承受能力范围,确定为可行方案。本文为研究区农业水价综合改革提供了支持,可结合实际情况逐步提高农业水价到合理水平。     

基于时间序列模型的黑龙江省粮食水足迹分析与预测

利用CROPWAT 8.0 模型计算了2000-2017年黑龙江省主要粮食作物水足迹,并利用自回归移动平均模型ARIMA对2018-2022年黑龙江省粮食作物水足迹进行了预测.黑龙江省粮食作物生产水足迹增长迅速,2000-2017年黑龙江省粮食作物生产水足迹总量增长了2.84倍;玉米的水足迹为0.47~1.07 m³/kg,而大豆、小麦和水稻的水足迹分别为1.35~2.39,1.12~2.99和1.76~1.41 m³/kg;小麦的绿水足迹占比最高,约为72.74%,其次是玉米(66.26%)和大豆(64.59%),而水稻的绿水足迹占比最低,约为46.99%;4种作物的灰水占水足迹的比例均低于1.12%.ARIMA模型预测结果表明,黑龙江省粮食作物的水足迹将逐年升高,玉米的水足迹呈逐年下降趋势,水稻和大豆的水足迹呈逐年上升趋势,小麦的水足迹基本不变.考虑到黑龙江水资源相对缺乏,而粮食作物水足迹总量逐年上升,建议加强农业管理,提高作物的水分利用效率.     

基于完全成本水价的农业水价承受力和节水潜力评估 ——以新疆建设兵团第八师石河子灌区为例

资源性缺水已经成为制约地区经济发展的重要因素,随着农业水价综合改革不断深化,分析农户承受力水价是水价改革的重要环节.依据国家和地方有关水价改革的目标,以新疆建设兵团第八师石河子灌区为例,运用意愿调研法和水价-水量模型,以完全成本水价为基础,分析该灌区农民灌溉水价承受力及实施完全成本水价和承受力水价后的节水效益.结果表明:灌区完全成本水价和农民承受力水价分别为0.3918元/m3和0.439元/m3,与现行水价0.25元/m3相比,灌区水价存在很大的提升空间;在完全成本水价下,亩均灌水量可比田间实际灌水量节约1078.35 m3/hm2,约为15％,节水潜力很大;其他条件不变时,完全成本水价下的亩均用水量与定额管控下的灌水量趋于一致.灌区应结合农业水权水价改革实际状况,不断深化完善农业水价水权,以期为水权市场建设提供有力的保障.     

灌排模式对稻田作物水足迹的影响

设置浅水勤灌(FSI)、浅湿灌溉(WSI)、控制灌溉(CI)和蓄水控灌(RC-CI)4种灌排模式,于2017—2018年进行了桶栽观测试验,利用作物水足迹计算方法量化蓝、绿、灰水足迹,分析灌排模式对水稻水足迹及其组成的影响。结果表明:在不同灌排模式下,水稻作物水足迹、组成及其效率均存在差异。所有处理水足迹的范围为846.3~1132.3 mm,RC-CI处理水足迹最小,而FSI最大。FSI、WSI、CI、RC-CI作物生产水足迹年均值分别为1.26、1.18、1.06、1.08 m^3/kg。在水足迹组成方面,蓝、绿、灰水足迹比例分别为10.9%~22.3%、28.8%~44.1%和39.4%~55.0%。FSI处理蓝水比例最大,RC-CI处理绿水比例占有优势。蓄水控灌降低了水稻作物水足迹,其用水结构更为合理,减小了机会成本,能够较好地实现节水减排。本研究可为选择水稻高效灌排模式和农业节水策略制定提供参考。     

模糊数学在农业水价中的应用

基于模糊数学理论,综合考虑影响农业水价的环境、经济和社会3方面因素,选取水质、水资源量、人均可支配收入、技术成本投资和农民满意程度5项影响因素,建立了农业水价模糊数学综合评价模型,并应用于实际工程。以云南某大型灌区为例,测算的农业水价为0.99元/m3,与现行水价0.08元/m3差距较大,故应在农民可接受的范围内提高农业水价。合理的农业水价,可减少农业水资源浪费,提高水资源利用率,对实现农业节水具有重要意义。      

引黄灌区“提补水价”节水模式及阶梯水价模型研究

农业水价调控可将农业节水与农民的经济利益联系到一起,激发农民的节水积极性,对农业节水具有重要意义。分析德州市基于工程措施和管理模式节水基础上的"提补水价"节水模式,结果显示:傅家村作为引黄灌溉"提补水价"试点,节水可达17%。西烟台村作为井灌与引黄灌溉"提补水价"试点,节水为15.5%。水价调控达到了很好的节水效果。农业灌溉用水的水价主要受到供水成本、资源成本、农民水价承受能力、电费及国家补贴等影响。构建引黄灌区阶梯水价模型,同时对模型中的相关参数进行了探讨。以上研究将对引黄灌区农业水价节水模式的探讨提供理论和数据支持。     

河北省地下水压采政策下水价机制调控冬小麦灌水量研究

河北平原长期抽取地下水进行灌溉导致地下水严重超采,引发了一系列环境问题,利用水价机制压采地下水。【目的】研究冬小麦适宜灌水量的水价方案。【方法】依据2007—2016年中国科学院栾城农业生态实验站冬小麦不同灌水次数和灌水量的长期灌溉试验资料,建立了作物产量对耗水和灌水的响应关系,研究了不同降水年型下最优灌水量和灌溉效益随水价的变化,确定了不同灌溉策略下的水价优化方案。【结果】与目前灌溉制度相比,当冬小麦生育期不灌溉时,平均减产达27%,枯水年产量降低近50%,水价的临界值是2.79元/m3,高于这个水价灌水收益为负,低于这个水价,灌水收益为正。为保证农民净收入不变,应平均每季补贴3 678元/hm2。当小麦季地下水消耗不超过100 mm时,平均水价应定为1.37元/m3,平均产量损失8.2%,应给予农民的补贴为2 556元/hm2。当地下水消耗不超过200 mm时,平均水价应定为0.38元/m3,产量平均损失1.3%,应给予农民的补贴为942元/hm2。【结论】宜采用水价加补贴回补方式鼓励农民采取节水灌溉。     

塔里木河流域可转让农用水权价格中的资源水价计量研究

首先，把塔里木河流域可转让农用水权价格中的资源水价细分为绝对水租、级差水租、水资源稀缺价值、水资源选择价值和超定额用水的水资源价值，并确定了流域资源水价形成的准市场机制；在此基础上，进一步确定资源水价各个组成部分的计量模型，并利用流域相关资料，计算了塔河流域的资源水价，其中粮食作物资源水价为0.1000－1.2970元/m3，平均0.4120元/m3；经济作物资源水价0.1500－1.3520元/m3，平均0.4670元/m3；经济作物完全资源水价0.2000－2.0010元/m3，平均0.6730元/m3。而且，叶尔羌河流域和塔河干流资源水价较高，约1.0000元/m3，其它流域约0.2000元/m3。     

新疆畜牧业发展用水研究——基于水足迹的视角

利用水足迹相关理论,构建畜牧业水足迹核算公式,分析新疆畜牧业2016年的相关数据发现:生产单位质量的畜禽产品用水足迹由高到低依次为大牲畜(14.15 m3/kg)、绵羊(8.73 m3/kg)、山羊(6.23 m3/kg)、禽(3.76 m3/kg)、猪(3.08 m3/kg);新疆畜牧业的总用水足迹为185.27亿m3,其中绿水、蓝水、灰水足迹分别为12.42亿m3、106.86亿m3、65.99亿m3,灰水足迹的占比为35.62%,对环境保护带来的压力是种植业的3倍;各畜禽用水足迹分别为大牲畜(85.79亿m3)、绵羊(62.88亿m3)、禽(16.44亿m3)、猪(15.27亿m3)、山羊(4.88亿m3);根据灰水足迹的占比,各畜禽对环保产生的压力由高到低依次为大牲畜、猪、禽、绵羊、山羊。     

济源市农业水价分析及其调整策略

科学合理的农业水价能起到价格杠杆作用,促使农业节约用水。以济源市为例,分析区域农业用水概况、农业水价现状及其存在问题,以全成本水价理论和能值价值理论为基础估算得到区域内主要灌区的农业成本水价;以亩均产值和亩均净效益为基础测算得到农民水价承受能力为0.11元/m3;参考计算结果,明确了农业水价的调整范围,针对济源实际,提出了农业水价调整策略。为济源市农业水价调整提供了参考依据,也可供其他地区农业水价调整借鉴。     

基于水权分配下的动态协调农业水价模型研究

农业水价的高低直接影响农民种粮的积极性,从而影响到国家的粮食安全。针对农业水权分配下农业水价计算模型进行研究,建立了长期水权下农业水价计算模型和短期水权下农业水价模型,结合农民经济承载力,提出了基于水权分配的不同水文年动态协调水价模型,并在山东桓台项目区进行应用。结果表明,随着农户实际取水量的变化,丰水年农业水价变化范围为0.268元/m~3到0.54元/m~3,平水年农业水价变化范围为0.163元/m~3到0.606元/m~3,枯水年农业水价变化范围为0.113元/m~3到0.938元/m~3,考虑不同水文年的动态协调水价模型更能够反映农民不同水文年用水的实际情况,更有利于提高农民节约用水的积极性和农业水价的落实,对推动区域农业水价改革具有重要指导意义。     

供应链视角小麦与初加工产品生产水足迹分析

针对农产品水足迹量化仅关注农田直接耗水,而忽略间接水足迹的问题,基于国际水足迹标准量化框架,结合生命周期法,构建考虑生产资料及其上游产品完整供应链、国际和国内贸易的农产品生产水足迹量化框架,计算2016年中国大陆省级行政区尺度小麦原粮及其初加工产品（面粉和麦麸）的生产水足迹,分析其耗水特征。结果表明：供应链视角下,全国平均小麦生产水足迹为4869m3/t,生产资料的间接水足迹占比为6%;面粉和麦麸生产水足迹分别为3781m3/t和11037m3/t;省级小麦及其初级加工产品生产水足迹的大小与构成存在显著空间异质性,福建省小麦生产间接蓝水足迹占比高达25%。研究结果可为全面解析区域间农业和工业用水投入内在联系,制定合理的配水方案、落实“以水定产”战略提供一定科学依据。     

基于田间实际耗水的作物生产水足迹

为了衡量田间尺度粮食生产对资源的真实利用,基于水足迹及作物耗水理论,提出基于作物实际耗水的农作物生产水足迹计算方法,并以陕西关中的小麦、玉米为研究对象,对1998,2005及2010年的生产水足迹进行了计算.结果显示：同一年份同一作物不同地区间耗水量具有较大差异,同时,关中地区3个代表年份平均小麦、玉米耗水量分别比需水量小16.2%和12.4%;小麦、玉米生产水足迹有减小趋势,代表年平均值分别为0.96,0.77 m^3/kg;各地区小麦虚拟水中蓝水比例在10%-40%,玉米则在20%-50%范围内变化,且年际、地区间的蓝水占有比例均无明显变化趋势;3个代表年小麦、玉米的总水足迹之和分别为70.1,59.8及60.7亿m3,均大于当地的水资源总量,其中蓝水所占比例均值为29.1%.基于作物实际耗水的作物生产水足迹的计算对基于水足迹和虚拟水贸易的科学研究及政策制定均有重要意义.     

基于资源环境水价的塔里木河流域作物农业水价的节水效应分析

立足当前塔河流域的成本水价,基于已有研究的流域水资源费和环境水价模型与相关资料,首先构建了流域基于资源环境水价的未来农业水价;然后,利用已有研究资料和流域不同作物的水分生产函数,进一步构建了流域未来作物农业水价的需求效应模型;分析了未来塔河流域基于资源环境水价的未来作物农业水价的节水效应。结果表明:基于资源环境水价的未来农业水价调整可大幅提高节水效应,只是环境水价更侧重于实现流域生态用水保障的经济补偿。再者,不同流域和作物水价需求弹性效应差别很大,可以实行有差别的农业水价调整政策。还有,流域水价弹性系数会由缺乏弹性变为富有弹性,受作物基本灌溉定额限制,就是采用高效节水技术也难以保证水价节水效应的实现,这成为流域农业水价调整可行性的一个标志。但是,这也使未来流域农业水价的需求效应分析事关流域粮食安全和用水户的水价承受力问题,成为未来塔河流域农业水价调整研究的重要相关研究内容。     

灌区深化农业水价综合改革研究与实践

【目的】为农业水价综合改革工作提供借鉴和参考。【方法】分析贵州灌区深化农业水价综合改革路径,以湄江水库灌区深化农业水价综合改革项目为例,从水价形成、精准补贴和节水奖励、工程运行管护机制和用水管理机制等方面,分析深化农业水价综合改革的经验做法。【结果】湄江水库灌区通过深化农业水价综合改革,灌溉面积、灌区骨干渠系水利用系数、灌溉水利用系数、节水方面等得到改善;农业年增粮食产量578.85万kg、年水利增收效益为848.53万元。【结论】湄江水库灌区通过深化农业水价综合改革,在改善农业生产条件、农产品提质增效等方面,经济、社会和生态效益明显,对在支撑保障国家粮食安全、实施乡村振兴战略方面具有重要意义。     

海河流域作物水足迹研究

基于水足迹理论,利用海河流域8个省(市、自治区)气象及农业基础数据,计算了海河流域主要作物的虚拟水量和作物水足迹值,并对流域作物水足迹的空间格局进行了分析。结果表明,同一种作物不同地区的虚拟水量均匀分布;各市作物水足迹有由南向北逐渐增大的趋势。德州、保定、聊城等地的蓝水比例最高,均达到了50%以上,土壤水利用率较低;晋中、长治、阳泉和朝阳市的绿水足迹达到了总水足迹值的90%以上。流域内小麦的蓝水足迹占总水足迹比例最大,各省(市、自治区)平均为74.6%,作物生长需要大量灌溉水;玉米、棉花、谷子、大豆和花生蓝水足迹比例较少,均在20%以下。河北省的蓝水足迹为114.97×108 m3,农业灌溉用水压力最大;内蒙古的蓝水比例最大,为67.59%;辽宁省和山西省的土壤水利用率较高。     

农业水价改革与节水效果的关系分

运用经济学理论分析了水价与水资源需求的关系；以实例表明提高农业水价对农业节水的影响；以黄河流域为例，计算农业需水价格弹性，结果表明，当黄河流域农业灌溉水价提高10%，农业亩均用水量将下降5.71～7.41%，将现行水价调整到成本水价，在灌溉面积不变的条件下，可减少用水63.05亿m3，下降22.8%。