宁夏水资源可持续利用的理性思考

宁夏水资源极度短缺,严重制约经济发展,依据水资源可持续利用的思想,从农业用水、工业用水、生活用水和水务管理四个方面分析了宁夏的水资源现状,对其现状进行理性思考并提出了对策,即实体水和虚拟水策略的联合运用、节水型社会构建及水务科学管理模式构建,其中实体水和虚拟水的联合调度包括“四水”的联合调度和虚拟水战略在宁夏的运用。     

基于水足迹的福建省沿海-内陆地区城市水资源可持续利用分析

为了真实地揭示福建省水资源利用现状,基于虚拟水、水足迹理论,构建水资源承载能力、水资源利用评价指标,定量测度并对比福建省内陆、沿海地区的水足迹,分析评价各区域的水资源可持续利用状态。结果显示:①2002～2016年,福建全省水足迹呈快速增长趋势,其农畜产品虚拟水消费量占较大比重。全省水资源匮乏度较大,处于不可持续利用状态;水资源压力较大,水资源进口依赖度逐年攀升。相比内陆地区,沿海地区经济发展较快,对水资源的消耗更多,水资源压力更大;②研究期间,福建省经济较快发展,消耗了大量水资源,但水资源创造的效益也越来越多,特别是沿海地区。可见水资源的丰缺和时空分布影响着地区经济的发展,水资源的利用效率在一定程度上可反映区域社会经济的发展水平。     

中国农村沼气发酵温度适宜性区划

中国农村沼气发酵温度适宜性区划对中国农村沼气合理布局具有重要的意义.以沼气发酵温度为研究对象,系统分析了温度与沼气发酵之间的关系及沼气池发酵液的温度与气温、地温之间的关系,以最低发酵温度(12℃)的发酵时间和发酵较快温度(20℃)的发酵时间作为中国农村沼气发酵温度的适宜性分区指标,对中国农村沼气发酵温度适宜性进行分区,划分为沼气发酵温度最适宜区、适宜区、次适宜区和非适宜区并进行分区描述.分区结果表明:发酵温度最适宜区包括福建、广东、广西、海南、云南5个省(区);发酵温度适宜区包括浙江、湖北、湖南、贵州、重庆、江苏、江西、四川、上海、河南、山东、安徽、天津、北京、河北15个省(市);发酵温度次适宜区包括山西、辽宁、吉林、甘肃、新疆、宁夏、陕西、内蒙古8个省(区);发酵温度非适宜区包括黑龙江、西藏、青海3个省(区).在此基础上,形成了中国农村户用沼气发酵原料适宜性区划图.     

实体水-虚拟水"二维三元"耦合流动理论基本框架

在变化环境下,区域水资源系统演变规律正在发生深刻变化。解决新形势下出现的水问题单单依靠传统的实体水资源规划、调度和调控手段还不够。虚拟水概念和理论的提出拓展了水文水资源的认知范畴,丰富了水问题的解决手段。然而,如何搭建虚拟水理论与传统水文水资源认知体系的统一框架,认识自然-经济-社会连续系统中水资源演化的新规律,目前学界还没有成熟统一的看法。该文首先提出了实体水-虚拟水耦合流动效应的基本理论框架,指出实体水-虚拟水耦合流动是现代环境下自然-经济-社会水资源系统呈现的新特征。其次,从文明进步和生产力发展角度,论述了人类社会水文水资源系统的演化历史,将水文水资源系统演进大体分为三个阶段:早期的实体水"一维一元"自然循环阶段,近现代的实体水"二元"水循环阶段和当前的实体水-虚拟水"二维三元"耦合流动阶段。最后,该文详细论述了实体水-虚拟水耦合流动过程的路径结构,并针对其流动过程和状态表征提出了定量表达方程,初步构建了实体水-虚拟水耦合流动基本理论框架。     

宁夏农业现代化水平格局演变及空间分异

农业现代化是"四化"协调发展的核心问题,研究农业现代化水平格局演变和空间分异对协调"四化"发展和区域发展具有重要意义。文章基于2001—2013年宁夏农业现代化相关数据,以宁夏19县市为基本研究单元,采用综合指数法和相对发展率研究宁夏农业现代化水平格局演变和空间分异。结果表明:(1)宁夏农业现代化水平总体发展趋势呈上升状态,19县市农业现代化水平呈交替上升状态,等级格局变动明显;(2)研究基期农业现代化综合指数较低的海原县、泾源县、彭阳县等县市相对发展率较高,但是到研究期末其农业现代化水平仍然处于区域最末水平;(3)宁夏农业现代化水平空间分异明显,呈现"北高南低"的分布态势,与宁夏自然地理分区呈现出明显的耦合性。     

丹东地区主要粮食作物虚拟水研究

虚拟水是在生产产品和服务中所需要的水资源。以"虚拟"的形式包含在产品中的看不见的水,具有虚拟性、贸易性、方便性和安全性。研究虚拟水的目的在于指导农业生产。其结论是:雨养型作物不需要径流水灌溉,要尽量避免大规模远距离工程调水。增加雨养型作物就是增加新水源。根据虚拟水价格理论,农产品虚拟水价格比较低,为增加居民收入水平,应发展农产品深加工业务,提高虚拟水价格。同时加工企业的发展需要考虑当地的环境情况、生态情况、技术水平、人力资源等。要统筹社会各方面资源,进行优化配置。     

农村户用沼气发酵原料产气潜力及区划研究

结合能值潜力估算动物数据库模型,建立了中国农村户用沼气主要发酵原料理论户均产气潜力估算模型。并利用该模型对2007年中国农村主要沼气发酵原料理论户均产气潜力进行了估算。结果表明:发酵原料理论户均产气潜力居前五位的是西藏、青海、吉林、内蒙古和新疆,均高于2 300m3/a,其中西藏高达9 492m3/a,山西、上海、福建、广东、重庆、陕西和浙江发酵原料理论户均产气潜力较低,均低于540m3/a。在此基础上,构建了农村户用沼气发酵原料区划指标,对中国各地农村沼气发酵原料理论户均产沼气潜力进行分区,划分为沼气发酵原料最适宜区、适宜区、次适宜区和非适宜区。根据区划结果,形成了中国农村户用沼气发酵原料适宜性区划图。     

辽西地区生态脆弱区水资源承载力研究

为了探讨该区域生态脆弱区的水资源承载力发展现状,并在详细分析该区域水资源利用现状的基础上,分别从经济、社会以及生态环境等多个角度构建了水资源承载评价指标体系,并利用模式识别关键性技术对生态脆弱区的水资源承载力进行研究。研究结果显示:河流泥沙输入量较大且河底淤泥积累严重并导致蓄水塘坝、水库蓄水能力降低,这是引起朝阳市水资源承载力降低的主要因素;水环境污染严重、水体中有害物质和化学元素超标是引起锦州和阜新两城市水资源承载力降低的关键性因素;葫芦岛市水资源承载能力最优,但随着经济的发展和人类生活质量的提高其面对的形势相当严峻。     

基于作物生产水足迹的陕西省水资源压力评价

作物生产水足迹可以反映农业生产过程中的水资源利用效率及其真实占用量,对作物生产水足迹的量化可为各地区明确农业生产过程的用水情况,根据当地水资源禀赋合理调整农业种植结构,提高用水效率提供理论支撑。以陕西省为研究区域,在构建了考虑渠系水面蒸发损失的水足迹量化方法的基础上,对陕西省主要作物生产水足迹(WFP)进行量化,并构建了反映水足迹与区域水资源关系的水资源压力指数(βt)和蓝水资源压力指数(βb),分析了陕西省2000—2012年作物生产水足迹与水资源压力指数的时空分异特征。结果显示:作物生产水足迹在作物间、区域间均有较大差异,且在研究时段内均呈现下降趋势,全省综合作物生产水足迹由1.382 m3·kg-1减小到0.931 m3·kg-1;全省年均作物水足迹总量为127.39×108 m3,绿水比例为50.22%;陕西省βt、βb多年均值分别为0.255、0.187,渭南市、咸阳市两地βt、βb分别为0.610和1.200左右,是水资源压力最为严重的地区;除陕南地区外,陕西省其他区域均面临着水资源不可持续的挑战。     

基于GIS/RS的衡阳盆地农村水资源系统脆弱性动态演变研究

为研究衡阳盆地农村水资源系统脆弱性动态演变问题,采用GIS/RS方法,以衡阳盆地为研究对象,构建由多年平均降水量、干旱指数(7—9月)、坡度指数、土壤蓄水能力指数、植被覆盖指数、土地利用指数、水源可获得性指数和人类活动指数8个指标组成的评价指标体系,对1990—2010年衡阳盆地农村水资源系统脆弱性进行定量评价,构建模型对其脆弱性指数的时空演变特征进行分析。结果表明:1)衡阳盆地农村水资源系统脆弱性近20年内整体呈现"中高周低,北强南弱"空间分布之势。2)研究期内,脆弱性整体有所增强,空间分异明显,脆弱性增强区域呈条带状南北展布,脆弱性减弱区域则呈团聚状分布在东西两翼。从各时段的变化来看,脆弱性变化大体呈"首尾增长、中间下降"的规律。3)从全时段脆弱性指数变化来看,衡山、衡阳和衡东3县农村水资源脆弱性增强明显,耒阳和祁东2县(市)则以脆弱性减弱为主,常宁和衡南2县(市)各种变化类型相对均衡。4)脆弱性指数变化的空间分异特征大致可以分为4种类型:波动变化型,先减弱、后强势增长型,先增强、后强势减弱型和先强势减弱、后恢复性增长型。5)从不同时间变化趋势来看,脆弱性以波动变化为主要类型,其次是未变化类型,单调增加、单调减少两种变化类型非常少。可见,近20年来,衡阳盆地水资源脆弱性强度整体有所增强,脆弱性指数具有明显的时空分异特征。加强水资源系统的科学管理成为有关部门的紧迫任务。     

基于网格的中国耕地畜禽养殖废弃物氮负荷估算

[目的]估算网格化的中国耕地畜禽养殖废弃物氮负荷,以期准确分析中国畜禽养殖废弃物对环境的污染威胁。[方法]基于统计数据进行行政区域的畜禽养殖废弃物氮养分量的估算,并利用面积权重内插法和GIS空间分析技术进行中国耕地畜禽养殖废弃物氮负荷估算及网格化研究。[结果]网格化后的畜禽养殖废弃物耕地氮负荷基本保持了以各省区为单元数据的基本特征,不再是以行政边界为划分不同畜禽养殖废弃物氮养分负荷的依据,更接近于实际情况,并以河南省为例进行了验证。[结论]从整体空间分布角度看,2010年中国畜禽养殖废弃物氮负荷量空间分布其高值范围与低值范围的界线近似于中国400mm等降水量线。从各省域空间分布范围分析,氮负荷量高的主要集中在广东省、北京市、四川省及湖南省范围,而蒙古、新疆、西藏及青海这4个区域范围内的氮负荷量都较低。     

我国农业用水安全的分区及发展对策

针对我国农业用水区域差异特点,选择水资源状况、农业用水特征、经济发展水平、农业生产条件等4个方面的10个指标,采用聚类分析方法,以2013年为基准年对我国农业用水进行分区,为我国农业用水安全提供依据。结果表明,按照省级行政单元农业用水可划分为8类地区,第1类地区包括江西、湖南、湖北等3省,农业用水量和粮食产量分别占全国农业用水量和粮食产量的13.3%和12.5%;第2类地区包括贵州、云南、安徽、四川、重庆、广西等6个省(直辖市、自治区),上述2个指标分别为23.6%和20.3%;第3类地区是海南省,上述2个指标分别为0.9%和0.3%;第4类地区包括山东、河南、河北、辽宁、山西、陕西、甘肃等7省,以占6.8%的水资源量、19.2%的农业用水量,生产了33.7%的农业产值和32.4%的粮食;第5类地区包括吉林、黑龙江、内蒙古等3省(自治区),以占6.9%的水资源量、12.0%的农业用水量,生产了20.5%的粮食;第6类地区包括宁夏、新疆、西藏、青海等4个省(自治区),农业用水量、粮食产量分别占16.2%和3.2%;第7类地区包括福建、广东、江苏、浙江等4省,农业用水量和粮食产量占全国比例分别为19.5%和10.2%;第8类地区包括天津、上海、北京等3个直辖市,农业用水量与粮食产量最低,分别占全国比例为1.1%和0.6%。第4类和第5类地区合计农业用水量和粮食产量占全国比例分别为31.2%和52.9%,是我国农业水资源管理特别关注的地区。在此基础上,提出了我国农业用水分区对策,第1类地区以节水为主;第2类地区以提高灌溉水利用系数为主;第3类地区增加有效灌溉面积;第4类地区在挖掘本地区节水潜力的前提下,通过外流域调水或水权交易增加水资源总量;第5类地区以提高农业用水保障程度为主;第6类地区以保护水资源和水源涵养为主;第7类、第8类地区以提高农业用水效益为主。本文研究结果可为我国农业用水安全提供科学依据。     

黄河流域农业面源污染时空变化及因素分析

为探究黄河流域农业面源污染特点及有效治理措施,基于两次全国污染源普查数据,通过补充计算,分析了黄河流域污染物排放总量以及农业面源污染排放量的时空分布特点,探究了流域内各省份影响农业源污染化肥施用量、秸秆产生量和畜禽养殖等因素的时空分布情况以及污染治理效率,讨论了黄河流域面源污染针对性的治理对策。与2006年相比,2017年黄河流域污染物排放总量显著减少,农业源产生的化学需氧量、氨氮污染量占总污染量的比例显著增加,2017年农业源产生的化学需氧量、氨氮、总氮、总磷污染物排放量分别为96.2、1.2、7.9和1.1万t,污染量输出最大的省份为内蒙古,但单位耕地面积污染输出最大的两个省份为河南省和山东省。2017年黄河流域畜禽养殖是化学需氧量排放量的最直接影响因素,化肥是氨氮、总氮及总磷排放量的最直接影响因素,不同污染物指标与主控因子之间呈现显著的线性相关关系。与2006年相比,2017年流域内基础因素典型变化包括内蒙古耕地面积增加30%、流域内秸秆产生量及畜禽养殖猪当量分别增加46%和减少27%。河南、陕西、山东省份的单位面积化肥施用量过大,河南省的污染治理效率需要迫切提升。黄河流域农业面源污染治理应当采取全面治理政策及针对性污染治理策略相结合的方法进行,典型针对性措施包括加强陕西、河南以及山东省瓜果蔬菜化肥减量措施、西部地区牛羊养殖以及中东部地区猪养殖污染治理。     

我国粮食主产区农业水资源利用效率评价

[目的]研究我国粮食主产区13个省份2001—2011年农业水资源利用效率,旨在明确各省份农业水资源利用效率提升的潜力。[方法]采用DEA(数据包络分析)交叉评价模型。[结果](1)2001—2011年我国粮食主产区农业水资源利用效率普遍偏低,且各省份之间的差异较为显著;(2)吉林、内蒙古、湖北、湖南、山东、辽宁和黑龙江省(区)属于"低投入低产出"类型,四川、河南、安徽、江西、河北和江苏省属于"高投入高产出"类型;(3)我国粮食主产区农业水资源利用效率整体处于"低投入低产出"阶段,农业水资源利用效率具有很大的提升空间。[结论]DEA交叉效率评价模型实现了对所有决策单元效率的完全排序和效率评价;虚拟决策单元的引入明确了研究区域内各单元农业水资源利用的提升潜力和改进方向。     

禁牧政策对农牧交错带典型区畜牧业的影响

为了分析禁牧政策对农牧交错典型区畜牧业的影响,对内蒙古伊金霍洛旗进行了系统调查。分析了抽样调查的79份有效问卷,从畜牧业饲养方式转变、畜牧业成本及收益等方面的变化情况得该区出畜牧业成本明显增加,收益增加不明显的结论。禁牧后部分农牧户放弃了畜牧业养殖,另一部分农牧户仍以畜牧业为主要经济收入,其畜牧业收益维持在一个较低的水平,不利于当地畜牧业的发展。禁牧后2006年较禁牧前的1995年在投入方面增加了111．73％,绵羊和山羊收益分别增加了16．33％,33．15％。农牧户必须采取调整畜牧业结构,改变饲喂方式,改良畜产品品种和提高养殖效率等措施,才能使当地畜牧业得到进一步发展。     

西北地区日光温室土墙厚度及其保温性的优化

西北地区95%以上日光温室为土质墙体围护结构,各地温室墙体厚度差异较大。为寻求西北地区节能日光温室土质墙体的最佳厚度,对西北地区新疆维吾尔族自治区塔城市、陕西省杨凌区、甘肃省白银市和宁夏回族自治区银川市等四省区应用面积最广的不同厚度土质墙体节能日光温室环境指标进行分析,研究墙体保温性能和传热特性。综合建造成本和土地利用率得出陕西杨凌地区的最佳厚度为1.0 m,甘肃白银地区的最佳厚度为1.3 m,宁夏银川地区的最佳厚度为1.5 m,新疆塔城地区的最佳厚度为1.4 m。这样的厚度在当地可以满足保温要求,当达到当地的最佳厚度时,再通过增加墙体厚度对提高温室室内环境温度效果不明显。     

中国南方湿润区水资源脆弱度评价及其管理——以湖南省衡阳市为例

从自然脆弱性、人为脆弱性、承载脆弱性3个方面选取11个评价指标,构建了湖南省衡阳市水资源脆弱度评价指标体系.采用5级100分制方法对指标数值进行量化,运用综合指数法进行定量评价,其中指标临界值的确定主要参考南方8省各指标的极值.从评价结果来看,衡阳市水资源为强脆弱.其中,少雨期干旱指数、多年平均降水量、人口密度和人均GDP对水资源脆弱性贡献最大.因此,可以通过采取水资源管理措施进行产业结构调整,提高水资源利用率,控制人口增长,加强水利工程建设,完善水资源管理等措施来降低水资源的脆弱性.     

新疆农业产值的空间化表达与分析

为使以行政单元为单位的农业产值合理分配到地理单元上,以新疆各县农业用地面积及河流长度为自变量建立多元回归模型,采用面积权重的方法进行农业产值的空间化,实现新疆农业产值1 km?1 km格网模拟。对新疆2012年农业产值的分析表明:1)农业产值与耕地、林地、草地面积及河流长度密切相关。2)农业产值的多元回归模拟效果比较满意,预测值与实际值拟合度达到0.82。3)空间模拟表明,新疆农业产值整体水平较低,大部分地区不足5 000元·km-2;农业产值空间分布整体上呈现带状分布和片状分布相结合的特征,块状高值区主要分布在伊犁地区、塔城地区、天山北坡等,南疆地区普遍较低;带状农业产值高值区主要沿塔里木河上中游、孔雀河流域、叶尔羌河流域,伊犁河谷等分布。同时离道路越近,农业产值越高。4)河流与农业产值的空间分布关系说明水资源是干旱区农业发展的制约因素。5)影响模拟精度的因素有自然地理条件、人文因素、地域差异以及土地利用类型内部生产力差异等。与以往研究相比,本研究结合了干旱区的实际情况,重点突出了水资源对干旱区农业的贡献,这对今后研究具有一定的参考价值。     

基于区域投入产出模型的甘肃省水资源状况分析

基于投入产出分析法,以甘肃省2007年行业经济及用水数据为基础,构建了地区水资源投入产出表。通过对甘肃省行业用水系数、用水乘数、用水量等指标的分析,研究了甘肃省各行业对经济系统的水资源消耗间接拉动效应。在此基础上进一步研究了经济系统内部行业间虚拟水的转移,分析了经济系统内部虚拟水的流向,并通过计算甘肃省虚拟水的进出口量对经济系统间虚拟水的流向进行了分析。分析结果表明,种植业用水系数、用水量在该省行业中处于最高,对经济系统水资源的间接拉动影响较小,是主要的虚拟水输出行业。其中一部分虚拟水流向制造业,经由制造业流向建筑业与服务业等行业,另一部分流向省外。在构建节水型经济系统的过程中,由于行业间水资源消耗的关联性,考虑到其他行业对种植业的间接拉动,在采取缩小种植业规模提高种植业节水效率及调整区域产业结构的情况下,应将减少消费端的物质消费因素考虑进去。     

基于能值分析的周口市农用地可持续利用研究

以河南省周口市为例,选取2000—2009年统计数据,利用能值分析法对周口市农用地的可持续利用性进行了研究。结果表明:(1)农业投入主要以购买资源投入为主,其所占总能值投入比重达到90%以上,且工业能投入很大程度上依赖于化肥、农药的投入,降水量显著影响可更新环境资源的投入;(2)农业产出以种植业和畜牧业为主,所占比例达到99%左右,渔业和林业所占比重过低,农业产出结构比较单一;(3)农用地的使用在经济可持续性方面取得了初步成效,但在生态可持续性和社会可持续性方面却处于较低水平,可持续利用指数显示农业系统具有很大的活力和较大的发展潜力;不可持续性表现在化肥和农药的大量投入以及单一的农业产出结构。