基于水足迹理论的青海省水资源利用评价

水资源是经济社会和生态环境可持续发展的重要限制性因素,是重要的自然资源和经济资源。文中采用水足迹模型、水资源负载指数等,利用统计数据对青海省2003-2017年共计15年间的各类水足迹指标进行计算分析。结果显示:(1)青海省2003-2017年总水足迹总体呈现波动上升趋势,人均水足迹增长明显,水资源利用效率显著提高;(2)农业水足迹绝对增量最大,占比始终在80%以上,生态水足迹涨幅最大,工业水足迹减少明显;(3)青海省水资源压力有上升趋势,水资源利用程度较低,开发潜力大。青海省在我国水资源占有量上地位特殊,尽管本地水资源利用状况较好,但是仍应进一步调整水资源利用结构和策略,为保护三江源生态、保障中东部地区水资源安全做出贡献。     

新疆主要农作物生产水足迹计算分析

从农作物生产水足迹角度出发,基于彭曼公式结合CROPWAT软件计算,分析了2011年新疆13个地（州）主要农作物的生产水足迹情况。结果表明：新疆地区棉花的单位面积及单位质量需水量分别为8650 m3· hm－2、4．82 m3·kg－1,均大于小麦和玉米的需水量,是三种农作物中最耗水的作物;新疆主要农作物需水以蓝水为主,其中棉花的蓝水比重最高达93．31％,南疆地区蓝水利用量最大;2011年新疆全区主要农作物生产水足迹为2049．31×107m3,其中蓝水足迹为1651．65×107m3,绿水足迹为186．88×107m3,灰水足迹为210．78×107m3;巴州、阿克苏、喀什地区的作物生产水足迹总量较大,是水资源治理的主要地区。对于水资源缺乏的新疆地区,合理调整农作物的种植结构及减少化肥施用量,是落实最严格水资源管理制度的有效措施。     

基于水足迹理论的内蒙古1990～2016年水资源评价

水足迹是基于消费基础的水资源占用情况的指示器,能深刻揭示社会经济系统对水资源的真实消费,为水资源的科学管理提供了新视角。文中采用自下而上的水足迹法,从时空范畴的角度出发,对内蒙古水资源状况进行了定量分析与评价。结果表明:1990~2016年内蒙古水资源总量和人均量的波动趋势总体一致,人均水足迹增长了131.88m3/人,虚拟水足迹占优势地位,未超出水资源承载力范围;各盟(市)的人均水足迹差异显著,巴彦淖尔的最小,阿拉善的最大,且实体水足迹中农业用水占比较大;除呼伦贝尔、通辽、兴安盟和锡林郭勒外,各盟(市)水资源利用均处于超载状态。内蒙古水资源的时空分配极不平衡,协调各盟(市)间的用水关系和优化用水结构迫在眉睫。     

陕西省主要作物灰水足迹时空变化特征研究

以陕西省为例,运用灰水足迹理论,对陕西省2000―2018年间主要作物灰水足迹的时空变化趋势和分布状况进行研究分析.结果表明:小麦、玉米、油料作物、大豆、蔬菜、水果多年生产灰水足迹均值分别为0.472、0.231、0.639、0.532、0.087、0.199 m3·kg-1;研究期间作物生产灰水足迹年际变化整体呈下降...     

敦煌1980-2012年农业水足迹及结构变化特征

运用水足迹模型,从生产水足迹角度计算评价了1980-2012年敦煌市农业水足迹及水资源的可持续性,并进行敦煌农业水足迹结构的合理性研究.研究表明:(1) 1980-2012年敦煌市农业水足迹从1980年的1.26×108m3增加到2012年5.43×108m3,对水资源的真实占用是农业用水统计量的1.72倍;敦煌以经济作物为主的农业结构不合理,耗水作物占经济作物种植的50％以上.(2)水足迹研究为解决干旱区水资源在本流域或更大范围内的合理配置提供了借鉴.敦煌市水资源利用呈不可持续状态,调整经济作物种植结构、实施虚拟水战略,实现农业水资源的高效利用是缓解敦煌水资源紧缺问题的主要措施.     

吉林省主要农作物的生产水足迹研究

基于生产水足迹的视角,借鉴粮食生产虚拟水的算法(Aldaya&Llamas,2008),采纳灰水足迹的最新研究成果(2010),应用联合国粮农组织提供的CROPWAT软件,对吉林省玉米、水稻和大豆三种农作物在丰、平、枯条件下的生产虚拟水及其水足迹进行计算,并着重探讨了灰水问题。主要结论是:1)无论降水量多寡,玉米、水稻和大豆的生产虚拟水量均以绿水为主,且蓝水、绿水虚拟水量之和比全国均值低、比东北三省的均值高,具备提高水资源利用效率的空间;2)施用化肥产生的灰水足迹在总水足迹的比重较大,与"吉林省在东北地区面源污染贡献率高"的结论一致,增产百亿斤商品粮计划实施过程中,粮食安全和生态安全的"双赢"目标任重而道远。     

基于化肥污染的黑龙江垦区粮食生产灰水足迹研究

化肥在促进粮食增产的同时,也是造成农业面源污染的主要来源。文中以东北地区重要的商品粮基地-黑龙江垦区为例,应用灰水足迹方法,对基于化肥污染造成的粮食生产灰水足迹进行研究。结果表明:粮食产量与灰水足迹、化肥施用量与灰水足迹均高度相关,相关系数分别为0.987、0.975;水稻生产对灰水足迹的贡献率为56%,所占比重最大,水稻高产地区同时也是高污染地区,并通过国际、国内比较,指出黑龙江垦区降低灰水足迹的空间,为"绿色垦区"建设提供科学决策的参考。     

基于GIS的中国2000年水足迹省区差异分析

总结目前对于水足迹测评的常用方法,并简要介绍了虚拟水的核算原则。通过对2000年中国各省人均水足迹与人均用水量的比较,借助于统计分析软件SPSS对各省区人均水足迹进行了系统聚类,在GIS软件的支持下,将中国31个省区的人均水足迹划分为5类,其中人均水足迹在480 m3/a以下的仅有广西,480~550 m3/a的有四川、贵州、江西、浙江,700~850 m3/a的有新疆、甘肃、宁夏、山西、北京、上海、天津、黑龙江、辽宁,850~950m3/a的有内蒙古和青海,其余省份介于550~700 m3/a,制作了中国2000年各省人均水足迹空间分布图。     

县域尺度下关中地区农作物水足迹时空特征及影响因素

探讨区域农作物水足迹与其时空分布规律及驱动因素,可以提高农业生产效率和水资源利用效益。本研究量化并分析关中地区54个县(区)2000—2020年冬小麦和夏玉米水足迹,并借助通径分析方法探究影响其绿水足迹、蓝水足迹及灰水足迹时空变化的驱动因素。结果表明：(1)关中地区农作物总水足迹从2000年2.232×10⁸m³下降到2020年2.003×10⁸m³,其中,蓝水是最主要的水资源使用形式,其次是灰水,绿水使用量最少,三者占比分别为37.261%、36.254%和26.485%;(2)农作物总水足迹空间上差异显著,呈现出东高西低和相似地区(高-高、低-低)集聚分布的特征;(3)单位面积产量、平均风速和化肥施用量分别为影响绿水足迹、蓝水足迹和灰水足迹最显著的因素。本研究的结果有利于帮助关中地区节约水资源和提高用水效率,拓展农业水资源可持续利用思路。     

Evaluating agricultural water-use efficiency based on water footprint of crop values: a case study in Xinjiang of China

Efficient agricultural water use is crucial for food safety and water conservation on a global scale. To quantitatively investigate the agricultural water-use efficiency in regions exhibiting the complex agricultural structure, this study developed an indicator named water footprint of crop values (WFV) that is based on the water footprint of crop production. Defined as the water volume used to produce a unit price of crop (m³/CNY), the new indicator makes it feasible to directly compare the water footprint of different crops from an economic perspective, so as to comprehensively evaluate the water-use efficiency under the complex planting structure. On the basis of WFV, the study further proposed an indicator of structural water-use coefficient (SWUC), which is represented by the ratio of water-use efficiency for a given planting structure to the water efficiency for a reference crop and can quantitatively describe the impact of planting structure on agricultural water efficiency. Then, a case study was implemented in Xinjiang Uygur Autonomous Region of China. The temporal and spatial variations of WFV were assessed for the planting industries in 14 prefectures and cities of Xinjiang between 1991 and 2015. In addition, contribution rate analysis of WFV for different prefectures and cities was conducted to evaluate the variations of WFV caused by different influencing factors: agricultural input, climatic factors, and planting structure. Results from these analyses indicated first that the average WFV of planting industries in Xinjiang significantly decreased from 0.293 m³/CNY in 1991 to 0.153 m³/CNY in 2015, corresponding to an average annual change rate of -3.532%. WFV in 13 prefectures and cities (with the exception of Karamay) has declined significantly during the period of 1991-2015, indicating that agricultural water-use efficient has effectively improved. Second, the average SWUC in Xinjiang decreased from 1.17 to 1.08 m³/CNY in the 1990s, and then declined to 1.00 m³/CNY in 2011-2015. The value of SWUC was highly consistent with the relative value of WFV in most prefectures and cities, showing that planting structure is one of the primary factors affecting regional agricultural water-use efficiency. Third, the contribution rate of WFV variations from human factors including agricultural input and planting structure was much more significant than that from climatic factors. However, the distribution of agricultural input and the adjustment of planting structure significantly differed among prefectures and cities, suggesting regional imbalances of agricultural development. This study indicated the feasibility and effectiveness of controlling agricultural water use through increasing technical input and rational selection of crops in the face of impending climate change. Specifically, we concluded that, the rational application of chemical fertilizers, the development of the fruit industry, and the strict restriction of the cotton industry should be implemented to improve the agricultural water-use efficiency in Xinjiang.     

新疆水资源生态足迹核算与预测

根据水资源生态足迹的基本原理和计算模型,引入水资源负载指数,对新疆2005—2014年水资源生态足迹、水资源生态承载力进行计算,并运用灰色预测模型GM(1,1)对2015—2025年的生态赤字/盈余趋势进行预测。结果表明:(1)新疆历年水资源生态足迹大于水资源承载力,处于生态赤字状态,从2005年的-7.83×10~7hm~2下降至2013年的-9.06×10~7hm~2,水资源开发率很低;(2)2005—2014年新疆水资源生态足迹和承载力均呈上升趋势,人均生态足迹和人均承载力呈上下波动状态,生产用水生态足迹在三个水资源账户中比例最大,远远超出其它两部分,占总水资源足迹的95.86%;(3)水资源负载指数总体呈上升趋势,表明水资源的利用程度逐渐加强,2005—2012年负载指数在2~5之间,表明新疆水资源利用程度中等;2013—2014年负载指数在5~10之间,表明新疆水资源利用程度高,开发条件困难;(4)新疆水资源存在分布不均匀的状态,南疆、北疆、东疆差异较大,南疆、北疆水资源生态足迹、水资源承载力均大于东疆,而南、北疆万元GDP水资源生态足迹则小于东疆;(5)对2015—2025年水资源进行预测,新疆水资源一直处于生态赤字状态,而且水资源生态赤字呈逐年减小的趋势,水资源生态赤字越来越严重,今后的形势越来越严峻,在利用中提高节水意识。     

中国南方水资源脆弱区农业水资源管理方略探讨--以衡阳盆地为例

以中国南方典型的红壤和紫色土丘陵区——衡阳盆地为例,分析论述了衡阳盆地地表水资源脆弱性主要表现在:降水资源时空分布不均匀;不利于水土保持的地表物质组成和植被覆盖;耗水量大的农业种植结构以及调蓄水功能弱的农田水利工程体系等方面。提出了农业水资源管理的主要对策:一是强化地表雨水的资源化过程;二是加强农田水利设施的建设以及建立节水型的农林复合生态系统。     

基于生态足迹的新疆适度人口研究

一个区域生态适度人口的确定取决于区域生态承载能力与区域人口对生态资源的需求。首先介绍了生态足迹的基本概念和计算方法,其次计算了新疆1998-2008年的生态足迹和实际利用的生态承载力,并在此基础上估算了新疆1998-2008年的生态适度人口。结果表明:在1998-2000年期间,新疆实际人口从1747.35万增加到1849.41万;新疆生态适度人口从841.272万一直增加到935.744万;过剩人口也是从906.078万一直增加到913.666万。在2001-2007年之间,新疆实际人口在逐步增加,从1876.19万增加到2095.19万;在此期间新疆生态适度人口反而呈现出不断下降趋势,从819.721万一直下降到574.94万;新疆过剩人口从1056.469万一直增加到1520.25万。2008年期间,新疆过剩人口比2007年减少了,主要原因是人均生态足迹下降,从而引起生态适度人口的上升。总之,新疆目前已经出现了过度人口和生态赤字,人口规模是非常不合理的,生态可持续发展仍在不可持续的范围内。     

陕西省农业水资源安全阈值研究

以小麦、玉米、稻谷和豆类4种粮食作物为研究对象,从陕西省人均粮食标准入手,推算全省粮食总需求量,再根据陕西省各类粮食作物需水量和粮食作物的雨水有效利用量,最终得到全省粮食安全条件下的农业水资源最低标准,即陕西省的农业水资源安全阈值为68.63×108m3。根据陕西省多年的实际灌溉用水量可以得出陕西省农业水资源处于不安全状态,即为实际灌溉用水量低于农业水资源安全阈值。陕西省要保证粮食安全就必须加大节水农业的发展及提高雨水资源的有效利用量。     

基于水土资源约束的新疆开都河—孔雀河流域城镇发展研究

文中在研究开都河-孔雀河流域水土资源的基础上,分析了流域各县市水资源的利用状况及其短缺程度;根据城镇用水和城镇化发展状况将研究区城镇划分为三种类型进行分析,发现城镇化和工业化水平较高的库尔勒和尉犁,用水效率较高;发展水平较低的城镇浪费较严重,用水效益较低,缺水又耗水。对土地利用状况的分析发现,开孔河流域城镇土地利用效益低下且极不平衡。除库尔勒和尉犁用地效益较高外,其余各县单位建成区土地产值较低,用地不经济。为了实现研究区域水土资源的效益最大化,继续推进库尉一体化进程,提出点轴空间发展模式,建议焉耆、和静、和硕、博湖实行集中供排水,走资源节约型城镇化的道路。     

基于修正水资源压力指数的华东地区水-能-粮协同安全评估

水资源、能源和粮食三者之间存在紧密而复杂的关系,共同维系着人类社会的可持续发展.文中在量化分析华东地区粮食-能源生产水足迹及其虚拟水流动的基础上,提出水资源压力指数(MWSI)修正的方法,并运用该指数评价了伴随贸易而流出的虚拟水给当地水资源系统造成的压力.结果 表明,华东地区粮食能源生产水足迹与贸易虚拟水流动量均呈上升...     

Spatiotemporal changes of eco-environmental quality based on remote sensing-based ecological index in the Hotan Oasis,Xinjiang

The rapid economic development that the Hotan Oasis in Xinjiang Uygur Autonomous Region,China has undergone in recent years may face some challenges in its ecological environment. Therefore,an analysis of the spatiotemporal changes in ecological environment of the Hotan Oasis is important for its sustainable development. First, we constructed an improved remote sensing-based ecological index(RSEI) in 1990, 1995, 2000, 2005, 2010, 2015 and 2020 on the Google Earth Engine(GEE) platform and impleme...