地下水超采区农业种植结构与作物耗水时空演变研究

针对河北省受农业生产活动和降水量变化影响，社会用水与水资源承载能力严重失衡的问题，基于河北省水资源变化特征，利用Penman-Monteith公式和作物系数法计算区域主要作物需水量，分析种植结构变化对灌溉需水量的影响。结果表明：进入21世纪以来，河北省水资源总量、地表水资源量和地下水资源量比1956—2017年年均值分别减少22.36%、42.15%和9.01%，地下水开采量和农田灌溉量逐年下降，但地下水超采量仍高达3.31×109m3，典型深层地下水漏斗区地下水位埋深依然处于60.34~70.46m。同一作物年际间的需水量呈现弱降低趋势，蔬菜、水稻、水果、棉花、薯类、冬小麦、油料、大豆、玉米和谷子的需水量依次降低，分别为750.56~893.09mm、698.25~832.60mm、653.93~773.28mm、506.30~634.23mm、481.42~594.37mm、401.66~504.60mm、406.26~510.68mm、335.28~429.74mm、309.72~399.54mm、269.94~345.77mm。冬小麦的水分亏缺指数最高，为0.72；蔬菜、水稻和水果的水分亏缺指数依次降低，分别为0.47、0.46和0.36。冬小麦、蔬菜和水果年均灌溉需水总量分别占作物总灌溉需水量的46.87%、12.94%和12.24%。与1980—1989年相比，2010—2017年蔬菜和水果种植面积分别增加了186.01%和59.98%，灌溉需水量相应增加了143.75%和18.91%，而其他作物灌溉需水量均有所降低，蔬菜和水果种植面积增加成为农业灌溉需水量保持高位运行的主导因素。从实现主要农产品供需平衡、水资源平衡和国家粮食安全考虑，大幅减少高耗水作物（蔬菜和水果）种植面积是未来降低作物灌溉总需水量的有效途径。在保证京津冀市场需求的基础上，河北省蔬菜和水果的种植面积分别缩减至1.72×105、1.97×105hm2,年灌溉总需水量可减少3.31×109m3。

Spatial and Temporal Evolution of Agricultural Planting Structure and Crop Water Consumption in Groundwater Overdraft Area