基于BP-DEMATEL模型的农产品虚拟水流动影响因素分析

虚拟水已经成为水资源和水安全研究领域的热点之一. 如何预测和调控虚拟水流动格局成为实施具有中国特色虚拟水战略的重要前提, 识别虚拟水流动格局的关键影响因素显得尤为重要. 通过估算2008-2010年区际间主要农产品虚拟水流量关系矩阵表明, 我国主要农产品的虚拟水流动趋势仍然是由贫水的北方流向富水的南方地区. 为定量研究虚拟水流动格局的影响因素, 采用影响因素识别领域常用的决策与试验评价实验室法(DEMATEL), 并引入可代替专家打分求得直接关联矩阵的BP神经网络法, 构建BP-DEMATEL模型, 从人口、 农业资源、 农业生态环境、 经济、 技术及交通和物流6个方面对我国主要农产品虚拟水流动格局的影响因素进行分析. 结果表明: 人口、 农业资源和技术是最主要影响因素; 化肥施用量为强驱动型因素, 第一产业增加值占地区生产总值的比重为强特征型因素. 为使虚拟水流动格局持续稳定, 提出优化调整人口结构、 强化惠农政策, 转变农业发展方式、 发展循环农业, 提高农业技术水平、 发展高效农业等对策和建议.     

基于CROPWAT的宁夏虚拟水战略适宜性初步评价

虚拟水战略为解决水资源短缺问题提供新的想法与措施。借助CROPWAT8.0软件,利用CROP数据库、CLIMATE2.0数据库和《宁夏统计年鉴》等资料,对宁夏三大产业用水进行评价,分析了农业虚拟水战略的可行性;通过计算典型农作物虚拟水含量筛选虚拟水战略作物,设定六种不同方案进行适宜性情景模拟。结果表明,在保障粮食安全基础上,春小麦可作为农业虚拟水战略首选优势作物,减少或替代种植可一定程度上增加效益,减少用水量。     

虚拟水理论方法与西北4省(区)虚拟水实证研究

虚拟水是水资源管理研究中的新概念,是指生产商品和服务所需要的水资源数量;虚拟水战略是指缺水国家或地区通过贸易的方式从富水国家或地区购买水密集型产品(粮食)来获得本地水和粮食的安全。引入了虚拟水的概念,简要介绍了当前国际虚拟水研究进展和计算方法。同时结合西北地区的实际情况和资料的可获得性,计算了2000年新疆、青海、甘肃、陕西4省（区）居民消费的虚拟水数量和人均虚拟水消费情况,并分析了虚拟水战略对西北地区解决水资源短缺问题的政策涵义,最后分析了虚拟水战略的优劣,并提出了西北地区应用虚拟水战略的前景和有关措施.     

1998～2007年中国农业用水分析

中国农业用水在未来将面临巨大的挑战。根据国际农业用水研究和政策领域近10年出现的范式变迁的核心内容,建立了基于"绿水"、"蓝水"的中国农业用水的新综合分析框架。并利用广义农业水资源量和广义农业水土资源匹配的概念和评估方法,分析了全国1998～2007年10年间4种主要粮食作物(水稻、小麦、玉米和大豆)的农业用水、耗水以及水分生产力变化趋势和现状。结果表明:中国广义农业水资源量中57%来源于耕地有效降水的"绿水",43%来源于耕地灌溉"蓝水"。主要粮食作物水分生产力水平已经接近或达到世界较高水平。未来继续提升水分生产力的任务将会更加艰巨。因此,为保证中国粮食安全,建议国家设立"粮食安全水资源红线"。同时,根据广义农业水资源量的分析计算,主要粮食作物用水安全红线应该划定在大约7800亿m3左右。     

1988—2015年新疆农业用水时空变化与政策驱动研究

农业用水是人类开发利用水资源以及影响生态系统的主要扰动因素,科学定量农业用水是合理配置与调控区域水资源的基础工作。传统的农业用水统计只是记录了可测量的用水量,而水足迹则完整刻画了人类活动对水资源系统的压力表现。从水足迹理论出发,采用Cropwat软件计算了新疆1988—2015年近20种农作物生产水足迹总量,并利用Mann-Kendall趋势和突变检验的方法,分析了28年间新疆农作物水足迹的时空变化,探讨了农作物水足迹驱动因素及机制。结果表明：新疆农作物水足迹在28年间总量增加了256%;水足迹序列在2005年前后增长出现了突变,后一阶段增长率是前一阶段的3倍以上;从农作物水足迹中蓝水足迹与绿水足迹的构成看,农作物绿水足迹呈持续增加趋势,但其在农作物水足迹总量中的比例略有下降。进一步分析表明,农业种植规模的快速扩张是新疆农作物水足迹大幅度增加的根本原因,而脱贫致富、扶贫攻坚等经济发展需求下的政策（战略）支持是农业种植规模（灌溉面积）持续快速增长的核心驱动力。通过探究农作物水足迹的变化及原因,揭示了新疆农业用水的时空变化,以及农作物水足迹与国家、地方政策和社会活动之间的关系,可为深入解析新疆农业增长与水资源开发利用及生态环境之间的时空演化关系和相关决策与政策制定提供参考。     

典型岩溶断陷盆地农作物生态需水研究——以蒙自地区为例

从合理调控生态用水角度出发,探讨典型岩溶断陷盆地区农作物生态需水问题。根据蒙自断陷盆地的岩溶地貌特征,分别选取位于盆地、坡面和高原面的大洼子、朵古、牛耳坡3个观测点,利用Penman-Monteith公式、作物系数（FAO推荐）及同期有效降雨量,估算3个观测点2018年的参考蒸散量、生态需水量以及不同作物生长所需的人工灌溉水量。结果表明:（1）大洼子、朵古及牛耳坡的参考蒸散量分别为1 346.10 mm、1 200.00 mm、1 064.30 mm,远大于同期降水量,均呈现出蒸发旺盛的特点,加大了作物对于水分的需求;同时三者的参考蒸散量表现出较为明显的时空差异,使得3个观测点的农业种植条件存在差异;（2）大洼子种植的水稻、小麦、花生、油菜、大豆、马铃薯、葡萄等作物的生态需水定额均远大于大洼子同期的有效降水,在大洼子种植的作物均需要大量人工浇灌才能正常生长,而农作物的种植与其种植条件匹配度不高;（3）朵古及牛耳坡种植的玉米、万寿菊的生态需水定额与同期有效降水之间的差值较小甚至完全满足,表明玉米、万寿菊在高原山区的种植是与当地种植条件相匹配的;而种植在朵古及牛耳坡的苹果、烤烟的生态需水定额与同期有效降水之间的差值较大,表明在高原山区大量种植苹果及烤烟对于人工浇灌要求较高;（4）研究区大部分农作物在生长发育阶段内所需的水分主要依靠人工灌溉,与本地降水分布规律匹配度不高,区内农业结构与种植模式有待调整。在岩溶断陷盆地内要种植耗水较少,对热量要求较高的作物,山区则需要发展具有生态保护和经济效益的作物,但种植的重点区域仍是盆地区。      

基于Cobb-Douglas生产函数的新疆各地区典型作物生产水足迹驱动因素研究

水资源紧缺是限制我国西北干旱区农业发展的主要瓶颈,正确评估地区农业用水效率及其影响机制,可为提高农业用水效率提供理论依据。以新疆为研究区,基于1988-2015年的长系列数据,分别计算出历年北疆、南疆、东疆典型作物（小麦、棉花）生产水足迹,并采用Cobb-Douglas生产函数定量分析气象因素（年降雨量、年日照时数、年均温度、年均风速、年均湿度）和技术因素（农机总动力、有效灌溉率、化肥施用折纯量）对作物生产水足迹的影响贡献率。结果表明： 1988年至2015年,东疆小麦、棉花生产水足迹显著高于北疆和南疆,在气候变化和技术进步的综合影响下,各地区典型作物生产水足迹逐年降低,其中技术进步对新疆典型作物单产水足迹影响显著高于气候因素,是驱动新疆各地区典型作物生产水足迹变化的主要控制因素。地区尺度上,北疆、南疆、东疆气候变化和农业技术发展均呈现显著的地区差异,总体来看,北疆气候条件最适宜作物生长,东疆气候最为恶劣,北疆、南疆农业技术发展速率整体上高于东疆。     

活化灌溉水对土壤理化性质和作物生长影响途径剖析

随着水资源短缺问题日益突出,提高我国农业水资源生产效率成为现代灌溉农业的重要研究内容。活化灌溉水技术为挖掘灌溉水的生理生产潜力、提高灌溉水在农业生态系统中的综合功效,提供了新的途径。在综合分析国内外有关活化水理化性质变化特征、活化灌溉水对土壤物质传输与转化、活化灌溉水促进作物生长等方面研究进展的基础上,根据土壤物理、作物生理和物质传输动力学基本理论,剖析了活化灌溉水对土壤物质传输、土壤物质转化、根系吸水吸养、作物产量形成的可能影响途径,并提出了未来重点研究的基础科学和应用技术问题,为科学合理利用活化灌溉水技术提供参考。     

Effects of Activated Irrigation Water on Soil Physicochemical Properties and Crop Growth and Analysis of the Probable Pathway

With the problem of shortage of water resources becoming increasingly prominent, the improvement of production efficiency of agricultural water resources in China has become an important research content of modern irrigated agriculture. The technology of activated irrigation water provides a new way to excavate the physiological production potential of irrigation water and improve the comprehensive efficacy of irrigation water in agro-ecosystems. In this study, the research progress of the variable characteristics of physicochemical properties of activated irrigation water, the transport and transformation of soil material by activated irrigation water, and the promotion of crop growth by activated irrigation water were comprehensively analyzed. On this basis, according to the basic theories of soil physics, crop physiology, and material transport dynamics, the effects of activated irrigation water on soil material transport, soil material transformation, water and nutrition uptake by root, and crop yield formation and the probable pathway were analyzed. The key problems of basic science and applied technology in the future research are put forward to provide reference for the scientific and reasonable utilization of activated irrigation water technology.     

农畜产品虚拟水研究的背景、方法及意义

虚拟水是近年出现在水资源管理领域的新概念,随着全球贸易的增加,虚拟水已成为影响区域水资源管理的重要因素。分析了虚拟水概念出现的经济背景,总结介绍了与农作物和畜产品相关的虚拟水含量的计算方法,以及国际上虚拟水贸易的基本情况,揭示了虚拟水在提高水资源效率、制定水资源战略的作用,以及对社会经济、水资源管理等方面的重要影响。     

虚拟水战略新论的社会经济效益分析——以石羊河流域民勤县为例

虚拟水战略已经被认为是一种提高全球水资源利用效率和缺水地区获得水安全的有效工具. 虚拟水战略新论指出, 应充分利用各种社会资源, 打通优化配置水资源(实体水和虚拟水)的渠道. 虚拟水战略能否有效实施的首要任务, 是地区产业结构内部配置的优化. 本文在估算民勤县主要农作物虚拟水量的基础上, 利用部门水效益分析了虚拟水由农业(种植业)部门向第二、三产业转移的三种情景下产生的净效益和创造的社会就业机会, 刻画了实施虚拟水战略的重要理论意义, 佐证了虚拟水战略全新定义的现实意义.     

植硅体与稳定同位素分析揭示的新疆汉代驻军多样的农作物利用策略

两汉时期西域戍边遗址驻军的农作物利用策略及生业模式研究对于深入了解中原王朝的屯垦政策以及西域汉代驻军的环境适应策略具有重要意义.目前,已有的西域屯垦戍边研究主要关注于军事屯田的起源、分布及影响等,而对两汉时期戍边遗址驻军的生业状况尤其是农作物组成及利用策略尚缺乏系统研究.本文通过对新疆(古代称为西域)石城子遗址土壤样品的植硅体分析与动物骨骼样品的稳定碳氮同位素研究,揭示了新疆汉代驻军多样的农作物利用策略及生业组成.研究发现黍(Panicum miliaceum)和青稞(Hordeum vulgare L.)应该是石城子遗址驻军主要的粮食作物,而房址地面土样中较高的C4植硅体含量可能表明驻军对植物资源,也许是谷物进行的脱壳处理.草拌泥土壤样品中发现的黍类稃壳遗存,则很好地揭示了农作物副产品在房址墙体建设中的重要作用.此外,羊(Ovis sp./Capra sp.)、牛(Bos sp.)等动物骨骼样品的稳定同位素分析更为我们展示了农作物栽培与家畜饲养之间的可能联系,具体表现为驻军可能利用黍类以及青稞作物秸秆对部分羊、牛等家养食草动物进行饲喂.而以黍与青稞为主的农业,以羊牛为主的畜牧业以及狩猎活动一道构成了石城子遗址驻军多样的生业组成.     

作物水生产力评估方法研究

农业用水作为消耗水资源最多的部分, 在全球和区域水资源消耗中占据很大比例. 农业水生产力的评价对于改进区域农业水资源利用方式, 促进农业经济发展具有重要意义, 尤其是在水资源匮乏地区. 首先阐述了作物水生产力的基本概念, 分析了影响作物水生产力的核心要素; 其次总结了作物水生产力的评价方法, 将其分为收获方法、 模型方法和集成遥感或GIS的模型方法, 并分析了这三类方法优缺点; 最后对作物水生产力研究发展趋势进行了展望, 认为将RS或GIS与模型结合用来估算作物水生产力的方法, 将是目前研究的发展方向.     

The Effect of Farmland Fragmentation on the Intensity of Farmland in Different Utilization Ways

The agricultural development of mountainous areas in China is undergoing the transformation from the traditional agricultural land use mode dominated by single and inefficient grain production to the new agricultural land use mode such as high-yield and efficient horticultural crops. The research on the impact of farmland fragmentation on the agricultural land intensity degree is the basis of agricultural modernization and land remediation in mountainous areas. Based on the UAV high-resolution remote sensing image data of two typical villages in Guizhou Province and the questionnaire survey data of farmers, using the road accessibility index of farmers' plot, the area index and the shape index to measure the degree of farmland fragmentation, we analyzed the impact of different degrees of farmland fragmentation on the traditional and new types of farmland use intensification. The research showed that the farmland fragmentation had a significant negative impact on the intensive degree of agricultural land, but the impact on the intensive degree of agricultural land in different ways of use was different. With the intensification of the degree of farmland fragmentation, the impact on the input and output of horticultural crops and other new-type agricultural land utilization was less than that of grain crops and other traditional agricultural land utilization. Adjusting agricultural structure and transformation of farmland utilization greatly alleviated the negative impact of farmland fragmentation on farmland intensity in mountainous areas.     

黑河流域节水生态农业与流域水资源集成管理研究领域

概述了中国内陆河流域面临的水问题和日益激化的用水矛盾,强调了内陆河地区支柱产业——绿洲农业应该坚持节水和生态的方向,流域集成管理是持续农业的基础。长期从事该方面研究的黑河流域是个较好借鉴,同时也提供了深入开展相关研究的基础,为此提出了以黑河流域为背景的四大研究流域：水文、生物、经济系统水循环与水资源形成演变,节水农业的生物学研究与抗旱品种繁育,农业节水新材料研发与工程节水技术集成,水资源合理配置与流域集成管理;并简述了各领域的主要方向。     

松嫩平原农业水资源优化管理模型

松嫩平原是我国重要的商品粮生产基地，水资源短缺和不合理利用严重制约着农业的可持续发展。研究中选择国家“九五”农业重点科技攻关吉林省大安试验作为研究区，针对农业发展状况和目标、次生盐碱化形成机理和水资源开发利用现状及其存在的问题等多种自然和人为条件，建立区域农业水资源优化管理模型，确定水资源最优利用方案，为农业发展规划提供理论依据和科学指导。同时，拟把此套模型技术推广和应用到整个松嫩平原地区，保证农业安全生产，促进生态环境稳定健康发展。     

60年来我国主要粮食作物适宜生长区的时空分布

模拟作物适宜生长区的时空分布是分析气候变化对作物生长影响、提高作物生长适应能力的重要内容。选择影响主要粮食作物(小麦、玉米和水稻)生长的气候要素,结合地表土壤和地面高程要素与农业观测站数据,模拟和分析1953—2012年主要粮食作物适宜生长区的变动,评估气候变化下作物的适应能力。研究发现:(1)60年来3种粮食作物适宜生长区对气候变化响应程度从大到小依次是小麦、水稻和玉米。(2)同一时空尺度上,主要粮食作物适宜生长类型区在南方农区较北方农区多样化,在山地较盆地多样化,在高原较平原多样化。(3)小麦生长适应气候变化的能力在多数农区略有上升。玉米生长的适应能力在北方和南方农区分别略微提高和下降。水稻生长的适应能力在长江中下游区、西南区和华南区相对稳定,在黄淮海区和东北区分别下降和提高。(4)60年来,主要粮食作物综合生长适应气候变化的能力在黄淮海区和长江中下游区下降,在其余农区升高。(5)玉米和水稻适宜生长区分别与播种面积和作物产量显著相关,这为模拟未来不同气候情景下二者适宜生长区的分布提供了可行性。小麦适宜生长区与播种面积和产量均不显著相关,未来需要考虑更多因素精准识别小麦适宜生长区,以便更为有效地提高小麦生长对气候变化的适应能力。     

华北平原水资源紧缺情势与因源

基于水资源可持续利用理念,从水资源承载能力演化周期性、经济社会需用水规模难变性和未来水资源供需关系入手,介绍近60年以来华北平原水资源情势,特别是该平原水资源量、实际用水量和地下水开采量变化特征,并结合未来10到30年区域经济社会发展需用水量趋势,识别和诊断华北平原水资源紧缺因源。结果表明：由于降水量减少导致华北平原缺水（自然资源性缺水）占该平原总缺水量的15.1%~16.4%;因管理缺陷导致水资源浪费的缺水（管理性缺水）占22.1%~24.2%;人口数量和经济社会发展规模过大导致用水量超过区域水资源承载力的缺水（政策性缺水）占59.3%~62.5%。自然资源性、管理性以及政策性缺水的解决对策不同：自然资源性缺水是不依人的意志为转移的,惟有从外域适量调水才能解决;管理性缺水可通过社会文明进步和科技进步不断修正;政策性缺水宜因势利导进行经济社会布局和产业结构调整,特别是限制高耗低效用水产业。即使南水北调工程70.3×108m3/a水进入华北平原,该平原地下水超采情势也难以得到根本性扭转。有新增水源调入或华北平原严控生活和工业用水量,同时大幅压减农业用水量,因势利导优化和逐步调整经济社会布局和产业结构,特别是灌溉农业进行规模化减蒸、降耗、节水的改造,将是缓解华北平原地下水超采和水资源紧缺的根本所在。     

宁夏虚拟水贸易计算的投入产出方法

虚拟水是凝结在产品和服务过程中所需要的水资源数量。从水资源利用角度,实物贸易即虚拟水贸易。干旱缺水地区可以通过虚拟水贸易形式来缓解水资源短缺问题。运用投入产出方法,并以宁夏为例,计算了2002年宁夏虚拟水输出量和社会经济系统对水资源的消费利用状况,分析了宁夏采用虚拟水战略进行更大尺度的水资源配置所面临的问题、困难,突破了干旱地区解决水资源短缺问题仅局限于本流域实体水资源利用的思路,从系统的角度出发,为干旱区“节流”提供了新的对策建议。     

张掖市甘州区农业水资源利用效率分析

提高水资源利用效率和效益,是解决干旱和半干旱地区缺水问题的关键手段.运用数据包络分析法,从微观农户的角度出发,对张掖市甘州区农业水资源利用效率进行研究.基于对2012年甘州区农业灌溉用水和投入产出情况的调查数据,用DEAP2.1软件测度该地区农业水资源利用效率,并对农业节水潜力进行估算,最后针对分析结果提出提高农业水资源利用效率政策建议.结果表明:甘州区农业水资源利用效率水平高于农业生产效率水平;调整种植规模比减少水资源投入对提高农业水资源利用效率具有更明显的效果;农业水资源利用效率较高的几个乡镇水资源投入冗余较多,水资源浪费较严重,农业水资源利用效率较低的乡镇反而投入冗余较少浪费现象也较少.甘州区的农业节水潜力估算结果为7682.5×10⁴ m³.研究结果对张掖市甘州区节水型社会建设试点的建设效果做出评价,为进一步提出如何提高农业水资源利用效率提供相关参考意见.