河南省农作物虚拟水含量时空分异特征

在GIS技术的支持下,通过对1978—2013年河南省冬小麦、夏玉米、花生、棉花、油料作物、蔬菜6种主要农作物虚拟水量的计算与分析,探讨了其时空分异规律。河南省6种农作物单位质量虚拟水量在不断下降的趋势下有波动,2003年出现峰值,与当年大旱、所有农作物大面积减产有关;在农作物类型中,棉花单位质量虚拟水含量最高,多年平均值达到8 077.4 m3/t,蔬菜最低,多年平均值仅为159.95 m3/t。6种作物的虚拟水含量在空间分布上有明显差异,按其2013年的产量进行加权分析得到,第一等级区域为三门峡、郑州、信阳,第二等级为平顶山、洛阳、济源、开封,第三等级为南阳、驻马店、新乡、鹤壁、安阳、濮阳,第四等级为漯河,最低为许昌、周口、商丘、焦作。从整体看,西部、南部虚拟水含量高,而北部、东部虚拟水含量低。     

虚拟水视角下吉林省西部玉米耕作方式优化

虚拟水研究是粮食安全与水资源安全的重要研究领域,目前的研究主要集中在宏观、中观层次上,微观层次研究甚少。为了探讨虚拟水微观层次的研究方法,本研究于2005～2007年在吉林省西部开展了玉米不同耕作方式下虚拟水变化的大田试验。通过分析6种耕作方式(65cm垄台、65cm垄沟、43cm垄台、43cm垄沟、98cm双行垄台、130cm三行垄台)之间单位质量玉米虚拟水含量的差异,及不同耕作方式对单位质量玉米虚拟水含量稳定性的影响,确定适合吉林省西部的最优玉米种植模式,以实现水资源高效利用,为解决水资源紧缺问题提供新思路。经过三年的大田试验,认为98cm双行垄台的耕作方式最佳,不仅虚拟水消耗量小,而且波动也较小,特别是在极端干旱年份其单位质量玉米虚拟水含量最低,建议本地区玉米种植方式应从65cm垄台种植改为98cm双行垄台种植。     

近50年基于农作物种植结构的新疆绿洲农田蒸散发时空变化分析

基于农作物种植结构准确估算绿洲农田蒸散发,对中国西北干旱区水土资源优化配置和生态环境可持续发展有重要意义。利用1960-2010年县级农业统计数据和基于遥感提取的绿洲耕地分布数据,产生逐年的新疆绿洲三种农作物(棉花、小麦、玉米)种植比例时空分布数据集,并在此基础上利用Penman-Monteith单作物系数法估算农作物蒸散发。结果表明:1960-2010年全疆绿洲耕地面积持续增加,粮食作物占优势的单一种植结构类型已被经济作物替代,形成南疆棉花快速增加、北疆小麦快速减少的种植格局。近50年全疆三种农作物总蒸散发量增加了47.85%,棉花贡献率最高,其次为玉米,小麦最低。耕地面积和结构变化对绿洲农作物蒸散发时空分布和组成结构变化具有重要影响。     

基于Hydrus-1d模型的农田SPAC系统水分通量估算——以山西省运城市董村农场为例

农田SPAC系统水分通量的研究对提高农业用水效率,缓解我国的水资源短缺现状具有重要作用.本文利用HydruS-1d模型,以山西省运城市董村农场为例,估算了研究区三种主要农作物(夏玉米、棉花和冬小麦)的农田水分通量.结果表明,在模拟期内,夏玉米、棉花和冬小麦的作物蒸腾占蒸散发(T/ET)的比值分别为84.7%、71.6%...     

中国主要作物格局优化下的水资源效应分析

水土资源是农业生产发展不可或缺的重要资源。然而,水资源时空分布不均匀、与耕地分布不匹配已成为影响中国农业可持续发展的关键问题。本文基于现有耕地,面向粮食生产保障与水资源可持续利用的协同,以保障粮食产量的同时减少水资源消耗、降低区域水资源压力为目标,基于像元尺度作物产量、用水量、区域水资源压力等数据,采用CPLEX优化模型,开展中国主要作物(大豆、水稻、玉米、小麦)格局优化,并从作物用水效率和水资源压力两方面分析其水资源效应。结果表明：(1)保证产量不变的前提下进行分省作物格局优化,最多可减少用水总量3.63×10¹⁰m³(降幅为9.60%),平均基线水压力从1.42降至0.90,播种面积可缩减3.08×10⁶hm²(降幅为3.29%);(2)不同作物优化方向不一,大豆在东北区北部和黄淮海区南部应调减,水稻主要在长江中下游区和华南区中部进行格局调整,玉米整体向东北方向转移,主要在东北区和黄淮海区内部调整,而小麦主要在黄淮海区与长江中下游区北部进行调整;(3)作物协同优化下,小麦灌溉耗水可减少3.08%...     

农业水分运行机制及其科学调控研究

运用白沙站８年水平衡要素系列观测资料（计有２５万个数据），并作电算分析，建立了数学模型，揭示了主要农作物（小麦、玉米、棉花）需水基本规律和机理特点，结合笔者从事农业水资源研究实践，提出了农业水资源科学调控的理论、途径和方法，为有效利用水资源提供了重要科学依据     

近300年来玉米种植制度的形成与地域差异

农作物种植制度是作物生理特征与生态环境等多重因素相互结合的产物,玉米作为外来作物进入中国境内,在同传统作物的竞争中,通过环境适应与文化认同,一方面形成以山区为优势的土地利用形式,另一方面则通过产量优势取代了谷子等作物的种植空间,加入到作物轮作系统中,并在空间上形成北方一年一熟制春玉米轮作区、北方两年三熟制夏玉米轮作区、南方丘陵山区玉米、杂粮轮作区。     

近30年中国农作物种植结构时空变化分析

综合运用时序变化趋势、空间集聚分析等方法,从种植结构类型和种植比例变化趋势分析了1980年以来中国县域种植结构的时空特征。结果表明：① 近30年来中国前10位的种植结构类型有16种,2002年后多元种植结构逐步替代单一型种植结构。粮食作物占优的单一种植结构类型呈逐年递减趋势,其中1980年全国82.7%的县级农业种植结构是水稻、小麦、玉米及其组合种植类型,2002年后的果蔬类型增加改变了种植结构格局。② 全国种植县中有47%的水稻、61%的小麦和29.6%的玉米的种植比例显著减少,其他作物呈现增加趋势。粮食作物由以水稻为主的格局调整为水稻、小麦和玉米共存格局,其中玉米种植面积比例在空间上变化最为显著,在中国形成北东—西南向的“玉米减少带”。种植结构调整热点的城市地区,城市化对种植结构变化影响显著,水果和蔬菜类种植比例在城市化地区快速增加。③ 种植结构变化趋势在1300个县形成空间集聚效应,水稻的高高聚集占全国县数的2.86%、小麦占5.64%、玉米占6.11%、大豆为4.53%、麻类为1.62%、棉花占7.77%、蔬菜占8.24%、薯类占12%、水果占10%、糖料占1.41%、油料占9.35%,主要分布于中国东北、新疆和沿海的城市化地区。     

河北省低平原地区主要作物农田水分盈亏分析

本文计算了河北省低平原地区主要农作物的需水量,根据农田水量平衡方程估算了冬小麦、夏玉米和棉花整个生长期的水分盈亏及其在地区上的差异,分析了作物需水关键期的水分状况。     

内蒙古河套灌区作物种植结构变化及其驱动因素

农业种植结构是区域农业生产的重要部分,是决定区域水、土资源分配的核心。以2000—2018年MODIS NDVI多时相遥感数据为基础,结合不同物候期玉米、小麦、向日葵和番瓜的野外光谱测定和种植区GPS标定,构建了基于阈值分割的作物识别方法,分析了河套灌区主要农作物种植结构变化及驱动因素。结果表明：玉米等4类作物种植面积变化趋势存在差异,其中玉米种植面积71.1×10³—199.3×10³ hm²,呈波动上升趋势（P<0.001）;小麦49.3×10³—249.2×10³ hm²,呈波动下降趋势（P<0.001）;向日葵140.2×10³—337.4×10³ hm²,呈波动上升趋势（P<0.001）;番瓜6.4×10³—68.3×10³ hm²,呈波动上升趋势（P<0.001）。研究时段内向日葵发生转换的面积最大,向日葵种植用地向玉米、小麦和番瓜转移面积为107.9×10³ hm²。作物种植面积变化驱动因素是引黄水量、地下水埋深、气温、人口活动、社会经济发展（GDP）和城市建设因素共同作用的结果。     

粮食贸易与水资源安全

粮食生产要消耗大量的水资源,一个国家的水资源与其粮食生产能力密切相关。20世纪90年代虚拟水概念和虚拟水战略的提出为保证粮食安全和水资源安全提供了新的思路。粮食贸易中携带有大量的虚拟水,在满足粮食需求的同时,可以缓解当地水资源紧缺,促进农业生产结构的调整与优化,实现水资源的高效配置。我国作为农业生产大国,应加强虚拟水研究,通过虚拟水贸易减轻水资源压力。应采取调整进出口粮食比例,减少耗水密集型产品出口,调整粮食生产区域布局,加强国内各地区之间的虚拟水贸易等措施,实现粮食安全和水资源安全。     

虚拟水的理论方法及在甘肃省的应用

水资源短缺问题是中国西北地区面临的突出问题,解决西北地区水资源短缺问题必须要有新的思路。虚拟水是水问题与水资源安全研究中的新概念,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(尤其是粮食) 来获得本地水和粮食的安全,将水短缺问题的解决途径扩展到社会经济系统,人口—粮食—贸易之间的连接关系是虚拟水战略分析的主线。作者引入了虚拟水的概念,并简要介绍了当前国际研究的进展情况和计算方法。结合甘肃省的实际情况,初步计算得到2000年甘肃省生产产品中和城乡居民消费的产品中的虚拟水含量分别为222.02×108m3和183.75×108m3,分别是实体水资源利用量的1.8和1.5倍。分析了虚拟水战略的政策影响和虚拟水战略的优缺点,指出了在虚拟水理论与应用方面需要焏待开展的研究内容。     

新疆1999-2009年水足迹计算与分析

利用统计资料,结合水足迹模型和区域水足迹评价方法,对新疆1999-2009年的水足迹及相关指标进行了计算和分析。研究表明：（1）新疆1999-2004年总水足迹呈上升趋势,2004- 2009年略有下降趋势。水资源集约利用度呈增长趋势,说明新疆水资源利用效率有所提高;（2）新疆居民对粮食、肉类等虚拟水含量较大的农产品需求较大,适当减少虚拟水含量较高的产品消费,提倡虚拟水含量较低的产品消费,可减少虚拟水量的消耗;（3）新疆在虚拟水贸易中是水资源输出地,且输出量在不断增大,给新疆本地的水资源利用带来巨大的压力;（4）新疆水资源压力逐年增加,解决水资源短缺问题不能局限于本地实体水资源的高效利用,还可通过虚拟水贸易从水源丰富地区购买高耗水的本地发展所需的相关消费品,实现水资源总体可持续利用。改变消费模式,调整虚拟水战略结构成为缓解新疆水资源短缺的一种可能途径,由于数据限制,水足迹研究有待进一步细化,但是一种可用于探讨干旱区水资源可持续利用的方法。     

白城市农作物虚拟水量时空分异特征研究

通过对1998～2008年白城市各县市区农作物的虚拟水量的计算,分析了白城市农作物虚拟水的时空分异特征。白城市农作物虚拟水量的变化趋势基本与粮食作物虚拟水量的变化趋势一致,总体呈现不断波动变化的状态;2004年和2007年农作物的虚拟水量相对其他年份较高,而经济作物、蔬菜以及瓜果的虚拟水量较低且变化不大。对比分析1998年、2004年和2008年5县市区虚拟水量的空间分布特征,1998年白城市虚拟水量达到了3个等级,通榆县等级最高;2004年,通榆县和洮南市虚拟水量增长最大,虚拟水量均上升了两个等级,洮北区、大安市和镇赉县虚拟水量均上升了一个等级;2008年与2004年相比,各县市区的虚拟水量均有所下降了。     

中国区域虚拟水战略优势度评价

提出虚拟水战略优势度的概念并对其概念内涵及影响因素进行分析,从4个方面构建包含12个具体指标的综合定量评价指标体系;运用数学方法对中国31个省级行政区虚拟水战略优势度进行定量评价.发现中国虚拟水战略优势度存在显著的地域差异,区域优势度等级存在"两头多,中间少"的结构特点和"东部高、西部低","南部和北部高、中间低"带状空间分布规律.其中北方4省市和东南8省区优势度最大,是全球虚拟水战略背景对其影响最深远的区域,也是中国虚拟水研究及虚拟水战略实践的关键区域.     

新疆2012年水足迹计算与分析

运用投入产出分析法计算并分析新疆2012年的水足迹,结果表明：新疆2012年总水足迹为292.52×10⁸m³,人均水足迹为1283.94m³。总水足迹中虚拟水消费量为279.68×10⁸m³,其中72.20%用于居民和政府消费,27.80%用于资本形成。水足迹自给率为80.56%,对内部水足迹依赖度较高;水资源经济效益值为25.66元·5m^-3,水足迹价值兑换比例为3.31,水资源经济效益值较低;水资源压力指数为0.68,60%以上的水资源压力来源于虚拟水流出。实现新疆水资源可持续利用可通过优化产业结构、调整居民虚拟水消费结构以降低水足迹,优化贸易结构以发挥虚拟水贸易对平衡水资源供需矛盾、提高水资源利用效率的调节功能。     

Crop water requirements of major crops indryland of northern China

1IntroductionSincetheearlierperiodofthiscentUry,peoplebegantocalculatethecropwaterrequirementSaccordingtotheevaporahonratefromanopenwatersurface,alotofeXPerimentSandresearchesoncropwaterrequirementSandtheirpatternshavebeencAnedoutinmanybranchsciences.Butsofar,theconceptofcropwaterrequirementSstillremainsdiverseandisoftenconfusedwithcropwaterconsumphon.fieldevaporaho4croptTanSpiratioll,andfieldevapoboSPiratioftetc..althoughtheseconceptShavesomesindarihes,theyarenotthesameinfactCropwaterreq…     

区域水资源压力指数与水资源安全评价指标体系

本文讨论和分析水资源安全的含义、水资源压力指数和水资源安全评价指标,建立水资源安全评价指标体系。水资源安全指"以可承受的价格获取足够安全的水"。国际上常用人均水资源量和水资源开发利用程度两个指标反映人类对水及水相关生态的压力。但由于水资源安全是很综合的概念,包含很丰富的内涵,单用一两个水资源压力指标难以反映其内容,因此有必要建立水资源安全评价指标体系。     

京津冀城市群虚拟水贸易的近远程分析

虚拟水贸易能重新分配区域间的水资源。在京津冀协同发展的背景下,厘清京津冀城市群与外部的虚拟水贸易及城市群内部的虚拟水流动,有助于深入理解该地区的水资源供需现状及问题,为制定虚拟水贸易相关策略、实现区域水资源优化配置、保障区域水资源安全提供决策支持。本文基于2010年全国区域间投入产出表,测算了京津冀城市群各省（市）水足迹及与全国各省域单元的虚拟水贸易量。从近远程视角定量评估城市群地区对内、外部水资源的依赖程度,并分析虚拟水贸易的距离特征。研究发现：① 京津冀城市群各省（市）各部门用水系数显现出差异性,农业部门用水强度最高,直接用水与完全用水系数分别超过300 m ³/万元和400 m ³/万元;② 京津冀城市群内部各省（市）人均消费水足迹差异大,北京、天津、河北的人均水足迹分别为405 m ³、565 m ³、191 m ³;③ 京津冀城市群的消费水足迹遍布全国各省域单元,近程水足迹与远程水足迹分别为91.4亿m ³、198.5亿m ³,其中,近程水足迹主要来源于本省（市）,西部地区对远程水足迹的贡献最大;④ 京津冀城市群的虚拟水输入总体偏向来源于距离较近的省域单元,北京、天津、河北水足迹距离来源地的平均距离分别为1049 km、1297 km、688 km;⑤ 北京和天津为虚拟水贸易的净流入区,对外部水资源的依赖性强;河北为虚拟水贸易的净流出区,为京津冀城市群及其他地区供给水资源,虚拟水净流出进一步加剧了河北的水资源短缺。未来,受人口增长、经济发展等因素影响,京津冀城市群的水资源压力将进一步加剧,提高用水效率、升级产业结构、提倡低水足迹消费模式、实行虚拟水战略是实现京津冀城市群可持续发展的有效途径。