Ecol. Indic丨华北平原冬小麦播种面积变化对作物水分足迹的影响

论文内容

研究背景：

在全球范围内，农业是水的最大消费者，约占总用水量的92%。为了维持粮食生产的增长，在过去40年中，全球的取水量几乎翻了一番，全世界的水资源被大量用于农业， 预计未来粮食生产用水也将继续增加。

以前的世界粮食联合会评估模拟了各种作物产品的世界粮食联合会数值，例如谷物、蔬菜、甜味剂和生物乙醇、棉花和葡萄等产品。 结果表明，小麦、玉米和水稻这三种主要谷类作物需要大量的水，而全球45%的蓝水足迹是小麦和水稻的生产。作物水足迹研究主要集中在绿水和蓝水利用的量化。绿水为非饱和土带内的渗透降雨，它很少有有竞争力的用户，蓝水为河流、湖泊、湿地和含水层中的淡水，可分为地下水和地表水，且蓝水有几个竞争用户，例如，工业和家庭用户。因为绿水的成本较蓝水低，所以使用绿水而不是蓝水对当地供水系统的压力更小，GWP(绿水占消费用水的比例)可以反映绿水在作物生产中的作用。

最近的研究发现，在北部省北部，冬小麦和夏玉米正在被春种作物所取代，这被称为“春玉米种植带现象”。华北平原（NCP）严重缺水和地下水超采问题已引起世界各国的关注， 它作为研究区是中国主要的粮食产区之一，提供了中国约75%的小麦和35%的玉米。 就缺水而言，NCP也是全球“热点”之一。

研究内容：

本研究旨在：（1）在冬小麦播种面积变化的情况下，量化冬小麦产量的变化； （2）明确冬小麦绿、蓝水足迹变化的空间异质性； （3）研究绿、蓝水对NCP小麦产量贡献的变化。 应用“中国版农业生态区”模型计算冬小麦产量。 该研究引入地下水强度指数(GI)将蓝色水框架细分为地下水足迹和地表水足迹两个部分，而全球升温潜能值则用于评估绿色水和蓝色水贡献的变化。 通过本研究，揭示作物水足迹与农地利用变化之间的关系，支持农地利用和水分管理政策的制定和实施，以缓解水分胁迫，保证冬小麦的可持续生产为总体目标。

研究结论：

本研究将水足迹作为一个综合指标来评价冬小麦播种面积变化的影响，评估采用了中国版的防空识别区模型—中国防空识别区模型。该研究结果表明:(1)绿水对冬小麦生产的影响在华北平原南部较北部显著，在新冠肺炎的南部地区，冬小麦大约一半的水分需求是通过绿水来满足的，而在北部，这一比例仅为三分之一。(2) 1998-2011年，由于冬小麦播种面积的南北转移，冬小麦的总水足迹、绿水足迹(WFgreen)和地表水足迹(WFsblue)，分别增加了459×106m3yr-1(0.9%)、973×106 m3 yr -1(4.2%)和47×106 m3 yr -1(0.5%)。而地下水足迹(WFgblue)减少了561×106 m3 yr−1(3.4%)。绿水贡献率由1998年的46.3%增加到2011年的47.8%，与冬小麦播种面积的变化相一致。(3) 1998-2011年河北平原冬小麦蓝水足迹(WFblue)保存量为1856× 106 m3 yr−1，相当于2010年南水北调中线工程(MRP)供水量的三分之一。相比之下，在新型冠状病毒肺炎的南部省份，水足迹及其成分均有所增加，对地下水需求的减少和绿水在冬小麦生产中的作用的增加，鼓励了旨在进一步优化农业土地利用和实现全国统筹局蓝绿水综合管理的政策。

转自：“农科学术圈”微信公众号

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