Agr. Water.Manage丨揭示作物蓝、绿、灰虚拟水流量对区域农业水足迹和稀缺性的影响

论文内容

研究背景：

自然灾害、经济发展和人口增长导致的严重粮食短缺是世界上大多数地区面临的问题。据了解，农业供水有助于促进作物生产和缓解饥饿。因此，发展中国家(如中国)主要通过扩大灌溉面积和取水来增加粮食产量。目前，灌溉(蓝水)占全世界、社会水资源使用量的约70%。农业用水份额的增加不仅加剧了地区水资源短缺，而且还限制了其他行业和经济增长，可持续农业用水有助于在当地和全球尺度上的粮食供应和社会发展。因此，基于农业水绩效启示的高效管理策略构建一直被视为水资源管理领域的一个重要方向。利用水足迹(WF)和虚拟水(VW)方法，从作物生产和消费两方面进行基于水平衡的农业水关系评价，是现代水资源保护研究的热点。

产量水足迹 (PWF)是指在作物生长过程中消耗的淡水量。从消费的角度来看，消费水足迹（CWF)可以定义为人类通过消费农产品所占用的水资源。CWF是由生产角度的产量水足迹(PWF)、区域间农产品贸易和虚拟水流量(VWF)网络共同决定的。通常，PWF和CWF都有蓝、绿和灰水成分组成， 蓝色水足迹是指在整个作物生长周期中地表水和地下水的吸收量，绿色水足迹是指迄今为止以田间蒸散形式消耗的雨水，灰色水足迹是指在给定自然背景浓度和现有环境水质标准的情况下，吸收污染物负荷所需的淡水量。 基于农业用水量和作物用水量定量的水资源利用、保护和管理已成为近二十年来的研究热点。 Hoekstra的研究小组根据水足迹网络(WFN)方法，以空间明确的方式量化了1996-2005年期间全球作物生产和消费的绿色、蓝色和灰色水足迹以及国际VWF。

研究内容：

本研究以中国31个省份的作物-水分关系估算为例，建立了考虑蓝-绿-灰三种水足迹分化的虚拟水流量(VWF)影响的分析框架，分析了VWF对31个省、自治区、直辖市农业水足迹和水资源短缺的影响，并讨论了区域农业水资源保护的水量和水质可持续性策略。

研究结论：

本研究主要结果：以北方向东部平原和东南部为主的VWF可减少农业蓝水足迹8.3G m3、绿水足迹322.0G m3和灰水足迹52.5G m3。 国家水分胁迫指数从1.20（严重水分胁迫）降至0.92（高水分胁迫），将作物吸收与生产观点相比较。 VWF缓解了长江以南地区由绿色缺水引起的资源型缺水，使新疆由资源型缺水向系统性缺水转变。 阐明VWF对蓝、绿、灰水的影响是本研究提出的分析框架的创新之处。

当考虑到绿色和灰色的水足迹时，跨省的VWF揭示了更多的见解。VWF降低了农业水足迹，适当减轻了区域作物种植任务。蓝、绿、灰三种颜色的VWF降低了全国水资源紧张指数，简化了省域尺度上的水资源短缺类型。VWF网络中仍然存在非理性因素。要保障水安全，需要从作物种植、通讯和消费等方面对水资源进行管理。从生产的角度看，应提高区域农业用水的生产力，开发和保护水资源，确保水量和水质。VWF格局有待进一步优化，以合理管理作物贸易路线和交易量。鼓励缺水少、水资源丰富的地区提高粮食自给和农作物出口。此外，还需要将面临高水分胁迫的PAMs的作物运输减少到低水平，并控制贸易量，以确保新疆、黑龙江等出口国的水资源短缺低于安全值。结合VWF对水资源的影响，未来的研究方向值得关注。

转自：“农科学术圈”微信公众号

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