Sci. Total. Environ丨中国作物耕作水足迹效率的变化及驱动机理分析

论文内容

研究背景：

水资源短缺是我们星球面临的系统性问题，农业生产占全球用水量的70%，如果以水足迹来衡量，这一比例将增加到90%。目前，满足人类粮食需求的农业生产是区域水资源数量和质量短缺为最重要原因，提高农业生产用水效率有助于区域粮食安全和水资源可持续利用。因此，农业生产行业水资源占用率量化及其效率评价是食品安全与水资源科学管理的前提，一直是各国学者关注的研究课题。Hoekstra(2003)提出的水足迹示范公式被认为是衡量人类活动占用水资源最全面的方法。具体到农业领域，作物水足迹(CWF)被定义为作物生长过程中所占用的淡水量，最初分为蓝、绿和灰三个部分。蓝(BWF)和绿(GWF)水足迹分别为灌溉用水和雨水的消耗，通过农田蒸散，灰水足迹(GYWF)是指在自然本底浓度和现有环境水质标准条件下，吸收污染物负荷所需的水量。区域CWF反映作物生长期对水资源的总需求，单位产品CWF衡量广义水资源的产出能力，CWF同时量化了作物种植对水量和水质的影响，为评价和提高农业用水效率提供了新的视角和方法。

研究内容：

本研究目的旨在：1）分析了1996-2015年中国作物种植水足迹效率(WFE)的时空特征及其驱动机制，水足迹效率(WFE)指数指的是区域农田水分占用的有效程度2）利用空间自相关分析(SAA)方法，量化了1996～2015年WFE的空间分布格局及其随时间的变化趋势； 3）利用偏最小二乘回归(PLSR)模型，探讨了年份指数的驱动机制； 4）在社会环境变化的背景下，探讨基于水足迹的农业水资源管理策略。

研究结论：

本研究结论:作物总水分足迹(TWF)为1125.6G m3，其中蓝色、绿色和灰色组分分别占24.4%、57.4%和18.2%，全国水足迹效率（WFE）为0.681，并随着农业技术的提高而增加。空间自相关分析表明，WFE值相近的省份在地理上呈聚类趋势，自2012年以来逐渐减弱， WFE偏高的省份集中在东南部和东北部，偏低的省份分布在西部。主要人为驱动因子为前期施肥强度(FAI)和种群密度(PD)；近年来，这些因素已被灌溉效率(IE)、农业用水比(AWR)和灌溉面积比例(IAP)所取代。 具体区域应根据其WFE绩效、农业生产规模和水资源禀赋制定水资源管理政策，东北地区应控制作物种植，提高产量，以解决缺水问题；中部省份应改进粮食生产；南部省份应通过扩大作物播种和灌溉面积，为提高全国用水效率做出贡献。本研究为社会环境变化背景下的水资源管理提供了参考。

转自：“农科学术圈”微信公众号

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