Sci.Total.Environ |中国水稻生产全国水足迹量化：从单双季稻角度进行首次评估

论文内容

研究背景：

占地球水量2.7%的淡水是一切生命形式最必需的要素之一，与人类的生存和发展密切相关。20世纪，随着世界人口从16亿增加到60亿以上，全球水资源的消耗量增加了约七倍。尽管已经采取了缓解措施，但全球水资源将变得更加紧迫，无法满足到2030年预计增加50%的粮食需求，从而引起公众广泛关注。在迫在眉睫的挑战中，最敏感的挑战通常被认为是农作物生产。

事实上，除了农作物生长之外，与农作物生产相关的水资源利用也受到气候变化导致的全球范围内可用水资源不可逆转的减少的影响。特别是近几十年来，人们已经广泛尝试调查气候变化对农业水资源利用的影响，例如农作物耗水量和灌溉用水需求和效率。提供可量化的指标，衡量由于空间和时间上的各种增长驱动因素而产生的消耗水量的关键因素，其最终目标是表征作物中嵌入的水量对整个农业生产的潜在影响供应链。

水足迹（WF）作为评价作物生产生态生理过程对耗水量和水质相互作用影响的量化指标，比其他方法更可行、更可靠。通常，WF分为三个水分量：绿水足迹（WFg）、蓝水足迹（WFb）和灰水足迹（WFgr）。产品的水足迹以每单位产品的水体积（m3/t）表示，是生产该产品所采取的工艺步骤的水足迹的总和。WFb是指生产某种商品所消耗的地表水和地下水量；WFg指消耗的雨水。产品的WFgr是指根据现有环境水质标准吸收污染物负荷所需的淡水量。因此，与传统的仅以水量形式提供结果的农业水资源评价方法不同，WF还关注作物生长期间产生的污染消耗淡水量。为此，在WF的帮助下研究粮食和水资源可持续性之间的联系，有望减轻可用水资源异质性带来的压力，对于塑造未来农业可持续发展势在必行。

大米是世界上最重要的主粮之一，养活着全球一半以上的人口和60%的中国人。随着人口增长，世界稻米产量从1961年的2.85亿吨增加到2016年的7.41亿吨。对于中国来说尤其如此，其产量为1.45亿吨，耕地面积为3016万公顷，占世界水稻产量的28%和全球水稻面积的19%。除了大量生产外，水稻在漫长的生长季节还被一层薄薄的水淹没，因此消耗了全球灌溉用水的50%。这种高耗水活动对水稻生产造成不利影响，预计将对中国和世界其他地区的水和粮食安全构成严重风险。因此，研究不同农业生态区水稻生产力和耗水量对更加明显的气候变化的响应将是农业水资源协同管理的重要途径，值得进一步研究。

研究内容：

研究旨在：本研究利用207个农业气象站的物候观测资料，首次评估了2001-2010年中国6个不同农业生态区单稻（SR）、早稻（ER）和晚稻（LR）国家水足迹（NWF）的时间变化特征,探讨了作物水分利用与水可持续性和粮食安全的协调关系。这项开创性工作有利于应对缓解粮食需求增长和水资源有限压力的挑战，揭示水资源利用的合理性，为减少中国和世界其他地区的水稻WF提供有价值的信息。

研究结论：

本研究结论：2001年至2010年，中国水稻平均国家水足迹（NWF）为304,848 万立方米每年。三种类型水稻（SR、ER和LR）的NWF具有不同的时变特征，WFg高达NWF总量的38%，高于WFb的33%和WFgr的29%。多年来，水稻生产中的NWF总量相对稳定，但其构成却不稳定，特别是单稻和双稻。SR、ER、LR分别占NWF的50.4%、25.1%和24.5%。同时，各单稻和早稻的蓝水比例依次下降，早稻和晚稻的绿水和灰水比例均下降。此外，双稻WF单产比单稻平均低36.1 m3/t。综合NWF考虑，双稻在水资源有效利用方面比单稻更有优势。

期刊信息

期刊： Science of The Total Environment

影响因子（2022）：9.8

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转自：“农科学术圈”微信公众号

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