中国典型农作物生产水足迹区域差异研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 雒新萍 |
| 答辩日期 | 2014-12 |
| 文献子类 | 博士后出站报告 |
| 授予单位 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 夏军 |
| 关键词 | 作物需水量 绿水 生产水足迹 虚拟水流动 CROPWAT 模型 |
| 学位名称 | 博士后 |
| 英文摘要 | 全球气候变化背景下中国粮食主产区的农业水资源高效利用面临巨大挑战。本文基于CROPWAT模型，重点探讨了气候变化背景下作物需水与“绿水”的区域分异规律，分析了各自作物的生长水足迹。以小麦需水量的变化率作为敏感性因子，运用构建的敏感性函数对RCP4.5和RCP8.5排放情景下中国小麦需水量的敏感性进行了探讨。并以缺水严重的华北平原为例，进一步分析了未来气候变化对作物需水的影响。最后评价了2012年我国粮食生产水足迹和虚拟水流动情况，初步提出基于农业水足迹的水资源管理措施。主要结论如下： （1）全国小麦、玉米和棉花多年平均（1961~2010年）需水量分别约为1056.4亿m3、1045.2亿m3和217.7亿m3。小麦需水量的最高值位于黄淮海地区，河南、山东和河北省的小麦需水量分别占全国小麦总需水量的16.1%、15.1%和10.6%；玉米需水比例较高的省份为黑龙江和吉林，分别占全国玉米总需水量的9.4%和8.7%；棉花需水比例较高的省份为河南和新疆，分别占全国棉花总需水量的13.6%和10.6%。小麦、玉米和棉花的绿水利用比例均高于蓝水，多年平均绿水需用量分别约为608.5亿m3、755.7亿m3和149.6亿m3。研究发现，作物需水量与本地区的气候条件、灌溉设施以及农作物的复种指数和种植密度息息相关。 （2）生长水足迹可以反映作物的水分利用效率。全国小麦、玉米和棉花的平均水足迹约为1.37m3/kg、1.10 m3/kg和2.02 m3/kg。小麦和玉米生长水足迹高的地区主要分布在中国南方以及陕西、甘肃、青海等省，生长水足迹多在2.0m3/kg以上。棉花生长水足迹高的地区主要在北京、天津以及甘肃等西部地区，多在2.5m3/kg以上。 （3）小麦需水量对气候变化的敏感性存在空间差异，华北和西北地区是小麦需水量的重度和极度敏感区，东北地区以及云贵高原地带是小麦需水量的轻度敏感区，而中国中部及南方部分地区的小麦需水量对气候变化不敏感。不同RCP排放情景下小麦需水量的敏感性分布不同，RCP8.5高排放情景下的小麦需水量敏感性区域比RCP4.5中排放情景下明显扩大，轻度和中度敏感区域扩大尤为明显。 （4）假设未来作物种植制度和灌溉条件保持不变，RCP4.5和RCP8.5情景下华北平原主要农作物（冬小麦、夏玉米、棉花、粟和大豆）2030s总需水量比基准期增加87.5~112.5亿m3。研究发现，未来气候变化对华北平原冬小麦需水的影响最大，其次是夏玉米和棉花，对粟和大豆影响最小。通过分析不同气候要素（气温和降水）对作物需水量的贡献可知，作物需水量对温度的敏感性明显高于降水。在2030s气温和目前降水情景下，2030s 作物需水量、作物绿水需用量和作物蓝水需用量增量分别为85.8亿m3，17.6亿m3 和 68.2亿m3，温度升高引起的增加的作物需水量80%来自蓝水。因此，未来气候变化导致的华北平原农业水资源危机进一步加剧。 （5）2012年中国粮食生产水足迹为1.066m3/kg，其中粮食生产蓝水足迹和绿水足迹分别为0.415 m3/kg和0.651 m3/kg。黄淮海地区是粮食水资源利用效率最高的地区，粮食生产水足迹仅为0.761 m3/kg；华南地区粮食生产水足迹最大，为1.847 m3/kg。粮食生产蓝水足迹较高的地区主要位于新疆和西藏等西北干旱区，其次是华南地区的0.810 m3/kg，几乎为全国平均水平的2倍；粮食生产蓝水足迹最小的区域为黄淮海地区，由于该地区节水农业较发达，而且绿水利用效率较高，生产蓝水足迹仅为0.249 m3/kg。说明粮食主产区更注重作物水分利用效率的提高，经济相对发达和富水的南方地区粮食水资源利用效率偏低。 （6）2012年我国粮食虚拟水流动量为1174.08亿m3，其中虚拟蓝水和虚拟绿水流动量分别为439.28亿m3和734.81亿m3。东北地区、黄淮海地区、西北地区和长江中下游地区是我国粮食虚拟水流出地区。其中，东北地区的虚拟水流出量最大，占全国的81.44%，虚拟蓝水、绿水和总虚拟水流动量分别为310.13亿m3、584.78亿m3和894.91亿m3。华北地区、东南地区、华南地区和西南地区是我国粮食虚拟水流入地区。华南和东南地区虚拟水输入量较高，总虚拟水输入量分别为424.67亿m3和375.80亿m3，分别占全国虚拟水输入总量的39.18%和34.67%。说明区域之间粮食虚拟水流动显著，粮食虚拟水多从经济欠发达、缺水的北方地区向经济相对发达地区、丰水的南方地区流动，这进一步增加了北方地区的水资源压力。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 109 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/193601]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 雒新萍. 中国典型农作物生产水足迹区域差异研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院地理科学与资源研究所. 2014. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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