本文關(guān)鍵詞：中國糧食生產(chǎn)用水效率及其時(shí)空差異研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：水資源短缺與水土資源空間分布不匹配的現(xiàn)實(shí)是影響中國糧食穩(wěn)定持續(xù)生產(chǎn)的主要限制性因子�？茖W(xué)合理核算糧食生產(chǎn)對水資源的占用,并基于此評價(jià)糧食生產(chǎn)用水效率是實(shí)施以資源合理高效利用為目標(biāo)的水資源管理基礎(chǔ)性工作。針對傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)用水效率評價(jià)的缺陷,本研究結(jié)合水足跡理論與工具,在計(jì)算全國31個(gè)省區(qū)1998-2010年糧食生產(chǎn)水足跡的基礎(chǔ)上,以糧食生產(chǎn)用水效率指標(biāo)的構(gòu)建、核算為切入點(diǎn),對中國糧食生產(chǎn)用水效率進(jìn)行評價(jià),在全面分析糧食生產(chǎn)用水效率時(shí)空分異特征的基礎(chǔ)上,探索水資源利用效率區(qū)域間差異評估的合理指標(biāo)。初步取得以下研究進(jìn)展:(1)明晰了中國不同區(qū)域糧食水足跡(WF)時(shí)空分布格局及其構(gòu)成。WF為區(qū)域糧食生產(chǎn)中所利用的水資源數(shù)量,分為藍(lán)水(BWF)和綠水(GWF)足跡。中國年均WF約為6900×108 m3,空間差異大。灌溉農(nóng)田產(chǎn)生的糧食水足跡占總量2/3以上,且有隨時(shí)間增大趨勢;GWF占WF總量的近60.0%,有隨時(shí)間增長趨勢。全國及各省區(qū)有效水足跡(WF的田間消耗部分,EWF)占WF的比例隨時(shí)間呈全面上升態(tài)勢,區(qū)域和灌溉農(nóng)田分別為76.9%和65.9%。GWF和EWF比例的增大意味著水足跡結(jié)構(gòu)的改善。糧食產(chǎn)出和水足跡的格局逐漸發(fā)生改變,有同時(shí)向黃淮海地區(qū)、東北地區(qū)和長江中下游地區(qū)集中的趨勢,東北地區(qū)正逐步成為中國糧食生產(chǎn)和水足跡產(chǎn)生的最主要地區(qū)。(2)揭示了區(qū)分灌溉、雨養(yǎng)農(nóng)田的糧食生產(chǎn)水足跡(WFP)及其構(gòu)成的空間分布格局。中國WFP為1.340 m3/kg。各省區(qū)WFP和糧食生產(chǎn)藍(lán)水足跡(BWFP)總體上隨時(shí)間呈較明顯的下降趨勢,糧食生產(chǎn)綠水足跡(GWFP)在年際間存在無統(tǒng)一規(guī)律的波動(dòng);對相比于雨養(yǎng)農(nóng)田,區(qū)域和灌溉農(nóng)田的糧食生產(chǎn)水足跡隨時(shí)間減小態(tài)勢更為明顯。各省區(qū)各糧食生產(chǎn)水足跡指標(biāo)的年際變化幅度均不大;除雨養(yǎng)農(nóng)田的糧食生產(chǎn)水足跡外,各指標(biāo)在總體上均呈現(xiàn)顯著的空間聚集特征,低值的省區(qū)主要聚集在長江以北、黃淮海平原并延伸到西南地區(qū),高值省區(qū)則連片分布于東南、華南沿海和東北地區(qū);各糧食生產(chǎn)水足跡指標(biāo)的空間分布格局年際間變化不大。區(qū)域自然氣候條件、水資源豐缺、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)類型、作物品種、灌溉設(shè)施水平等是糧食生產(chǎn)水足跡空間分布格局及其時(shí)間演變特征的重要影響因素。(3)探討了不同水分生產(chǎn)率指標(biāo)與糧食生產(chǎn)水足跡的關(guān)系。以灌溉水作為投入,建立區(qū)域(IWPg)、渠系(IWPc)及田間(IWPn)尺度水分生產(chǎn)率指標(biāo);以廣義水資源為投入,建立毛入流量(WPg)、廣義水資源利用量(WPu)以及蒸散量(WPET)水分生產(chǎn)率。各指標(biāo)隨時(shí)間均呈增長態(tài)勢,表明糧食水分生產(chǎn)率全面提升;各水分生產(chǎn)率指標(biāo)在空間上均呈聚集現(xiàn)象,以廣義水資源為投入的指標(biāo)空間聚集特征較顯著;水分生產(chǎn)率高值省區(qū)以黃淮海平原為核心集中分布,低值省區(qū)連片分布在東北、東南和華南沿海及部分西北省區(qū);各水分生產(chǎn)率指標(biāo)均可用于衡量水資源投入-糧食產(chǎn)出區(qū)域間的相對大小關(guān)系;廣義水資源利用量水分生產(chǎn)率在衡量水分生產(chǎn)率區(qū)域間差異時(shí)最為適宜;糧食生產(chǎn)水足跡指標(biāo)與水分生產(chǎn)率指標(biāo)之間可利用統(tǒng)計(jì)線性關(guān)系式來相互推求。(4)定量探索了灌溉對糧食生產(chǎn)和水資源利用的影響。以灌溉農(nóng)田相對于雨養(yǎng)農(nóng)田的糧食單產(chǎn)增加量為產(chǎn)出,分別以藍(lán)水消耗量(CWUb)和利用量(TWUb)為投入,建立了區(qū)域和田間尺度的灌溉水邊際效益指標(biāo)(MRR、MRF)。灌溉對區(qū)域水分生產(chǎn)率的形成起主導(dǎo)作用,其增大了水分生產(chǎn)率的空間差異,增強(qiáng)了這種差異的穩(wěn)定性。MRR、MRF分別為藍(lán)水消耗量(CWUb)和利用量(TWUb)的糧食邊際產(chǎn)出效率。全國灌溉水邊際效益MRR與MRF分別為1.108和0.542 kg/m3,各省區(qū)的灌溉水邊際效益總體上均呈增加的趨勢;省區(qū)間MRF、MRR分別隨著CWUb和TWUb的增加而降低;灌溉水邊際效益與藍(lán)水利用量可通過擬合出的冪函數(shù)關(guān)系進(jìn)行推算。灌溉水邊際效益指標(biāo)是傳統(tǒng)意義上水分生產(chǎn)率指標(biāo)體系的補(bǔ)充,為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水效率評價(jià)增加新的內(nèi)容。(5)初步提出了糧食生產(chǎn)用水效率評價(jià)綜合指數(shù)(CEI),探討了CEI時(shí)空變化特征和區(qū)域間虛擬水流動(dòng)對全國用水效率的影響。各省區(qū)糧食生產(chǎn)用水合理性隨時(shí)間增強(qiáng),全國CEI由1998年的0.525增加到2010年的0.604;省區(qū)CEI在空間上呈現(xiàn)顯著的聚集現(xiàn)象,空間分布特征類似于WFP。由于降低了糧食綠水和有效水足跡比例,省區(qū)間糧食虛擬水流動(dòng)在全國尺度上提升水分生產(chǎn)率卻不增強(qiáng)糧食生產(chǎn)用水的相對合理性。基于區(qū)域糧食生產(chǎn)和CEI在全國的相對地位,對各省關(guān)于糧食生產(chǎn)和水資源管理的措施進(jìn)行了討論,東北應(yīng)作為糧食生產(chǎn)用水效率提升研究和實(shí)踐的重點(diǎn)地區(qū)。本研究將水足跡工具應(yīng)用于農(nóng)業(yè)用水效率評價(jià),系統(tǒng)量化了中國糧食生產(chǎn)中水資源利用狀況,評價(jià)糧食生產(chǎn)水足跡與水分生產(chǎn)率在衡量水資源-糧食產(chǎn)出之間關(guān)系區(qū)域間差異上的作用并分析二者之間的關(guān)系,構(gòu)建邊際效益指標(biāo)和糧食生產(chǎn)用水效率評價(jià)綜合指標(biāo),更加全面評價(jià)了中國糧食生產(chǎn)用水效率及其時(shí)空差異。豐富與發(fā)展了農(nóng)業(yè)用水效率評價(jià)理論及指標(biāo)體系,為區(qū)域水資源管理相關(guān)政策的制定提供參考。
【關(guān)鍵詞】：農(nóng)業(yè)用水效率 評價(jià)指標(biāo) 空間差異 水足跡 灌溉 糧食安全 中國
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：F326.11
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第一章 緒論13-29
• 1.1 研究背景、目的和意義13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展14-22
• 1.2.1 農(nóng)業(yè)用水效率評價(jià)指標(biāo)14-16
• 1.2.2 農(nóng)業(yè)水足跡核算與用水效率評價(jià)16-19
• 1.2.3 中國糧食生產(chǎn)用水效率評價(jià)19-21
• 1.2.4 存在問題與不足21-22
• 1.3 研究目標(biāo)和內(nèi)容22-24
• 1.3.1 研究目標(biāo)22-23
• 1.3.2 研究內(nèi)容23-24
• 1.4 研究方法與技術(shù)路線24-29
• 1.4.1 基于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的糧食-水資源利用關(guān)系核算24-26
• 1.4.2 數(shù)據(jù)資料收集與處理26-27
• 1.4.3 空間自相關(guān)與相關(guān)分析27-28
• 1.4.4 技術(shù)路線28-29
• 第二章 中國糧食水足跡及其組成的時(shí)空分布29-44
• 2.1 各省區(qū)糧食水足跡29-32
• 2.2 藍(lán)綠水足跡及其組成的時(shí)空分布32-36
• 2.3 有效與無效糧食水足跡及其時(shí)空分布特征36-41
• 2.4 中國糧食生產(chǎn)與水足跡的空間格局演化41-43
• 2.5 本章小結(jié)43-44
• 第三章 糧食生產(chǎn)水足跡及其時(shí)空變化44-64
• 3.1 中國糧食生產(chǎn)水足跡（WFP）44-45
• 3.2 糧食生產(chǎn)水足跡時(shí)空分布45-57
• 3.2.1 糧食生產(chǎn)水足跡46-51
• 3.2.2 糧食生產(chǎn)綠水足跡與藍(lán)水足跡51-57
• 3.3 糧食生產(chǎn)水足跡指標(biāo)的空間自相關(guān)分析57-63
• 3.3.1 糧食生產(chǎn)水足跡57-60
• 3.3.2 糧食生產(chǎn)綠水足跡與藍(lán)水足跡60-63
• 3.4 本章小結(jié)63-64
• 第四章糧食生產(chǎn)水足跡與傳統(tǒng)水分生產(chǎn)率指標(biāo)對比分析64-92
• 4.1 水分生產(chǎn)率指標(biāo)的含義與計(jì)算方法64-66
• 4.2 糧食生產(chǎn)藍(lán)水足跡與灌溉水分生產(chǎn)率的關(guān)系66-74
• 4.2.1 各指標(biāo)灌溉水分生產(chǎn)率的時(shí)間變化66-68
• 4.2.2 各指標(biāo)的時(shí)空分布格局68-72
• 4.2.3 灌溉水分生產(chǎn)率指標(biāo)間的關(guān)系72-74
• 4.3 水分生產(chǎn)率指標(biāo)的時(shí)空差異及相關(guān)關(guān)系74-83
• 4.3.1 水分生產(chǎn)率指標(biāo)歷年值75-76
• 4.3.2 各指標(biāo)的時(shí)空分布格局76-79
• 4.3.3 相關(guān)關(guān)系79-83
• 4.4 基于水分生產(chǎn)率的用水效率指標(biāo)83-91
• 4.4.1 指標(biāo)構(gòu)建及意義83-85
• 4.4.2 廣義水資源利用系數(shù)85-86
• 4.4.3 灌溉水（藍(lán)水）利用潛力指數(shù)86-88
• 4.4.4 藍(lán)水足跡降低優(yōu)先指數(shù)88-89
• 4.4.5 討論89-91
• 4.5 本章小結(jié)91-92
• 第五章 灌溉在糧食生產(chǎn)與用水效率中的作用92-108
• 5.1 區(qū)域水分生產(chǎn)率的比較92-97
• 5.1.1 指標(biāo)選擇及計(jì)算92-93
• 5.1.2 區(qū)域水分生產(chǎn)率大小93-94
• 5.1.3 區(qū)域水分生產(chǎn)率的時(shí)空差異94-97
• 5.2 灌溉的邊際效益評價(jià)97-105
• 5.2.1 指標(biāo)的構(gòu)建及意義97-99
• 5.2.2 田間尺度灌溉水邊際效益99-102
• 5.2.3 區(qū)域尺度灌溉水邊際效益102-105
• 5.3 討論105-107
• 5.4 本章小結(jié)107-108
• 第六章 基于水足跡的農(nóng)業(yè)用水效率綜合評價(jià)108-121
• 6.1 指標(biāo)構(gòu)建108-111
• 6.1.1 理論基礎(chǔ)及分析框架108-109
• 6.1.2 指標(biāo)選擇與綜合指標(biāo)構(gòu)建109-111
• 6.2 分指標(biāo)的時(shí)空分布特征111-112
• 6.3 糧食生產(chǎn)用水評價(jià)綜合評價(jià)112-116
• 6.3.1 各省區(qū)糧食生產(chǎn)用水評價(jià)綜合指數(shù)CEI112-114
• 6.3.2 CEI的時(shí)空分布特征114-116
• 6.4 基于虛擬水流動(dòng)的農(nóng)業(yè)用水效率的分析116-120
• 6.4.1 虛擬水流動(dòng)對糧食生產(chǎn)用水效率的影響116-118
• 6.4.2 討論118-120
• 6.5 本章小結(jié)120-121
• 第七章 主要結(jié)論、進(jìn)展及需進(jìn)一步研究的問題121-125
• 7.1 主要結(jié)論121-123
• 7.2 主要進(jìn)展123-124
• 7.3 需進(jìn)一步研究的問題124-125
• 參考文獻(xiàn)125-134
• 致謝134-136
• 作者簡介136-137

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：266475