基于水足迹的山西省农业水资源压力评价及其驱动力分析

作     者：冯变变 

作者单位：山西师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘小芳

授予年度：2018年

学科分类：12[管理学] 1204[管理学-公共管理] 082803[工学-农业生物环境与能源工程] 082802[工学-农业水土工程] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 120405[管理学-土地资源管理] 

主      题：水足迹 山西省 水资源压力 对数迪氏指数分解法 

摘      要：山西省地处干旱半干旱地区,降水少且时空分布不均,水资源短缺严重制约着山西省农业生产,提高用水效率是解决山西省农业发展的重要途径。水足迹概念的提出拓宽了传统水资源评价体系,为科学评价农业生产过程中水资源使用状况提供了新的视角。本文基于水足迹理论,分析山西省11个市2005-2014年粮食作物生产水足迹及其组成的时空变化特征,构建基于水足迹(GWSI)和水消耗(BWSI)的农业广义水资源压力指标体系并进行农业生产水资源压力评价,采用对数迪氏指数分解(LDMI)法,分析作物水足迹的不同影响因素,揭示山西省作物水足迹的驱动力。本研究的主要结论如下:(1)基于CROPWAT软件和区域实际耗水量两种方法量化山西省作物生产水足迹,结果表明:基于实际灌溉耗水量计算方法的作物生产水足迹整体高于基于CROPWAT软件的计算值,CROPWAT软件量化的的是作物在理想条件下的蒸散发,而基于实际灌溉耗水量的水足迹计算方法考虑了灌溉过程中输配水及田间灌溉的损失,能够较为真实的反映山西省作物生产过程中的水资源利用情况和农业用水水平。(2)2005-2014年山西省作物生产水足迹、蓝水足迹和绿水足迹在作物和区域间差异显著,且在年际间均呈下降趋势。作物生产水足迹、蓝绿水足迹在区域间整体表现为北部高、南部低的特性,其中大同、吕梁、太原地区生产水足迹较高,临汾和晋中较低;从蓝、绿水足迹构成来看,山西省蓝水足迹在作物生产水足迹中的比例较低,蓝水足迹比例空间分布同灌水的空间分布基本一致。(3)2005-2014年山西省广义农业水资源量和作物水足迹及其组成在作物和区域间差异显著,在年际间均呈上升趋势。山西省广义农业水资源量多年均值为128.57×10m。区域间忻州和运城市水资源较多,阳泉、太原和晋城市较少。山西省绿水资源在可用水资源中占据重要地位,多年均值为73%。山西省作物水足迹在作物和区域间差异显著,且在年际间皆呈明显的增加态势,区域间表现为由北向南增大的趋势。山西省粮食作物总水足迹十年间均值为77.3×10 m,绿水足迹占比69%。(4)山西省BWSI和GWSI多年均值分别为1.8和0.48,蓝水资源压力较大,在近十年呈波动中下降的趋势,农业生产的水资源压力得到改善但是比重较低,山西省农业水资源仍然面临不可持续性危机。区域间阳泉、太原、朔州、运城市水资源压力较大。(5)对数迪数指数分析显示,种植规模和人口变化是使山西省作物水足迹增加的主要驱动力,城镇化、种植结构和节水技术抑制了山西省作物水足迹的增长。五种因素作用效应在作物和区域间有差异,玉米、小麦对山西省作物水足迹主要起增加效应,高粱和谷子则对水足迹增加起抑制作用。区域间太原人口变化是太原市作物水足迹增加的主要驱动力,而在其它地区,规模效应是导致水足迹增加的主要驱动力。大同、太原和晋城的节水技术节水效应低下,农业生产应注重提高节水技术,调整种植结构。考虑到节水效应,推荐玉米作为山西省农业生产的最佳作物。