虚拟水在解决农业生产和粮食安全问题中的作用研究

随着人口增长和经济发展,水资源问题日益突出,农业用水和粮食安全问题已经成为全球关注的重要问题.本文简要回顾了虚拟水的内涵及其国内外研究现状,分析了我国的农业用水和粮食安全问题,根据粮食进口变动趋势和国内外粮食生产条件估算出2010年和2020年我国进口的虚拟水量分别为88×10⁹m³和95×10⁹m3³,并提出了通过进口虚拟水解决我国农业和粮食问题,从而实现我国水资源的可持续利用.     

新疆干旱区水资源生态足迹与承载力的动态特征与预测

为实现新疆水资源与社会、经济和生态环境的协调发展,在测算了新疆2000—2015年水资源生态足迹、承载力和水资源负载动态特征的基础上,利用ARIMA模型对2020年新疆水资源生态足迹、承载力及赤字情况进行预测.结果表明:① 2000—2015年,新疆总水资源生态足迹总体略有下降,但波动剧烈;用水结构中存在着其他用水部门侵占生态用水现象;2016—2020年,新疆水资源生态足迹总体呈“W”型波动下降趋势.② 新疆水资源生态承载力不断下降,由2000年的0.13×104 hm2降至2014年的0.07×104 hm2,降幅达46.15%,处于非常严峻的生态赤字状态,赤字率达99%以上;2016—2017年,新疆水资源生态承载力继续波动下降,降幅超过生态足迹.③ 2000—2015年,新疆水资源负载指数大幅上升,水资源负载级别从Ⅳ级变为Ⅱ级,水资源利用程度提高,开发潜力下降;2016—2020年,新疆水资源负载指数从5.54快速升至6.50,负载级别虽仍为Ⅱ级,但未来潜力不断下降,开发条件愈加困难.研究显示,新疆水资源生态赤字程度已远远超过水资源承载能力,采取有效措施实现水资源对经济社会发展的有效支撑和持续利用是当务之急.      

水土资源匹配视角下中国省域农产品供需平衡分析及其政策启示

粮食安全关系到中国稳定与发展和国际贸易秩序。以省级行政区为基本单位,基于2016—2018年各省份常住人口、农产品消费量、农业数据及相关参数,采用生态足迹和水足迹评价方法,在只考虑食用和再生产消费且不考虑地区耕地质量差异的条件下,核算各省份农产品自给的水土资源需求,评价中国省域水土资源承载力状态。结果显示：（1）中国现有耕地资源总量可满足自身耕地总需求（前者是后者1.81倍）,但省际差异大,东部沿海省市耕地不足。（2）农业可用水资源总量亦可满足农业可持续生产需求,但区域严重不平衡,华北平原与宁夏水资源赤字严重,而青藏高原地区、长江以南省份农业可用水资源丰富。（3）水土资源空间不匹配制约了中国农业的粮食生产潜力,不考虑环境净化用水,水土资源匹配状态可满足全国粮食自给需求;但考虑环境净化用水,中国粮食难以实现自给,承载力赤字达33715.50万人。以资源环境可持续为导向,未来中国应从农业生产布局优化、农业结构调整、农业科技、产业与人口转移、农产品进口和农业国际合作等方面着手,解决中国农产品需求问题。     

基于胡焕庸线波动的长江经济带水资源环境承载力动态演变特征

基于水资源生态足迹模型,对长江经济带2010—2018年131个地区水资源生态足迹与生态承载力进行研究,并用GIS可视化揭示和探讨长江经济带水资源时空特征。研究发现： （1）胡焕庸线假说在长江经济带区域成立;（2）长江经济带人均水资源生态盈余状况在胡焕庸线以西区域最好,胡焕庸线与胡焕庸亚线之间次之,胡焕庸亚线以东最差;（3）长江经济带胡焕庸线以西区域人均水资源承载力均值、水资源承载力均值在三个区域中最大;（4）长江经济带各地区历年万元GDP生态足迹呈减小趋势,水资源利用率逐年提高;（5）长江经济带历年平均水资源负载指数呈上升趋势,水资源压力逐年上升。研究结果有助于长江经济带水资源综合管理,为水资源的调控及使用提供量化依据。     

基于熵权模拟评价模型的西安市水资源价值核算

区域水资源价值的准确核算是科学制定水价的基础。针对水资源价值核算体系的复杂性,本文基于熵权模拟评价模型,对西安市水资源价值核算进行研究。选取水资源数量、质量以及社会经济影响三个大类指标,构建了西安市水资源价值模糊评价模型,综合评价了西安市水资源价值,估算了居民用水价格。结果表明：西安市的水资源价格由2015年的10.46元?m^?3下降到2019年的10.33元?m^?3,水资源价格总体变化不大。实际水费支出仅占居民人均可支配收入的0.5%,远远低于设定的可承受指数（3%）,水价仍有部分提升空间。在不破坏水资源的公益性及保障性,不超过居民承受力的前提下,水价仍可做部分提升,从而促进市民节约水资源。本文基于对西安市水资源价值的分析,为西安市今后合理制定水价以及可持续发展提供参考。     

长江经济带生态系统服务权衡与协同及其驱动因素

生态系统服务及其变化是多种因素驱动的复杂过程,了解生态系统服务之间的权衡与协同作用及其驱动因素,对于实现生态系统服务有效管理和人类福祉至关重要.以长江经济带为研究区域,分析了2000~2020年产水、土壤保持、碳固定和粮食供给这4项生态系统服务的时空变化特征,运用相关性分析和地理加权回归识别和量化了生态系统服务间的权衡与协同关系,在此基础上应用偏最小二乘结构方程模型探究自然与人类活动对生态系统服务的影响,再通过地理探测器分析生态系统服务关系变化的驱动机制.结果表明:①近20年来,碳固定服务年均值由946.14 t·km^-2增至1 202.73 t·km^-2,粮食供给均值则由32.73万元·km^-2增至127.22万元·km^-2;产水和土壤保持服务增加幅度较小.②整体上,碳固定与土壤保持、粮食供给与产水为协同关系,其他生态系统服务之间为权衡关系;生态系统服务间的关系在不同地区存在一定的差异.③地形和气候是生态系统服务及多对生态系统服务权衡与协同关系的重要驱动因素,其中结构方程模型结果表明,气候对产水为正向影响（S = 0.73）,地形对粮食供给为负向影响（S = -0.57）;地理探测器结果揭示,影响碳固定与产水在空间上关系的主要驱动因子为海拔（q = 0.38）和降水（q = 0.19）.研究结果可为长江经济带生态系统服务可持续管理和实现该区域生态环境保护与社会经济的协同发展提供科学参考.     

“一带一路”沿线国家PM2.5污染与人口暴露风险的时空分布特征

使用1999—2016年0.01°×0.01°高空间分辨率的卫星反演PM_2.5浓度数据集，结合精度为1 km×1 km的人口栅格数据，分析了"一带一路"沿线65个国家PM_2.5污染与暴露风险的时空变化特征.结果表明：①PM_2.5浓度存在着明显的区域分布差异，PM_2.5浓度高值区（>35 μg·m^-3）主要分布在地形平坦、人口密集的恒河平原、华北平原和中南半岛等区域，中值区（10~35 μg·m^-3）主要集中在俄罗斯西部、中东欧、沙特东部和缅甸等区域，而低值区（<10 μg·m^-3）主要分布在高海拔、高纬度与荒漠化地区，如青藏高原、西伯利亚、西亚卢特沙漠等区域；②65国年均PM_2.5浓度从1999年的12.0 μg·m^-3上升到2016年的14.1 μg·m^-3，年均增长超过0.1 μg·m^-3，累计有22.5%的区域有显著的增加趋势，仅有5.2%的区域呈显著下降趋势；③2000—2016年，PM_2.5浓度在35 μg·m^-3以上的区域面积比重从2.2%上升到7.2%，暴露人口占比从18.9%增加至41.9%；④人口暴露风险平均值从2000年的665.2增加至2016年的1140.4，Hurst总体均值为0.59，其中大于0.5的持续性区域占82.3%，持续性特征以弱持续性为主.     

北京农业虚拟水结构变化及贸易研究

通过依据典型区县实际灌溉定额调查成果并用全国作物需水量等值线图进行修正,确定出北京市主要农作物的需水量,对北京农作物种植结构变化、农业用水及其GDP效益作了分析,进而对各类农作物历年的虚拟水含量及其结构变化进行了研究,最后基于投入产出方法对北京农业虚拟水贸易进行了计算分析.结果表明,① 近年来,北京地区粮食作物虚拟水总量持续减少,由1990年的18.32×10⁸ m³减少到2004年的4.283×10⁸ m³,经济作物虚拟水总量却呈上升趋势,由1990年的9.06×10⁸ m³增加到2004年的14.92×10⁸ m³,但总体上农作物虚拟水总量仍呈现下降趋势;②北京是一个农产品虚拟水净输入的地区,年平均虚拟水净输入量约为2.37×10⁸ m³,这相当于北京市年产水资源总量的5.93％,间接地缓解了北京市水资源紧缺的局面.     

水足迹与虚拟水

水足迹,其科学完整的概念最早由荷兰学者阿尔杰恩·胡克斯特拉提出的。它是指一个国家、一个地区或个人在一定时间内消费的所有产品和服务所需要的水资源总量,形象地说,就是水在生产和消费过程中的足迹。它包括“国家水足迹”和“个人水足迹”两部分。个人水足迹计算是一个人用于生产和消费的总量,将所有产品和服务加上虚拟水含量计算在一起,用公升来衡量。国家水足迹计算方法就复杂一些,它等于使用国内的水资源（包括使用于一、二、三产业及家庭生活的河水、湖水、地下水以及供农作物生长的雨水）减去虚拟水的出口总量,加上进口的虚拟水总量之和。     

西藏粮食安全状况及主要粮食供需关系研究

西藏粮食安全事关当地的长治久安以及社会经济的可持续发展。论文基于2010年农户层面的食物消费调研数据,并且结合粮食市场调研、粮食加工企业调研以及政府部门调研数据等,在研究西藏粮食生产和消费基础之上,重点分析了西藏主要粮食（青稞、小麦和水稻）供应和需求之间的关系。结果显示,全区粮食供应数量较高,特别是外地调入粮食供给能力不断增强,提高了西藏粮食安全保障程度。2010年全区主要粮食生产为85.09万t,而家庭层面主要粮食消费为88.81万t,粮食生产和消费基本持平;但是考虑到本地粮食消费比重为60.8%,2010年本地粮食消费只有54.0万t。从整个西藏地区来看,虽然西藏地区粮食供应已经大于其需求（西藏地区三大粮食作物总供应146.3万t,而总需求超过95.9万t,供应为需求的1.5倍）,但是从不同地区来看,区域之间的粮食供需差别非常大,尤其是藏北牧区（主要是那曲地区）,粮食缺口比较大,未来需要加强藏北地区粮食的供给力度,提升其粮食安全的保障能力。随着内地粮食进藏数量和种类不断增加,未来需要进一步转变粮食购销体制系统,把粮食生产者（即农民）考虑在粮食流通市场之内,进一步加强和重视西藏粮食生产者在粮食流通中所发挥的作用,从而增加西藏农村地区家庭中余粮流通,增加青稞特色产业发展,提高农民收入。     

从水质水量相结合的角度评价黄河的水资源

论文建立了流域水资源数量与质量联合评价的方法,提出了水资源功能容量与水资源功能亏缺的概念。根据黄河流域1997～1999年间主要水文站点逐月的水质监测数据、水文数据及各取水口逐月的取水量数据,对黄河流域的水资源进行了水质水量综合评价。结果表明,1997、1998和1999年,黄河具备水资源功能的总水量分别为210.99×108m3、288.04×108m3和292.43×108m3,分别占总天然径流量的66.3％、65.6％和67.4％,从3年平均来看,黄河具备水资源功能的总水量只占实际需求水资源量的53％,其中,大约47％的水资源短缺是由水体污染所导致,剩余的53％是由水量短缺所导致。黄河的水资源功能容量和水资源功能亏缺均较大,且前者大于后者,说明在大部分情况下,黄河实际的水质要优于达到水资源功能所要求的水质。     

投入产出法在虚拟水消费与贸易研究中的新应用

虚拟水是缓解水资源危机的一种途径。投入产出法是研究虚拟水的主要方法之一,可分为单区域投入产出模型（SRIO）和多区域投入产出模型（MRIO）。鉴于SRIO 和MRIO单独应用时存在一定局限性,论文提出同时运用单区域投入产出表和多区域投入产出表研究虚拟水,即：利用SRIO 计算完全用水系数,并直接利用单区域投入产出表区分本地水足迹与外来水足迹,再根据多区域投入产出表分析区域间的虚拟水贸易。广东省的案例研究显示：①2007 年广东省水足迹为333.9×10⁸ m³,其中本地水足迹223.6×10⁸ m³,外来水足迹110.3×10⁸ m³;②广东省同年虚拟水输出量445.4×10⁸ m³,输入量454.1×10⁸ m³,其虚拟水的外部来源主要是湖南、广西和浙江。结果表明以上方法可全面计算完全用水系数,有效区分本地水足迹与外来水足迹,揭示区域间的虚拟水贸易关系,为水资源管理决策提供方法支持。     

水资源水质水量联合评价综述

根据国内外近30a来对水资源的评价研究,综述讨论了水资源评价的4种理论和方法,认为水质与水量联合评价并考虑生态环境需水的水资源评价才能客观地表现水资源现状,而且对湖泊水体的相应研究也应受到广泛关注。     

“一带一路”沿线国家水资源禀赋及开发利用分析

水资源是基础性的战略资源,开展“一带一路”沿线国家水资源研究对于促进“一带一路”的科学建设具有重要意义。基于世界银行与联合国粮农组织水资源数据库,从水资源开发利用角度入手,分析“一带一路”沿线国家水资源自然禀赋、利用状况,在此基础上进一步分析水资源开发潜力。结果表明：（1）从水资源禀赋来看,“一带一路”沿线国家地表水、地下水和水资源总量均以俄罗斯、中国、东南亚和南亚地区相对较高,中亚、西亚等地区相对较低;人均水资源量则以中东欧、俄罗斯和东南亚地区较高,西亚、南亚地区较低;“一带一路”沿线国家外来水依赖率整体表现为跨境河流下游高,上游及海岛国家低。（2）就水资源利用而言,“一带一路”沿线国家用水量整体呈现“东多西少”的格局,人均用水量表现为“中亚最高,周边较低”的特点;用水结构亚洲国家多以农业用水为主,中东欧国家则多以工业用水为主。（3）水资源开发潜力分析发现,阿拉伯半岛地区各国水资源开发潜力很低,中东欧及东南亚地区水资源开发潜力很高。     

中国水足迹结构解析及投入产出分析框架研究

在回顾水足迹理论和应用发展的基础上,以2009年数据对中国"蓝水"足迹和"灰水"进行了测算,结果显示中国"灰水"足迹总量远高于"蓝水"足迹,工农业水耗占到中国"蓝水"足迹的85%,而"灰水"足迹的88%由农业部门产生,面源污染将是未来水污染防治的首要目标。基于传统价值型投入产出表,构造了水足迹投入产出的"价值-实物"混合型投入产出表,定义了部门表观水足迹和实质水足迹等核心概念,将农业"绿水"足迹和产业部门"灰水"足迹纳入水足迹投入产出分析,并给出了表观水足迹强度矩阵、完全水足迹强度矩阵、部门实质水足迹分组矩阵等指标集的基本核算流程,该方法可有效体现产业部门的水资源消耗和水污染物排放关联,实现对全过程、结构性水资源和水环境管理的支持。     

“三江”河源地区主要河流的水资源特征

该文在长江、黄河、澜沧江河源地区水资源特征分析研究的基础上,重点对河源地区主要河流的水化学特征进行了较为全面的研究。分析了各干、支流河水的主要离子成分、水化学类型、河水的矿化度、总硬度、总碱度以及河水的主要微量元素组成。并根据中国生活饮用水水质标准和工农业生产用水标准的要求,对“三江”河源地区主要河流的水质状况进行了评价。     

江西萍乡发电厂水平衡调查研究

通过对生产用水、工业废水的平衡调查研究，有针对性地提出了节水措施。     

水土保持工作中存在的问题及对策

我国一直以来就是一个水土流失大国,治水保土工作一直备受重视。当前在我国经济快速发展,环境问题日益突出的情况下,合理开发和保护水资源,充分做好水土保持工作已经是各级政府部门和社会各界面临的一个重要课题。     

黑龙江省饮用水水源地环境现状及污染防治对策研究

为了贯彻党中央、国务院的文件精神,保障人民群众饮用水安全,黑龙江省开展了饮用水源地基础环境调查与评估工作。调查结果表明,黑龙江省县级以上政府所在城镇共有178个饮用水源地,其中河流型18个,湖库型23个,地下水型137个。河流型和湖库型饮用水源地水质达标率为100％。地下水类型饮用水源地有50个未达标,占地下水类型水源地总数的36％。水源地保护区中工业废水排放量1755．43万吨／年,城镇生活废水排放量2999．66万吨/年,非点源废水排放量38618．46万吨／年。掌握了黑龙江省饮用水源地环境状况和污染状况,制定了不同类型饮用水源地的污染防治对策。推动了饮用水源保护工作的全面开展,提高了黑龙江省的饮用水安全保障水平。     

区域水资源资产确认、计量及报表编制

为落实水资源资产负债的编制,提高核算主体水资源资产化管理水平,在对比分析水资源和资产定义的基础上,明确界定了水资源资产的概念和范围;根据水资源服务价值和水权益实体对水资源的不同用水方式,将水资源资产划分为水权资产、水经济资产和水生态服务资产3大类14个子科目;确定了水资源资产各科目的核算模型;最后通过构建水资源资产核算表,对郑州市水资源资产进行了实物量和价值量计量。本文进一步完善了水资源资产的确认、计量和列报体系,为区域水资源资产负债表的编制提供了一定的理论和实践参考。