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.     

中国农产品贸易虚拟水转移及其影响因素研究

挑选与中国农产品贸易额较大且具有代表性的10个国家,构建包含资源环境要素的虚拟水投入产出模型,计算农产品贸易隐含虚拟水的转移情况.进而以国际贸易理论为基础构建了以虚拟水净进口量为被解释变量的贸易引力模型,重点探究了包括自由贸易协定和关税在内的各因素对虚拟水转移的影响.结果表明,中国的农业用水效率虽然在逐年提高,但与农业发达国家相比仍有较大差距;中国通过农产品国际贸易实现了对大部分国家虚拟水的贸易逆差;土地资源、劳动力数量、农业生产效率等方面的比较优势以及是否签订自由贸易协定、关税水平等变量是农产品贸易虚拟水流动的显著影响因素.中国通过进一步发展和壮大农产品国际贸易可以有效缓解国内水资源压力,因此应当在提高自身农业比较优势的同时,加快发展对外贸易关系,并充分发挥自由贸易协定在农产品国际贸易中的关键作用.     

虚拟水社会循环视域下的水资源承载力评价

中国水资源短缺且分布不均,水资源利用的矛盾已从供给不足转为承载过度。以“可持续利用”概念为框架,在生态完整、水资源持续有效供给的基础上结合虚拟水社会循环过程,完善水资源承载力评价体系,并对西北地区进行分析评价。结果表明：（1）陕西总体较好,但近十年间呈现不断下降趋势,其中环境压力承压最大;甘肃总体上呈下降趋势,在环境和社会压力方面变化尤为明显;宁夏一直处于濒临或轻度超载状态,通过虚拟水贸易有所缓解;新疆受虚拟水流出影响较大,一直处于濒临或轻度超载状态;青海基本处于承载富余状态。（2）虚拟水贸易对水资源承载力综合压力指数影响较大,结合虚拟水社会循环过程的水资源承载力评价更具有现实指导意义。（3）面对不同水资源禀赋及用水效率的地区,其发展模式可以适当不同,用水效率高的地区可偏发展激进型一些,用水效率低的地区建议更靠近环保激进型一些。     

滇池流域农业虚拟水核算研究

计算比较了滇池流域包括农作物、养殖业、苗圃、科技示范园、休闲农家乐及蔬菜加工等在内的14种农业类型的单位净产值虚拟水。研究发现,单位产值所需虚拟水最多的是休闲农家乐,最少的是蔬菜加工业,其它农业类型单位产值虚拟水消耗量之间差异度较小。运用虚拟水理论核算出不同农业类型的单位产值虚拟水需求量,可以将有限的水资源投入到低耗水的农业产品,进口高水耗农业产品,优化区域农业产业布局,降低水资源的消耗,从而缓解区域水资源压力,实现水资源的优化配置。     

近20年我国虚拟水、能消耗及耦合和需求预测

基于我国1997~2018年投入产出表及水资源和能源消耗数据,运用投入-产出模型计算了三大产业虚拟水、能的消耗量.在此基础上,通过构建虚拟水-虚拟能系统综合评价指标体系,对虚拟水、能系统发展状况进行了综合评价.与此同时,运用耦合协调度模型,测算了虚拟水、能系统的耦合协调水平.最后,利用指数平滑模型,预测了我国2022~2032年虚拟水、能消耗总量.结果表明：（1）近20年来,三大产业虚拟水、能消耗量均呈上升趋势,但第一、二产业的虚拟水、能消耗占比呈波动下降趋势,而第三产业的呈上升趋势,其中,GDP和第三产业完全用水（能耗）系数是影响我国虚拟水（能）消耗量的重要因素;（2）三大产业直接用水（能耗）系数、完全用水（能耗）系数呈下降趋势,水资源和能源利用效率不断提高;（3）通过间接消耗大量水资源和能源,第二、三产业的用水和能耗乘数较高,是“隐形”的高耗水、高耗能产业;（4）虚拟水-虚拟能系统处于高水平耦合,但仅达到初级协调发展阶段;（5）未来10年,我国虚拟水、能及实体能消耗量仍呈上升趋势,但实体水消耗量呈下降趋势.为此,应通过优化产业结构,提高产业链各环节水、能资源利用效率,改善消费结构,提升虚拟水-虚拟能系统耦合协调度,以缓解我国水资源和能源危机.     

黄河上中游水资源与粮食安全耦合关系特征分析——以陕甘宁青为例

探明陕甘宁青地区水资源与粮食安全的耦合特征,不仅有助于促进区域水资源及粮食生产的可持续发展,且对于经济社会发展具有重要意义。本文应用水资源负载指数及水足迹方法,通过分析区域水资源自然属性以及配置、粮食消费对水资源的需求等维度,系统分析了该区域水资源与粮食安全的耦合特征。结果表明：（1）2000—2016年,区域水资源总量呈不显著的增加趋势,水资源负载指数由3.9增加到13.1,相应的负载等级由Ⅲ级上升到Ⅰ级,说明不具备进一步开发的潜力;（2）农业生产的水资源被挤占,农业用水比例由78.6%（2004年）减小到76.1%（2016年）,而区域粮食安全对水资源的需求数量在提高;（3）区域居民膳食结构由口粮性向动物性产品转变,进一步加剧了区域粮食和水资源的负担;区域粮食消费水足迹由2000年的79.7 Gm³增长到2016年100.1 Gm³。依据研究结果从区域种植结构优化潜力、节水灌溉技术和虚拟水贸易的层面提出提高区域蓝水、绿水利用效率,减少灰水数量的措施以便更好地缓解区域水资源压力,促进粮食生产和水资源利用的可持续发展。     

西部大开发10年云南省水足迹账户核算与动态评估

采用账户核算方式框算了西部大开发战略实施后2001-2010年间云南省的水足迹,重点分析了水足迹规模、强度和结构特征及其动态变化。结果表明:全省水足迹总体呈现持续增长趋势,年均增长率为3%;其中农业水足迹和灰水足迹所占比例较大,平均为82%和10%,工业水足迹所占比例较小,仅为5%左右;总水足迹强度和农业及工业水足迹强度呈下降趋势,年均分别下降11.5%,5.5%和11.1%;尽管用水效率有所改善但与经济发展仍未脱钩,以农业为主的用水结构并未改变。据此建议云南省积极落实最严格水资源管理制度,严格控制用水总量和排污总量,持续提高工、农业用水效率,着重优化用水结构,降低农业水足迹占比。     

山东禹城灌溉配水与调度的计算机辅助系统设计

山东禹城市水资源严重短缺，特别是黄河断流对工农业生产构成直接威胁。为缓解农业用水的供需矛盾，必须改进原有的灌溉用水管理模式，提高灌区管理水平。论文采用渠道概化模型和两级配水模型，讨论了充分来水条件下多种作物的灌溉用水管理模式，并提出灌溉配水与调度的计算机辅助系统的实现方案。这将会大大提高灌区的灌溉管理工作效率，并促进灌区的自动化管理水平。     

北京市虚拟水消费与贸易

北京市作为水资源极度紧缺的城市,亟需提高水资源的利用效率。本文基于多尺度投入产出分析模型,对2012年北京市虚拟水消费及贸易情况进行了核算与分析,并与2007年的结果进行了比较。计算结果表明：2012年北京市消费引发的虚拟水用量高达139.5亿m³,是基于生产的直接实体用水量（35.9亿m³）的3.89倍;对比2007年,虚拟水消费增长（23.7%）远比直接用水增长（11.8%）快。北京市使用的全部水资源中仅有5%由北京本地供应,有超过3/5从国内其他省市调入,约35%从世界其他国家进口。与此相对应,这些水资源有1/5被北京本地消费使用,约3/4被调出到国内其他省市,6%被出口至其他国家。与2007年相比,2012年北京市国内虚拟水贸易由净调入转为净调出,净调出量为2007年净调入量的1.1倍;而国际虚拟水贸易由净出口转为净进口,净进口量为2007年净出口量的837.2倍。北京市2012年净输入虚拟水资源103.6亿m³（全部来源于国际贸易）,有效地避免了对本地水资源的过度开采。与此同时,北京市通过转口贸易的形式将大量进口的虚拟水调出到了中国其他省市,为缓解国内水资源紧张局面作出了贡献。未来北京市应当在考虑能源矿产供应安全及消化国内过剩产能的前提下有策略性地增加矿产、能源、建筑和交通运输设备等部门部分产品的进口,以达到节约我国水资源及全球范围内水资源高效利用的目的。     

华北地区粮食生产与水供应情势分析

华北地区是我国重要的粮食生产基地,其粮食产量在全国粮食总产中的比重由1949年的22%上升到1998年的29.6%。灌溉是保证该区粮食高产稳产的重要保证。华北地区目前用水处于严重紧张状态,1997年人均综合用水量为315m3,农业是用水大户,工农业用水比为1∶5,水资源供需的主要矛盾在农业。华北地区水资源利用率高达98.5%,整体供水潜力所剩无几;随着工业和城镇的发展,农业用水分额将继续减少;同时,受频繁的旱涝灾害、日益严重的水污染和大面积的地下水位下降的影响,农业供水保证率将进一步降低。分析指出,若无连续丰水年和外调水源的补给,要继续保证或发展本区的粮食生产规模,本区的农业用水情势有恶化之势,急需研究并制定出解决本区粮食生产和水资源供给不足矛盾的办法。     

渭河流域非点源污染(N、P)控制关键——缓释复混肥料的研发及应用评价

通过对渭河流域主要污染源的分析发现,农业非点源污染是受纳水体N、P污染的主要来源,而化肥的大量施用且利用率低下是造成这一污染的主要原因,因此减小农业化肥的施用量,提高其利用率,从源头上降低流域内N、P排放是控制污染的关键。本文从以上角度出发,分析了缓释保水型复混肥的施用对非点源污染减排的重要意义,并且重点研究了缓释材料的制备机理及其应用开发。     

喀什地区环境库兹涅茨曲线特征分析

用1991～2005年间喀什地区的环境经济数据,通过对人均GDP数据与大气污染物、水污染和固体废弃物等数据进行回归拟合,构建了喀什地区环境库兹涅茨曲线,分析了环境指数与人均GDP之间的关系。结果表明:喀什地区降尘和总悬浮颗粒物与人均GDP之间的相关性较高,而二氧化硫和氮氧化物排放量与人均GDP的相关系数较低。从库兹涅茨曲线的变化趋势来看,大气中的污染物与人均GDP之间的EKC曲线的变化类型可分为3种;随着人均GDP的增加,人均GDP与水污染指数的拟合曲线呈现出先下降后上升的趋势,其转折点出现在2001年;从相关系数来看,工业固体废弃物产生量与人均GDP呈弱的正相关关系;从近似函数关系曲线的变化趋势来看,工业固体废弃物产生量与人均GDP之间呈现出典型的"U"型曲线。     

内蒙古境内部分地表水放射性水平研究

本文根据国家水中放射性元素检测方法和相关的技术规范,监测了内蒙古自治区境内部分地表水中的铀（U）、钍（Th）、镭（Ra-226）、总α和总β的剂量,并与内蒙古自治区本底数据和文献监测数据比较。结果表明,内蒙古境内部分地表水中放射性核素均在内蒙古自治区环境本底调查范围之内,与文献监测值比较基本一致,并低于国家限制浓度,生产生活使用该处地表水是安全的。     

水环境安全预警系统研究进展

目前水环境安全预警系统主要包括两大类,一类是以理化监测为基础的水质预警预报系统,另一类是以生物监测为基础的生物预警系统.对2种预警系统的特点、类型、研究现状进行了详细的介绍,同水质预警相比,生物预誓的优点是通过生物效应,综合反映一种或多种环境污染物的浓度、生物有效性、及其对生物体的毒性;同时,生物预警成本较低,适宜推广应用.生物预警的缺点是误警率相对较高,由于生物个体对化学物质反应的不确定性,很难根据观测效应来确定产生效应的原因,在实验室受控条件下,生物个体表现出良好的线性反应,但在实际环境中,监测数据可能较为分散,干扰结果分析.现阶段水环境安全预警系统的发展趋势为:(1)预警系统的数字化、自动化;(2)水质预警系统和生物预警系统相结合;(3)生物早期预警技术强调生物和电子信号处理、统计学等先进技术的综合运用.     

农业生产效率对农业用水量的影响

2016年中国农业用水量占用水总量的60%以上,水资源成为国家农业安全的重要保障,而影响农业用水量的因素较多。论文首先采用非期望产出的Super-SBM模型测度1998—2015年中国30个省份（西藏、香港、澳门、台湾缺少资料,未计算）的农业生产效率,再利用非参数核密度估计演示主要年份农业生产效率和农业用水量的动态变化,然后借鉴Hansen的门槛模型检验农业生产效率对农业用水量的“门槛效应”。结果表明：1）我国农业生产效率呈倒“U”型走势,省际间差异性减弱;农业用水量先下降后上升,省际间差距存在扩大的趋势。2）提高农业生产效率是降低农业用水量的有效途径,农业生产效率对农业用水量存在显著的“门槛抑制效应”,抑制强度呈“N”型走势。3）扩大粮食作物种植比例、增加农村劳动力和提高农村居民收入均能有效抑制农业用水量增加,而水资源禀赋、水利投资和耕地灌溉面积与农业用水量呈正相关性,农民受教育水平回归结果不显著。     

清洁生产审核在酿造企业的应用

清洁生产审核是实施清洁生产的重要前提,也是企业实现清洁生产最成熟最有效的手段。在对桌酿造企业进行清洁生产审核中,针对行业特点,结合企业自身情况,提出并实施无／低费方案17项,中／高费方案3项。可节电1058kwh／a,节水2．26万t／a,减少废水排放2．26万t／a,减少固废（损失原料）排放45t／a,制曲室空气质量明显改善,产生效益39．4652万元／a。该企业在实现了降低单住产品（食醋）水耗和酱油原料损失率的同时,也实现了经济、环境和社会效益的统一,为酿造企业今后的清洁生产审核积累了经验。     

“十一五”期间万佛湖水质环境监测与分析

根据2006年-2010年万佛湖的水质监测数据,选用pH、溶解氧、五日生化需氧量、高锰酸盐指数、氨氮、汞、铅、挥发酚、石油类、总磷、总氮等11项污染指标,采用综合评价方法对万佛湖的水质变化进行了分析。结果表明:"十一五"期间万佛湖的水质综合污染指数由2006年的3.47下降到2008年的2.92,而后又上升到2010年的4.00,水质总体上趋于稳定。但是由于农村和农业废水排放量的增加,总氮和总磷是影响整个水质的主要因子,有明显的上升趋势,须引起有关部门的注意。     

铝厂附近农田土壤氟污染现状及防治措施研究

以某铝厂附近农田土壤（0-20cm）为主,采用碱熔法和浸提法对土壤进行预处理,用氟离子选择电极法对土壤总氟和水溶态氟含量进行监测分析。结果表明,研究区附近表层土壤已受到氟化物污染,针对氟污染土壤提出防治措施,从而减轻土壤氟污染的危害。相关性分析显示,水溶态氟与总氟存在显著正相关关系（r=0．9471）,说明它们在一定条件下可以相互转化。