中国农作物绿水占用指数估算及时空差异分析.pdf

第21卷第5期 水科学进展 V01．21．No．5 2010年9月 ADVANCESINWATER SCIENCE Sep．，2010 中国农作物绿水占用指数估算及时空差异分析 孙才志h2，陈丽新1，刘玉玉1 (1．辽宁师范大学城市与环境掣院，辽宁大连116029；2．辽宁省自然地理与空间信息科学重点实验室，辽宁大连116029) ● ～ 摘要：从农作物生长消耗的绿水量人手，构造了农作物绿水占用指数，选取中国31个省区作为研究对象，通过对 农作物绿水占用指数的计算，揭示中国各省区农业生态系统对绿水资源占用情况的空间分布特征，发现农作物绿 水占用指数高的地区以黄淮海平原为核心集中分布，低的地区则主要分布在中国的西部。利用空间自相关分析方 法，对中国1997—2007年农作物绿水占用指数的总体空间区域差异及时间演变趋势进行研究，结果显示，中国农 作物绿水占用指数空间上存在着显著的集聚现象，但该现象逐年呈减弱趋势。结合局部自相关分析，对中国31个 省区11年间的农作物绿水占用指数区域分异的时空演变规律进行探索，并对演变原因做出解释。 关键词：绿水；农作物绿水占用指数；水资源；时空差异；中国 中图分类号：$271 文献标志码：A 文章编号：1001-679l(2010J05-0637-07 统中被分割成蓝水和绿水。蓝水是降水中形成地表水和地下水的部分，即传统的水资源。绿水是降水下渗到 非饱和土壤层中用于植物生长的水，是垂向进入大气的不可见水，可以认为是蒸散发¨1。绿水系统包括森 林、草场、湿地及雨养农作物的耗水，它既支撑陆地生态系统，也支持雨养农作物生产，对维持陆地生态系 统安全和雨养农业粮食安全具有十分重要的作用。．由此可知，农业生态系统与陆地生态系统之间存在着对绿 水资源的争夺问题，因此在粮食生产与维系自然生态系统服务之间分享绿水将成为2l世纪的又一生态水文 挑战【21，而测算农业生态系统与陆地自然生态系统占用的绿水量就显得尤为重要。鉴于此，本文构建了农 作物绿水占用指数，估算出中国各省农业生态系统所占绿水比重，期望有助于协调农业生态系统和陆地自然 生态系统间的绿水量，达到既保障粮食生产安全又维护陆地自然生态系统服务功能的目的，同时为开展绿水 管理及蓝绿水综合利用研究等提供参考。 1 农作物绿水占用指数的构建 通过对绿水、蓝水、虚拟水(在生产产品和服务过程中所需要的水资源数量”1)及农作物生产灌溉用水 等多方面的研究，提出农作物绿水占用指数。 形一形” 卢=弓_尹×100％ (1) 式中 形，为农作物生产所需的虚拟水总量，亿m3；W。为农田灌溉用水量，亿In3；田为灌溉水利用系数；P 为降水总量，亿m3；W为水资源总量，亿m3。 根据生态水文学观点，降水总量包括蓝水和绿水两部分¨】，蓝水是传统的水资源总量，因此式(1)中分母 为绿水总量；农作物生产所需的虚拟水是在农作物生长过程中消耗的水分在农产品自身上的体现，是其实际蒸 散发量，该值要远大于农作物生长消耗的蓝水量，因为其中包含了很大一部分绿水量，虚拟水总量的计算方法 收稿日期：2009-07-06 基金项目：国家自然科学基金资助项目；国家社会科学基金资助项目(07BJY066) 作者简介：孙才志(1970一)，男，山东烟台人，教授，博士生导师，博士后，主要从事水资源评价与管理研究。 E-mail：suncaizhi@sohu．corn 万方数据 638 水科学进展 第2l卷 见参考文献[5]，本次研究的农作物主要包括：粮食类(水稻、小麦、玉米、大豆、薯类)及经济作物类(棉花、油 料作物、甘蔗、甜菜、烟草、水果)。，7是指灌入田间可被作物利用