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564 第五届博士生学术年会论文集 基于“虚拟水理论的农业水资源利用效率研究 ——以陕西省宝鸡峡灌区为例 赵建民1 李 靖2 1．西北农林科技大学资源与环境学院，陕西省杨凌区，712100； 2．西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西省杨凌区，712100 摘 要 基于“虚拟水”理论，以陕西省宝鸡峡灌区为例，研究了农业水资源利用效率，提 出了评价农业水资源利用效率的几个指标。农业节水的关键是减少水资源的无效损失。水资 源的无效损失既包括不参与农作物光合作用的水分消耗，也包括因作物产量达不到其水分生 产潜值而多消耗的水资源量。在我国西北地区，灌溉能提高复种指数，充分利用休闲期光热资 源，将无效蒸发转化为有效蒸腾，可提高水资源利用效率。 关键词 农田水利 虚拟水 水资源利用效率 宝鸡峡灌区 我国是一个缺水的大国，农业用水占总用水量的60％以上，大量的水资源用于农业灌溉，加剧了我 国北方生态、生产以及生活用水之间的矛盾。因此，研究并科学地评价农业水资源利用效率是非常必 要的。 一、评价原理与方法 农业生产消耗的水资源主要来自大气降水、灌溉以及潜水毛管上升，其中一部分被土壤吸附，形成 农田土壤水，最终由蒸发蒸腾进入大气；另一部分则通过径流、退水、渗漏等补给地表水体和地下含水 层，其中一部分通过水面与陆面蒸发散失，另一部分则成为可再次利用的水资源。蒸发蒸腾掉的水量， 一部分参与形成农产品，另一部分则成为无效甚至有害的损失。农业用水过程的复杂性增加了科学评 价农业水资源利用效率的难度。传统意义上的灌溉水利用率，只是农业水资源的表观利用效率，只反映 了灌溉水向农田土壤水转化的效率，没有考虑农业灌溉补充、涵养水资源的作用，也无法显示灌溉水转 化为农产品效率的高低。因此，有必要将“虚拟水”理论引入到农业水资源利用效率的评价之中。“虚拟 水”是由伦敦大学亚非研究院TonyAllan教授于1997年提出的新概念，它可以定义为：在生产商品和 服务中所需要的水资源数量，被称为凝结在产品和服务中的虚拟水量。 计算虚拟水量的基本方法是用实物量乘以其相应的虚拟水含量，即； W。=删，Y (1) 式中：w。为蕴涵在实物中的虚拟水量，m3；7．00。虚拟水含量，m3／kg，Y为实物量，kg。 农作物的虚拟水含量，可以在采用彭曼公式计算参考作物需水量(ETo)的基础上，乘以作物系数得 到作物需水量，然后用作物需水量除以作物产量得到单位初级产品的虚拟水含量。作物需水量对应的 产量是一定光照、热量条件下的某种作物的生产潜势，因此，基于彭曼公式的作物虚拟水含量，是一种标 准虚拟水含量。 农业与林业 565 El，一k，ETo (Z) 鲫。一ET。／Y。 (3) 式中：EL为某种作物的作物需水量，m3／hm2；k。为作物系数；E丁0为基于彭曼公式的参考作物需水量， m3／hm2；ym。为一定光照、热量条件下的某种作物的生产潜势，kg／hm2。 k可用下式计算L3]： k一106奎FE(Q,d，，(Ti)粤 (4) 式中：Q为作物第i个生长阶段太阳光和辐射强度。J／m2d；E为光合作用效率；F是经济系数，一般为 个生长阶段的热量生产函数；L。为作物第i个生长阶段作物的叶面积指数；L。为作物整个生长阶段作物 的最大叶面积指数。 标准虚拟水含量反映了在一定光热条件下，农作物达到其产量潜势时单位农产品消耗的水资源量。 从节水的角度考虑，农作物的生产布局应该向其标准虚拟水含量较低的地区集中。 现实生产中由于水分、土壤肥力、管理等因素的限制，作物单产可能远低于其产量潜势，因此，生产 单位农产品实际的虚拟水含量可以表示为：