了解华北平原小麦,玉米作物生产水足迹的研究

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1、ResourcesScience第32卷第11期2010年11月2010，32（11）：2066-2071Vol.32，No.11Nov.，2010文章编号：1007-7588（2010）11-2066-06华北平原小麦、玉米作物生产水足迹的研究1,211,21,21,2盖力强，谢高地，李士美，张彩霞，陈龙（1.中国科学院地理科学与资源研究所，北京100101；2.中国科学院研究生院，北京100049）摘要：水足迹概念将水问题拓展到了社会经济领域，是当前测度人类活动对水资源系统影响的理想指标。本文借助水足迹的概念，计算了华北平原地区（河北、北京、天津）小麦、玉米的虚拟水含量及其生长生产

2、水足迹，并就绿水的重要性和灰水对环境的不利影响进行了相关分析。结果显示：2007年华北平原主要地区小麦虚拟水含量为1.054m3/㎏，生长用水以蓝水为主；玉米虚拟水含量为0.808m3/㎏，生长用水以绿水为主；小麦生产水足迹为172×108m3，其中绿水足迹30.85×108m3，蓝水足迹102.5×108m3，灰水足迹38.65×108m3；玉米生产水足迹为173.07×108m3，其中绿水足迹101.06×108m3，蓝水足迹26.92×108m3，灰水足迹45.09×108m3。通过分析表明：绿水在当地农作物生产中占有重要的地位，绿水的使用与作物的生长特点及作物生长周期有关；小麦

3、、玉米总水足迹约为当地水资源总量的2.2倍，减少小麦、玉米作物生产水足迹对华北平原具有重要的意义。关键词：水足迹；虚拟水；小麦；玉米；华北平原1引言生产水足迹研究较少。农业是世界上最大的水资源利用部门，有效的华北平原在黄河下游，主要由黄河、淮河、海河评价农业水资源利用情况对水资源管理具有十分等河流带来的泥沙逐渐向东冲积而成，地处42重要的意义。然而过去评价一个国家和地区农业36°-40°N，114°-119°E，总面积约12×10km，属半对水资源的消费利用状况时，通常以农业灌溉用水干旱、半湿润气候带，暖温带大陆性季风气候，四季作为主要的表征指标，但这种方法忽视了农业生产变化明显，冬季

4、寒冷干燥夏季高温多雨。华北平原中对土壤水的利用及肥料和农药对水资源污染的主要分布有潮土、棕壤、褐土和部分盐碱土，是中国影响。针对这一缺陷，荷兰水资源专家Hoekstra基重要的粮棉油生产基地，小麦-玉米轮作是该地区于加拿大经济学家WilliamRees提出的“生态足迹”主要的粮食种植体系，同时其水资源供需矛盾和水(EcologicalFootprint)理论[1,2]，在虚拟水研究的基础环境问题也尤为突出。本文以华北平原地区的河上，于2002年提出了水足迹（waterfootprints）的概念北、北京、天津为研究区域，计算其主要农作物体系[3]。水足迹评价拓宽了传统水资源评价体系的外

5、延的生产水足迹情况，对科学管理水资源、合理规划和内涵，将实物形态的水与虚拟形态的水联系起主要农作物种植及解决其相关的生态环境问题有来，涵盖了蓝水、绿水和灰水，更能真实地反映对水着十分重要的意义。资源的需求和占有状况。基于不同的理解角度，水2概念界定：绿水、蓝水和灰水水足迹足迹不仅可以表示消费水足迹，又可表示生产水足在作物生产过程中所需的水主要有三种类型：[7]迹，一种产品的生产水足迹就是生产该产品所消费绿水、蓝水、灰水。据Falkenmark，用“绿水”来表[4~6]的水资源的量。但以往的研究多是集中在人类示赋存于土壤非饱和含水层并能以蒸散的形式为对水资源的消费情况，即消费水足迹，而对

6、产品的植物利用，即通常所说的土壤水；用“蓝水”来表示收稿日期：2009-04-12;修订日期：2010-04-14基金项目：国家科技支撑计划项目（编号：2006BAC18B01）；国家自然科学基金资助项目（编号：30770410）。作者简介：盖力强，男，河北行唐人，博士生，从事资源生态及生态经济研究。E-mail:geliqiang220@163.com通讯作者：谢高地，E-mail:xiegd@igsnrr.ac.cnhttp://www.resci.cn盖力强等：华北平原小麦、玉米作物生产水足迹的研究20672010年11月赋存于河流、湖泊、水库、池塘及蓄水层中的地表水式中IR为灌

7、溉用水量；CWR为作物需水量；ER为和地下水。因此，作物生长过程中消耗的水资源量有效降雨量；VWprod为农产品的虚拟水含量；VWg为就是其消耗的绿水和蓝水之和。此外,在作物生长绿水虚拟水含量；VWb为绿水虚拟水含量；Y为作物过程中必须施加肥料和喷洒农药,并因此造成水质产量。污染，据此把为使水质达到安全标准，用于稀释各种3.2灰水营养元素（N、P、K）及药剂所需水资源量称为灰水。在作物生长过程中，由于肥料和农药的施用对作物生产水足迹据此可分为绿