基于水足迹理论的灌区农业节水潜力研究

【摘要】农业是水资源消耗大户，水资源高效利用是农业发展的必然要求；农业也是我国节水潜力最大的行业，农业节水潜力研究对节水农业发展具有重要意义。人们对于农业节水潜力至今还没有统一的认识，因其概念和内涵差异，计算结果可比性差；本文应用水足迹理论，探索农业节水潜力的真值；提出了农业节水潜力理论框架体系和计算方法，将其应用于河套灌区，取得的主要研究成果如下：（1）架构了农业节水潜力的理论框架体系，建立农业节水潜力计算模型。农业节水潜力理论框架体系包括4个层次：质、内核、外核和环境，将作物需水量作为质即逻辑起点，内核就是农业节水潜力研究的7个部分，外核是对农业节水潜力计算过程和结构起着间接作用的要素，环境包括文化环境、制度环境、技术环境和经济环境4部分。农业节水潜力计算模型：农业节水潜力等于农业生产水足迹和农业生产水足迹控制标准之差，并给出边界条件。（2）提出了农业生产水足迹控制标准阈值区间，给出了农业节水潜力的计算流程。农业生产水足迹控制标准的阈值区间为[作物经济需水量,农业经济用水量]。农业节水潜力的计算流程：以作物需水量为逻辑起点，以灌区农业生产为出发点，推算出农业经济用水量；以作物需水量为逻辑起点，结合水分生产函数，推算出经济需水量；结合灌区灌溉、降水和农业生产负面效应，推算出灌区农业生产蓝水、绿水和灰水足迹，计算出农业生产水足迹；将农业经济用水量和经济需水量相结合，推算出农业生产水足迹控制标准，计算灌区农业节水潜力。（3）分析计算了河套灌区农业生产水足迹及近50年农业生产水足迹系统演化规律。计算出不同干旱水平下的各作物生育期农业生产绿水足迹、农业生产蓝水足迹，评价了农业生产灰水足迹；计算了2015年、2020年和2030年不同干旱程度和灌溉方式条件下各种作物的农业生产水足迹。利用协同论研究近50年河套灌区农业生产水足迹系统协同异化演化规律，系统在2004年前后系统发生明显变异，系统异化特征明显。（4）提出了河套灌区合理种植结构和农业生产水足迹控制标准的阈值区间，计算了种植业水资源可利用量。利用协同论研究近50年来种植系统协同异化演化规律，系统在2004年发生突变，协同异化特征明显；提出了粮食作物合理种植比例的阈值区间为（47.82%，62.66%），经济作物合理种植比例的阈值区间为（24.64%，43.49%）；在种植结构阈值区间内，灌区的水土资源匹配较为合理，环境压力较小，系统处于高度协调或协调水平。在保证粮食安全下，提出了农业生产水足迹控制标准阈值区间；计算了种植业可利用水资源总量。（5）计算了保证粮食安全、合理种植结构和水资源约束3种情景模式及2005—2008年河套灌区农业节水潜力。农业节水潜力不是一个定值，而是一个区间值，一般情况下，当采用的节水灌溉面积比例越大，农业节水潜力阈值区间的上限值和下限值就越小。阈值区间下限值是可实现的节水潜力，可通过采用工程节水和农艺节水措施实现，是现实节水潜力。农业节水潜力阈值区间上限值是农业节水潜力的理想值，是不可实现的理想值。研究发现，在全部实现高效节水的灌区，非充分供水系数应大于0.8。（6）环境因素众多，其变化速度不一，选择变化速度适中的环境因素——农业政策和社会经济发展水平，分析其对农业节水潜力的影响。在农业政策效果因子中，农作物播种面积、粮食总产量和农民纯收入与农业节水潜力是负相关关系，农业生产水足迹与农业节水潜力是正相关关系。建立了4个层次25个指标的灌区社会经济发展水平评价指标体系。筛选出其中10个指标评价河套灌区社会经济发展水平，河套灌区社会经济发展水平为2005年-0.473、2006年-0.390、2007年为-0.277、2008年-0.098；2005—2007年河套灌区社会经济发展水平较低；2008年河套灌区社会经济发展水平一般；社会经济发展水平与农业节水潜力是负相关关系。
【作者】曹连海；
【导师】吴普特；
【作者基本信息】西北农林科技大学，水土保持与荒漠化防治，2014，博士
【副题名】以河套灌区为例
【关键词】农业节水潜力；水足迹理论；农业生产水足迹；农业生产水足迹控制标准；河套灌区；

【参考文献】
[1]张宝东.并联混合动力汽车能量控制策略研究[D].长春工业大学,测试计量技术及仪器,2013,硕士.
[2]刘钊.基于网络服务的多数据库研究[D].华中科技大学,2004.
[3]刘丽.大豆分离蛋白冰淇淋的研制及其功能特性的研究[D].东北农业大学,食品科学,2013,硕士.
[4]朱思建.基于开源系统的无线传感器网络组网的研究[D].湖北工业大学,机械制造及其自动化,2014,硕士.
[5]刘兵,李嫄,许刚.开发区人才聚集与区域经济发展协同机制研究[J].中国软科学,2010,12:89-96.
[6]屈晋宇.结合压缩编码的图像选择加密研究[D].重庆大学,计算机软件与理论,2014,硕士.
[7]李婧.雷蒙·威廉斯的文学批评研究[D].华中师范大学,文艺学,2013,硕士.
[8]苏中,马少平,杨强,张宏江.基于Web-LogMining的N元预测模型[J].软件学报,2002,01:136-141.
[9]盛夏.从论书诗看清代碑学[D].广西师范大学,美术学,2013,硕士.
[10]李木金.马钢均热炉燃烧过程自寻最优控制器[J].冶金自动化,1996,03:25-28.
[11]曹嘉健.微时代下的文化狂欢：聚焦微博的传媒社会学解读[D].华东师范大学,社会学,2013,硕士.
[12]马丽娜.H区面向企业的政府扶持资金评审制度研究[D].华东理工大学,会计（专业学位）,2013,硕士.
[13]叶红英.言语行为理论与大学英语教学[D].西南师范大学,英语语言文学,2004,硕士.
[14]赵佳,沈昌祥,刘吉强,韩臻.基于无干扰理论的可信链模型[J].计算机研究与发展,2008,06:974-980.
[15]胡渊.电暖器的设计与研究[D].华南理工大学,工业设计工程,2014,硕士.
[16]李龙彪.基于流固耦合方法的充油潜水电机性能分析[D].沈阳工业大学,电气工程,2013,硕士.
[17]杨新利.审计意见与内部控制质量相关性研究[D].中国矿业大学,会计学,2014,硕士.
[18]李倩.建筑屋顶装饰与瑞兽造型[J].艺术科技,2013,11:299.
[19]陈继新.关于厦门市发展膜技术产业的建议[J].中国工程咨询.2002(12)
[20]王晓梅.课程改革中的课堂师生互动[D].西北师范大学,教育,2003,硕士.
[21]丁司懿.大型空心截面铝型材挤压的数值模拟研究[D].华南理工大学,机械工程（专业学位）,2012,硕士.
[22]吕晓娟.商品房开发项目全过程成本控制研究[D].西安建筑科技大学,建筑与土木工程,2013,硕士.
[23]孙杰.数据挖掘技术在零售业领域中的应用研究[D].东北财经大学,企业管理,2003,硕士.
[24]罗为.电力系统断路器遮断容量实时校核研究[D].浙江大学,电力系统及其自动化,2004,硕士.
[25]夏前芳,罗丹,李在均.石墨烯基葡萄糖生物传感器的电化学制备及应用[J].化学学报,2012,19:2079-2084.
[26]张阳.基于融资约束的中国上市公司现金持有价值研究[D].安徽大学,工商管理,2014,硕士.
[27]徐稳军.机场信息综合查询系统设计与实现[D].郑州大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[28]吴睿.谈《唐璜》中埃尔维拉的形象塑造及演唱技巧[D].天津音乐学院,音乐表演,2013,硕士.
[29]朱静怡.基于金融脱媒机理的金融中介创新对策[D].东华大学,企业管理,2004,硕士.
[30]潘仕梅.烟台市农业生态环境与农业可持续发展研究[D].中国农业大学,种植业,2004,硕士.
[31]秦滨,韩志刚.非线性NARMAX模型的ARMAX模型全局构造[J].控制与决策,1996,03:363-367.
[32]施介华,黄书娟,蒋敏,陈慧敏.DFT和FT-IR相结合研究糠醛与溶剂的相互作用[J].浙江工业大学学报,2014,05:499-503.
[33]都文超.星载高速大容量存储器的设计与实现[D].西安电子科技大学,电子与通信工程,2012,硕士.
[34]王凡.城市供水系统规划设计优化研究[D].长安大学,市政工程,2014,硕士.
[35]杨富强,张定华,黄魁东,王鹍,徐哲.CT不完全投影数据重建算法综述[J].物理学报,2014,05:9-20.
[36]彭晓慧.中国电力行业对外直接投资影响因素研究[D].北京交通大学,2014.
[37]李国强.糖基化修饰的脐血内皮祖细胞在骨折模型中定向归巢能力的研究[D].苏州大学,骨外科学,2013,硕士.
[38]张谦,吴抒遥,何茂伟,张玲,刘洋,李景虹,宋溪明.金纳米粒子-壳聚糖-石墨烯纳米复合材料的制备及其在生物电化学中的应用[J].化学学报,2012,21:2213-2219.
[39]宋崇辉,柴天佑.一类具有稳定性的广义预测控制算法[J].自动化学报,2004,06:807-815.
[40]陈倩.美国因素对朝鲜半岛局势的影响评析[D].辽宁大学,国际关系,2012,硕士.
[41]袁有扩.基于GPRS的双电源备自投及配电参数监控系统的设计与实现[D].内蒙古科技大学,控制工程,2014,硕士.
[42]陈肖慧.新民主主义革命时期中共的人民幸福观研究[D].山东师范大学,中共党史,2013,硕士.
[43]高明.基于视觉和惯性导航的水下机器人组合定位设计[D].浙江大学,2014.
[44]周叶子.北京市商业区硬质景观调查与优化设计研究[D].北京林业大学,城市规划与设计,2013,硕士.
[45]王芬.猪miRNA调控蛋白质相互作用“双色网络”预测及呼吸道病毒病系统生物学分子机制分析[D].西北农林科技大学,生物信息学,2014,博士.
[46]薛雪娟.论我国个人信息的法律保护[D].华东政法学院,宪法学与行政法学,2004,硕士.
[47]冯海龙.在京内资企业人才需求模型研究[D].首都经济贸易大学,劳动经济学,2013,硕士.
[48]樊涛.Lancifodilactone F的全合成研究[D].郑州大学,有机化学,2013,硕士.
[49]张克慧.支撑性资产内部价值与定价研究[D].财政部财政科学研究所,会计学,2014,博士.
[50]傅才芳.叠前子波处理[J].石油地球物理勘探,1984,03:210-223.