基于CROPWAT的西安市農(nóng)作物虛擬水分析

摘要：水資源短缺已成為西安市經(jīng)濟發(fā)展的主要制約因素之一，虛擬水有利于實現(xiàn)區(qū)域水安全，是緩解水資源壓力的新思路。利用CROPWAT對西安市主要農(nóng)作物需水量和單位農(nóng)作物虛擬水含量的計算得出，作物需水量最大的是水稻，單位虛擬水含量最大的是花生，蔬菜則是生產(chǎn)過程中單位虛擬水含量最小的產(chǎn)品。提出西安市各區(qū)應根據(jù)區(qū)域內(nèi)水資源實際情況適當調(diào)整農(nóng)作物生產(chǎn)與種植結(jié)構(gòu)，從而達到節(jié)約水資源的目標。

關(guān)鍵詞：CROPWAT；農(nóng)作物；虛擬水；水資源；西安市

中圖分類號：F323.21 文獻標識碼：C 文章編號：0439-8114（2013）14-3277-03

國外學者對虛擬水的研究相對成熟，虛擬水的研究主要集中在農(nóng)作物領(lǐng)域，尤其是糧食問題。1993年Allan[1]首次提出虛擬水概念，1996年正式定義虛擬水為生產(chǎn)商品或服務所需要的水資源量。虛擬水是很多國家解決國內(nèi)水資源短缺問題的新思路，虛擬水已經(jīng)成為國際研究的前沿領(lǐng)域。目前，虛擬水的概念從縱向和橫向兩方面都得到了拓展，Hoekstra等[2]認為測算一國的虛擬水流量并不能真正反映一國水資源的真實需求，隨即提出水足跡（Water footprint）的概念和測算方法，通過水足跡將虛擬水概念與消費聯(lián)系起來，拓展了虛擬水概念的范圍，為水資源供給和需求管理提供了新視角。虛擬資源（如虛擬土地、虛擬氮、虛擬二氧化碳等）概念的出現(xiàn)也是虛擬水概念的不斷拓展。

國內(nèi)學者對虛擬水的研究還處于起步階段，現(xiàn)有研究成果主要集中在對全國或部分地區(qū)農(nóng)作物、畜產(chǎn)品虛擬水含量的測算上，研究區(qū)域以干旱或半干旱地區(qū)為主。程國棟[3]較早從理論角度分析了水資源社會化管理與水資源恢復重建的關(guān)系。靳軍英等[4]針對虛擬水在我國水資源優(yōu)化配置中的作用進行了分析，認為水資源富足地區(qū)應發(fā)揮區(qū)域優(yōu)勢，開發(fā)和生產(chǎn)水資源密集型產(chǎn)品；水資源缺乏地區(qū)則需調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，發(fā)展高效特色農(nóng)業(yè)，通過虛擬水貿(mào)易減緩水資源壓力，實現(xiàn)生態(tài)—經(jīng)濟—水的良性循環(huán)。可見，對虛擬水的研究一定程度上可以促進水資源的優(yōu)化配置和高效利用，這對水資源貧乏的地區(qū)有重要意義。

虛擬水是在研究水資源配置效率過程中伴隨資源流動而提出的概念，被認為是解決水資源問題的重要策略。虛擬水對于水資源緊缺、以種植農(nóng)作物為主的地區(qū)來說，提供了水資源的一種優(yōu)化配置途徑，并且不會產(chǎn)生惡劣的環(huán)境后果，能較好地減輕局部水資源緊缺的壓力，虛擬水已成為緩解水資源短缺和解決糧食安全問題的有效策略。基于此，對西安市的農(nóng)作物虛擬水進行分析，以期尋求緩解水資源短缺和促進地區(qū)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的新思路。

1 西安市水資源概況

陜西省是全國水資源最緊缺的省份之一，省會西安市是陜西省關(guān)中經(jīng)濟區(qū)的核心城市，現(xiàn)已成為中國中西部地區(qū)重要的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科技、商貿(mào)、旅游和文化中心。隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的加速和經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，西安市對水資源的需求量將持續(xù)增加。西安市的水資源總量僅占關(guān)中地區(qū)的31.22%、占陜西省的5.54%；年人均用水量為184.9 m3，低于關(guān)中地區(qū)和陜西省的平均水平。作為陜西省的糧倉，西安市的農(nóng)作物生產(chǎn)對陜西省經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義，由于農(nóng)作物生產(chǎn)耗水量較大，水資源短缺已成為長期制約西安經(jīng)濟社會發(fā)展的主要因素。

2 西安市農(nóng)作物虛擬水實證分析

2.1 研究方法

2.2 數(shù)據(jù)來源與選取

研究數(shù)據(jù)主要包括氣象數(shù)據(jù)、作物參數(shù)和農(nóng)作物產(chǎn)量數(shù)據(jù)。其中氣象數(shù)據(jù)包括太陽輻射、月平均最高和最低氣溫、相對濕度、日照時數(shù)、風速、月降水量及土壤條件，作物系數(shù)是作物需水量與參考蒸散量之比值，以上數(shù)據(jù)都來源于聯(lián)合國糧農(nóng)組織數(shù)據(jù)庫；農(nóng)作物產(chǎn)量數(shù)據(jù)主要來源于歷年的《中國區(qū)域經(jīng)濟統(tǒng)計年鑒》和《陜西統(tǒng)計年鑒》。

西安市是關(guān)中地區(qū)的典型代表城市，陜西省農(nóng)作物生產(chǎn)主要集中在關(guān)中地區(qū)，考慮西安市氣象數(shù)據(jù)的代表性和易得性，選擇西安市氣象數(shù)據(jù)作為計算作物需水量的依據(jù)，這與陜西省農(nóng)作物的實際生產(chǎn)狀況基本吻合。

2.3 實證分析與結(jié)果

3 結(jié)論與建議

基于CROPWAT模型對陜西省西安市主要農(nóng)作物的需水量和虛擬水含量進行測算，初步得到以下結(jié)論：①在選取的7種主要農(nóng)作物中，作物需水量最大的是水稻，需水量最小的是花生；所選取的糧食作物需水量普遍大于其他農(nóng)作物的需水量。②通過對比分析，花生和棉花是生產(chǎn)過程中單位虛擬水含量較高的農(nóng)作物，蔬菜則是生產(chǎn)過程中單位虛擬水含量最小的產(chǎn)品。因此，為提高水資源的利用效率，節(jié)約用水，使整個農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的總體經(jīng)濟效益得到提到，并能最大限度地實現(xiàn)經(jīng)濟效益和環(huán)境效益、社會效益的協(xié)調(diào)發(fā)展，建議從以下方面進行調(diào)整。

1）應適當調(diào)整農(nóng)作物的生產(chǎn)與種植結(jié)構(gòu)。西安市的水資源具有時空分布不均的特點，從時間分布看，降水量的年際變化較大，降水主要集中在6～9月份；從空間分布看，徑流主要分布在山區(qū)，山區(qū)徑流占地表徑流總量的86.4%；平川和臺塬階地區(qū)僅占13.6%。該區(qū)域水資源短缺，不適宜建設(shè)商品糧基地，應當壓縮高耗水的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，大力節(jié)約實體水資源。西安市應根據(jù)本區(qū)域的水資源實際儲存、利用狀況適當調(diào)整農(nóng)作物的生產(chǎn)與種植結(jié)構(gòu)，在人均水資源利用率較低的情況下適當減少水稻和花生的生產(chǎn)，同時增加其他糧食作物和蔬菜的生產(chǎn)。

2）加強國內(nèi)地區(qū)之間的農(nóng)作物虛擬水貿(mào)易。依靠虛擬水戰(zhàn)略，加強國內(nèi)的糧食貿(mào)易，缺水地區(qū)從國內(nèi)糧食生產(chǎn)富足的地區(qū)購進糧食，實現(xiàn)地區(qū)糧食供給平衡，以緩解自身水資源的緊缺壓力，更好地保證區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件較好地區(qū)的糧食生產(chǎn)，實現(xiàn)區(qū)域水資源的可持續(xù)利用。

3）在農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易結(jié)構(gòu)調(diào)整時，應參考各類農(nóng)產(chǎn)品具體的虛擬水含量，采取相應的對策，對虛擬水資源密集型產(chǎn)品主要采取進口替代政策，而出口時盡量以虛擬水資源含量較低的產(chǎn)品為主導，以淡化風險，保障糧食安全。

參考文獻：

[1] ALLAN J A. Fortunately there are substitutes for water otherwise our hydro-political futures would be impossible [A]. Priorities for Water Resources Allocation and Management[C].London：ODA，1993. 13-26.

[2] HOEKSTRA A Y. Virtual water trade：Proceedings of the international expert meeting on virtual water trade[A]. Value of Water Research Report Series No.12[C]. Ihe Delft： Hoekstra A Y，2003：13-17.

[3] 程國棟.虛擬水——中國水資源安全戰(zhàn)略的新思路[J].中國科學院院刊，2003，18（4）：260-265.

[4] 靳軍英，張愛靜，袁 玲.虛擬水在我國水資源優(yōu)化配置中的應用[J].西南師范大學學報（自然科學版），2011，36（4）：205-210.

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