未來氣候情境對(duì)作物生產(chǎn)水足跡的影響研究——以河套灌區(qū)為例.pdf

1、氣候變化已對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和水資源消耗產(chǎn)生重要影響，合理評(píng)估未來氣候情景下區(qū)域農(nóng)業(yè)用水的演變過程和特征能夠?yàn)閰^(qū)域水資源管理和應(yīng)對(duì)氣候變化提供依據(jù)。水足跡理論有助于我們明確農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程消耗的水資源類型、數(shù)量和效率，因而對(duì)制定相關(guān)決策和規(guī)劃具有重要的參考價(jià)值。本研究利用統(tǒng)計(jì)降尺度軟件(Statistical DownScaling Model，SDSM)，預(yù)測(cè)了河套灌區(qū)在A2(人口持續(xù)增長(zhǎng)，新技術(shù)發(fā)展緩慢，注重區(qū)域性合作)和B2(人口以略低A2的

2、速度增長(zhǎng)，注重區(qū)域生態(tài)改善)氣候情境下未來主要?dú)庀笠蜃樱诖嘶A(chǔ)上計(jì)算了未來河套灌區(qū)參考作物需水量(ET0)、主要作物需水量(ETc)以及主要作物生育期內(nèi)的有效降水量(Pe)。利用作物模型AquaCrop，結(jié)合未來氣象參數(shù)，對(duì)河套灌區(qū)主要作物產(chǎn)量進(jìn)行了模擬，并結(jié)合計(jì)算所得作物需水量與生育期有效降水量，對(duì)未來情境下河套灌區(qū)主要農(nóng)作物的藍(lán)水、綠水生產(chǎn)足跡進(jìn)行了量化。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)灌區(qū)未來情境下的種植結(jié)構(gòu)、用水結(jié)構(gòu)情況，分析了未來情景下灌區(qū)

3、種植業(yè)水資源供需情況。研究所得主要結(jié)論如下:
　　(1)河套灌區(qū)未來氣候向濕熱化方向發(fā)展。從時(shí)間變化來看，灌區(qū)多年平均氣溫在A、B情境下分布上升約3℃和2.2℃;多年平均降水量在A、B情境下分別增長(zhǎng)18mm和22mm。灌區(qū)平均日照時(shí)數(shù)、平均相對(duì)濕度和平均風(fēng)速在未來基本不變。從空間變化來看，各氣象要素的空間分布與觀測(cè)期相差不大，僅為值域的改變。受氣候變化，尤其是溫度上升的影響，研究區(qū)ET0呈上升趨勢(shì)，到本世紀(jì)末，研究區(qū)ET0在A情境

4、下平均增加約6％，在B情境下增加約3％。
　　(2)在氣候變化的影響下未來河套灌區(qū)作物灌溉需水量呈增加趨勢(shì)。作物ETc在預(yù)測(cè)期內(nèi)呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，且在A情境下上升幅度高于B情境。油料作物ETc增幅最大，將升高7％-15％;小麥ETc增幅最小，為3％-10％。作物生育期內(nèi)Pe以降低為主。在作物ETc升高和Pe降低的共同作用下，作物灌溉需水量呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。在種植結(jié)構(gòu)不變的情況下，到2030年，河套灌區(qū)凈灌溉需水量在A情境下將會(huì)增長(zhǎng)3.7

5、6億m3，在B情境下增長(zhǎng)2.76億m3。隨著時(shí)間的推移，河套灌區(qū)的農(nóng)業(yè)用水壓力將會(huì)越來越大。
　　(3)充分灌溉條件下，未來河套灌區(qū)作物藍(lán)、綠和總水生產(chǎn)足跡均呈下降趨勢(shì)。未來有效降水量減少且作物產(chǎn)量提高，因此作物綠水生產(chǎn)足跡整體呈下降趨勢(shì)。未來作物灌溉需水量的增長(zhǎng)程度低于作物產(chǎn)量的增長(zhǎng)程度，因此作物藍(lán)水生產(chǎn)足跡降低。藍(lán)水足跡占作物生產(chǎn)水足跡總量的85％以上，因此作物生產(chǎn)總水足跡的變化速率與作物生產(chǎn)藍(lán)水足跡基本一致。灌區(qū)主要農(nóng)作物中

6、，葵花的生產(chǎn)水足跡線性下降速率最大，為0.02(m3/kg)/10a，小麥的生產(chǎn)水足跡下降速率最小，為0.01(m3/kg)/10a。作物生產(chǎn)水足跡最大的為葵花，A情境下平均約1.98m3/kg，B情境下約2.06m3/kg;玉米生產(chǎn)水足跡最小，A、B均為1.02m3/kg左右，約為葵花的一半。
　　(4)未來河套灌區(qū)農(nóng)業(yè)供水壓力增大?；疑M結(jié)果表明，未來十年內(nèi)，河套灌區(qū)生活用水量較小，將維持在1億m3左右，而工業(yè)用水可能增長(zhǎng)一

7、倍以上，2030年可能達(dá)到3.18億m3。且模擬結(jié)果顯示，未來灌區(qū)農(nóng)業(yè)可利用水量呈下降趨勢(shì)，平均每年減少0.16億m3。在氣候變化導(dǎo)致灌區(qū)作物凈灌溉需水量增加的條件下，到2030年，河套灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水可能面臨1.9億m3-3.4億m3的空缺，農(nóng)業(yè)用水面臨威脅。
　　(5)合理調(diào)整種植結(jié)構(gòu)有利于區(qū)域農(nóng)業(yè)節(jié)水。在經(jīng)濟(jì)作物種植面積增加5％，瓜果蔬菜種植面積增加3％，而糧食作物面積降低9％的種植情境下，2030年河套灌區(qū)農(nóng)業(yè)凈灌溉凈需水量在