妇科 偷拍 基于水踪影的山东省农业水土资源匹配特征及缺少压力分析
水资源和地盘资源是生态系统的障碍组成部分妇科 偷拍, 为农业发展提供了障碍的物资基础和生态职业[1—4]。水资源作为区域农业地盘应用的截止要素, 其数目实时空散播神色决定着地盘粮蔬坐蓐才气, 而粮蔬坐蓐行为是地下水蹧跶的根源场所, 深化影响水资源轮回及安全[5—6]。高强度农业竖立引起的农业水土资源系统生态环境问题日益增多, 地下水位着落[7]、面源稠浊加重[8]等负面影响慢慢阐明, 水土资源压力日渐加多, 严重箝制了农业的可握续发展[9—10]。怎样对粮蔬坐蓐经由中伴生的水土资源缺少进行准确评估以促进水土资源合理建设, 成为鼓吹农业资源高效应用和可握续发展的蹙迫需求。
当今, 国表里针对水土资源的商酌多聚焦在三方面：一是两者的交互作用和反馈作用, 比如地盘应用对水量及水质的影响[11—13]、地盘应用与水资源需求的关系[14]等；二是定性、定量形容水土资源的匹配景况以及两者匹配神色的平衡进程, 该类商酌多借助匹配度模子及基尼所有进行评价[15—16]；三是水土资源建设与社会经济系统间的关联关系, 如水土匹配情况与农业经济增长的关系性分析[17—18], 多在流域模范或省级模范张开。水土资源方面的商酌后果颇为丰富, 但以往传统商酌多以农业用水统计数据作为基础数据商酌水土匹配[16, 18], 且关系统计数据不息以蹧跶的地表水和地下水之和为主要规画程序, 莫得沟通到有用降水对农业坐蓐的孝顺, 使得农业水土建设的评价略显局促。水踪影作为对地区资源蹧跶进行核算并定量探讨农业坐蓐中水资源蹧跶对生态环境酿成的影响[19—20], 拓宽了传统水资源的外延和内涵。水踪影将实体水与凭空水鸠合起来, 涵盖蓝水、绿水和灰水, 更能信得过反应农业坐蓐对水资源的需乞降占有景况[21—23]。因此本商酌将水踪影主意纳入核算框架, 以便在广义模范下评价区域农业水资源的蹧跶情况, 使得农业水土资源匹配度测算及水资源稀缺性评价更为科学、全面。另一方面, 以水踪影为切入点评价农业水资源应用及优化农业水土资源建设的商酌, 多护理食粮坐蓐中的水资源蹧跶[17, 22], 而对蔬菜坐蓐经由, 尤其是门径蔬菜坐蓐的水资源蹧跶商酌不及, 且忽略区域内食粮及蔬菜坐蓐效用互异性, 截止了农业坐蓐经由中水土资源评估的全面性。此外, 区域层面上农业坐蓐所酿成的资源稀缺性及关系的社会、经济及坐蓐环境要素等方面对其酿成的影响有待进一步明确。
山东省是我国典型的食粮主产区及蔬菜坐蓐基地, 2019年, 山东省应用世界3.25%的农业用水、6.54%的耕大地积坐蓐了世界8.07%的食粮和11.35%的蔬菜, 为防备国度粮蔬安全作念出障碍孝顺。凭证《2019年山东省水资源公报》, 农田灌溉用水占全省总用水量的53.9%, 地下水抽取占全省总给水量的36.8%, 地下水超采酿成的地下水漏斗等水资源缺少问题高出[7, 24]。当今, 水土资源的有限性已成为制约山东省农业可握续发展的关节要素。基于此, 本文选拔山东省为案例区开展商酌。最初基于县域模范, 构建了食粮及蔬菜的水土资源蹧跶清单, 对区域农业水土资源的匹配及平衡情况进行互异性测度。其次, 通过构建农业水资源和耕地稀缺性主张, 分析水土资源缺少的空间互异相称与社会、经济及坐蓐环境要素等的关系关系, 终末提议粮蔬农业水土资源建设优化的改善对策。
1 材料与方法 1.1 商酌区域大略山东省(34°22′—38°24′N, 114°47′—122°42′E)地处华北平原, 属暖温带季风表象类型, 降雨荟萃, 雨热同季。2019年, 山东省食粮产量5357×104 t, 占世界食粮总产量的8.1%, 居世界第三位；蔬菜产量8181×104 t, 占世界蔬菜总产量的11.4%, 居世界第一位, 为防备国度粮蔬安全作念出障碍孝顺。当今, 山东省东谈主均耕地800 m2, 东谈主均水资源占有量334 m3, 均权臣低于世界东谈主均水平, 短期内东谈主多、地少、水缺的资源景况难以改变。同期, 山东省“十四五”野心, 明确提议强化水资源刚需拘谨, 严控农业用水总量和强度, 加速发展旱作农业；强化耕地数目、质料、生态“三维一体”保护, 确保耕地总量不减少, 质料不裁汰, 为区域农业水土资源的可握续应用提供了明确的计谋率领。因此, 以山东省为案例开展农业水土资源建设相称关系商酌具有障碍的实验意旨。山东省农业水土资源资质与应用情况以及农业坐蓐如图 1所示。
1.2 商酌方法 1.2.1 粮蔬坐蓐水踪影水踪影的提议拓宽了传统水资源评价体系的内涵和外延[25]。凭证水踪影的界说, 作物坐蓐水踪影是表征坐蓐单元质料作物所需要的水资源数目, 包括蓝水踪影(WFblue)、绿水踪影(WFgreen)和灰水踪影(WFgrey)[26]。蓝水踪影默示作物孕育经由中蹧跶地下水和地表水的量[19]；绿水踪影默示作物孕育蹧跶储存在泥土中水的量, 不息以有用降雨量表征[19]；灰水踪影默示的是将作物坐蓐经由中的稠浊物负荷收受同化所需要淡水资源的量[27]。本商酌在县域模范上, 经受从下到上的方法, 野心主要食粮作物(冬小麦、玉米、大豆)和露地蔬菜(包括番茄、黄瓜、茄子、白菜、菜花等10余种)的蓝、绿水踪影以及门径蔬菜(门径黄瓜、门径番茄、门径茄子、门径辣椒等)的蓝水踪影, 食粮及露地蔬菜的蓝绿水踪影野心公式如下：
(1)
(2)
其中, ETblue(mm/d)和ETgreen(mm/d)离别默示作物的蓝水蒸散量和绿水蒸散量；n是作物生养期长度；10为单元转化所有；Y为作物单元面积产量(kg/hm2)。
(3)
(4)
(5)
(6)
其中, ETc默示作物蒸散量(mm)；ET0默示参考作物蒸散量(mm/d), 凭证FAO保举的Penman-Monteith公式[28], 应用CropWat 8.0软件测算[29]；Kc为FAO保举的作物转换所有；Pe为作物生养期内有用降雨量(mm), 凭证教学公式(6)野心；P为实质日降雨量(mm/d)。在进行门径内蔬菜蓝水蒸散量核算时, 沟通到门径阻滞或半阻滞环境与大田环境的互异, ET0是纠正过复合门径内空气对流和冠层温度互异的蒸散值, 详备野心参数及公式请参考关系文件[30—31]。基于CropWat模子核看成物需水量所需的门径内最高温度、最低温度及湿度等主张以不同种类门径蔬菜的实质坐蓐处理最好环境条目作为基础数据进行。
为反应区域灌溉用水效用及实质灌溉情况, 商酌构建了非充分灌溉条目下基于蓝水踪影的作物实质蓝水灌溉量(practical blue water, BWp)核算主张, 野心公式如下：
(7)
其中, IPA为区域耕地灌溉率, 为有用灌溉面积占总耕大地积的比例；IEU是农田灌溉水有用应用所有, 即粮蔬实质蓝水蒸散蹧跶的灌溉水量占灌溉引水量的比例, 2019年山东省农田灌溉水有用应用所有为0.643。
粮蔬坐蓐灰水踪影野心公式如下：
(8)
其中, α为淋溶率, 默示参加水体的化学物资(氮肥)的量占该物资施用量的比例, 由文件调研获取[32—33]；AR为施用氮肥的折纯量(kg)；Cmax默示氮肥最大环境允许浓度, Cnat默示氮肥在水体的运行浓度。
沟通非充分灌溉的粮蔬坐蓐总水踪影WFt(m3)野心公式为：
(9)
其中, Ti, j为地区j作物i的总产量。
1.2.2 基于水踪影的水土匹配所有及基尼所有分析农业水资源与地盘资源的匹配水平对提高农业水土资源应用率和应用效用、合作水土资源与生态环境间的关系以及发展可握续农业意旨要紧。本商酌中, 引入水土匹配所有揭示区域模范上农业水资源和地盘资源时空分派的荒诞进程。水土资源分派的一致性水平越高, 则匹配进程越好, 农业坐蓐条目越优厚。水土资源匹配所有的野心以单元面积上作物坐蓐水踪影的量默示[15], 野心公式为：
(10)
(11)
其中, Rquan, j(104 m3/hm2)和Rqual, j(104 m3/hm2)离别默示地区j农业水土资源数目匹配所有和质料匹配所有；Ltotal默示耕地总面积。
洛伦兹弧线由好意思国经济学家Lorenz于20世纪初提议, 用来表征不同国度或团结国度不同区域之间的金钱分派平均情况。鉴于水资源与地盘资源在空间散播上具有与“东谈主口—收入”相似的不平衡性, 洛伦兹弧线被拓展用于测度区域农业水土资源匹配的合作水平[16, 34]。基于洛伦兹弧线野心获取的基尼所有(G)越接近于1, 标明两种资源极不匹配, 反之标明区域农业水土资源的匹配合作水平较好。基尼所有的野心公式为：
(12)
其中, Mj为第j个山东省地级市的农业水资源累积比例；Pj为第j个地级市粮蔬栽培面蓄积积比例。
1.2.3 基于水踪影的水土资源缺少压力本商酌以水踪影稀缺性(water footprint scarcity, WFS)表征农业水资源缺少压力, 同期沟通水资源数目(即蓝水和绿水)以及水资源质料(灰水)对其的影响。地区j的WFS界说为特定期间内作物用水与区域农业可应用水资源量的比值[35], 野心公式为：
(13)
其中, AWAj是区域农业可应用水资源量(m3), 为区域作物灌溉用水(BWA)和耕地可用绿水(GWA)之和。其中,
(14)
(15)
WR为区域水资源总量(m3)；AWU和TWU离别为区域农业用水和总用水量。
参考水资源缺少压力的界说, 本商酌以耕地稀缺性(CLS)表征区域农业地盘资源缺少压力, 并将其界说为区域粮蔬栽培面积(Lcrop)与耕地总面积(Ltotal)的比值, CLS值越大, 标明区域粮蔬作物复种指数越高, 耕地则越稀缺。公式为：
(16)
本商酌将农业水资源缺少压力与该地区地盘资源缺少压力的比值界说为水土资源相对缺少指数(RS), 野心公式为：
(17)
当RS>1时, 标明区域水资源缺少压力大于地盘资源缺少压力, 该区域属于水资源相对缺少区；当RS≤1时, 区域则属于地盘资源相对缺少区。
1.3 数据开头山东省基于县域模范的耕大地积、粮蔬栽培面积、产量以及化肥施用量等基础数据开头于《山东统计年鉴2020》及各地市2020年统计年鉴；水资源总量及农业用水量等主张开头于《2019年中国水资源公报》；基于CropWat 8.0核算粮蔬坐蓐蓝绿水踪影所需要的现象数据, 包括气温、降雨、光照等参数开头于国度现象科学数据中心()；作物所有Kc及生养期长度参考FAO —56保举的程序作物所有；核算灰水踪影所需的农业氮元素的最大环境允许浓度Cmax(0.01 kg/m3)开头于文件调研[32—33]。
2 收尾与分析 2.1 粮蔬农业坐蓐水踪影空间特征领会山东省主要食粮及露地、门径蔬菜作物坐蓐水踪影互异较大(表 1)。其中, 大豆坐蓐水踪影最高, 各市均值为2.84 m3/kg；小麦和玉米坐蓐水踪影互异较小, 各市均值离别为1.58 m3/kg和1.50 m3/kg。由于较高的单产水平, 单元质料蔬菜作物坐蓐水踪影远小于食粮作物, 且露地蔬菜坐蓐水踪影(0.24 m3/kg)高于门径蔬菜(0.21 m3/kg)。在水踪影组成来看, 食粮作物蓝水踪影占比最高, 其中小麦蓝水踪影占比最高(各市均值55.20%), 其次是大豆(51.45%)和玉米(39.18%)；小麦绿水踪影(13.42%)和大豆灰水踪影占比最低(8.79%)。蔬菜的灰水踪影占比最高, 露地蔬菜和门径蔬菜灰水踪影离别占比54.09%和61.73%, 且门径蔬菜的蓝水踪影(38.27%)占比高于露地蔬菜(16.32%)。
2019年, 山东省食粮和蔬菜总水踪影为811亿m3, 其中食粮总水踪影占比78.50%, 蔬菜总水踪影占比21.50%, 食粮坐蓐绿水、蓝水及灰水蹧跶总量离别是蔬菜的9.34、7.10和2.74倍(图 2)。省级模范上粮蔬总水踪影中, 蓝水占比24.63%, 绿水占比35.02%, 灰水占比40.35%。由于各市粮蔬坐蓐范畴、栽培结构及处理形状的互异, 各市食粮及蔬菜的总水踪影存在显著互异(图 2)。全体上, 粮蔬坐蓐总水踪影受地势影响显著, 鲁西北及鲁西南平原地区的粮蔬总水踪影占相比大；鲁中山区及山东半岛地区粮蔬总水踪影巨额偏低。其中, 食粮坐蓐总水踪影最高的为菏泽市(92亿m3), 其次是德州市(85亿m3)和聊城市(69亿m3)。蔬菜坐蓐总水踪影最高的为潍坊市(23亿m3), 其次是菏泽市(21亿m3)和济宁市(19亿m3)。威海市、日照市、东营市等地的食粮及蔬菜坐蓐水踪影最低。
2.2 粮蔬农业水土资源匹配神色分析2019年, 山东省平均水土资源数目匹配所有为0.622×104 m3/hm2, 平均水土资源质料匹配所有为0.416×104 m3/hm2。全体而言, 沟通资源数目和质料的水土匹配所有在空间上基本上呈现出一致性(图 3)。具体地, 聊城市的水土资源质料匹配所有最高(0.921×104 m3/hm2), 其次是德州市(0.890 ×104 m3/hm2)、菏泽市(0.816×104 m3/hm2)；日照市的水土数目匹配所有最低(0.340×104 m3/hm2), 其次是临沂市和威海市。对于水土资源质料匹配所有, 枣庄市最高(0.596×104 m3/hm2), 其次是聊城市(0.588×104 m3/hm2)和德州市(0.586×104 m3/hm2), 菏泽市(0.553×104 m3/hm2)与泰安市(0.519×104 m3/hm2)紧随自后；最低的为日照市(0.197×104 m3/hm2)、威海市(0.204×104 m3/hm2)和烟台市(0.262×104 m3/hm2)。
水土资源数目匹配所有越高, 标明山东省农业坐蓐水资源与地盘资源时空散播平衡, 农业坐蓐条目优厚；而水土资源质料匹配所有越高, 则标明农业坐蓐经由所酿成的单元面积耕地上稠浊的水资源量越大, 当地的农业面源稠浊压力越大。基于资源数目和质料的水土资源洛伦兹弧线及基尼所有, 2019年山东省的水土资源数目匹配(0.172)比质料匹配(0.156)差, 标明山东省农业坐蓐所产生的资源数目影响比坐蓐经由对资源质料产生的影响更大。
2.3 粮蔬农业水土资源缺少压力空间异质性分析山东省农业水资源及地盘资源缺少压力空间散播全体阐扬出同质性, 即水资源缺少地区相同濒临着较大的地盘资源缺少压力(图 4)。水资源缺少压力全省平均为1.18, 地盘资源缺少压力平均为1.24, 地盘资源缺少压力高于水资源缺少压力。具体地, 德州市、聊城市、菏泽市的水资源缺少压力最大, 其次是滨州市和东营市；临沂市、日照市、威海市的水资源缺少压力最小。对于农业地盘资源而言, 压力最大的地市是德州市、聊城市和菏泽市, 其次是枣庄市和济宁市；压力最小的为威海市、日照市、烟台市。
全省的水土资源相对缺少平均值为0.94, 水资源相对缺少区多于地盘资源缺少区(图 5)。其中, 水资源相对缺少区以农业可用水资源量较低的烟台市和青岛市最为高出, 该两市或可通过裁汰高蓝水踪影作物栽培面积, 裁汰区域农业用水强度, 促进水土资源的相对建设。临沂市属于地盘资源相对缺少区, 沟通到临沂市地形, 一方面应加强对山区耕地资源的竖立与应用, 另一方面, 可通过实践立体无土栽培形状坐蓐蔬菜, 已毕区域水土资源的充分应用。
为分析影响各地市农业水土资源相对缺少的原因, 本商酌中式三个方面的六个主张包括社会要素(东谈主口密度和城镇化率)、经济要素(东谈主均GDP和农业产值占比)以及坐蓐环境要素(农业用水结构和有用灌溉面积), 商酌其与农业水土资源缺少的关系关系。分析发现, 农业用水结构及有用灌溉面积与WFS及CLS均呈现出权臣正关系的关系, 除此以外, 东谈主均GDP和农业产值占比与CLS呈现权臣正关系, 但与WFS莫得权臣关系性, 且两个社会要素对水土资源缺少压力莫得权臣影响(表 2)。标明, 区域的经济发展可能会导致耕地资源非农化, 进而导致农业地盘资源缺少压力增大, 而基于坐蓐视角的社会要素对区域的农业水土资源缺少压力影响不大。
3 盘考单元质料粮蔬作物坐蓐水踪影与作物单元面积产量、表象条目、施肥民风、区域灌溉率及灌溉手艺等密切关系。山东省作物坐蓐蓝水踪影食粮(0.98 m3/kg)权臣高于蔬菜, 门径蔬菜(0.08 m3/kg)高于露地蔬菜(0.04 m3/kg), 其中露地蔬菜蓝水踪影与已有商酌中露地蔬菜蓝水踪影0.01 m3/kg接近[36—37]。对于门径蔬菜坐蓐水踪影的商酌, 当今还很有限。凭证本文收尾, 全省模范上, 门径蔬菜实质蓝水蹧跶量占粮蔬总量的14.21%, 潍坊、临沂及枣庄等地该比例以至高达25%。但值得一提的是, 本商酌凭证据践教学, 假定门径蔬菜灌溉是在充分灌溉条目下, 且主要依赖于地下水, 野心的基于水踪影的蓝水蹧跶量或大于实质灌溉量。针对门径蔬菜坐蓐, 在进一步提高集成灌溉手艺的基础上, 加强对绿水的汇注及应用, 将有助于缓解区域门径农业用水压力。此外, 基于粮蔬单元质料水踪影的互异, 在住户饮食民风的基础上, 凭证《中国住户平衡膳食浮屠》指南, 率领住户恰当提高蔬菜摄入比例, 或可在一定进程上引起区域食粮及蔬菜栽培结构的变化, 并进一步促进农业水土资源开释, 提高农业水土资源建设效用。
农业水土资源数目匹配所有与资源缺少压力散播呈现出一致性, 二者与粮蔬作物坐蓐蓝、绿水蹧跶量成正关系关系, 且可障碍体现粮蔬作物栽培结构的互异以及地下水超采情况等。数目匹配所有高于0.80×104 m3/hm2的聊城、德州、菏泽三市, 小麦及玉米总产量占全省的40.59%, 而数目匹配所有最低的日照市(0.34×104 m3/hm2), 小麦及玉米总产量仅占全省的1.44%。由于较高的蓝绿水蹧跶量, 数目匹配所有较高的地区与地下水漏斗散播区基本吻合, 主要散播在德州、滨州、济南、淄博、潍坊、泰安、聊城等市所组成的区域界限内。2019年, 山东省各市水土资源质料匹配所有均值为0.416×104 m3/hm2, 低于数目匹配均值, 标明山东省农业坐蓐所产生的资源数目影响比坐蓐经由对资源质料产生的影响更大, 在农业坐蓐经由中应愈加高出以水资源量为刚性拘谨, 严控农业用水强度和总量, 已毕农业水土资源的合作竖立应用。全省模范上的栽培结构野心和洽将是促进农业水土资源合理建设的有用措施, 如可在水土资源数目匹配所有高、资源压力大的地区, 同措施整食粮(裁汰)及蔬菜(提高)的栽培比例, 并建设一定面积的玉米—大豆复合带, 在保险粮蔬坐蓐安全的基础上, 已毕区域总用水强度的裁汰以及绿水的使用效用的提高, 以缓解区域水土资源压力。同期, 栽培结构和洽后的地区, 由于灌溉水量裁汰, 也可形成氮素淋失强度着落的正面影响[8, 38], 裁汰区域的水土资源质料匹配所有, 已毕区域水土数目匹配及质料匹配的协同优化。此外, 加强当代化新式农业栽培形状的实践, 尤其是无土栽培、门径农业以及精确农业, 可在资源应用效用进步、资源缺少压力缓解及面源稠浊改善等三维角度促进农业水土资源的可握续应用。
4 论断本商酌领会了山东省2019年食粮和蔬菜坐蓐水踪影的空间特征, 分析测算了农业水土资源数目、质料匹配神色及资源缺少压力的空间异质性, 终末揭示了农业水土资源缺少压力的影响要素。主要磋辩论断如下：
(1) 山东省主要食粮及露地、门径蔬菜作物坐蓐水踪影互异较大, 大豆坐蓐水踪影最高, 其次是小麦和玉米；蔬菜作物坐蓐水踪影远小于食粮作物, 且露地蔬菜坐蓐水踪影高于门径蔬菜。粮蔬坐蓐受地势影响显著, 平原地区粮蔬坐蓐蹧跶的水土资源多于平地地区。
BT种子磁力天堂www在线(2) 沟通资源数目和质料的水土匹配所有在空间上基本上呈现出一致性, 平原地区的水土资源数目匹配度较高, 但同期也濒临着较高的面源稠浊风险；水土资源数目匹配比质料匹配差, 粮蔬坐蓐所产生的资源数目影响比坐蓐经由对资源质料产生的影响更大。
(3) 农业水资源及地盘资源缺少压力空间散播全体阐扬出同质性妇科 偷拍, 省级模范上地盘资源缺少压力略高于水资源缺少压力, 水资源相对缺少区多于地盘资源缺少区。水土资源缺少压力受坐蓐环境要素制约权臣, 经济发展对农业地盘资源有权臣影响, 社会要素对水土资源缺少压力无权臣影响。