河南省夏玉米水足迹区域差异分析

发布时间：2020-11-11 00:46

　　 水资源是限制农业发展的重要要素之一,对作物水分利用状况的研究在保障粮食安全中起到了重要的指导作用。水足迹是评价作物生长过程消耗水资源类型、种类及利用效率的新兴概念,为区域农业水资源管理评价提供了新的思路。本研究将河南省划分为豫东、豫西、豫西南、豫中南、豫南、豫北共6个夏玉米种植区,计算了全省及各种植区1990-2015年间的生产水足迹、水足迹值及其蓝、绿水构成,并进行了时空差异分析。同时,本研究对影响全省及各种植区的生产水足迹的气象与生产资料因子也进行了分析,并根据其结果提出了相应的调控措施意见。主要的研究结果如下:(1)1990-2015年间河南省夏玉米生产水足迹整体呈先波动下降后趋于平稳的态势,下降趋势显著,多年平均值为0.97 m~3·kg~(-1)。各种植区的生产水足迹差别较大,其中豫西最高(高于全省平均值56.6%),豫东、豫中南、豫北的生产水足迹均低于河南省平均值。豫西、豫中南生产水足迹下降趋势显著,其它种植区下降不显著。全省各种植区生产水足迹的下降主要发生在2000s。随着时间变化,河南省各种植区的生产水足迹差异逐渐减小。(2)1990-2015年间河南省夏玉米蓝、绿水生产足迹平均值分别为0.13 m~3·kg~(-1)、0.85m~3·kg~(-1),蓝、绿水生产足迹均显著下降。绿水是河南省玉米生产需水的主要组成部分,占生产水足迹的80%以上。在时空分布上,生育期间降水量与绿水生产足迹所占比成负相关,即生育期间降水量越低,绿水所占比就越高。(3)1990-2015年河南省夏玉米水足迹整体呈波动上升,多年均值为110.62亿m3。全省水足迹在2007年发生突变,之后开始显著上升。各种植区1990-2015年玉米水足迹均显著上升,突变均发生在2000s,之后显著上升。各种植区水足迹存在显著的空间差异,豫北、豫东、豫中南水足迹值较高,而豫西和豫南处于较低水平。全省及各种植区蓝、绿水足迹均显著上升。全省及各种植区玉米蓝水足迹占农业用水之比均显著上升,表明玉米灌溉在农业用水中所占比重在不断增加。(4)相对湿度是影响河南省夏玉米生产水足迹的主导因子,与生产水足迹呈负相关。平均气温、光照时数、风速是对生产水足迹影响较大的正向气象因子。有效灌溉比例、农药用量、化肥用量是对河南省夏玉米生产水足迹影响较大的生产资料因子。豫东、豫西、豫西南、豫中南、豫南影响夏玉米生产水足迹的主导因子均为相对湿度,而豫北则为有效灌溉比例。豫西,风速、机械动力与生产水足迹呈负相关,在其它种植区均表现为正相关。(5)根据生产水足迹、水足迹及水资源分布,对河南省玉米生产提出以下初步建议:由于绿水是河南农业生产的主要水分来源,所以要合理、充分、高效利用绿水资源;要重视对化肥、农药的合理使用,在节水节肥的基础上实现高产;各种植区应根据影响主因采取相应的措施,全省应合理布局玉米种植;发挥政府职能,稳定玉米价格,合理制定水价。
【学位单位】：河南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S513
【部分图文】：

包括安阳、鹤壁、濮阳、新乡、焦作、济源六市。该区主要由黄河冲积平原和太行山前平原组成，仅西部边缘为丘陵区域，该区的玉米种植占比和玉米平均单产均居全省首位。图1 河南省夏玉米种植区划图Fig.1 Summer maize planting regions in Henan province表 2 河南省不同夏玉米种植区气象条件和玉米种植对比表Table 2 The climate factors and maize planting differences of summer maize growing zones in Henan province指标 豫东 豫西 豫西南 豫中南 豫南 豫北平均温度（℃） 25.95 25.14 26.08 25.96 26.19 25.55降水量（mm） 468.79 332.24 487.32 488.61 584.08 373.19光照时数（h） 512.27 554.41 495.73 493.49 499.11 537.21水资源总量（百万立方米） 1931.72 2012.55 4657.59 1883.75 7967.13 760.69农业用水占比 68.72% 36.53% 44.96% 46.43% 67.76% 68.62%玉米播种面积（ha） 228298 111445 201460 190931 29839 111394玉米总产量（ton） 1271710 503877 957547 974957 125743 690793玉米单位面积产量（ton） 5.55 4.37 4.75 5.35 4.30 6.19玉米种植面积占比 34.02% 34.66% 36.68% 45.94% 4.04% 48.07%注：平均温度、降水量、光照时数等均指夏玉米生育期间内相关指标的值.Note：The average temperature, precipitation and sunshine duration are factors during summer maize growthperiod.

4.1 河南省夏玉米生产水足迹时空演变作物生产水足迹（water footprint of crop production）是产品水足迹在农业上的体现，指生产单位重量的某种作物所消耗的水资源量，单位 m3·kg-1。生产水足迹是微观上某种作物生产消耗水资源水平的体现。生产水足迹值主要受单产、气象地理条件以及生产资料水平的影响，通过对河南省夏玉米生产水足迹及其蓝、绿水构成进行计算分析，有利于对河南省夏玉米生产用水产生更直观的认识。4.1.1 河南省夏玉米生产水足迹时间变化对河南省 1990-2015 年夏玉米生产水足迹进行计算分析，结果表明：受单产波动提升的影响，河南省夏玉米的生产水足迹也呈先波动下降，后趋于平稳的变化趋势（图 2A）。全省 1990-2015 年生产水足迹的平均值为 0.97 m3·kg-1，各年份的生产水足迹值在 0.76-1.55m3·kg-1间波动。最大值 1.55 m3·kg-1出现于 1997 年，最小值 0.76 m3·kg-1，出现于 2007 年。整体上，1990-2015 年河南省夏玉米生产水足迹 M-K 检验结果 Z 值为-1.85＜-1.64，显著下降（P＜0.05）。进一步对河南省夏玉米生产水足迹值进行 M-K 非参数突变检验（图 2B），可知，河南省夏玉米生产水足迹在 1990-1996 年间呈波动趋势，之后在 1997-2001 年之间发生突变，从 2002 年之后开始下降，尤其是在 2007-2012 年下降趋势显著。

图 3 1990-2015 年河南省各种植区生产水足迹时间变化及其蓝绿水占比图Fig.3 Water footprint of maize production in different regions of Henan and the blue,green water proportion during 1990-2015注：A，B，C，D，E，F 分别代表豫东、豫西、豫西南、豫中南、豫南、豫北，下同。Note: A, B, C, D, E, F stand for the eastern, western, southwestern, central and southern, southern and northern ofHenan, respectively. Similarly hereinafter.河南省不同种植区的玉米单产和生产水足迹的多年均值存在着较大的差异。豫西和豫南年均生产水足迹分别高于全省平均值 56.6%和 26.3%，主要原因是这两个种植区存在整体降水偏少、玉米生育期间降水分布不均等问题，造成玉米单产过低（表 3），虽然随着生产水平的提高生产水足迹出现了下降，但仍与豫中南、豫东、豫北等种植区存在较大差距，而豫北种植区的夏玉米生产水足迹值为全省最低。在地级市的尺度上，1990-2015 年间，生产水足迹值均值最大的是三门峡，为 1.82 m3·kg-1；最小的是焦作市，为 0.68 m3·kg-1。各种植区 1990-2015 年生产水足迹的变化并不一致，具体分析如下：豫东夏玉米生产水足迹整体呈下降趋势但不显著，生产水足迹最大值为 2003 年的 1.52m3·kg-1，最小值为 2006 年的 0.66 m3·kg-1，多年均值为 0.85 m3·kg-1。极大值出现在 1994 年3-1
【参考文献】

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本文编号：2878525