基于虚拟水理论的三江平原农业用水结构调整研究

摘要

黑龙江省三江平原是国家重要的商品粮的生产基地，对于保障我国粮食安全起到了至关重要的作用。农业是国民经济的基础，水利是农业的命脉，关系到国家的安全与稳定。但近年来，水资源短缺不但阻碍了经济发展还会引起社会的不稳定。农业是用水的大户，农业用水比例影响着其它各个行业用水，并且由于对经济效益的过度追求，三江平原出现了水稻的种植面积激增，作物种植结构形式的单一化。该地区用于灌溉的农业用水主要来源于地下水，约占总体的80％，此种种植结构形势下，地下水开采量严重超标，此外该地区的地表水资源利用情况不够充分，在此种背景下，三江平原的农业用水状况表现为极不平衡。因此降低农业用水比重，解决区域间或区域内部之间的各个行业用水矛盾，是三江平原地区水科学研究的重点和关键问题。因此，在保障国家粮食安全和区域水和生态安全的前提下，合理利用三江平原农业用水资源，实现农业水资源的可持续利用更显得尤为重要。要实现我国水资源安全特别是农业用水的安全，就必须研究和更新水资源管理体制与机制。
　　 本文针对三江平原农业水资源利用方面存在的问题，以虚拟水理论为指导，并以三江平原农垦建三江分局为研究区，系统分析了虚拟水的理论内涵，利用锡尔系数与基尼系数，对建三江分局15个国有农场的历年农产片虚拟水含量进行精确测度，并建立了农产品虚拟水--农业水资源锡尔系数系统，对研究区的农产品虚拟水与农业用水进行了系统的空间差异分解及研究，最后根据分析结果提出了相应的提高农业用水效率意见及措施。主要研究内容及结论如下：
　　 首先，在系统分析了虚拟水的基本概念及特征，以及虚拟水战略、虚拟水进出口量、虚拟水流量和虚拟水平衡的相关概念，阐述了虚拟水的三个理论基础。针对我国的情况，介绍了虚拟水贸易的应用。通过确定三江平原主要农作物的单位质量虚拟水含量，进而得出各类农作物历年的虚拟水含量，并在此基础上对农作物结构变化进行了分析；与我国平均农作物虚拟水含量比较，得出三江平原粮食作物虚拟水总量自2003年起呈上升趋势，且上升幅度较大，说明该地区粮食作物具有普遍的节水种植优势。鉴于此，虚拟水是实现水资源可持续发展的新思路，对改变我国水资源空间格局分布不均发挥重要作用。
　　 其次，在计算出研究区1999年-2009年历年主要农产品虚拟水总量及2005年-2009年15个农场主要农产品虚拟水总量的基础上，利用锡尔系数对2005年－2009年五年间东中西三大地区的农产品虚拟水－农业水资源空间差异进行分解，此外还引入区域分离系数进行区域差异分析，探讨农产品虚拟水收敛与发散的空间分布格局。运用ArcGIS软件将空间差异分解结果可视化，从而可以更加直观的判断出研究区农产品虚拟水与农业用水的关系，旨在揭示出研究区农产品虚拟水－农业水资源时空差异演变特征以及农产品虚拟水差异背后的农业用水时空分布特征。
　　 根据以上对研究区农产品虚拟水与农业水资源的空间差异分解与研究，把虚拟水的概念从粮食应用的范围扩展到农业用水调整上，应当在水资源丰富的地区生产水密集型产品。利用虚拟水理论，充分发挥各地区优势，调整种植结构，是实现真正意义上的农业用水优化配置的有效途径。并且根据三江平原的地理概况，提出了针对研究区的合理开发利用地下水、地表水，优化水资源的空间利用，调整农业种植结构以及提高农业水分利用率的农艺措施等建议。
　　 文章最后总结了论文得出的主要结论，指出了论文研究中存在的不足，并对今后重点研究的方向进行了展望。