黄河流域水资源、能源与粮食生产的时空匹配及阻尼效应

摘要

水、能源与粮食是人类生活与可持续发展的重要保障,探究水资源、能源对粮食生产作用对于优化资源配置与保障粮食安全有着重要的意义。该研究运用洛伦兹曲线与基尼系数评估黄河流域上中下游水资源、能源与粮食生产之间的匹配度,并基于柯布-道格拉斯生产函数引入粮食增长阻尼模型测算出黄河流域水资源与能源对于粮食生产的制约程度。结果表明:1)黄河流域水资源、能源对粮食的基尼指数呈现出先减小后增大情形,黄河下游区域的匹配度要比上中游区域更为合理,2019年下游区域水资源、能源对粮食都呈现出高度匹配状态情形。2)黄河流域水资源对于粮食生产的阻尼系数波动较大,阻尼系数变化范围为0.005~0.032,且水资源对粮食增长阻尼作用呈现出6 a一周期情形。能源对于粮食生产的阻尼作用呈现出稳步上升情形,且在2015年后上升较快。在水资源与能源约束条件下,2019年黄河流域粮食产量增长要比上一年分别降低0.76%与5.28%。3)黄河流域水资源阻尼系数呈现出西部小东部大情形,能源阻尼效应呈现中高约束状态集中在黄河上游东部区域与下游区域,低约束状态集中于黄河中游区域。另外,黄河流域水资源与能源阻尼系数具有典型的空间集聚特征,水资源阻尼效应高-高集聚区主要分布在黄河下游区域,能源阻尼效应低-低集聚区分布在中游北部区域。研究结论可为黄河流域粮食的稳定增长与资源有效配置提供科学依据。