摘要：論文引入虛擬水理論，構建種植業結構調整需水模型，分析近33a民勤綠洲種植業結構調整對農作物需水量的影響。結果表明：1）民勤綠洲糧食作物、經濟作物與其他作物面積比重之比由1978年的84∶12∶4調整為2010年的25∶72∶3。糧食作物播種面積比重的下降主要是由小麥播種面積比重的快速減少所致。2）民勤綠洲農作物需水總量由1978年的2.15×108m3增加到2010年的2.49×108m3，糧食作物和經濟作物需水總量之比由1978年的88∶12變化為2010年的31∶69。3）民勤綠洲種植業結構調整的生態節水效應在不同時段存在差異，1979—1998年，種植業結構調整對于農作物需水而言，未起到節水作用；1999—2008年，種植業結構調整的節水效果明顯；2009—2010年，種植業結構的進一步調整導致需水量的快速增加，未起到節水作用。單位面積需水量較高的蔬菜、小麥、玉米等5種農作物面積比重之和的大小對節水效果起到決定性作用。

　　關鍵詞：種植業結構；虛擬水；農作物需水量；民勤綠洲

　　民勤縣位于石羊河流域下游，綠洲農業是全縣主導產業。然而，由于人類活動的加強及農業資源的不合理利用，區域生態環境不斷惡化，綠洲生態系統處于崩潰的邊緣，民勤綠洲也成為內陸河流域研究的熱點區域之一[1-2]。民勤縣農業為主要用水行業，2010年全縣總配水量為3.51×108m3，其中，農田灌溉水量為3.12×108m3，占88.78%，由于種植業用水所占比例過大，使農業用水量居高不下，加之上中游來水量的不斷減少，是民勤縣水資源供需矛盾日益加劇的主要原因。因此，在生態重建目標下，壓縮農業用水勢在必行[3]，農業節水重在結構調整[4-6]，農業結構調整是解決農業持續發展的關鍵[7]。目前，國內外圍繞生態節水和農業結構調整進行了一系列研究[8-13]，國外政府通過市場機制來引導農戶進行農業結構調整，在節約水資源和生態環境保護等方面取得了明顯成效。近年來，民勤縣農業結構的調整優化也備受關注[3,14-15]，但民勤綠洲種植業結構調整對農作物需水量影響的研究比較欠缺。本文引入虛擬水理論，通過構建種植業結構調整需水模型，分析近33a年民勤綠洲種植業結構調整及農作物需水量變化特征，深入探討種植業結構調整對農作物需水量的影響，為民勤綠洲水土資源合理利用和農業可持續發展提供科學依據。

　　1.研究區概況

　　民勤縣位于石羊河下游，地處101°49′41′′~104°12′10′′E、38°3′45′′~39°27′37′′N之間（圖1），南依武威，西毗鎳都金昌，東北和西北面與內蒙古的阿拉善左旗、阿拉善右旗相接，大陸性沙漠氣候特征十分明顯，年均降水量近5a為127.7mm，年均蒸發量為2623mm，晝夜溫差15.5°C，年均氣溫8.3°C，日照時數為3073.5h，無霜期162d，特別適宜農作物生長。綠洲內土壤類型主要為綠洲灌淤土，主要農作物包括小麥、玉米、棉花、油料、茴香、蔬菜、瓜類等。

　　2.數據來源與研究方法

　　2.1數據來源

　　2.1.1社會經濟數據

　　民勤綠洲小麥、玉米、棉花、油料、甜菜、瓜類、蔬菜和水果等8種農作物的播種面積和總產量均來源于《武威六十年》和《民勤縣國民經濟和社會發展統計資料匯編》，其中，民勤綠洲1978、1980—1987年玉米播種面積、玉米產量及1980—1986年蔬菜產量均來源于《武威六十年》，其他各指標數據均來源于《民勤縣國民經濟和社會發展統計資料匯編》（1979—2011年），各種農作物單產是在已有數據的基礎上計算而來。

　　2.1.2作物虛擬水含量

　　單位農作物虛擬水含量來源于王振宙[15]、徐中民等[16]、李建芳[17]和龍愛華等[18]援引的FAO的CLIMA數據庫和CROP數據庫有關部分的數據，并在此基礎上計算民勤縣甜菜單位作物虛擬水含量。

　　2.2研究方法

　　2.2.1初級產品的虛擬水計算

　　首先，利用考慮氣候影響因素計算的參考作物需水量乘以作物系數進行調整，得到單位面積作物需水量；然后，通過單位面積作物需水除以單位面積作物產量得到單位質量初級產品的虛擬水含量[16]（表1）。單一農作物產品虛擬水含量根據公式（1）計算：

　　2.2.2甜菜單位作物虛擬水含量數據處理方法

　　本文所用甜菜作物單位產品虛擬水含量數據是根據徐中民等[16]計算的甘肅省棉花、油料作物單位產品虛擬水含量數據及王振宙[15]計算的民勤縣棉花和油料作物的單位產品虛擬水含量數據，兩者之間存在倍數關系，依據甘肅省甜菜作物單位產品虛擬水含量（1.805m3/kg）確定民勤縣甜菜作物單位產品虛擬水含量。

　　3.結果分析

　　3.1民勤綠洲農業種植業結構時間變化特征

　　3.1.1農作物種植面積變化特征

　　從圖2可以看出，近33a民勤綠洲農作物種植總面積、糧食作物和經濟作物面積在波動中均發生了明顯變化。1）農作物種植總面積呈現出“減少—增加—減少”的變化特征，在波動中呈微弱增加趨勢，由1978年的5.04×104hm2增加到2010年的5.26×104hm2，其中，2007年達最大值7.29×104hm2。2）糧食作物播種面積整體呈減少趨勢，由1978年的4.23×104hm2減少到2010年的1.33×104hm2，其變化率為-593.46hm2/a，減少速度較快。其面積比重由1978年的83.95%減少到2010年的25.37%（圖3）。3）經濟作物種植面積呈現出快速增加趨勢，由1978年的0.60×104hm2增加到2010年的3.76×104hm2，2008年達最大值4.95×104hm2，之后有所回落。其面積比重由1978年的11.80%增加到2010年的71.56%（圖3）。4）2002年之前，糧食作物面積比重大于經濟作物面積比重，2002年之后，經濟作物面積比重大于糧食作物面積比重，其他作物面積所占比重在波動中變化不大。

　　3.2主要農作物需水量變化特征

　　3.2.1民勤綠洲糧經作物需水量變化特征

　　從圖5可以看出，首先，民勤綠洲農作物需水總量發生了較大的變化，由1978年的2.15×108m3增加到2010年的2.49×108m3，增加了0.34×108m3，需水總量變化率為0.22×108m3/10a，其中，糧食作物需水總量在1978—2010年間呈波動快速減少趨勢，其變化率為-0.18×108m3/10a，其中，2000年以后，減速加快，2010年糧食作物需水總量僅為0.78×108m3；經濟作物需水總量在波動中呈快速增加趨勢，由1978年的0.25×108m3增加到2010年的1.71×108m3，尤其是2000年以后，平均每年以0.06×108m3的速度在增加。其次，糧食作物和經濟作物需水總量占農作物需水總量的比重亦發生了很大的變化，其值由1978年的88∶12變化為2010年的31∶69。

　　3.2.2民勤綠洲主要農作物需水量變化特征

　　從圖6(a)可以看出，近33a民勤綠洲小麥和玉米需水量均發生了較大變化：1）玉米需水量在波動中呈“減少—增加—趨于平穩”的變化特征，其中，1978—1984年玉米需水量很少，在波動中有所減少，而1985—2000年呈快速增加趨勢，2000年之后，在波動中變化不大。2）小麥需水量在波動中幾乎呈線性減少趨勢，由1978年的1.88×108m3減少到2010年的0.41×108m3。從糧食作物虛擬水總量的變化過程可以看出，隨著種植業結構的調整，一直被認為是耗水大戶的糧食作物的需水量出現了快速減少的趨勢。

　　參考文獻(References)：

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　　周俊菊1，石培基1*，雷莉2，曹建軍1，魏偉1，張利利1