疏勒河流域2001～2010年水足跡動態(tài)特征及評價(jià)

鐘文婷，張 軍,2，蔡立群,2，張仁陟,2

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院,甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省節(jié)水農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心,甘肅 蘭州 730070)

疏勒河流域2001～2010年水足跡動態(tài)特征及評價(jià)

鐘文婷1，張 軍1,2，蔡立群1,2，張仁陟1,2

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院,甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省節(jié)水農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心,甘肅 蘭州 730070)

隨著人口增長、城市化進(jìn)程的發(fā)展和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，以及全球氣候變化等因素的影響，疏勒河地區(qū)生態(tài)用水不斷被擠占，造成地下水位下降，天然植被也因缺水而退化，水資源供需矛盾突出，為了有效改善水資源利用效率，利用水足跡模型研究了疏勒河流域2001～2010年的水足跡動態(tài)特征。結(jié)果表明：疏勒河流域2001～2010年總水足跡呈增長趨勢，人均水足跡從2001年的772.537 m3增加到2010年的1 304.476 m3。疏勒河流域水資源集約利用度呈增長趨勢，從2001年的6.053增加到2010年的10.875，說明疏勒河流域水資源利用效率提高了。疏勒河流域水資源壓力指數(shù)從2001年的0.447增加到2010年的0.747，說明疏勒河水資源利用壓力雖處于水資源可承載范圍內(nèi)，但其水資源壓力不斷上升。農(nóng)田灌溉用水和農(nóng)田種植面積均與農(nóng)畜產(chǎn)品虛擬水足跡呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)。未來還需從實(shí)施節(jié)水農(nóng)業(yè)戰(zhàn)略等方面提高流域水資源利用效率，以及通過虛擬水貿(mào)易方式優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)疏勒河流域水資源可持續(xù)利用和經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展。

疏勒河流域；水足跡；虛擬水；虛擬水貿(mào)易

水是人類賴以生存的基礎(chǔ)性資源，是生態(tài)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的基本要素。在干旱半干旱地區(qū)水資源問題引起了高度的關(guān)注和研究[1-3]。隨著人口增加和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，水資源協(xié)調(diào)利用與可持續(xù)發(fā)展成為社會關(guān)注的焦點(diǎn)。為了有效應(yīng)對水資源短缺，提高水資源利用效率，1993年Allan提出虛擬水概念[4]，指包含在產(chǎn)品或服務(wù)中看不見的水，也稱“嵌入水”。Hoekstra[5]在虛擬水基礎(chǔ)上于2002年提出了水足跡概念，指任何已知人口(國家、地區(qū)或個(gè)人)在一定時(shí)間內(nèi)消費(fèi)的所有產(chǎn)品和服務(wù)所需要的水資源量。虛擬水、水足跡的概念從水資源消耗的角度將水資源問題拓展到經(jīng)濟(jì)社會領(lǐng)域，為合理分配水資源提供新的視角。

水足跡研究可以全面反映區(qū)域水資源消耗特征，不僅可以反映“實(shí)體水”的變化特征，也能反映“虛擬水”的變化特征，因此，水足跡廣泛應(yīng)用于世界各國水資源消耗評價(jià)中。Davy等[6]研究表明，歐洲28國是凈虛擬水進(jìn)口國，其中農(nóng)產(chǎn)品占總水足跡的最大部分。Chapagain和Hoekstra[7,8]研究認(rèn)為，通過提高單位產(chǎn)品水耗、提高農(nóng)業(yè)水分利用效率、提高雨水利用率、轉(zhuǎn)變高耗水的生活方式如減少肉類的需求等方式減少全球水足跡。Liu等[9]研究表明，中國人均食物需水量增加的主要原因是動物產(chǎn)品消費(fèi)增加迅速。王靜等[10]研究表明，中國是一個(gè)水資源高度自給的國家，但區(qū)域間差別較大。孫才志等[11]研究表明，1997～2007年中國水足跡強(qiáng)度整體呈下降趨勢，水資源利用效率有所提高。水足跡作為一種分析工具，旨在幫助研究者了解人類活動對水資源短缺和污染造成的影響并提出相應(yīng)的解決方案，以保證人類活動對水資源的可持續(xù)利用[12]。水足跡可從生產(chǎn)和消費(fèi)的角度更為真實(shí)、全面的核算人類對水資源的占用。從水足跡的可持續(xù)性判斷人類對水資源占用的生態(tài)、社會和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性，評價(jià)區(qū)域虛擬水貿(mào)易對緩解水資源壓力的合理性[13]。

水資源是干旱內(nèi)陸河流域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的限制因子，如何實(shí)現(xiàn)有限水資源可持續(xù)利用成為內(nèi)陸河利用不可回避的問題。水足跡概念的提出給全面評價(jià)干旱內(nèi)陸區(qū)水資源消耗特征提供了有力工具，但是水足跡計(jì)算多數(shù)以不同尺度的行政單元作為評價(jià)對象，筆者嘗試以流域尺度單元為研究對象進(jìn)行水足跡評價(jià)研究，利用水足跡評價(jià)方法以虛擬水和水足跡的形式有效計(jì)算出2001～2010年疏勒河流域的水資源外部輸出量和內(nèi)部消耗量，以及對農(nóng)畜產(chǎn)品虛擬水足跡的主要影響因素?？梢砸罁?jù)疏勒河流域水足跡及虛擬水的研究結(jié)果合理調(diào)整該流域的消費(fèi)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化流域內(nèi)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，合理分配流域內(nèi)的水資源，為實(shí)現(xiàn)疏勒河流域水資源可持續(xù)利用及水資源壓力提供決策依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

疏勒河流域位于我國西北干旱地區(qū)，地理位置E 92°11′～98°30′ ，N 38°00′～42°48′，是河西走廊3大內(nèi)陸河之一，流域海拔高度為1 100～2 010 m(圖1)。疏勒河流域總面積為1.70×105km2，疏勒河干流全長650 km，多年平均徑流量1.03×1010m3，年降水量僅有37.63 mm，年蒸發(fā)量卻高達(dá)3 000 mm以上，屬于極度干旱地區(qū)。疏勒河流域是甘肅省灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)，人口50.77萬人，地區(qū)生產(chǎn)總值為306.09億元，耕地面積1.40×106km2。由于氣候變化和人類活動造成生態(tài)退化使得疏勒河流域耗水增加，下游區(qū)域徑流量減少和地下水位下降，進(jìn)而導(dǎo)致依賴于地下水的天然植被退化、綠洲萎縮和土地沙化等生態(tài)退化現(xiàn)象。在任其發(fā)展將威脅到疏勒河流域的可持續(xù)發(fā)展以及綠洲生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，以及人類賴以依存的生態(tài)環(huán)境安全[14]。

圖1 疏勒河流域圖Fig.1 The map of Shule river basin

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)來源包括：(1)中國主要農(nóng)畜產(chǎn)品單位質(zhì)量虛擬水量數(shù)據(jù)來源于(Food and Agriculture Organization,FAO)發(fā)布的Climate數(shù)據(jù)庫和Crop數(shù)據(jù)庫中國區(qū)域的數(shù)據(jù)，國際研究成果有關(guān)中國動物產(chǎn)品虛擬水含量計(jì)算及中國單位產(chǎn)品虛擬水含量數(shù)據(jù)；(2)水資源總量、供水量、工業(yè)生產(chǎn)用水量、生態(tài)環(huán)境用水量、居民生活耗水量數(shù)據(jù)來源于2001～2010年水資源公報(bào)；(3)農(nóng)畜產(chǎn)品產(chǎn)量、進(jìn)出口貿(mào)易量數(shù)據(jù)來源于2001～2010年甘肅省統(tǒng)計(jì)年鑒。

2.2 水足跡計(jì)算方法

水足跡為國家或地區(qū)居民生產(chǎn)和服務(wù)對水資源的需求總量[15]：

WF=IWF+EWF

(1)

式(1)中：WF為疏勒河流域總水足跡，IWF為疏勒河流域生產(chǎn)居民所消費(fèi)的商品與服務(wù)所利用的流域內(nèi)水資源總量，即內(nèi)部水足跡；EWF為疏勒河流域從其他國家或地區(qū)進(jìn)口的虛擬水總量，即外部水足跡。其中：

IWF=AWU+IWW+DWW+EWW-VWEex

(2)

式(2)中：AWU為疏勒河流域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的用水量；IWW為工業(yè)生產(chǎn)的用水量；DWW為居民生活的用水量；EWW為生態(tài)環(huán)境的用水量；VWEex為疏勒河流域出口虛擬水量。鑒于相同消費(fèi)品在不同生產(chǎn)地區(qū)耗水量有所不同，且消費(fèi)品未必是本區(qū)所生產(chǎn)。筆者從消費(fèi)的角度對水足跡進(jìn)行概化計(jì)算：

(1)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水量為單位質(zhì)量虛擬水含量與產(chǎn)品產(chǎn)量的乘積。農(nóng)畜產(chǎn)品的單產(chǎn)虛擬水含量參照國內(nèi)外相關(guān)研究[16,17]整理并計(jì)算其平均值(表1)。

(2)工業(yè)生產(chǎn)用水量和居民生活用水量分別為工業(yè)與家庭部門抽取水量。

(3)生態(tài)環(huán)境用水量，由于國內(nèi)對生態(tài)環(huán)境需水的研究處在起步階段，缺乏對生態(tài)系統(tǒng)的合理性評價(jià)結(jié)論，在生態(tài)保護(hù)目標(biāo)確定上存在一定的隨機(jī)性，采用甘肅省水資源公報(bào)中統(tǒng)計(jì)的生態(tài)環(huán)境用水量作為計(jì)算依據(jù)。

(4)本地出口虛擬水量，參考文獻(xiàn)[5]的方法計(jì)算疏勒河流域虛擬水量，本地出口虛擬水量 = 農(nóng)畜產(chǎn)品虛擬水出口貿(mào)易量 + 工業(yè)產(chǎn)品出口虛擬水。其中，農(nóng)畜產(chǎn)品虛擬水出口貿(mào)易量 = 流域內(nèi)農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)生產(chǎn)總耗水量 × 出口價(jià)值 / 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總價(jià)值。工業(yè)產(chǎn)品出口虛擬水 = 出口工業(yè)產(chǎn)品貿(mào)易價(jià)值 × 工業(yè)用水定額。

表1 中國主要農(nóng)畜產(chǎn)品單位質(zhì)量虛擬水量Table1 Virtual water contents contained in the primary crop-livestock products in China m3·kg-1

注：農(nóng)產(chǎn)品單位產(chǎn)品虛擬水含量數(shù)據(jù)引自甘肅省2003年的水足跡評價(jià)；動物單位產(chǎn)品虛擬水含量參照Chapagain等人的研究成果

2.3 區(qū)域水足跡評價(jià)指標(biāo)的計(jì)算方法

疏勒河流域水足跡評價(jià)采用水資源進(jìn)口依賴度、水資源集約利用度、水足跡凈貿(mào)易量和水資源壓力4個(gè)指標(biāo)進(jìn)行定量評價(jià)。

水資源進(jìn)口依賴度(WD)反映了一個(gè)地區(qū)對外部水資源的依賴程度，表明區(qū)域水資源戰(zhàn)略結(jié)構(gòu)。百分比越大，表明該區(qū)域?qū)M(jìn)口水資源依賴程度越高。計(jì)算公式如下：

(3)

式(3)中：WD為水資源進(jìn)口依賴度；EWF為疏勒河流域從其他國家或地區(qū)進(jìn)口的虛擬水總量，即外部水足跡；WF為疏勒河流域總水足跡。

水資源集約利用度(WIUD)[18]用來衡量地區(qū)水資源利用的程度和效率，水資源集約利用度越大，說明該地區(qū)的水資源利用效率高，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益高；反之，表明該地區(qū)的水資源利用效率低，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益低。計(jì)算公式如下：

(4)

式(4)中：WIUD為水資源集約利用度；GDP為疏勒河流域地區(qū)生產(chǎn)總值；WF為疏勒河流域總水足跡。

水足跡凈貿(mào)易量[19](WNF)反映本區(qū)域在水資源貿(mào)易中的地位和作用。若水足跡凈貿(mào)易量為正，即出口虛擬水大于進(jìn)口虛擬水，說明該地區(qū)水資源流入外部，屬于水資源輸出地；若其值為負(fù)，說明該地區(qū)為水資源輸入地。計(jì)算公式如下：

WNF=VWEex-EWF

(5)

式(5)中：WNF為水足跡凈貿(mào)易量；VWEex為疏勒河流域出口虛擬水量；EWF為疏勒河流域從其他國家或地區(qū)進(jìn)口的虛擬水總量，即外部水足跡。

水資源壓力指標(biāo)(WP)[19]反映本區(qū)域水資源壓力情況，是區(qū)域內(nèi)部水足跡與本區(qū)域出口虛擬水量之和與本區(qū)域可用水資源量的比值，計(jì)算模型為：

(6)

式(6)中：WP為水資源壓力指標(biāo)；IWF為疏勒河流域生產(chǎn)居民所消費(fèi)的商品與服務(wù)所利用的區(qū)域內(nèi)水資源總量，即內(nèi)部水足跡；VWEex為疏勒河流域出口虛擬水量；EWFW為疏勒河流域水資源總量。

當(dāng)WP>1時(shí)，本地區(qū)生產(chǎn)所用水足跡大于可用水資源量，說明該地區(qū)水資源系統(tǒng)超載；當(dāng)WP=1時(shí)，表明本地區(qū)生產(chǎn)所用水足跡與可用水資源量持平，水資源利用達(dá)到最大承載能力；當(dāng)WP<1時(shí)，表示本地區(qū)生產(chǎn)所用水足跡在可用水資源承載能力范圍內(nèi)，具有進(jìn)一步開發(fā)利用空間。

3 結(jié)果與分析

3.1 疏勒河流域水足跡特征及其影響因素

3.1.1 疏勒河流域水足跡動態(tài)特征 2001～2010年水資源總量整體保持增長趨勢，2010年水資源總量較2001年增長了50.50%(圖2)。從動態(tài)特征分析水資源總量的變化中不可控因素較多。

監(jiān)測的年間供水總量總體呈增長趨勢，其中2001～2004年基本保持不變，2004～2005年形成猛增趨勢，2005年較2004年供水總量增長18.51%，2005～2010年供水總量基本保持不變，2007年達(dá)到疏勒河流域供水總量的最大值，為1.95×109m3。

2001～2010年疏勒河流域總水足跡呈增長趨勢，2001～2004年總水足跡增長趨勢平緩，2005～2008年總水足跡呈上升趨勢，2009～2010年出現(xiàn)猛增，2010年總水足跡達(dá)到流域最大值，為2.26×109m3，為2001年的2.48倍。由于缺少2009～2010年進(jìn)出口虛擬水?dāng)?shù)據(jù)，因此，2009～2010年總水足跡的值略小。

水足跡越接近供水總量說明水資源利用情況越好[20]，但2009～2010年總水足跡超出了供水總量，說明供水總量不能滿足生產(chǎn)物品和服務(wù)所需的水資源總量。

圖2 疏勒河流域2001～2010年水資源總量及其總水足跡變化Fig.2 Variation of total water resources and water footprint from 2001 to 2010 in Shule river basin

3.1.2 疏勒河流域水足跡組成 2001～2010年農(nóng)畜產(chǎn)品虛擬水量總體保持增長趨勢。其中，2001年農(nóng)畜產(chǎn)品虛擬水量7.817×108m3，為研究時(shí)段最低值，2010年最高，為20.687×108m3，2010年比2001年增長了2.65倍。2001～2008年農(nóng)畜產(chǎn)品虛擬水量呈逐年穩(wěn)增趨勢，2009年略有下降， 2010年出現(xiàn)猛增，與糧食、水果、甜菜等農(nóng)畜產(chǎn)品產(chǎn)量的增加緊密相關(guān)。工業(yè)用水量在研究時(shí)段內(nèi)整體呈下降趨勢。其中，2001年工業(yè)用水含量最高，為1.030×108m3，2007年最低，為0.738×108m3(表2)。2008～2010年工業(yè)用水量略有回升，2010年的工業(yè)用水量較2001年減少了21.69%。2001～2010年生活耗水呈先增長后減少的趨勢。其中2008年耗水量最大，為0.523×108m3，是2010年的2.87倍。2001～2008年出口虛擬水量均高于進(jìn)口虛擬水量，2006年進(jìn)出口虛擬水量差值最大，出口虛擬水量為進(jìn)口虛擬水量的5.91倍。2002年進(jìn)出口虛擬水量差值最小，出口虛擬水量為進(jìn)口虛擬水量的1.40倍。2001～2010年人均水足跡整體保持增長趨勢，其中2004～2005年呈猛增趨勢，增長率為47.57%，2010年較2001年提升了68.86%。

表2 疏勒河流域2001～2010年水足跡組成Table2 Composition of water footprint from 2001 to 2010 in Shule river basin

注：工業(yè)、生活和生態(tài)用水均從甘肅省統(tǒng)計(jì)年鑒和水資源公報(bào)上獲取，缺2009～2010年進(jìn)出口虛擬水?dāng)?shù)據(jù)。

3.1.3 疏勒河流域農(nóng)畜產(chǎn)品虛擬水足跡組成 疏勒河流域農(nóng)畜產(chǎn)品虛擬水足跡主要由糧食、棉花、油料、甜菜、肉類和水果6類產(chǎn)品組成(圖3)，其平均值分別為3.10×108m3、3.53×108m3、0.26×108m3、0.73×108m3、2.99×108m3和1.29×108m3，分別占農(nóng)畜產(chǎn)品虛擬水足跡的26.03%、29.72%、2.17%、6.11%、25.15%和10.81%。表明糧食、棉花、肉類對農(nóng)畜產(chǎn)品的虛擬水足跡影響較大，油料、甜菜對農(nóng)畜產(chǎn)品的虛擬水足跡影響較小。這與研究時(shí)段內(nèi)不同農(nóng)畜產(chǎn)品的產(chǎn)量大小及農(nóng)畜產(chǎn)品的單位虛擬水含量的高低有密切關(guān)系。

2001～2010年疏勒河流域糧食的總水足跡呈增長趨勢， 2010年糧食水足跡是2001年的8.75倍。2001～2005年糧食水足跡基本保持不變，2005～2007年呈現(xiàn)增長趨勢，2009～2010年出現(xiàn)猛增趨勢。2001～2010年棉花的水足跡總體保持增長趨勢，但2009～2010年略有下降，2007年棉花水足跡最高，2001年水足跡最低，2007年為2001年的1.76倍。

圖3 疏勒河流域總水足跡中各影響因子所占比例Fig.3 Proportion of the impact factors on water footprint in Shule river basin

2001～2010年油料水足跡出現(xiàn)先增長后減少又增長的趨勢，2010年比2001年增長了8.18%；2005年油料水足跡最低為0.17×108m3， 2010年比2005年油料水足跡增長了2.15倍。

2001～2010年甜菜水足跡呈先下降后增長的趨勢。2002～2005年甜菜水足跡一直處于下降趨勢，2005～2006年出現(xiàn)猛增。2005年甜菜水足跡最低為0.03×108m3，2010年最高為1.53×108m3，是2005年的47.27倍。

2001～2010年肉類水足跡內(nèi)總體保持增長趨勢。2010年肉類水足跡為3.45×108m3，比2001年肉類水足跡2.19×108m3增長了57.68%。

2001～2010年水果水足跡變化較大，其中2001～2002年呈驟降趨勢，2002～2003年又出現(xiàn)猛增。2002年水果水足跡最小，為0.64×108m3，2004～2005年和2008～2009年水足跡雖有所下降，但降幅不大；2010年水果水足跡最高，為1.52×108m3，是2002年的2.36倍。由此可見農(nóng)產(chǎn)品的種植結(jié)構(gòu)以及畜牧業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)都會對水資源的消耗和利用產(chǎn)生影響。

圖4 疏勒河流域農(nóng)畜產(chǎn)品水足跡Fig.4 The water footprints of crop-livestock products from 2001 to 2010 in Shule river basin

3.1.4 農(nóng)田灌溉面積和農(nóng)田灌溉用水量與農(nóng)畜產(chǎn)品虛擬水足跡的相關(guān)性 2001～2010年，農(nóng)產(chǎn)品水足跡占農(nóng)畜產(chǎn)品虛擬總水足跡的73.50%(10年均值)，而肉類產(chǎn)品虛擬水足跡僅占26.50%，農(nóng)產(chǎn)品虛擬水足跡為肉類產(chǎn)品水足跡的2.77倍。由此可知農(nóng)產(chǎn)品虛擬水足跡為農(nóng)畜產(chǎn)品虛擬總水足跡主導(dǎo)因子。因此，選取對農(nóng)產(chǎn)品虛擬水足跡影響最大的兩個(gè)因素(農(nóng)田灌溉面積和農(nóng)田灌溉用水量)分析其與農(nóng)畜產(chǎn)品水足跡之間的關(guān)系。農(nóng)田灌溉面積和農(nóng)田灌溉用水量均與農(nóng)畜產(chǎn)品虛擬水足跡有顯著相關(guān)性(P<0.05)。農(nóng)田灌溉面積與農(nóng)畜產(chǎn)品虛擬水足跡呈顯著正相關(guān)關(guān)系(圖5)，表明隨著農(nóng)田灌溉面積的增加農(nóng)畜產(chǎn)品虛擬水足跡在不斷增長。農(nóng)田灌溉用水量與農(nóng)畜產(chǎn)品虛擬水足跡呈顯著正相關(guān)關(guān)系，說明農(nóng)田灌溉面積的增加影響了農(nóng)畜產(chǎn)品虛擬水足跡的增長。

圖5 農(nóng)田灌溉面積(a)和農(nóng)田灌溉用水量(b)與農(nóng)畜產(chǎn)品水足跡的相關(guān)性Fig.5 The correlation between irrigation area(a),irrigation water consumption(b) of farmland and water footprint of crop-livestock products

3.2 疏勒河流域水足跡評價(jià)

根據(jù)疏勒河流域相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料和水足跡評價(jià)指標(biāo)的計(jì)算方法，得出了2001～2010年疏勒河各項(xiàng)水足跡評價(jià)指標(biāo)(表3)。

表3 2001～2010年疏勒河流域水足跡評價(jià)指標(biāo)Table3 Evaluation indexes of water footprint during 2001 to 2010 in Shule river basin

注：工業(yè)、生活和生態(tài)用水均從甘肅省統(tǒng)計(jì)年鑒和水資源公報(bào)上獲取，缺2009～2010年進(jìn)出口虛擬水?dāng)?shù)據(jù)

3.2.1 疏勒河流域水足跡進(jìn)口依賴度 疏勒河流域2001～2010年水資源進(jìn)口依賴度呈先增長后減少。2001～2005年水資源進(jìn)口依賴度出現(xiàn)逐年增長的趨勢，2005年水資源進(jìn)口依賴度最高，為0.040，2005～2008年水資源進(jìn)口依賴度出現(xiàn)下降趨勢，2008年水資源進(jìn)口依賴度最低，為0.009(表3)，較2005年水資源進(jìn)口依賴度下降了77.5%。

3.2.2 疏勒河流域水足跡效益評價(jià) 在檢測年間水資源集約利用度總體呈增長趨勢。2001～2005年出現(xiàn)先下降后增長的趨勢，2002年水資源集約利用度最小，為5.96；2006～2009年出現(xiàn)增長趨勢，2009年水資源集約利用度最高，為13.37，是2006年的1.75倍。2010年的水資源集約利用度比2001年增加了79.67%，說明疏勒河流域居民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中將水資源得到了有效利用，產(chǎn)生了較高的經(jīng)濟(jì)效益。

水足跡凈貿(mào)易量2001～2008年總體呈增長趨勢且均為正值。2001～2002年水足跡凈貿(mào)易量略有下降，2005～2008年出現(xiàn)明顯增長趨勢，在2008年達(dá)到最高值，為2.18×108m3。2008年的水足跡凈貿(mào)易量約為2001年的10.9倍，說明在虛擬水貿(mào)易中疏勒河流域?qū)儆谒Y源輸出地，且輸出量在逐年增大。

3.2.3 疏勒河流域水資源壓力評價(jià) 2001～2010年疏勒河流域的水資源壓力指數(shù)呈波動中上升趨勢，但水資源壓力指數(shù)的值均<1，表明疏勒河流域用水量在水資源的承載力之內(nèi)。2001～2003年出現(xiàn)下降趨勢，2001年水資源壓力指標(biāo)比2003年下降了3.75倍，自2005年開始水資源壓力指標(biāo)越來越高，呈逐年增長趨勢，2010年達(dá)到最大值0.75，2010年比2001年水資源壓力指標(biāo)增長了67.08%。

3 討論與結(jié)論

疏勒河流域2001～2010年總水資源雖然總體呈現(xiàn)上升趨勢，但受不可控因素影響較多，因此從水足跡的角度探討有效利用水資源將成為緩解疏勒河流域水資源短缺的有效途徑。從人均水足跡角度來看人口的增減會影響人均水足跡的變化，人均水足跡會隨著人口的增長而增加。

農(nóng)畜產(chǎn)品虛擬水量對內(nèi)部水足跡影響最大，其中糧食、肉類等農(nóng)畜產(chǎn)品的虛擬水量直接影響農(nóng)畜產(chǎn)品總的虛擬水量。雖然棉花的單位虛擬水含量高于糧食的單位虛擬水含量，但由于糧食產(chǎn)量遠(yuǎn)高于棉花產(chǎn)量，因此，在農(nóng)畜產(chǎn)品虛擬水含量中，不僅要看農(nóng)畜產(chǎn)品的單位虛擬水量，更要注重總產(chǎn)量對農(nóng)畜產(chǎn)品虛擬水含量的影響。此外，不同農(nóng)產(chǎn)品的虛擬水含量有所不同，應(yīng)盡量減小高耗水糧食的種植面積以及有效的優(yōu)化農(nóng)產(chǎn)品的種植結(jié)構(gòu)。因此，從消費(fèi)角度考慮，在不影響人類正常生活水平，滿足人類生活消費(fèi)需求的前提下，調(diào)整農(nóng)產(chǎn)品的消費(fèi)結(jié)構(gòu)，切實(shí)落實(shí)節(jié)水措施，讓居民更深入的了解水足跡這一概念對有效利用水資源具有重要意義。

疏勒河流域的出口虛擬水量高于進(jìn)口虛擬水量，且出口虛擬水量不斷增加，表明水資源輸出量逐年增加，且農(nóng)產(chǎn)品的出口量最多，而農(nóng)產(chǎn)品的單位虛擬水含量較高，將為該流域水資源利用帶來巨大的壓力。因此，需要改變現(xiàn)有水足跡結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)消費(fèi)結(jié)構(gòu)，減少虛擬水含量較高的農(nóng)畜產(chǎn)品的出口，大量進(jìn)口水密集產(chǎn)品從而實(shí)現(xiàn)間接引進(jìn)水資源。改變疏勒河流域在虛擬水貿(mào)易中的地位，大量增加虛擬水含量較少的產(chǎn)品如水果、甜菜的出口貿(mào)易，同時(shí)進(jìn)口虛擬水含量較高產(chǎn)品如糧食、肉類，將成為改善水資源短缺的有效方法。

2001～2010年疏勒河流域水資源進(jìn)口依賴度的變化趨勢與新疆地區(qū)1999～2009年水資源進(jìn)口依賴的變化趨勢有一致性[21]，主要生產(chǎn)生活用水來自于本地水資源，對進(jìn)口水資源依賴較少。近年來，我國居民對生態(tài)環(huán)境需求日益加深，生態(tài)環(huán)境建設(shè)已成為必然趨勢[22]。在研究時(shí)段內(nèi)我國的水資源壓力指數(shù)持續(xù)增加[23]。與全國水資源壓力指數(shù)變化相比較，疏勒河流域水資源壓力指數(shù)與全國水資源壓力指數(shù)的變化相同在逐年增加，地區(qū)間水資源壓力指數(shù)的增長會影響全國的水資源壓力指數(shù)，一旦水資源壓力指標(biāo)達(dá)到飽和，水資源將成為可持續(xù)發(fā)展的限制因素。由于疏勒河流域水資源壓力指標(biāo)在逐年增加，選擇對水分需求低，耐熱耐旱性的作物能有效節(jié)省水分消耗[24]。解決水資源問題不僅需要采取節(jié)水農(nóng)業(yè)等措施提高水資源的利用效率，還需通過虛擬水貿(mào)易方式優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，優(yōu)先發(fā)展綜合效益高的產(chǎn)業(yè)，從區(qū)域水資源平衡及水資源高效利用層面上緩解水資源壓力[24]，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)疏勒河流域水資源可持續(xù)利用和經(jīng)濟(jì)社會的協(xié)調(diào)發(fā)展。

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Dynamic characteristics and evaluation of water footprint in Shule river basin from 2001 to 2010

ZHONG Wen-Ting1,ZHANG Jun1,2,CAI Li-Qun1,2,ZHANG Ren-Zhi1,2

(1.CollegeofResourcesandEnvironmentalScience,GausuAgriculturalUniversity，Lanzhou730070,China；2.ResearchCenterofWater-savingAgricultureofGansuProvince,Lanzhou730070,China)

In order to improve the utilization efficiency of water resources,the water footprint dynamic characteristics from 2001 to 2010 in Shule river basin were studied by using water footprint model.The results showed that the total water footprint had a growth trend,and the water footprint per capita increased from 772.537 m3to 1 304.476 m3.The intensive utilization degree of water resources also showed a growth trend which increased from 6.053 in 2001 to 10.875 in 2010,it illustrated that the water resources efficiency has been improved.The water resources pressure index increased from 0.447 to 0.747,it stated that although water resources utilization pressure still in the range of water resources bearing capacity,the pressure of water resources went up constantly.The farmland irrigation water and cultivated area had a positive correlation(P<0.05) with the virtual water footprint of agricultural and animal products.In order to enhance the utilization efficiency of water resources in Shule river basin,the strategy of water-saving agriculture should be carried out in the future.Besides,for realizing the sustainable utilization of water resources and sustainable development of economic society,the industrial structure should be optimized through virtual water trade.

Shule river basin;water footprint;virtual water;virtual water trade

2015-04-16；

2015-04-27

國家自然科學(xué)基金(31160269)；國家科技支撐(2012BAD14B03)；甘肅省高校基本科研費(fèi)(041013)；甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)青年導(dǎo)師項(xiàng)目(GAU-QNDS-201402)資助。

鐘文婷(1987-)，女，甘肅蘭州人，碩士研究生。 E-mail：tinghao_4391@qq.com 蔡立群為通訊作者。

S 157.1

A

1009-5500(2015)06-0027-08