浙江省主要農(nóng)作物水足跡時(shí)空特征研究

王芳芳， 趙春芳， 余鳳榮， 童億勤,2,3

(1.寧波大學(xué) 地理科學(xué)與旅游文化學(xué)院, 浙江 寧波 315211; 2.寧波市高等學(xué)校協(xié)同創(chuàng)新中心“寧波陸海國(guó)土空間利用與治理協(xié)同創(chuàng)新中心”, 浙江 寧波 315211; 3.浙江省新型重點(diǎn)專業(yè)智庫寧波大學(xué)東海研究院, 浙江 寧波 315211)

1 研究背景

隨著城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，水資源逐步上升為國(guó)家長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略性資源。水資源的安全供給是保障國(guó)家糧食安全的重要基礎(chǔ)[1]，水資源是工農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要組成部分，但水資源時(shí)空分布不均導(dǎo)致許多地區(qū)水資源缺乏,嚴(yán)重影響了經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的發(fā)展，特別是水資源直接影響著農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展和糧食安全保障[2]。近些年來，隨著經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的快速發(fā)展，實(shí)體用水量已達(dá)到自然資源的峰值，如何緩解水資源面臨的困境、高效利用水資源，已成為當(dāng)前學(xué)術(shù)研究的焦點(diǎn)[3]。1993年，Allan[4]認(rèn)為虛擬水在農(nóng)業(yè)中指農(nóng)產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中消耗或生產(chǎn)所需要的水資源量?！八阚E”的概念是基于“虛擬水”的定義提出，2002年，Hoekstra等[5]提出“水足跡”的概念，水足跡指一個(gè)國(guó)家(一個(gè)地區(qū)或一個(gè)人)在一定時(shí)間內(nèi)消費(fèi)的所有產(chǎn)品和服務(wù)所需要的水資源總量[6]，可以真實(shí)地反映國(guó)家或地區(qū)對(duì)水資源的需求和占用情況，從而反映水資源量的壓力大小。農(nóng)作物水足跡指農(nóng)產(chǎn)品從剛開始播種到后來收割整個(gè)流程中消耗的所有水資源量[7]，可以反映農(nóng)作物耗水類型，對(duì)評(píng)估合理利用區(qū)域農(nóng)業(yè)水資源具有重大意義[8]，同時(shí)為分析和研究農(nóng)業(yè)水資源問題提出了新的研究思路。

水足跡的概念提出后國(guó)內(nèi)外學(xué)者們從不同尺度上對(duì)水足跡進(jìn)行了研究。國(guó)外學(xué)者從大尺度出發(fā)，如Hoekstra等[9]對(duì)全球人類生產(chǎn)生活用水的水足跡進(jìn)行了核算和分析；Mekonnen等[10]對(duì)全球小麥水足跡進(jìn)行了評(píng)估；Marston等[11]利用農(nóng)作物模型，量化了嚴(yán)重干旱對(duì)地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、水足跡等方面的影響，便于人們了解干旱對(duì)水-糧食-貿(mào)易耦合系統(tǒng)的影響。而國(guó)內(nèi)學(xué)者主要從國(guó)家尺度、省級(jí)尺度和流域尺度3個(gè)方面開展研究，如孫世坤等[12]以小麥為研究對(duì)象，揭示了中國(guó)小麥生產(chǎn)水足跡的區(qū)域差異；李紅穎等[13]、韓宇平等[14]、程雨菲等[15]、高海燕等[16]分析了吉林省、河北省、山東省、寧夏地區(qū)區(qū)域農(nóng)作物水足跡，提出根據(jù)作物耗水規(guī)律，調(diào)整結(jié)構(gòu)，調(diào)整灌溉模式，以緩解水資源短缺現(xiàn)狀；卓拉等[17]、黃會(huì)平等[18]針對(duì)黃河流域和海河流域的小麥水足跡，進(jìn)行了研究。

浙江省地處長(zhǎng)江三角洲地區(qū)，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，人口密度大，陸域面積小，城市化在推進(jìn)的過程中依舊面臨著人多地少、資源緊張等一系列問題。浙江省常住人口6 456.76萬人，占全國(guó)總?cè)丝诘?.57%，人口密度大。全省陸域面積狹小，約占全國(guó)的1.1%，僅為10.55×104km2。全省屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，降水豐富，水資源總量大，年均937×108m3，但因人口數(shù)量眾多，人均水資源占有量(2 008 m3)低于全國(guó)人均水資源占有量(2 051 m3)。除此之外，浙江省還面臨水資源污染嚴(yán)重，農(nóng)業(yè)用水粗放型管理的問題，用水浪費(fèi)嚴(yán)重，農(nóng)業(yè)水資源短缺問題并沒有得到足夠的重視[19]，農(nóng)業(yè)是安身立命之本，農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)展與農(nóng)業(yè)水資源利用息息相關(guān)。因此，本文運(yùn)用水足跡的理論和方法，計(jì)算和分析浙江省主要農(nóng)作物水足跡的時(shí)空特征, 這不僅可以為有效利用農(nóng)業(yè)水資源，調(diào)整作物種植模式，緩解農(nóng)業(yè)面臨的困境提供科學(xué)依據(jù)，而且還可以為其他地區(qū)水資源評(píng)價(jià)提供參考。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源與處理

研究區(qū)為浙江省11個(gè)地級(jí)市及縣域，見圖1。

圖1 浙江研究區(qū)域圖

研究時(shí)段為2002-2018年，除此之外農(nóng)作物產(chǎn)量來源于《浙江省統(tǒng)計(jì)年鑒》、《寧波市統(tǒng)計(jì)年鑒》等各個(gè)地區(qū)的統(tǒng)計(jì)年鑒。KC作物系數(shù)借助于聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(Food and Agriculture Organization of the United States, FAO)提供的CROPWAT8.0軟件和CLIMWAT2.0軟件支持。軟件操作流程以及功能如下：

首先，從CLIMWAT 2.0軟件獲取當(dāng)?shù)氐臍夂?、降水量、土?注：除水稻需水量需要土壤數(shù)據(jù)外，其他指標(biāo)可以不需要)等信息，然后利用CROPWAT 8.0軟件模擬作物蒸散發(fā)量，為便于計(jì)算，蒸散發(fā)量 需乘以單位換算系數(shù)10，換算成m3/hm2，最后根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果計(jì)算虛擬水含量，然后再乘以農(nóng)作物產(chǎn)量，即得到農(nóng)作物水足跡。其中茶葉虛擬水含量(16.04 m3/kg)和水果虛擬水含量(0.46 m3/kg)系借用孫才志等[20]研究成果。CLIMWAT 2.0軟件除了可以導(dǎo)出數(shù)據(jù)外，還提供全球5 000多個(gè)觀測(cè)站的數(shù)據(jù)，這些觀測(cè)站中，有3個(gè)觀測(cè)站位于浙江省，分別是杭州站、溫州站和定海站[21]。浙江省11個(gè)地級(jí)市分別采用的觀測(cè)站數(shù)據(jù)如表1所示，根據(jù)軟件操作流程，所得各個(gè)觀測(cè)站的農(nóng)作物需水量如表2所示。

表1 各地級(jí)市數(shù)據(jù)來源所對(duì)應(yīng)的觀測(cè)站名稱

表2 各觀測(cè)站主要農(nóng)作物需水量[21] m3/hm2

2.2 研究方法

本文利用Zimmer創(chuàng)建的計(jì)算方法并結(jié)合張蕾[22]的研究，將農(nóng)作物虛擬水計(jì)算公式表達(dá)為:

Vc=Wc/Yc

(1)

式中：Vc為作物c虛擬水含量，m3/t;Wc為作物c需水量，m3/hm2;Yc為作物c的單產(chǎn)量，t/hm2。

Wc=ETc=ET0·Kc

(2)

式中：ETc為Kc對(duì)ET0進(jìn)行修正后獲得某種農(nóng)作物蒸散發(fā)量；ET0為參考作物蒸散發(fā)量；Kc為作物系數(shù)。

按照FAO推薦計(jì)算ET0的標(biāo)準(zhǔn)彭曼(Penman-Monteith)公式計(jì)算：

(3)

式中：Rn為農(nóng)作物表面的凈輻射量，MJ/(m2d);ed為實(shí)測(cè)水氣壓，kPa；ea為飽和氣壓，kPa；G為土壤熱通量，MJ/(m2d);T為平均氣溫，℃;γ為干濕度常量，kPa/℃;U2為距離地面2 m高處的風(fēng)速，m/s；Δ為ea與T的比值，kPa/℃。

公式(3)僅考慮氣象參數(shù)對(duì)農(nóng)作物需水量的影響，忽略其他因素。

3 浙江省主要農(nóng)作物水足跡演變分析

3.1 2002-2018年農(nóng)作物總水足跡特征

根據(jù)上述方法，計(jì)算得到2002-2018年浙江省農(nóng)作物總水足跡，見圖2。由圖2可見，2002-2018年浙江省農(nóng)作物總水足跡總體呈下降趨勢(shì)，但波動(dòng)起伏較大。2016年農(nóng)作物總水足跡值最低，為124.23×108m3；2002年農(nóng)作物水足跡值最高，為148.21×108m3；最大值比最小值高16.18%。2002-2006年農(nóng)作物總水足跡呈現(xiàn)先下降再上升的趨勢(shì)，變化最明顯的是2002-2003年，農(nóng)作物總水足跡相差約10×108m3。2007-2014年變化不大，基本在140×108m3上下浮動(dòng)。2015-2018年，呈下降趨勢(shì)，其中2015-2016年下降趨勢(shì)最為明顯，相差14.27×108m3，約11.49%。

圖2 2002-2018年浙江省農(nóng)作物總水足跡

3.2 農(nóng)作物水足跡內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化特征

3.2.1 2002-2018年農(nóng)作物水足跡內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征 根據(jù)上述方法，計(jì)算得到2002-2018年浙江省各類農(nóng)作物水足跡值，其結(jié)果見圖3。由圖3可知，糧食作物的水足跡呈減小趨勢(shì)，但其值一直穩(wěn)居各類農(nóng)作物的首位。糧食作物水足跡總體減小的原因，首先是2003年浙江省出臺(tái)政策，鼓勵(lì)旱糧作物的生產(chǎn)[23]，對(duì)糧食作物耕作類型進(jìn)行了調(diào)整，水田作物減少，導(dǎo)致水足跡減少；其次，隨著人們消費(fèi)水平的提高，經(jīng)濟(jì)作物需求不斷上升，糧食作物種植面積有所減少，糧食作物水足跡有減小趨勢(shì)。糧食作物需水量雖然不是最多，但糧食作物產(chǎn)量最大，尤其是晚稻，故使得糧食作物水足跡穩(wěn)居各類農(nóng)作物的首位。茶葉水足跡和水果水足跡呈緩慢增大趨勢(shì)。這與氣候條件的改變、品種的改良、產(chǎn)量的增加等有關(guān)，同時(shí)也表現(xiàn)了居民飲食結(jié)構(gòu)的多樣性。蔬菜單位質(zhì)量虛擬水含量最小，為0.095 m3/kg，但擁有巨大的需求量，種植面積廣，產(chǎn)量高，所以蔬菜水足跡不是最小，蔬菜水足跡的大、小除了受到自身需水量(平均2 137 m3/hm2)的影響，產(chǎn)量對(duì)其也有很大影響。浙江省的油料作物主要是油菜，油菜一般生長(zhǎng)在氣候濕潤(rùn)的地區(qū)，由于油料播種面積的有限性，某種程度上減少了對(duì)水資源的消耗[24]，因而油料作物水足跡最低。

圖3 2002-2018年浙江省各類農(nóng)作物水足跡

通過計(jì)算得到2002-2018年浙江省各類糧食作物水足跡值，其結(jié)果見圖4。糧食作物是食物主要來源，分析糧食作物水足跡內(nèi)部結(jié)構(gòu)，有利于反映農(nóng)作物內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征。由圖4可看出，在糧食作物中，水稻水足跡比重最大，這與氣候條件和居民飲食習(xí)慣有關(guān)。其中晚稻水足跡占主導(dǎo)地位，播種面積大，需水量大，再加上種植歷史悠久，所以晚稻水足跡大于早稻水足跡。糧食作物水足跡中位于第二的是小麥和大麥水足跡，因大麥水足跡在統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中過小，不容易顯示，所以將大麥與小麥水足跡合并為一類。小麥水足跡遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于大麥水足跡，這主要是因?yàn)檎憬〉靥巵啛釒?，熱量條件好，主要種植冬小麥，其生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，需水量大，而大麥生長(zhǎng)育期短，需水量較??；其次2013年以來浙江省以旱地、冬(春)閑地為重點(diǎn)，擴(kuò)大小麥生產(chǎn)種植面積。番薯歷年來水足跡比較穩(wěn)定，這與固定的種植面積和種植條件有關(guān)。玉米水足跡最小，這與浙江省的玉米多種植在丘陵地帶且種植面積小有關(guān)。

圖4 2002-2018年浙江省各類糧食作物水足跡

綜上，浙江省主要農(nóng)作物水足跡內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，糧食作物和油料作物水足跡呈減小趨勢(shì)，茶葉和水果水足跡有波動(dòng)增大趨勢(shì)，變化最小且趨于穩(wěn)定的是蔬菜水足跡。糧食作物水足跡內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，晚稻水足跡占比最大，玉米水足跡占比最小，其他類型的糧食作物水足跡都占有一定的比例。

3.2.2 2006年和2016年地級(jí)市水足跡內(nèi)部結(jié)構(gòu) 通過計(jì)算得到2006年和2016年地級(jí)市農(nóng)作物水足跡內(nèi)部結(jié)構(gòu)(表3、4)。浙江省的11個(gè)地級(jí)市水足跡結(jié)構(gòu)差異大，主要表現(xiàn)在晚稻水足跡、小麥水足跡、玉米水足跡、油料水足跡等在各市農(nóng)作物水足跡中所占的比例差別大。尤其是小麥水足跡、油料作物水足跡差異最為突出，就2016年而言，最大值是嘉興，達(dá)14 442×104m3，最小值是舟山，為0；而2006年，油料作物水足跡差異最大，最大值是湖州市，達(dá)3 0851×104m3，最小值是舟山，為0。麗水、溫州棉花水足跡，甘蔗水足跡的值為0，這與氣候條件和土壤條件有關(guān)。除此之外麗水小麥水足跡、大麥水足跡、玉米水足跡和寧波玉米水足跡的值也為0。金華棉花水足跡和甘蔗水足跡相對(duì)占比較大,這與流域地形，農(nóng)作物灌溉水源充足有關(guān)[25]。

表3 2006年浙江省各地級(jí)市農(nóng)作物內(nèi)部水足跡 104 m3

浙江省擁有良好的的氣候條件，適合大面積水稻種植，因此11個(gè)地級(jí)市糧食作物水足跡中，水稻一直占有突出地位。因晚稻產(chǎn)量大、生長(zhǎng)周期長(zhǎng)、單位質(zhì)量農(nóng)作物虛擬水含量大，所以晚稻水足跡值最高。茶葉和油料屬于經(jīng)濟(jì)作物[26]，自身需水量較大，各市(除舟山市外)具有一定的種植區(qū)域，由于其產(chǎn)量大，所以農(nóng)作物水足跡也較大。各市農(nóng)作物水足跡內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定的是蔬菜水足跡和水果水足跡，蔬菜和水果的消費(fèi)需求大，產(chǎn)量大，這反映出居民飲食結(jié)構(gòu)的豐富性和需求的多樣性。

4 主要農(nóng)作物水足跡地域差異分析

4.1 農(nóng)作物總水足跡的地理分布特征

采用ArcGIS軟件對(duì)浙江省各地區(qū)2006和2016年主要農(nóng)作物總水足跡進(jìn)行空間特征可視化，其結(jié)果見圖5。由圖5可見，農(nóng)作物總水足跡的地理空間分布格局略有差別。差別主要表現(xiàn)在杭州市區(qū)農(nóng)作物總水足跡數(shù)值在不斷變小，紹興市上虞區(qū)農(nóng)作物總水足跡從2006年的4.00×108m3以上變?yōu)?016年的4.00×108m3以下,湖州市的長(zhǎng)興縣農(nóng)作物總水足跡從3.00×108～3.99×108m3變?yōu)?.00×108～2.99×108m3，衢州市的龍游縣、江山縣以及金華市的武義縣農(nóng)作物總水足跡從2.00×108～2.99×108m3變?yōu)?.00×108～3.99×108m3?？v觀2006-2016年浙江省主要農(nóng)作物總水足跡變化差異較小。

圖5 2006和2016年浙江省農(nóng)作物總水足跡空間分布

浙江省氣候濕潤(rùn)，雨熱同期，地形類型分布廣泛，復(fù)雜多樣。農(nóng)作物總水足跡較高的地區(qū)主要集中在平原、丘陵地帶，農(nóng)作物總水足跡較低的地區(qū)主要集中在山區(qū)、海島地帶，處在不同的地形區(qū)會(huì)影響農(nóng)作物播種類型，從而影響該地區(qū)的農(nóng)作物總水足跡。除自然條件外，農(nóng)作物總水足跡大小還與農(nóng)作物需水量大小有關(guān)，比如棉花、甘蔗、晚稻等高耗水農(nóng)作物直接影響當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物水足跡總量[27]。

表4 2016年浙江省各地級(jí)市農(nóng)作物水足跡內(nèi)部結(jié)構(gòu) 104 m3

舟山市下轄2區(qū)2縣，陸地面積狹小，屬于海島城市，土地資源、水資源等較為匱乏，農(nóng)作物種植類型有限、結(jié)構(gòu)單一，主要種植水稻、薯類、玉米、水果、蔬菜、茶葉等滿足基本生活需求的農(nóng)作物，是全省農(nóng)作物總水足跡最低的區(qū)域，其中嵊泗縣水足跡總量低于0.01×108m3，岱山縣、定海區(qū)、普陀區(qū)不到0.4×108m3。溫州市的洞頭區(qū)屬于海島縣，種植條件有限，農(nóng)作物總水足跡不到0.2×108m3，椒江區(qū)、路橋區(qū)位于臺(tái)州市經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的中心，臨近沿海，農(nóng)作物生產(chǎn)活動(dòng)少，農(nóng)作物種植面積少，是造成農(nóng)作物總水足跡低的主要原因。麗水市云和縣多丘陵山地，農(nóng)作物總水足跡較低。寧波市的慈溪市、余姚市，紹興市的嵊州市、諸暨市，衢州市的江山縣、龍游縣以及湖州市的長(zhǎng)興縣等地區(qū)的水源豐富，土壤肥沃，水足跡基本在3×108m3以上，水足跡較高。除此之外的其他地區(qū)農(nóng)業(yè)水足跡大多為1×108m3～3×108m3。

4.2 人均農(nóng)作物水足跡的地理分布特征

采用ArcGIS軟件對(duì)浙江省各地區(qū)2006年和2016年人均農(nóng)作物水足跡進(jìn)行空間特征可視化，其結(jié)果見圖6。分析圖6可知，人均農(nóng)作物水足跡的地理空間分布格局不同，主要體現(xiàn)在：2006年嘉興市的平湖市以及麗水市的市龍泉、慶元縣、蓮都區(qū)人均農(nóng)作物水足跡從400 m3以上變?yōu)?016年400 m3以下，而衢州市的開化縣、麗水市云和縣年人均農(nóng)作物水足跡從2006年的400 m3以下變?yōu)?016年的400 m3以上。除此之外，金華市的婺城區(qū)、金東區(qū)人均農(nóng)作物水足跡從200～299 m3變?yōu)?016年的100 m3以下，麗水市青田縣從199～200 m3變?yōu)?006年的100 m3以下，景寧畬族自治縣從人均100 m3以下變?yōu)?00～399 m3。

圖6 2006和2016年浙江省人均農(nóng)作物水足跡的空間分布

總體來看，在地形地勢(shì)條件優(yōu)越、土壤肥沃、水源充足、農(nóng)作物總水足跡比較豐富、人口較少的地區(qū)，人均農(nóng)作物水足跡會(huì)較高，如嘉興市的嘉善縣、海鹽縣，寧波市的余姚市，湖州市的長(zhǎng)興縣以及紹興市的嵊州市、諸暨市等地區(qū)。地處河谷平原、丘陵、盆地中的地區(qū)，水網(wǎng)密布，光熱充足，人口密度小，人均農(nóng)作物水足跡也較高，如杭州市的建德市、淳安縣，金華市的武義縣，衢州市的大部分地區(qū)，2006和2016年的人均農(nóng)作物水足跡基本上都在400 m3以上，屬于水足跡最大的地區(qū)。麗水市陸域總面積17 298 km2，位居11個(gè)地級(jí)的首位，但因地形地勢(shì)條件較差，人口少，所以人均農(nóng)作物水足跡值較高，如遂昌縣、松陽縣。舟山市的嵊泗縣2006和2016年人均農(nóng)作物水足跡均小于10 m3；普陀區(qū)、岱山縣、洞頭縣小于100 m3，這與所處的地理位置不利造成耕地面積狹小、水資源緊張等因素有關(guān)。除自然條件之外，人口數(shù)量也對(duì)人均水足跡有較大的影響[28]，如杭州市總體上農(nóng)作物總水足跡較高，但因城區(qū)擁有巨大的人口數(shù)量，造成人均農(nóng)作物水足跡較??；與之相反是麗水市云和縣，人口數(shù)量較少，農(nóng)作物總水足跡值小于1.0×108m3，但人均農(nóng)作物水足跡卻在300 m3以上。

浙江省東部人口密集，西部人口相對(duì)較少，東西部人均農(nóng)作物水足跡差異較大，西部人均水足跡高于東部，海島地區(qū)人均農(nóng)作物水足跡最低；除此之外，在河流眾多，水源豐富，地形平坦，光熱條件較好，人口較少的地區(qū)，人均水足跡值也會(huì)較高。

4.3 農(nóng)作物水足跡的空間聚類分析

以2006和2016年浙江省各地區(qū)農(nóng)作物總水足跡和人均農(nóng)作物水足跡值為樣本，應(yīng)用SPSS軟件[29]，進(jìn)行空間系統(tǒng)聚類分析，最后借助ArcGIS軟件得到農(nóng)作物水足跡聚類分布圖，如圖7所示。圖7表明，2006與2016年的農(nóng)作物水足跡聚類空間格局基本一致。

圖7 2006和2016年浙江省農(nóng)作物水足跡聚類空間分布

Ⅰ類表示農(nóng)作物總水足跡值和人均農(nóng)作物水足跡值均低。洞頭縣、玉環(huán)縣以及舟山市全部屬于Ⅰ類地區(qū)，它們均屬于海島地區(qū)，海島地區(qū)自身?xiàng)l件的限制是影響農(nóng)作物水足跡的主要因素。寧波市的海曙區(qū)、奉化區(qū)、鄞州區(qū)，溫州市的永嘉縣、樂清縣和臺(tái)州市的城區(qū)、溫嶺市等地區(qū)也屬于Ⅰ類地區(qū)，這些地區(qū)儲(chǔ)水條件不足、地理位置不利是主要的影響因素。杭州市的城區(qū)大部分地區(qū)也屬于Ⅰ類，主要由于城區(qū)人口密度大，農(nóng)業(yè)活動(dòng)少，造成農(nóng)作物總水足跡與人均農(nóng)作物水足跡偏低[30]。

Ⅱ類表示農(nóng)作物總水足跡值較低而人均農(nóng)作物水足跡值較高。如金華市的浦江縣、永康市和麗水市的遂昌縣、松陽縣等地區(qū)地處山區(qū)，農(nóng)作物耕種面積有限，人口分布少，人均農(nóng)作物水足跡相對(duì)較高；杭州市的臨安市地處山區(qū)，海拔較高，農(nóng)業(yè)發(fā)展受到限制，也屬于Ⅱ類地區(qū)。

Ⅲ類代表農(nóng)作物總水足跡值較高而人均農(nóng)作物水足跡值較低。如溫州市的蒼南縣、瑞安縣農(nóng)業(yè)區(qū)位條件較為優(yōu)越，水源充足，農(nóng)作物總水足跡相對(duì)較高，但沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)效益高，人口密度大，使得人均農(nóng)作物水足跡偏低。

Ⅳ類代表農(nóng)作物總水足跡值和人均農(nóng)作物水足跡值都高。如寧波市的余姚市、慈溪市，嘉興市的大部分地區(qū)等臨近海洋，水源豐富，地勢(shì)平坦，擁有較高的農(nóng)作物總水足跡和人均農(nóng)作物水足跡。衢州市的龍游縣、衢江區(qū)、江山縣，紹興市的諸暨市、嵊州市也屬于Ⅳ類地區(qū)，這些地區(qū)地形相似，四周高，中間低，土地肥沃且河流匯入為其提供了充足的水源，因而具有良好的農(nóng)作物種植條件。金華市的東陽市、武義縣也為Ⅳ類地區(qū)，主要是因?yàn)楹恿鹘?jīng)過、水庫廣泛分布而擁有良好的水利條件，使其具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。杭州市的淳安縣、建德縣熱量充足，降水豐沛，人口相對(duì)較少，所以也為Ⅳ類地區(qū)。通過聚類分析發(fā)現(xiàn)，衢州市(除常山縣、柯城區(qū))的農(nóng)作物水足跡在2006和2016年均為Ⅳ類，說明衢州市農(nóng)業(yè)水資源豐富，整個(gè)市域內(nèi)水足跡內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。紹興市、金華市、嘉興市整體農(nóng)作物水足跡相對(duì)較高，水資源較為豐富，水足跡內(nèi)部結(jié)構(gòu)差異小。杭州市、寧波市、湖州市農(nóng)作物水足跡內(nèi)部結(jié)構(gòu)差異大。臺(tái)州市、溫州市、麗水市農(nóng)作物水足跡相對(duì)比較低，內(nèi)部差異較小。舟山市2006和2016年都為Ⅰ類地區(qū)，因其為海島城市，農(nóng)業(yè)資源有限，造成農(nóng)作物水資源嚴(yán)重匱乏，內(nèi)部差異最小。

綜上所述，浙江省農(nóng)作物水足跡空間差異明顯，各地蘊(yùn)含的水資源狀況不同。地處平原、河谷、盆地的地區(qū)，農(nóng)作物種植具有良好的區(qū)位條件，農(nóng)作物水資源狀況明顯優(yōu)于海島、山地地區(qū)。人口分布較為稀疏的縣域人均水足跡明顯優(yōu)于人口密集的城區(qū)。從聚類分析結(jié)果看，對(duì)于2006年較低等級(jí)到2016年較高等級(jí)的地區(qū)，根據(jù)調(diào)研可知當(dāng)?shù)卣懈纳扑Y源的措施，比如慶元縣、云和縣、平陽縣；而青田縣、永嘉縣等地區(qū)由于水資源大量使用，人口密集，水資源問題有惡化趨勢(shì)。因此，各市面對(duì)水資源現(xiàn)狀應(yīng)該要有對(duì)應(yīng)措施，比如種植節(jié)水農(nóng)作物、調(diào)整農(nóng)作物類型以及改進(jìn)技術(shù)、一水多用等措施。

5 結(jié) 論

基于水足跡理論，借助CROPWAT8.0、CLIMWAT2.0和ArcGIS等軟件，從農(nóng)作物水足跡的時(shí)間演變到農(nóng)作物水足跡的空間差異，分析了浙江省2002-2018年的主要農(nóng)作物水足跡時(shí)空特征，結(jié)論如下：

(1)2002-2018年浙江省農(nóng)作物總水足跡總體呈下降趨勢(shì)，波動(dòng)幅度較大。2016年農(nóng)作物總水足跡值最低，為124.23×108m3，2002年農(nóng)作物水足跡值最高，為148.21×108m3，減幅達(dá)16.18%。

(2)在水足跡內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，糧食作物的水足跡穩(wěn)居首位，其他作物水足跡依次是水果水足跡、茶葉水足跡、蔬菜水足跡和油料作物水足跡。從水足跡內(nèi)部結(jié)構(gòu)的時(shí)間演變上來說，糧食作物水足跡和油料作物水足跡有下降趨勢(shì)，糧食作物水足跡年際變化較大，茶葉水足跡和水果水足跡有上升趨勢(shì)，蔬菜水足跡保持穩(wěn)定年際變化小。

(3)農(nóng)作物水足跡空間差異顯著，平原、盆地地區(qū)農(nóng)作物總水足跡較高，山地、丘陵地區(qū)農(nóng)作物總水足跡次之。人均農(nóng)作物水足跡除了與農(nóng)作物總水足跡有關(guān)，還與人口數(shù)量密切相關(guān)，人口分布較為稀疏的縣域人均水足跡明顯優(yōu)于人口密集的城區(qū)，東南沿海地區(qū)整體較低，海島地區(qū)最低。聚類分析表明位于平原、盆地、河谷的地區(qū)由于水網(wǎng)密布、水源充足，其農(nóng)作物水資源狀況明顯高于海島、山地地區(qū)。