【摘 要】
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由于区域粮食供需不平衡,区域间的粮食调运量呈现逐年扩大的趋势,中国区域间粮食生产和消费失衡形成的“北粮南运”格局导致水资源以虚拟水的形式在区域间再分配,对虚拟水输出区和输入区的水资源产生重要影响。在水资源“北贫南富”的背景下,作为主要的粮食输出区,北方地区的水资源短缺日益加剧,对农业发展和水资源可持续利用带来挑战。因此,有必要研究虚拟水流动的主要驱动因素,以期为粮食虚拟水流动调控提供理论参考。本研
【基金项目】
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国家重点研发计划:西北典型农区高效节水灌溉技术与集成应用(2016YFC0400201); 国家自然科学基金项目:区域农业耗水及农田环境对种植结构变化的响应机制(51979230); 国家自然科学基金项目:基于SWAT-MODFLOW耦合模型的区域尺度作物水足迹量化方法研究(41901040);
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由于区域粮食供需不平衡,区域间的粮食调运量呈现逐年扩大的趋势,中国区域间粮食生产和消费失衡形成的“北粮南运”格局导致水资源以虚拟水的形式在区域间再分配,对虚拟水输出区和输入区的水资源产生重要影响。在水资源“北贫南富”的背景下,作为主要的粮食输出区,北方地区的水资源短缺日益加剧,对农业发展和水资源可持续利用带来挑战。因此,有必要研究虚拟水流动的主要驱动因素,以期为粮食虚拟水流动调控提供理论参考。本研究以中国大陆31个省级行政区为研究对象,分析了1997-2014年省际间粮食虚拟水流动动态,构建了耦合社会水文学和Metacoupling系统动态交互的分析框架,并结合Logarithmic Mean Divisia Index(LMDI)指数分解方法和多元回归模型分析了粮食虚拟水流动变化主要的自然社会驱动因素。论文主要的研究结论如下:(1)揭示了1997-2014年中国大陆粮食生产、消费格局及虚拟水流动特征。结果表明,中国大陆主要的粮食生产地区多集中在东北地区和黄淮海平原,共贡献了55.9%的粮食生产,且粮食播种面积和粮食产量呈现出逐年扩大的趋势;人口数量在很大程度上决定了粮食的消费水平,中国大陆主要的人口流入地区多集中在东部沿海尤其是东南沿海地区,该区域的总人口占中国大陆总人口的57.9%,流入人口大部分来自于安徽、河南、湖南等中部的粮食主产区,且人口流动量随着时间的推移大幅增加。中国大陆的区域间粮食虚拟水流动呈现出逐年增长的趋势,主要的粮食生产地区承载了较大比例的粮食虚拟水输出,而主要的人口流入地区则消耗了大量的粮食进口,粮食虚拟水流入量逐年增加,然而粮食播种面积和粮食产量却逐年下降。(2)探讨了区域粮食虚拟水流动主要的自然社会驱动因素。结果表明经济和人口变化是影响流入区粮食虚拟水输入的主要因素,农业生产水平是影响流出区粮食虚拟水输出的主要因素。指数分解分析和多元回归分析结果表明经济增长是驱动粮食虚拟水流动增加的主要原因,对流入区虚拟水输入的贡献最大,失业率的降低和人均可支配收入的提高能够有效驱动流入区的粮食虚拟水进口;土地资源禀赋和农业生产投入是驱动虚拟水流出的重要因素;人口和依存度变化对流出区的粮食虚拟水输出和流入区的粮食虚拟水输入起到正向驱动作用,对粮食虚拟水流动的影响体现在供需关系方面,人口流入有力推动了流入区的粮食输入需求,农业人口和播种面积的增加能够遏制流入区的粮食输入。(3)构建了耦合社会水文学和Metacoupling系统动态交互的分析框架。发现流入区和流出区之间存在着由粮食虚拟水贸易连接的耦合交互关系,影响着区域间资源分配平衡与虚拟水流动模式。基于社会水文学视角的省际间粮食虚拟水流动动态分析结果表明,粮食虚拟水贸易使得水资源通过生产-消费-污染链实现了与多个系统的耦合,同时通过跨空间的粮食虚拟水流动实现了远距离系统的社会水文交互。流入区粮食虚拟水和劳动力的输入极大地提升了城市发展的可行能力,从而进一步吸引人口流入和虚拟水输入,形成了正向循环。流出区则呈现相反的趋势,在虚拟水流动的Metacoupling框架中捕捉到了资源分配失衡的马太效应,有必要进行宏观尺度的政策调控以改善虚拟水流出区存在的资源利用负向循环。
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