中国生产水足迹及水资源压力分析（英文）

生产水足迹是指支持一个国家(地区)在其本地产品生产与服务供给过程中所需要的淡水资源量,无论产品与服务在哪里被消费,生产水足迹由蓝水足迹、绿水足迹和灰水足迹组成。水资源压力是指一个国家或地区生活、生产需要消耗的地表或地下水资源量(等于区域总生产水足迹与绿水足迹的差值)占该地区可更新水资源总量的比重。本文评估了1985–2009年中国生产水足迹,分析了中国水资源压力及其时空分布特征。研究结果显示:中国生产水足迹从1985年的7815.8×108 m~3到2009年的11097.6×108 m~3逐年升高,大型城市、农业不发达地区的生产水足迹水平低,以农业经济为主的地区生产水足迹高;中国水资源高度至重度压力地区主要集中华北、华中等黄河和长江的下游地区,且大多地区水资源压力逐渐加重,有从北方向南方演变的趋势。总体来说,中国水资源利用现状不容乐观。     

疏勒河流域农业水土资源时空匹配特征分析

水土资源是农业生产最重要的基础性资源,其空间的合理有效配置有利于资源的充分利用和区域可持续发展。以疏勒河流域为研究对象,基于水足迹理论核算流域农业生产水足迹变化规律,采用基尼系数和空间错配模型定量评估研究区2000—2020年农业水土资源的时空匹配动态趋势及其敏感性。结果表明：（1）2000—2020年疏勒河流域农业作物生产水足迹和作物种植面积总体呈波动下降趋势,作物生产水足迹峰值出现在2007、2018年,作物种植面积峰值出现在2009、2018年;流域年均蓝水足迹贡献率达90.9%,且与绿水足迹呈互补关系,表明蓝水是疏勒河流域农业用水的主要来源。（2）农业水土资源的空间匹配程度逐渐提高,总体处于较匹配的状态;蓝、绿水足迹与作物种植面积的空间不匹配程度逐渐得到改善,空间分布中均呈现出中部高、四周低的特点。（3）作物种植面积对作物生产水足迹变化呈中、高度敏感性的地区数量不断增加趋势。     

吉林省西部玉米生产水足迹研究

玉米是吉林省西部的主要农作物,通过在吉林省西部开展玉米大田试验,探讨在相同的土壤及农田管理条件下,不同试验年份玉米生产需水及水分来源的变化规律,通过比较分析玉米生产水足迹的动态变化,实现水资源的合理利用,保护生态环境,促进农业的可持续发展。3 a大田试验的研究结果表明,玉米生产水足迹以绿水足迹为主,占80%以上,蓝水足迹不足1%,灰水足迹介于10%～20%之间。而在绿水足迹中,降水较充足的年份,有效降水足迹占70%以上,一般干旱年份有效降水足迹占一半,极端干旱年份有效降水足迹则只占30%,这将对土壤水分平衡带来不利影响。3a中,单位质量玉米蓝水量约0.005～0.006 m3/kg,占单位质量玉米需水量的比例低于1%;单位质量玉米绿水量为0.559～0.839 m3/kg,占单位质量玉米需水量的99%以上;单位质量玉米灰水量为0.099～0.122 m3/kg。通过对玉米生产水足迹的研究,明确了绿水在吉林省西部雨养农业粮食安全中的重要地位。     

中国水-能源-粮食压力时空变动及驱动力分析

采用主成分分析法,把构建的水资源、能源和粮食的压力指数分解为3个正交向量,以矢量合成法计算水-能源-粮食（W-E-F）总压力指数。在考察1997~2015年30个省区（香港、澳门和台湾无数据,西藏缺能源数据）的水资源压力指数、能源压力指数、粮食压力指数和W-E-F总压力指数的时序变化后,选取8个反映总压力指数变化的指标,截取1997、2004、2015年3个断面,采用地理加权回归（GWR）模型对影响中国W-E-F压力指数变化的因素进行分析。结论如下：① 时间上看,W-E-F总压力先升后降;空间上看,从东南沿海向西北内陆W-E-F总压力逐渐递减,东北和沿海城市化水平高的地区压力较大。② 能源压力对中国W-E-F总压力的贡献最大,中东部地区的能源压力指数更高,淮河以北地区的水资源压力指数更高,东部的长江口以南沿海区域和广大西部地区的粮食压力指数更高。③ 1997~2015年,全国水资源压力指数多数地区上升,能源压力指数和粮食压力指数大部分地区下降。④ 不同时段,W-E-F压力变化的驱动力不同。总体上看,大部分指标与W-E-F压力变化同向,人均受教育水平和人均GDP与W-E-F压力变化反向,人口密度增大、食物构成变化、粮食生产条件和经济发展是W-E-F压力升高的主因。在分析时段内,随着时间推移,社会因素和经济因素的影响在增大,提高人均受教育水平和经济转型发展是降低W-E-F压力的有效途径。     

青藏高原地区城乡虚拟水贸易格局与影响因素

青藏高原是亚洲水塔,其水资源与水生态环境保护意义重大。从虚拟水视角,研究青藏高原与外部的水资源贸易关系和影响因素,有助于理解该地区的水资源问题、制定虚拟水贸易策略、优化区域城乡水资源配置、保障亚洲水塔功能。依托2012年中国区域间投入产出表成果,本文测算了青藏高原与中国其他区域之间的虚拟水贸易关系,建立了中国区域城镇与农村地区的虚拟水贸易网络,采用对数平均迪氏指数模型分析了青藏高原对其他区域虚拟水贸易不平衡的影响因素。结果表明,青藏高原向中国其他区域净输出虚拟水2.25亿m³,其中向西南、华北、华中、华东、华南等5个区域净输出虚拟水,从西北和东北2个区域净输入虚拟水。城乡之间虚拟水贸易联系非常紧密,农村地区生产水足迹较高,而城镇地区由于人口密度较高、消费水平较高,是虚拟水最终消费的热点区域,青藏高原农村地区的虚拟水贸易量大于城镇地区的虚拟水贸易量。青藏高原贸易输出结构以农产品为主导,虚拟水净输出12.7亿m³;青藏高原与其他区域贸易存在逆差,贸易量因素导致虚拟水净输入8.6亿m³;用水效率在青藏高原与不同区域虚拟水贸易中的正负效应不一,总体带来青藏高原虚拟水净输入1.8亿m³。未来,应重点通过灌溉节水减少农业水足迹,引导城镇居民向低水足迹生活方式转变,鼓励内地为青藏高原提供物质与技术支援,实行水资源生态补偿政策,以保护青藏高原水资源,促进区域水资源可持续利用。     

新疆1999-2009年水足迹计算与分析

利用统计资料,结合水足迹模型和区域水足迹评价方法,对新疆1999-2009年的水足迹及相关指标进行了计算和分析。研究表明：（1）新疆1999-2004年总水足迹呈上升趋势,2004- 2009年略有下降趋势。水资源集约利用度呈增长趋势,说明新疆水资源利用效率有所提高;（2）新疆居民对粮食、肉类等虚拟水含量较大的农产品需求较大,适当减少虚拟水含量较高的产品消费,提倡虚拟水含量较低的产品消费,可减少虚拟水量的消耗;（3）新疆在虚拟水贸易中是水资源输出地,且输出量在不断增大,给新疆本地的水资源利用带来巨大的压力;（4）新疆水资源压力逐年增加,解决水资源短缺问题不能局限于本地实体水资源的高效利用,还可通过虚拟水贸易从水源丰富地区购买高耗水的本地发展所需的相关消费品,实现水资源总体可持续利用。改变消费模式,调整虚拟水战略结构成为缓解新疆水资源短缺的一种可能途径,由于数据限制,水足迹研究有待进一步细化,但是一种可用于探讨干旱区水资源可持续利用的方法。     

基于节水视角的中国水资源压力时空演变及影响因素分析

基于水资源节约视角,采用区域水资源规划消耗量占该地区水资源可利用量的比重来测算水资源压力指数,运用趋势分析、探索性数据分析(ESDA)方法对2005—2017年中国31个省市水资源压力指数空间格局演化特征与空间相关性进行分析,并选取8个相关变量,采用地理探测器探究影响水资源压力指数空间分异的因素,结论如下:① 研究期内,部分省份水资源压力指数呈上升趋势,环渤海、长江下游和黄河下游等水资源压力较高地区具有较大的节水潜力;水资源压力空间分布不均,东西方的区域差异大于南北方。② 水资源压力指数具有明显的空间集聚性,且集聚现象不断加强,水资源压力高高集聚和低低集聚地区空间分布较为稳定。③ 2005—2017年,影响全国水资源压力空间分异最主要的因素是万元GDP用水量与万元工业增加值用水量;东部地区水资源压力主要由人口数量、生活用水量、牲畜数量和万元工业增加值用水量决定;中、西部经济欠发达地区主要受万元GDP用水量与COD排放量的影响。     

黄河流域煤炭富集区煤炭水足迹演变及驱动效应研究

煤炭与水资源相互影响和制约,如何评价煤炭耗水的演变趋势及其影响机制对煤炭和水资源进行协同管理具有重要意义。基于国际标准的煤炭水足迹测算模型,分析2000—2017年黄河流域煤炭富集区——晋陕蒙煤炭水足迹的时空演变趋势,构建煤炭水足迹压力指数评价区域煤炭和水资源的匹配关系,并运用LMDI模型定量分析煤炭水足迹的驱动效应。结论如下：① 煤炭水足迹总量在研究期内呈增长趋势,主要以原煤和火力发电水足迹为主,山西和内蒙古煤炭水足迹最高,陕西最低。② 研究区整体煤炭水足迹压力指数逐渐增大,由煤–水关系缓和型逐渐演变为煤–水关系制约型,从空间分异来看,山西最大,研究期内均属于煤–水紧张型,陕西次之,内蒙古最小,均由煤–水关系缓和型演变为煤–水关系制约型。③ 影响煤炭水足迹的主要驱动因素是经济效应和技术效应,前者对煤炭水足迹的影响逐渐增强,后者对煤炭水足迹压力的影响先增强后减弱,各驱动效应空间分异明显。研究结果可为煤炭富集区煤炭和水资源可持续利用提供决策参考,为黄河流域生态保护和高质量发展的资源管理提供决策支持。     

1990-2007年中国能源足迹时空差异分析

基于生态足迹模型分析中国1990-2007年的能源生态足迹变化态势,并利用重心模型研究能源足迹的区域差异及变化。结果表明:1)近18年来,中国人均能源足迹呈现波动增长,能源足迹结构方面煤炭始终占据主导地位;建议优化能源结构,大力发展清洁可再生能源。2)中国各地区间能源足迹存在明显差异,空间分布格局为南少北多,能源生产与消费存在错位;建议国家设立能源生态补偿机制,由出现能源生态赤字的地区支付能源生态补偿基金给能源生态盈余地区。3)中国能源足迹的重心呈现逐步向西南方向移动的轨迹,通过与GDP重心轨迹的对比发现中国经济发展主要靠能源消费拉动。     

中国区域农业生态效率空间演化及其驱动因素——水足迹与灰水足迹视角

将水足迹与灰水足迹指标纳入农业生态效率指标体系,运用基于非期望产出的SBM模型和Tobit面板模型对1990-2016年中国农业生态效率空间演化特征及驱动因素进行实证分析,结论如下:①1990-2016年,中国农业水足迹和灰水足迹明显上升;中国高农业水足迹的区域重心北移,主要由长江流域转移至黄河下游地区.中国高灰水足迹...     

Assessing regional virtual water flows and water footprints in the Yellow River Basin, China: A consumption based approach

The Yellow River, the second longest river in China, is facing increasing water scarcity due to rising water consumption of a fast growing economy and an increasingly urbanized population with water-intensive consumption patterns. The Yellow River Basin (YRB) is divided into three regions: the upper, middle and lower reaches; each with very different characteristics in terms of water resources, economic structure and household income and consumption patterns. Virtual water has been recognised as a potentially useful concept for redistributing water from water-rich to water-poor regions. In this study, we develop a Multi-Regional Input-Output model (MRIO) to assess the regional virtual water flows between the three reaches of the basin and the rest of China distinguishing green and blue water, as well as rural and urban household water footprints. Results show that all three reaches are net virtual water exporter, i.e. production and consumption activities outside the basin also put pressure on the water resources in the YRB. The results suggest a reduction of the export of virtual blue water that could instead be used for producing higher value added but lower water-intensive goods. In particular, the lower reach as the most water scarce region in the basin should increase the import of water intensive goods, such as irrigated crops and processed food products, from other more water abundant regions such as the South of China. Thus, trading virtual water can help sustain the economic growth of the regions within the basin thus easing the pressure from water shortage. In addition, there is a huge gap between urban and rural household water footprints in the basin. The average urban household’s water footprint is more than double the water footprint of a rural household in the basin. This is due to the higher urban household consumption of water-intensive goods and services, such as processed food products, wearing apparel and footwear, hotel and catering services and electricity.     

中国水电开发的生态足迹及其温室气体减排

水能资源是中国仅次于煤炭资源的第二大能源,2011年水电装机容量占中国电力装机容量的20．4％。为了对中国水电开发及其对环境的影响进行综合分析,该论文对过去60年来中国水电开发的生态足迹及其温室气体减排状况进行了评估。水电开发的生态足迹包括水电工程建设的能源消费足迹和土地占用生态足迹。能源生态足迹根据吸收化石能源消费过程中排放的二氧化碳所需要的森林面积来计算,土地占用生态足迹是将水库淹没等相关建设占用的土地按照耕地面积计算。评估结果表明,到2010年中国水电开发的能源生态足迹是50．24227Yha,就面积数量而言,占中国可耕地资源的0．3％,水电开发淹没的土地面积142万ha,占中国可耕地资源的1．2‰显然土地淹没的生态足迹远远大于水电开发的能源消耗生态足迹。对水电开发过程中的温室气体减排计算结果表明,自,9k1949年以来随着水电开发的迅速增长,因为水电利用减少的化石能源消耗所减少的CO,排放量也快速增长,2010年减排量达5．024Lt,过去60年来累积减排量达62．21亿t。     

基于地理加权回归的中国灰水足迹人文驱动因素分析

根据Hoekstra和Chapgain提出的污染物吸纳理论,估算了2012年全国31个省（区、市）的灰水足迹,采用空间自相关分析方法探讨了2012年中国灰水足迹的空间分布特征,通过构建基于地理加权回归的STIRPAT模型,测算了人口和富裕等人文因素对灰水足迹的影响。结果表明：中国灰水足迹存在较强的空间正相关性和空间分布不均衡性;人文因素对水资源环境的威胁大小排序,依次为城市化率、人口数量、产业结构和富裕程度,其中,城市化率、人口数量、农业比重和人均GDP每提高1%,分别引起灰水足迹增加1.03%、0.85%、0.63%和0.52%;人文因素对灰水足迹的影响存在空间差异,人口对灰水足迹的影响由北向南逐步加大,富裕对灰水足迹的影响由西向东逐渐减小,农业和城市化对灰水足迹的影响由南向北逐步增大;在现有样本范围内,计算结果有条件地支持环境Kuznets曲线。     

The Analysis of Water Footprint of Production and Water Stress in China

Water footprint of production can be used to identify pressure on national or regional water resources generated by production activities. Water stress is defined as the ratio of water use (the difference between a regional water footprint of production and a green water footprint) to renewable water resources available in a country or region. Water stress can be used to identify pressure on national or regional water resources generated by production activities. This paper estimates the water footprint of production and the water stress in China during the years 1985-2009. The result shows that China’s water footprint of production increased from 781.58 × 10⁹ m³ in 1985 to 1109.76 × 10⁹ m³ in 2009. Mega-cities and regions with less agriculture production due to local climatic conditions (Tibet and Qinghai) had lower water footprint of production, while the provinces (Henan, Shandong) with higher agriculture production had higher footprint. Provinces with severe water stress increased from 6 in 1985 to 9 in 2009. High to severe water stress exists mainly in mega-cities and agricultural areas located in the downstream areas of the Yellow River and the Yangtze River in North and Central China. The outlook for water resources pressure in China is not optimistic, with areas of stress expanding from northern to southern of China.     

中国能源碳足迹时空格局演化及脱钩效应

利用DMSP-OLS夜间灯光数据和碳排放统计数据,构建碳排放面板数据模型,模拟了2000—2013年中国的碳排放量。运用探索性时空数据分析（ESTDA）框架体系,从时空交互视角分析2001—2013年碳足迹的空间格局和时空依赖动态演化;利用改进的Tapio脱钩模型对3个时间段336个地级单元环境碳负荷与经济增长之间的脱钩效应进行综合分析。研究表明：① 2000—2013年,中国的碳排放在时空演变上既表现出稳中有进的总体特征,也存在快速增长的阶段特征。② 碳足迹和碳赤字均呈逐年增长趋势,年均增长率分别为4.82%和5.72%;碳足迹和碳赤字整体北方大于南方,不同的行政单元尺度下碳足迹和碳赤字空间异质性特征明显。各地级单元碳足迹变异系数逐步增大,存在极为显著的空间自相关特征。③ LISA时间路径相对长度北方大于南方,且呈由沿海地区向中西部地区递增的趋势;LISA时间路径弯曲度整体上则由沿海地区向内陆地区递减。④ 综合脱钩指数整体以弱脱钩型为主,但弱脱钩型城市数量持续减少,扩张连接、扩张负脱钩区域数量逐渐增多且向中西部及东北地区聚集分布;全国平均脱钩弹性值逐步增长,变异系数持续下降。     

近25a来新疆农作物水足迹与经济增长的空间关系分析

水—经济空间关系是干旱区与半干旱区水资源研究的热点,揭示水—经济空间分布演变规律和因果关系,可为优化水资源合理配置、合理部署产业结构调整政策提供理论和决策参考。研究应用水足迹理论,核算新疆各地州1991—2015年农作物水足迹,结合信息熵值理论分析新疆各地州农作物水足迹、国内生产总值、第一产业增加值其熵值的空间演变规律及因果关系。结果表明：新疆农作物水足迹与第一产业增加值、国内生产总值空间演变整体向着均衡有序的方向发展,水—经济的空间不均衡性逐步缩小;新疆农作物水足迹显著影响其第一产业增加值空间演变,影响期1～5 a,农业经济空间分布受农业用水空间分布的长期制约;农作物水足迹和国内生产总值没有空间演变因果关系,全疆经济发展向着第二产业、第三产发展转型,农业经济不再显著影响全疆经济发展。     

基于投入产出表的中国水资源消耗结构路径分析

为了解各部门在生产链中水资源的具体消耗路径和在消耗路径中所发挥的作用以及维持生产链中水资源消耗的关键部门,论文基于2017年投入产出表和相关气象数据,在农业用水中加入绿水资源消耗量,利用投入产出模型和结构路径分析(structural path analysis, SPA)法分析中国42个部门水资源消耗的总量和结构,以及水资源在生产链中消耗的具体路径。结果表明：① 城镇居民消费和进口的水足迹最高,其次为农村居民消费,大多数水足迹较高的部门,都是以居民消费为主,进口水资源弥补了国内部分生产用水的消耗,但水资源短缺的形势仍然严峻;② 生产链前5个层级的水足迹消耗占比为95%左右,其中部门内部消耗占比最大,水足迹随层级数的增加而下降,水资源反馈循环程度较弱;③ 从部门生产链看,部门内部的水足迹占比最大,部门流入和流出水足迹差值较大,部门之间普遍存在单向依赖特征,关联网络不够稳定;④ 从最终消费角度看,农业部门内部水足迹占比最大,是生产链中重要的衔接结点,多样化的消费需求增加上游部门的水资源压力。研究为调整节水政策和提升水资源配置与管理能力提供了一定的理论基础。