新疆近30年棉花生产水足迹时空演变分析

节水中心2012届硕士研究生石鑫，在导师吴普特研究的指导下，经过三年努力完成新疆近30年棉花生产水足迹时空演变分析。

研究方向：农业水土工程

摘  要

新疆是我国最为干旱的内陆灌溉农业区，降水稀少、蒸发强烈、气候干旱。近年来由于人口增加、经济发展导致新疆水资源供需矛盾尖锐。新疆农业用水占总用水量的95%以上，新疆是中国重要棉花产区，棉花生产用水在新疆农业用水中占有相当大的比重，棉花用水效率的高低与新疆农业可持续发展有着重要的关系。新疆水资源紧缺问题的解决不仅要依靠各种节水技术方法，更需要从政策方面进行支持和管理。因此，正确把握新疆棉花用水状况对水政策制定和水管理显得十分必要。作物生产水足迹作为评价作物生产过程中水资源消耗类型、数量以及用水效率的综合指标，为区域农业水资源管理评价提供了全新思路。

本研究以新疆主要经济作物棉花为研究对象，分析了1980～2009年间新疆各市县棉花生产水足迹及其构成（蓝、绿水）的时空演变特征，并分析了其主要影响因素，得出主要结论如下：

（1）近30年新疆棉花生产水足迹呈显著下降趋势，棉花水足迹呈显著上升趋势。

1980s年代全疆棉花水足迹年均值为14.29 m³/kg，快速下降到2000s年代的4.9 m³/kg。棉花生产蓝水足迹与生产水足迹的变化趋势大致相同，棉花生产绿水足迹占生产水足迹的比例不足10%。近30年新疆棉花生产得到了长足发展，北疆棉花生产一直处于较高水平，而东疆和南疆的棉花生产水平起点低，但发展较快，仍有很大的上升空间。

棉花水足迹由1980s的36.45亿m³/a增加到2000s的119.20亿m³/a，意味着每年因棉花生产消耗掉的水资源量约为119亿m³，占新疆总水资源量的1/8，且在逐年增加。

（2）新疆棉花生产水足迹的空间分布趋势为由北向南增加，棉花水足迹的空间分布趋势为由西北向东南先增加后减小。

棉花生产水足迹较小的县集中在塔里木河流域、巴音郭勒蒙古自治州大部、北疆玛纳斯河流域中下游及乌苏市。棉花生产水足迹较大的县、州主要集中在乌鲁木齐市及吐鲁番市周围、克拉玛依市、伊宁县及喀什地区西部。全疆不同地区棉花生产水足迹空间差异随着时间变化在逐渐缩小。

新疆棉花水足迹、蓝水足迹及绿水足迹的分布态势基本一致，棉花水足迹较大的县集中在南疆叶尔羌河流域、塔里木河流域，北疆玛纳斯河流域及奎屯河及精河流域。这些流域也是兵团所在地。棉花水足迹较低的县州主要集中在天山山脉、塔里木盆地、准格尔盆地及东疆吐鲁番盆地。

（3）棉花生产水足迹的直接影响因素为棉花单产，主要影响因素为化肥使用量、农机动力及风速。

化肥使用量、农机动力、气温与棉花生产水足迹显著负相关，风速与棉花生产水足迹呈显著性正相关。化肥使用量的增加，促进了棉花单产提高，降低了棉花生产水足迹；农机动力大幅增加表明新疆棉花生产朝着规模化、集约化方向发展，对降低棉花生产水足迹有积极作用；风速的降低大大减弱了作物蒸散作用，有利于棉花生产水足迹的控制；温度对棉花生产水足迹降低的正作用（棉花喜温）远大于对其的负作用（温度增加会加剧棉花的蒸散活动，增大作物生产水足迹），温度的升高对于棉花生产具有积极意义。

（4）近30年来，新疆棉花虚拟水一直处于输出状态，且呈逐渐增大的趋势。

全疆棉花虚拟水流出量约占新疆水资源的1/8。其中绿水资源使用比例相对增加，蓝水输出量的比重呈减小趋势。除阿勒泰地区外，其他地州市均为虚拟水净流出区。在天山两侧山麓已经形成了三个虚拟水流出中心，分别位于塔里木盆地西缘、北缘和准噶尔盆地西南部。水资源的输出直接造成了河流下游断流和湖泊湿地干涸、萎缩；而新疆西北部水资源较丰富的伊犁河和额尔齐斯河流域有虚拟水流入，反映了新疆水土资源失衡和水资源利用的不合理之处，进一步加剧了内流河下游的生态环境危机。

（5）根据生产水足迹、水足迹及虚拟水分析结果对棉花生产提出以下建议及措施。

由于蓝水足迹占新疆棉花生产水足迹的大部分，所以要合理、充分、高效利用蓝水资源；加强农业机械化，使新疆棉花生产朝着机械化和集约化方向发展；优化棉花产业布局，在棉花生产水足迹较小地区进行棉花集约化生产；在棉花生产水足迹较大的区域控制棉花播种面积；在棉花绿水足迹较大的区域发展集雨灌溉；在高纬度高海拔地区选择抗寒高产棉花品种；加强棉花生产研究并及时进行生产预报，发挥政府职能，稳定棉价，合理水价。跨流域调水，调节新疆严重失衡的虚拟水流动。实施生态补偿和阶梯型水价。

关键词：新疆；棉花；水足迹；时空演变；虚拟水