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水 利 学 报 2016年9月 SHUILI XUEBAO 第47卷 第9期 文章编号：0559-9350（2016）09-1115-10 中国主要粮食作物的生产水足迹量化及评价 1，2 1，2 3 2，4 孙世坤 ，王玉宝 ，刘 静 ，吴普特 （1. 西北农林科技大学 旱区农业水土工程教育部重点实验室，陕西 杨凌 712100； 2. 西北农林科技大学 中国旱区节水农业研究院，陕西 杨凌 712100；3. 河海大学 水文水资源学院，江苏 南京 210098； 4. 国家节水灌溉杨凌工程技术研究中心，陕西 杨凌 712100） 摘要：明确作物消耗单位水量所提供的营养物质差异对于引导节水型膳食结构和农业种植规划具有重要意义，水 足迹为进行上述分析提供了有效的指标。本文基于水足迹理论，在量化中国大陆主要粮食作物重量、能量和蛋白 质水足迹的基础上，评价了各作物间及区域间三种水足迹的差异性，探讨了粮食作物消费结构调整对生产端水资 源消耗产生的影响。结果显示：各作物生产水足迹差异显著并且具有明显的区域分布特征，东北地区、黄淮海地 区作物重量水足迹均较低，表明上述地区的水分利用效率较高；5种粮食作物中，玉米和小麦具有较低的能量水 足迹，而大豆具有较低的蛋白质水足迹，表明在耗水量相同的情况下，玉米和小麦较其他作物能提供更多的能 量，大豆能提供更多的蛋白质；不同粮食作物消费结构下的农业用水差异显著，通过调整作物消费结构，可以达 到显著的节水效果。本研究结果可为解决未来粮食生产水危机提供一个潜在途径。 关键词：水足迹；粮食作物；消费结构；情景分析；节水效益 中图分类号：TV213.9 文献标识码：A doi ：10.13243/ki.slxb 1 研究背景 ［1］ 水资源与粮食安全是未来全球所面临的主要挑战之一 。作为人口和农业大国，中国面临着更为 严峻的水资源和粮食安全压力。未来人口增长、行业用水竞争加剧、气候变化都将给农业用水带来 挑战，为了满足未来粮食需求，必须提高粮食产量，而水资源供给的刚性约束又限制了粮食的生 产。因此，在农业用水零增长或负增长的前提下实现粮食产量增加，需要提高水资源利用效率，使 每一滴水生产出更多的粮食是保障中国水资源和粮食安全的重要途径。传统的水资源管理策略通常 从生产角度去解决生产过程的水资源分配、效率提高等问题，即通过农艺、生物和工程等多种节水 措施提高作物水分生产力，如推广节水灌溉技术（喷灌、微灌等）以提高灌溉水的利用率、采用地膜 ［2-4］ 覆盖等农艺措施减少土壤无效蒸发、通过生物措施提高作物耐旱水平等 。而在消费环节，探讨如 ［5-7］ 何通过改变人类膳食结构和畜类饲料配比以降低农业生产对水资源需求的重视不足 。 水足迹概念的提出为分析水资源与消费需求的关系提供了一个新的指标，水足迹理论将传统水资源强 调水资源供给管理转化为产品的需求管理，拓宽了传统水资源评价体系，为合理、高效地利用水资源提供 ［8］ 了决策依据 。荷兰学者Hoekstra于2002年提出了水足迹（waterfootprint）的概念，并将水足迹定义为：任 何已知人口（如个人、企业、省、州、国家等）一定时期内（一般是1年）消费的产品和服务所需要的淡水资 收稿日期：2015-09-09；网络出版日期：2016-07-22 网络出版地址：http：///kcms/detail/11.1882.TV1024.004.html 基金项目：国家自然科学基金项目；国家科技支撑计划（2011BAD29B09）；中央高校