水足跡視角下京津冀縣域糧食作物水土資源匹配格局

　　摘 要 [目的]農(nóng)業(yè)水土資源是糧食生產(chǎn)的決定因素，探明京津冀糧食生產(chǎn)中水土資源匹配格局特征對區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展有深遠(yuǎn)的影響。[方法]從水足跡的視角出發(fā)，分析了 1980—2018 年京津冀縣域 5 種主要糧食作物(小麥、玉米、稻谷、大豆、薯類)的產(chǎn)量、播種面積、水足跡、耕地面積的時空變化，運用水土匹配系數(shù)法及 ArcGIS 深入研究了 1983、1998、2003、 2016 年水土資源匹配格局,并進一步剖析區(qū)域農(nóng)業(yè)水土匹配對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響。[結(jié)果]①當(dāng)前京津冀水土匹配系數(shù)區(qū)間為 [0.02,1.25]，超出區(qū)間范圍[0.281, 0.431];糧食生產(chǎn)格局與水土匹配系數(shù)空間格局均為“冀中南高、北部低”。②研究時段內(nèi)，京津冀糧食總產(chǎn)量提高 1.14 倍，播種總面積降低 19.28%，糧食單產(chǎn)量顯著提高;灌溉提高糧食單產(chǎn)量，水土匹配系數(shù)與糧食單產(chǎn)量呈正相關(guān)。③1980—2019 年京津冀五種作物藍(lán)水足跡均值(136.64 億 m3)是綠水足跡均值(99.60 億 m3)的 1.37 倍，各作物水足跡變化不同，間接反映地區(qū)農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的改變。④京津冀水足跡總量提高 2.45 倍，耕地總量下降 20.59%，水土匹配系數(shù)變大，農(nóng)業(yè)水土匹配程度差，間接指示研究區(qū)域地下水開發(fā)程度高。[結(jié)論]京津冀縣域水土資源匹配存在較大提升空間，應(yīng)從當(dāng)?shù)厮临Y源存在的問題出發(fā)，適當(dāng)調(diào)整作物種植結(jié)構(gòu)，關(guān)注區(qū)域地下水超采等限制農(nóng)業(yè)發(fā)展的因素，促進京津冀地區(qū)農(nóng)業(yè)水土資源可持續(xù)發(fā)展。

　　關(guān)鍵詞 糧食作物 水足跡 農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 匹配格局 京津冀縣域

　　夏文雪; 張兵; 何明霞; 崔旭 中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃2021-12-02

　　糧食的穩(wěn)定生產(chǎn)是中國農(nóng)業(yè)政策核心目標(biāo)之一[1]，水土資源是糧食生產(chǎn)的基礎(chǔ)性資源，對保障區(qū)域糧食安全意義重大[2]。隨著區(qū)域間糧食貿(mào)易自由化與糧食需求量的增加，水土資源匹配的重要性凸顯，糧食安全與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展成為我國所面臨的重要挑戰(zhàn)[3]。水足跡不僅可以定量反映糧食生產(chǎn)隱含的資源量，還可以表征糧食貿(mào)易中水資源現(xiàn)狀[4，5]。分析糧食水足跡及耕地資源對緩解區(qū)域農(nóng)業(yè)資源壓力，保障地區(qū)間糧食安全，提高水土匹配水平有著重要意義[6]。

　　水土匹配系數(shù)是表征農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可供水資源量與耕地資源量在時空上的適宜匹配的量比關(guān)系，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起決定性作用[7]。目前關(guān)于水土匹配的研究，主要采用基尼系數(shù)法[8]、水土資源匹配系數(shù)法[9]等方法，側(cè)重于糧食生產(chǎn)與耕地變化[10]、水土資源與社會經(jīng)濟要素匹配[11]等方面，集中于水資源匱乏的西北旱區(qū)[12]、長江流域[13]、東北地區(qū)[7]、典型山區(qū)[14]等，逐步擴展到其他區(qū)域。水土空間匹配格局是經(jīng)濟社會和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，對保障區(qū)域糧食安全有重要作用[15]。孫才志、王婷等分別將中國農(nóng)產(chǎn)品虛擬水與實體耕地資源、虛擬水與虛擬耕地資源相結(jié)合，分析匹配系數(shù)時空差異演變，研究表明區(qū)域耕地資源對農(nóng)業(yè)虛擬水的重要影響，為研究兩者協(xié)調(diào)關(guān)系、配置途徑奠定基礎(chǔ)[16、17]。

　　已有文獻為水土資源匹配的研究提供了理論支撐和方法依據(jù)，但缺少對縣域尺度糧食作物水足跡與耕地資源時空匹配及匹配系數(shù)范圍界定的研究。位于華北平原的京津冀地區(qū)，是重要的糧食產(chǎn)區(qū)，農(nóng)業(yè)用水中地下水開采量占當(dāng)?shù)乜傆盟康?83.72%，農(nóng)業(yè)水資源短缺且用水效率低阻礙地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn) [18，19]。鑒于此，文章定量研究 1980—2018 年京津冀主要糧食作物生產(chǎn)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分析 1983、1998、2003、2018 年京津冀地區(qū) 200 個縣域 5 種主要糧食作物(小麥、玉米、稻谷、大豆、薯類)水土匹配格局;以小麥、玉米田間實驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，計算高產(chǎn)下的水土匹配區(qū)間，為京津冀的水土資源匹配評價提供參考，為水-耕地資源的可持續(xù)利用提供科學(xué)依據(jù)。

　　1 研究區(qū)概況

　　京津冀(113°27′ ~ 119°50′ E，36°05′ ~ 42°40′ N)地處華北平原，包括北京市、天津市、河北省，涵蓋北京市、天津市以及河北省的石家莊、保定市、張家口市、承德市、滄州市、唐山市、秦皇島市、邯鄲市、邢臺市、廊坊市、衡水市等 11 個地級市，共計 200 個縣。京津冀北鄰內(nèi)蒙古高原，西接黃土高原，整體呈現(xiàn)地勢西北高、東南低的特點。同時研究區(qū)屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，表現(xiàn)為冬季寒冷干燥，夏季高溫多雨，雨熱同期，適宜糧食生長發(fā)育，是中國重要的糧食生產(chǎn)基地。

　　京津冀地區(qū)屬于資源型缺水地區(qū)，遠(yuǎn)低于 1000 m3 /人的國際公認(rèn)嚴(yán)重缺水標(biāo)準(zhǔn)[20]。參考《中國統(tǒng)計年鑒(2019)》中生產(chǎn)總值量、水資源總量、人口數(shù)量、糧食產(chǎn)量及糧食播種面積數(shù)據(jù)，京津冀地區(qū)以全國 0.79% 的水資源量、4.19%的糧食播種面積承載著全國 8.08%的人口數(shù)，貢獻了 6.00%的糧食產(chǎn)量、9.46%的生產(chǎn)總值。

　　2 數(shù)據(jù)來源及方法

　　2.1 數(shù)據(jù)來源京津冀縣域 1980—2018 年的糧食作物生產(chǎn)總量、播種總面積(1981、1982 年數(shù)據(jù)缺失);1984-2018 年的糧食作物生產(chǎn)總量、單產(chǎn)量以及糧食作物播種面積數(shù)據(jù)，來源于《北京市統(tǒng)計年鑒》、《天津市統(tǒng)計年鑒》、《河北省統(tǒng)計年鑒》、《中國統(tǒng)計年鑒》及《農(nóng)業(yè)農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》(1981-2019)。該文涉及的小麥、玉米、稻谷、大豆作物需水量數(shù)據(jù)參考已發(fā)表文獻[21]中的蒸發(fā)蒸騰水量數(shù)據(jù)，薯類作物需水量數(shù)據(jù)參考曲唱[22]所做研究。數(shù)據(jù)缺失較多的縣及無第一產(chǎn)業(yè)的縣不列入該文研究，在 ArcGIS 中以白色標(biāo)識。

　　2.2 研究方法

　　2.2.1 糧食作物藍(lán)水足跡和綠水足跡

　　藍(lán)水足跡(WFblue)和綠水足跡(WFgreen)是作物生產(chǎn)過程中所消耗的主要水資源量，分別表示作物生長過程中消耗的地表水與地下水的水資源量、由降水蓄積在土壤含水層中或由植物根系吸收以及蒸發(fā)蒸騰的水資源量[21]。目前最常用的方法是采用美國農(nóng)業(yè)部土壤保持局(USDA—SCS)提出的方法計算有效降雨量，利用 Penman—Monteith 公式計算蒸發(fā)蒸騰水量，最終通過 CROPWAT 模型模擬得到藍(lán)水足跡、綠水足跡。本研究并未涉及各作物生產(chǎn)過程中對水環(huán)境的影響，因此不對作物灰水足跡進行計算分析。該文借鑒韓宇平學(xué)者[23、 24]所做研究中小麥、玉米、稻谷、大豆、薯類單位質(zhì)量藍(lán)水足跡與綠水足跡數(shù)據(jù)(表 1)，以此計算分析京津冀地區(qū)糧食作物藍(lán)水足跡和綠水足跡變化趨勢。

　　2.2.2 糧食作物水足跡量化

　　從生產(chǎn)者的角度，水足跡是生產(chǎn)某種產(chǎn)品的真實用水量，其含量取決于生產(chǎn)地區(qū)狀況及水資源利用效率 [21]。參考國內(nèi)外目前通用的糧食作物產(chǎn)品單位質(zhì)量虛擬水含量進行計算，具體公式如下： , , , n c n c n c W D Y = (1) 式中： 代表區(qū)域n糧食作物c單位質(zhì)量虛擬水含量(m3 /t); 代表區(qū)域n糧食作物c的需水量(m3 /hm2 );代表區(qū)域 n 糧食作物 c 的單產(chǎn)量(t/hm2 )。其中 近似等于糧食作物在實際生長發(fā)育過程中累積蒸發(fā)蒸騰水量 。由于糧食作物需水量主要取決于成長過程中累積的蒸發(fā)蒸騰水量，而糧食作物本身含水量少，可忽略，故將累積的蒸發(fā)蒸騰水量作為糧食作物總需水量計算。根據(jù)公式(1)，可得到北京市、天津市、河北省五類主要糧食作物單位質(zhì)量虛擬水含量(表 2)。

　　根據(jù)公式(1)計算得到的單位質(zhì)量虛擬水含量，結(jié)合每種糧食作物的產(chǎn)量，得到區(qū)域 n 內(nèi) 5 種主要糧食作物的水足跡 (億 m3)。具體公式如下： n ,, 1 * n nc nc c W DB = = ∑ (2) 式中：Wn 表示區(qū)域 n 的糧食作物水足跡(億 m3); Bn c, 代表區(qū)域 n 糧食作物 c 產(chǎn)量(萬 t)。 2.2.3 水土匹配系數(shù)計算該文研究的糧食作物水土匹配系數(shù)，本質(zhì)上是單位面積耕地可擁有的糧食水足跡量，來描述糧食生產(chǎn)過程中所消耗的水土資源的時空匹配關(guān)系[17]。水土匹配系數(shù)越小，表明區(qū)域內(nèi)單位面積耕地上，糧食生產(chǎn)所消耗的水資源量越少，匹配水平越高，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水土資源可持續(xù)利用越好。反之，匹配系數(shù)越大，說明糧食生產(chǎn)中消耗的水資源量較多，匹配水平越差。 n n n W R L = (3) 式中： 表示區(qū)域 n 的水土匹配系數(shù)(萬 m3/hm2 ); 表示區(qū)域 n 的耕地面積(萬 hm2)。

　　3 結(jié)果與分析

　　3.1 糧食作物生產(chǎn)特征

　　京津冀地區(qū)糧食作物產(chǎn)量提高，單產(chǎn)增加(圖 2)。1980-2018 年京津冀糧食總產(chǎn)量呈現(xiàn)連續(xù)波動性上升再下降后持續(xù)上升的趨勢。小麥與玉米是區(qū)域主要糧食作物，其產(chǎn)量占糧食總產(chǎn)量的比重由 68.32%(1980 年)增至 91.06%(2018 年)。北京市小麥、玉米單產(chǎn)量分別由 1980 年的 2.16 t/hm2、4.51 t/hm2，增加為 2018 年的 5.41 t/hm2、6.76 t/hm2 (圖 2 dg)。1980-2018 年，天津市小麥和玉米單產(chǎn)量年均增長 1.67%、1.85%(圖 3 e)。同期，河北省小麥、玉米產(chǎn)量增幅明顯，與 1980 年的 384 萬 t、663 萬 t 相比，分別增長了 3.78 倍、 3.93 倍(圖 3 f)，小麥和玉米單產(chǎn)量分別以年均 2.05%、1.57%的速率增長，截止 2018 年兩者單產(chǎn)量分別為 6.15 t/hm2 與 5.65 t/hm2 。

　　京津冀地區(qū)糧食作物播種面積變化顯著(圖 2)。北京市、天津市與河北省糧食作物多年平均播種總面積分別為 318.94 千 hm2 、385.85 千 hm2 、6621.71 千 hm2。1980-1985 年、1998-2003 年，京津冀地區(qū)糧食總播種面積出現(xiàn)大幅下降趨勢。2003 年，河北、天津糧食播種面積達(dá)到歷年最小值，分別為 5944 千 hm2 、258.1 千 hm2 ，相對于 1998 年的 7305.7 千 hm2 、446.6 千 hm2 ，減少了 18.64%、42.2%。北京市五種主要糧食作物播種面積均呈現(xiàn)大幅下降趨勢，其中小麥播種面積降幅最大，減少了 18.88 倍(圖 2 g)。1980-2018 年，天津市小麥播種面積下降 83.87 t/hm2、玉米播種面積增加 17.8 t/hm2 (圖 2 h)。同期，河北省小麥播種面積下降了 403 千 hm2 ，而玉米播種面積擴張明顯，上升了 1096.97 千 hm2(圖 2 i)。圖 3 為京津冀地區(qū)五種作物藍(lán)水足跡、綠水足跡及水足跡總量變化趨勢圖。從圖 3 可知，1980-2018 年，五種作物藍(lán)水足跡、綠水足跡及水足跡總量分別以 2.83 % 、2.31 % 、2.67 % 的年均變化率增加(圖 3a)。40 年間，稻谷、小麥、玉米、大豆和薯類藍(lán)水足跡均值分別為 6.37 億 m3 、85.22 億 m3 、37.84 億 m3 、4.47 億 m3 與 2.73 億 m3;五種作物綠水足跡均值分別為 4.42 億 m3、24.01 億 m3 、56.77 億 m3、6.09 億 m3與 8.32 億 m3 ，整體來看藍(lán)水足跡總和高于綠水足跡總和。小麥和玉米是京津冀地區(qū)主要作物，其水足跡總量歷年均值占作物水足跡總量的 87.20 % ，小麥藍(lán)水足跡均值(85.22 億 m3 )是綠水足跡均值(24.01 億 m3 )的 3.55 倍，屬于研究區(qū)主要灌溉作物;玉米則相反，藍(lán)水足跡均值(37.84 億 m3)比綠水足跡均值(56.77 億 m3)低 33.35 % ，說明對灌溉用水依賴程度低。

　　3.2 糧食作物水足跡、耕地面積時空變化特征

　　根據(jù)圖 2 糧食總播種面積柱狀圖拐點選取 1983、1998、2003、2016 年為特定時間節(jié)點，繪制京津冀縣域糧食水足跡空間格局分布圖(圖 4)。由圖 3 可知，縣域尺度糧食水足跡主要集中區(qū)向冀南部轉(zhuǎn)移;總量超過 6 億 m3 的縣域，由 1983 年的 0 個增至 2016 年的 9 個;京津冀北部地區(qū)的糧食水足跡多介于 1-2 億 m3 ，波動較小。1983 年京津冀各縣域糧食水足跡均低于 4.92 億 m3，高值區(qū)不明顯。1998 年糧食水足跡大幅提高，形成以定州市、辛集市、深縣等為中心的團塊狀分布與遷西縣、薊縣、寶坻縣、武清縣等條帶狀分布格局。 2003 年糧食水足跡高值區(qū)分布范圍縮小，集中于高邑縣等地。2016 年糧食水足跡高值區(qū)多位于冀中南部，少量分布在武清縣、樂亭縣等東部地區(qū)。

　　京津冀縣域耕地資源分布不均衡，但縣域耕地面積保持穩(wěn)定，整體表現(xiàn)為冀中南高、北部低的分布格局(圖 5)。1983 年京津冀耕地集中于京津冀中東部地區(qū)，主要分布在新樂縣、武清縣、滄縣等地;1998 年，京津冀耕地面積增加，分布范圍擴大至高邑縣、張北縣等地。2003 年，耕地面積減少，高邑縣、滄縣等地仍為耕地面積高值區(qū)。2016 年耕地面積達(dá) 57 千 hm2 以上的縣域，共計 16 個，主要位于康保縣、張北縣、沽源縣等冀中南部。同期，耕地面積低值區(qū)主要位于懷柔區(qū)、寬城滿族自治縣、阜平縣等縣域，總量數(shù)值在 19 千 hm2以下。

　　3.3 糧食作物水土資源匹配格局分析

　　合理的水土匹配格局是糧食穩(wěn)定生產(chǎn)和水土資源可持續(xù)利用的基礎(chǔ)。小麥和玉米是京津冀地區(qū)主要糧食作物，占地區(qū)糧食總產(chǎn)量的 91.06%(2018 年)，根據(jù)小麥和玉米生長發(fā)育過程中耗水量等數(shù)據(jù)，確定研究區(qū)域水土匹配系數(shù)區(qū)間，對指導(dǎo)京津冀地區(qū)糧食作物水土匹配調(diào)整提供依據(jù)。依據(jù)田間試驗數(shù)據(jù)[25]，在糧食高產(chǎn)的情況下，水土匹配系數(shù)的區(qū)間范圍為 0.281 ~ 0.431。超出區(qū)間范圍上限，說明區(qū)域內(nèi)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的灌溉用水量多，匹配程度差，不利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù);低于區(qū)域范圍下限，說明區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)灌溉用水量少，水資源與耕地資源匹配程度低。京津冀縣域水土匹配系數(shù)整體增大，空間差異顯著，1983-2016 年，水土足跡匹配系數(shù)隨時間演變呈現(xiàn)冀中南部高、冀北低;京津低的分布格局。該文將匹配系數(shù)均等劃分為 6 個等級，分別為：Ⅰ級(0 ~ 0.281]、Ⅱ 級(0.281 ~ 0.431]、Ⅲ級(0.431 ~ 0.700]、Ⅳ級(0.700 ~ 0.980]、Ⅴ級(0.980 ~ 1.260]，根據(jù)匹配系數(shù)等級做空間分布圖(圖 6)。四個典型年份中，Ⅰ級、Ⅱ級匹配水平縣域數(shù)量減少;Ⅲ級匹配水平縣域數(shù)量分別為 48 個、69 個、37 個、42 個;處于Ⅳ—Ⅵ級的縣域數(shù)量由 1983 年的 5 個增加至 2016 年的 106 個，主要集中于河北平原地區(qū)，分布地域不斷擴展。 2003 年、2016 年北京市各縣域均值分別為 0.20、0.54，上升明顯。天津市匹配系數(shù)范圍為 0.15~0.39、 0.36~0.71、0.35~0.63、0.47~0.92，匹配系數(shù)均值處于 0.27-0.66 之間，變化波動小，略高于區(qū)間范圍上限。河北匹配系數(shù)范圍為 0.04 ~ 0.88、0.19 ~ 1.36、0.13 ~ 1.10、0.27 ~ 1.25;均值分別為 0.41、0.69、0.65、0.82，與 1983 年相比，河北省匹配系數(shù)增加 1 倍，遠(yuǎn)超區(qū)間范圍上限，說明糧食生產(chǎn)中消耗的水資源量多，水土匹配程度差。

　　4 討論

　　4.1 水土匹配格局直接反映糧食生產(chǎn)重心“南進西移”

　　水土匹配系數(shù)空間格局變化直接反映了糧食生產(chǎn)格局的變化。京津冀地區(qū)糧食生產(chǎn)空間格局變化主要受耕地資源分布、播種面積、糧食產(chǎn)量的影響，表現(xiàn)出空間聚集性顯著的特征，糧食生產(chǎn)重心呈“南進西移”的移動趨勢[26、27]。該文研究發(fā)現(xiàn)冀中南平原地區(qū)水土匹配系數(shù)高(最大值 1.13)，糧食產(chǎn)量高(最大值 67.61 萬 t);匹配系數(shù)空間格局為“冀中南高、北部低”(圖 6)，糧食生產(chǎn)重心向冀中南平原區(qū)移動(圖 4)，二者具有空間一致性的特征。

　　4.2 水土匹配系數(shù)側(cè)面反映糧食單產(chǎn)量的增加

　　京津冀糧食單產(chǎn)量顯著增加，年均增長率為 2.89%(圖 2)。冀中南部平原區(qū)為糧食高產(chǎn)區(qū)，與水土匹配系數(shù)高值區(qū)分布地區(qū)相符，根據(jù)公式(1)(3)可知糧食單產(chǎn)量與水土匹配系數(shù)呈正相關(guān)。京津冀地區(qū)有效灌溉面積每增加 1 個單位，糧食產(chǎn)量增加 1.6 個單位以上，農(nóng)業(yè)灌溉提高糧食單產(chǎn)，且兩者存在顯著正相關(guān)[28、29]，糧食單產(chǎn)量提高，水土匹配系數(shù)增加。

　　4.3 水土匹配系數(shù)間接體現(xiàn)農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的變化

　　農(nóng)業(yè)水足跡的變化是農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整的表現(xiàn)形式之一。京津冀地區(qū)不同作物水足跡變化趨勢不同(圖 3)，其變化的差異反映了該地區(qū)農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的變化[23]。韓宇平學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)京津冀地區(qū)總水足跡、藍(lán)水足跡與綠水足跡的空間分布格局較為一致，同樣呈現(xiàn)出“冀中南部高、西部和北部小”的特征[24]，與該文得到水足跡總量的水土匹配空間格局(圖 6)相似。作物水足跡總量上升，水土匹配系數(shù)增大，因此應(yīng)該適當(dāng)調(diào)整作物種植結(jié)構(gòu)，減少高藍(lán)水足跡作物的種植，有利于科學(xué)合理分配農(nóng)業(yè)水資源。

　　4.4 水土匹配格局間接指示地下水超采情況

　　京津冀地區(qū)水土匹配系數(shù)高值區(qū)與地下水漏斗區(qū)邊界大體重合(圖 7)。從圖 7 可知地下水漏斗區(qū)主要位于冀中南部平原區(qū)，形成了以保定、石家莊、邢臺、邯鄲為代表的地下水漏斗區(qū)，學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)地下水漏斗區(qū)有擴大傾向[30]。石家莊南部、邢臺東北部、邯鄲、廊坊等重合區(qū)域匹配系數(shù)均大于 0.431(圖 7)。由此可見，多數(shù)水土匹配高值區(qū)分布在地下水漏斗范圍內(nèi)，兩者之間存在空間聯(lián)系。地下水是京津冀地區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉主要水源，水資源開發(fā)利用強度已達(dá) 101%，灌溉用水量占地下水開采總量的 78.82%，農(nóng)業(yè)用水強度超過水資源承載能力，導(dǎo)致糧食種植區(qū)地下水漏斗水位逐年下降，漏斗總面積擴大[19、31]。該文研究發(fā)現(xiàn)糧食主產(chǎn)區(qū)與地下水漏斗區(qū)范圍大致重合(圖 7)，長期大規(guī)模的糧食生產(chǎn)超采地下水，糧食生產(chǎn)消耗地下水資源量增加，導(dǎo)致水土匹配系數(shù)變大，超出適宜區(qū)間范圍上限(0.431)，造成區(qū)域水土資源不匹配。

　　5 結(jié)論

　　通過定量核算 1980-2018 京津冀 200 個縣的糧食作物(小麥、玉米、稻谷、大豆、薯類)水足跡，分析了京津冀地區(qū)糧食水足跡、耕地面積、匹配系數(shù)的變化，得出結(jié)論如下：

　　1)水土匹配系數(shù)空間格局與糧食生產(chǎn)格局聯(lián)系密切，糧食生產(chǎn)集聚地區(qū)匹配系數(shù)高。河北為糧食生產(chǎn)重點區(qū)域，主要受播種面積分布的影響，糧食產(chǎn)量及匹配系數(shù)均高于京津兩市。

　　2)灌溉提高糧食單產(chǎn)量，進而影響水土匹配系數(shù)。1980-2018 年京津冀地區(qū)糧食作物單產(chǎn)量逐年增加，表現(xiàn)為北京市、天津市、河北省糧食作物單產(chǎn)量年遞增率分別為 1.91%、2.79%、3.08%，存在顯著空間差異。

　　3)水土匹配系數(shù)的變化側(cè)面反映地區(qū)農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整。1980-2018 年，小麥、玉米、稻谷、大豆、薯類水足跡總量呈增加態(tài)勢，從 174.01 億 m3 增加到 426.14 億 m3 ，年均增長 2.67% 。研究期內(nèi)，作物藍(lán)水足跡總量年均占比(42.65%) 仍高于綠水足跡總量(31.14% )。

　　4)匹配系數(shù)間接反映京津冀地區(qū)地下水超采。冀中南部平原地區(qū)匹配系數(shù)遠(yuǎn)超匹配系數(shù)區(qū)間(0.281 ~ 0.431)，表現(xiàn)為耕地分布集中、農(nóng)業(yè)水資源少、地下水開采強度高。糧食主產(chǎn)區(qū)與地下水漏斗區(qū)范圍存在重疊現(xiàn)象。

　　水土匹配系數(shù)是反映區(qū)域農(nóng)業(yè)水土資源適宜性的重要指標(biāo)。該文初步探討了京津冀縣域主要糧食水足跡、耕地及兩者匹配關(guān)系時空變化特征;基于資源高效利用視角，應(yīng)從兩方面明確水土資源匹配落實重點：減少高耗水作物種植規(guī)模，因地制宜優(yōu)化調(diào)整糧食作物種植結(jié)構(gòu);進一步發(fā)展節(jié)水灌溉，以此保障農(nóng)業(yè)資源可持續(xù)發(fā)展，為調(diào)控京津冀地區(qū)水土資源匹配狀況、調(diào)整作物生產(chǎn)等方面提供參考意義。未來將更全面分析縣域尺度單位質(zhì)量虛擬水含量及匹配系數(shù)區(qū)間范圍。