方 芳，馬 瓊,2

(1.塔里木大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300；2.塔里木大學(xué) 新疆南疆經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展研究院，新疆 阿拉爾 843300)

水資源問題已引起各國學(xué)者的重視，水資源安全被認(rèn)為是國家和社會發(fā)展、地區(qū)穩(wěn)定的基礎(chǔ)性要素[1]。2018年5月4日，國家水利部召開相關(guān)會議中強(qiáng)調(diào)實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用支撐經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。4月16日，新疆維吾爾自治區(qū)水資源管理工作的專題研究會議中明確了“水利興則新疆興”的治水新理念。吳普特等在2006年預(yù)測到21世紀(jì)中葉我國農(nóng)業(yè)將面臨巨大的挑戰(zhàn)[2]。尤其是發(fā)展中國家的農(nóng)業(yè)曾被聯(lián)合國政府氣候變化專門委員會(IPCC)和聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)列為最易受氣候變化影響、最脆弱的產(chǎn)業(yè)之一[3]。農(nóng)業(yè)作為新疆的支柱性產(chǎn)業(yè)，2016年農(nóng)業(yè)用水占比在總供水量的90%以上，水資源匱乏成為極度干旱區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵限制性因素，如何尋找節(jié)水新途徑，緩解水資源危機(jī)，實(shí)現(xiàn)新疆生態(tài)與經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展成為新疆農(nóng)業(yè)發(fā)展中亟待解決的問題。

“虛擬水”和“虛擬水戰(zhàn)略”作為解決水資源匱乏問題的新路徑被提出，我國自程國棟教授于2003年首次將虛擬水引入以來[4]，徐中民等重新定義了虛擬水戰(zhàn)略[5]。周俊菊等基于虛擬水理論構(gòu)建了種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整需水模型，分析了近33年民勤綠洲種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對農(nóng)作物需水量的影響[6]。黃敏等采用投入產(chǎn)出法計算了中國虛擬水進(jìn)出口的貿(mào)易量，發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)部門直接用水系數(shù)高達(dá)857.9 t/萬元，與直接用水系數(shù)最小的部門差距達(dá)600倍[7]。張潤等采用聯(lián)合國糧農(nóng)組織推薦的Penman-Monteith公式計算了省際間農(nóng)作物的虛擬水總量和虛擬水輸出量[8]。

在新疆這樣地處偏遠(yuǎn)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢的極度干旱地區(qū)，水資源缺乏制約農(nóng)業(yè)發(fā)展并成為影響農(nóng)業(yè)發(fā)展的瓶頸，通過分析主要作物的虛擬水含量，研究作物的需水特性，對水資源的合理開發(fā)利用，提高水資源的利用效率有實(shí)用的意義。因此，基于虛擬水理論，計算了新疆6種主要作物15年的需水量，明晰了主要作物虛含量的時間及空間分布，為新疆合理分配水資源及優(yōu)化作物布局結(jié)構(gòu)提供依據(jù)。

1 研區(qū)概況

新疆曾是古“絲綢之路”的重要通道，現(xiàn)在又成為第二座“亞歐大陸橋”的橋頭堡，戰(zhàn)略地位十分重要。屬于溫帶大陸型氣候，降水少，氣候干燥，2016年全疆年均降水量僅139.93 mm，尤其是新疆南疆與東疆氣候極其干旱，2016年年均降水僅61.95 mm。全疆近3年無水災(zāi)，但旱災(zāi)平均受災(zāi)面積達(dá)40 萬hm2，占播種面積的6.8%。全疆水資源總量只有全國的3.37%，而農(nóng)業(yè)用水占到全國農(nóng)業(yè)用水的14.07%、占全疆總供水量的94.32%。根據(jù)新疆水利廳報全疆現(xiàn)狀水資源開發(fā)利用率達(dá)69.4%，水資源總體上開發(fā)利用過度。2016年新疆農(nóng)作物播種總面積為621.73 萬hm2，南疆最多，達(dá)277.96 萬hm2，東疆最少，為13.56 萬hm2。小麥、玉米、水稻、薯類、棉花和甜菜是主要的農(nóng)作物，播種面積占新疆農(nóng)作物播種總面積的73.03%，其生產(chǎn)耗水量(249.43 億m3)占新疆農(nóng)業(yè)用水量(533.3 億m3)的46.8%。

種植業(yè)對自然資源的依賴程度相比其他產(chǎn)業(yè)較高，氣候和水資源等條件的差異決定了農(nóng)作物專業(yè)化格局的優(yōu)劣，呂娜娜等[9]研究表明水資源已經(jīng)成為制約中國西北干旱區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展的限制因素，位于該區(qū)的新疆，有著豐富的耕地儲備資源，是全國大型的糧棉基地。自改革開放近半個世紀(jì)以來，新疆的綠洲農(nóng)田面積顯著擴(kuò)張，尤其是新疆棉花，高產(chǎn)高質(zhì)，2016年新疆棉花的產(chǎn)值已占到全國棉花總產(chǎn)值的70%以上。近年來，新疆棉花僅有20%供應(yīng)自身的紡織工業(yè)原料，而80%的新疆棉花進(jìn)入了國內(nèi)或國際市場，從虛擬水貿(mào)易的角度來講，這相當(dāng)于在以棉花為載體輸出虛擬水資源。馬林瀟等[10]認(rèn)為在“三條紅線”用水指標(biāo)的約束下政府如何布局種植業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，最大限度地實(shí)現(xiàn)區(qū)域生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會三方面效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，以提高農(nóng)戶收入，促進(jìn)新疆農(nóng)村經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展，這些都是保證新疆種植業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的關(guān)鍵問題。

2 研究方法與數(shù)據(jù)來源

2.1 計算方法

作物虛擬水含量指的是單位質(zhì)量的農(nóng)產(chǎn)品消耗的虛擬水量[11]，根據(jù)農(nóng)作物需水量與農(nóng)作物產(chǎn)量計算得到，如式(1)。

(1)

式中：SWD(n,c)、SWR(n,c)、CY(n,c)分別表示n區(qū)域c作物單位質(zhì)量的虛擬水含量，m3/kg、生長期內(nèi)的需水量， m3/hm2、產(chǎn)量，kg/hm2。

農(nóng)作物需水量SWR(n,c)的計算：虛擬水包括虛擬藍(lán)水、虛擬綠水。虛擬藍(lán)水是指把河流、湖泊等地表和地下的水通過灌溉方式輸送到農(nóng)作物，虛擬綠水是指由降雨和降雪形成的水資源。農(nóng)作物虛擬水含量的測算采用彭曼-孟(Penman-Monteith)公式[12]，如下式：

ETc=ET0×kc

(2)

(3)

式中：ETc表示n區(qū)域c作物生長期內(nèi)的累計蒸發(fā)蒸騰水量，mm/d；ET0表示參考作物蒸發(fā)蒸騰水量，mm/d，由式(3)計算得到；Kc為作物系數(shù)，是用來修正參考作物與實(shí)際作物之間的差異的；式(3)中：Δ為飽和水汽壓-溫度曲線的斜率；Rn為作物表面的凈輻射，MJ/(m2·d)；G為土壤熱通量，MJ/(m2·d)；r為干濕表常數(shù)，kPa/℃；T為作物生長區(qū)的平均溫度；ea-ed為飽和水蒸氣壓力差，kPa；U2為農(nóng)作物生長區(qū)2 m高度處的風(fēng)速，m/s。

2.2 數(shù)據(jù)來源

農(nóng)作物虛擬水含量是從CROP和CLIMATE數(shù)據(jù)庫提取相關(guān)的氣候、土壤數(shù)據(jù)，借助FAO推薦的CROPWAT8.0軟件得到參考作物的需水量，主要農(nóng)作物的參考系數(shù)Kc值是根據(jù)中國自然歷和中國主要農(nóng)作物等值線圖得到。文中涉及的主要農(nóng)作物的產(chǎn)量等相關(guān)數(shù)據(jù)來源《新疆統(tǒng)計年鑒》(2003-2017年)。

3 結(jié)果分析

3.1 主要農(nóng)作物虛擬水含量的時間分布分析

將6種主要農(nóng)作物的相關(guān)參數(shù)帶入上式中，計算出6種農(nóng)作物2002-2016年的虛擬水含量，借助Excel繪制6種農(nóng)作物的虛擬水含量趨勢圖。如圖1，6種主要農(nóng)作物15年來虛擬水含量整體波動下降，虛擬水含量下降率最大的是小麥，為58.4%，最小的是水稻，為35.5%。董煜等[13]研究發(fā)現(xiàn)“風(fēng)速、溫度、日照時數(shù)對需水量呈正向影響，相對濕度、日溫差、降水量對需水量呈負(fù)向影響”，根據(jù)新疆氣象資料數(shù)據(jù)顯示，隨著全球氣候變暖，新疆各區(qū)年平均氣溫變化趨勢均以 0.03 ℃/a 增加，同時海水蒸發(fā)量增加，從而使新疆山區(qū)降水水汽來源增加，作物需水量減少。

時間動態(tài)分布上，6種農(nóng)作物虛擬水含量呈現(xiàn)下降趨勢，小麥、水稻、玉米波動下降，棉花、甜菜和薯類下降趨勢較平穩(wěn)。小麥15年的虛擬水含量平均值為1.52 m3/kg；各年份小麥的虛擬水含量在2.23～0.95 m3/kg的范圍內(nèi)波動；2002年小麥的虛擬水含量最大，2014年小麥的虛擬水含量最小。玉米15年的虛擬水含量平均值為1.56 m3/kg；各年份玉米的虛擬水含量在1.95～1.22 m3/kg的范圍內(nèi)波動；2002年玉米的虛擬水含量最大，2016年玉米的虛擬水含量最小。水稻15年的虛擬水含量平均值為1.38 m3/kg；各年份水稻的虛擬水含量在1.63～0.95 m3/kg的范圍內(nèi)波動；2002年最高，2014年最低。薯類15年的虛擬水含量平均值為0.37 m3/kg；各年份薯類的虛擬水含量在0.44～0.26 m3/kg的范圍內(nèi)波動；2012年最大，2016年最小。甜菜15年的虛擬水含量平均值為0.17 m3/kg；各年份甜菜的虛擬水含量在0.24～0.13 m3/kg的范圍內(nèi)波動；2002年甜菜的虛擬水含量最大，2016年甜菜的虛擬水含量最小。棉花15年的虛擬水含量平均值為6.3 m3/kg；各年份棉花的虛擬水含量在8.45～4.57 m3/kg的范圍內(nèi)波動；2002年棉花的虛擬水含量最大，2014年棉花的虛擬水含量最小。小麥與水稻虛擬水含量的動態(tài)變化趨勢相似，在2002-2004年階段，呈現(xiàn)平穩(wěn)下降狀態(tài)，2005-2007年快速下降，在2008年出現(xiàn)突增，2009開始趨于緩慢下降。自改革開放以來，我國糧食經(jīng)歷了1998-2003年的產(chǎn)量大滑坡[14]，故糧食作物在2002-2003年的產(chǎn)量較低，虛擬水含量升高，而在此階段，薯類單產(chǎn)增加，虛擬水含量下降；在2003-2004階段，水稻虛擬水含量達(dá)到最高點(diǎn)，由于從2000年開始至2004年水稻[15]產(chǎn)量持續(xù)下降，導(dǎo)致虛擬水含量達(dá)到最高點(diǎn)；第三階段是2004-2007年，糧食農(nóng)作物的虛擬水含量急劇下降，主要是由于自2004年開始，“三農(nóng)”問題已被中央一號文件高度重視，出臺三項(xiàng)補(bǔ)貼政策、開放糧食市場流通、重點(diǎn)建設(shè)農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施[16]，并在2006年黨的十六大中徹底結(jié)束了延續(xù)了2 600年的“皇糧國稅”，大大激發(fā)了農(nóng)民的種糧積極性，糧食產(chǎn)量增長[17]，虛擬水含量也隨之連續(xù)下降；在2008年糧食農(nóng)作物虛擬水含量出現(xiàn)突增，受全球金融危機(jī)的影響，糧食農(nóng)作物的種植面積減少，同時單產(chǎn)下降，虛擬水含量上升，之后呈現(xiàn)波動下降趨勢。根據(jù)新疆水資源公報“2008年全疆年降水量2 415 億m3，與多年平均值相比偏少5.1%，比上年減少7.5%，屬降水略偏枯年份?！?，且2008年新疆平均氣溫升高，這也導(dǎo)致了2008年作物虛擬水含量上升。相比糧食農(nóng)作物，棉花與甜菜虛擬水含量呈現(xiàn)較穩(wěn)定的逐年下降趨勢。

為了進(jìn)一步探究新疆種植業(yè)虛擬水含量的時間分布，根據(jù)種植規(guī)模、生產(chǎn)技術(shù)水平等，分別在南疆、北疆與東疆選取代表性的區(qū)域站點(diǎn)進(jìn)行趨勢分析。南疆以阿克蘇為樣本站點(diǎn)，2016年阿克蘇地區(qū)主要農(nóng)作物種植面積為77.05 萬hm2，占南疆地區(qū)主要農(nóng)作物面積的34.4%，阿克蘇小麥、水稻、棉花單產(chǎn)均高于全疆平均值。北疆以伊犁為樣本站點(diǎn)，2016年伊犁主要農(nóng)作物種植面積達(dá)95.20 萬hm2，占北疆地區(qū)主要農(nóng)作物種植面積的45%，同時伊犁的玉米、棉花、水稻單產(chǎn)均為全疆較高水平。東疆以哈密地區(qū)為樣本站點(diǎn)，2016年哈密主要農(nóng)作物種植面積達(dá)5.21 萬hm2，占東疆地區(qū)主要農(nóng)作物種植面積的81.5%。各樣本點(diǎn)的虛擬水含量如圖2(a-c)。3個樣本站點(diǎn)農(nóng)作物的虛擬水含量整體均呈現(xiàn)下降趨勢。各作物虛擬水含量由高到低依次是棉花、小麥、水稻、玉米、薯類、甜菜。伊犁各年份虛擬水含量最高的是棉花，其15年的虛擬水含量均值為5.96 m3/kg，年均下降率達(dá)4.3%，虛擬水含量最小的是甜菜，15年的虛擬水含量均值為0.08 m3/kg，年均下降率為1.4%；哈密無甜菜與薯類的種植，15年棉花的虛擬水含量最高，均值為7.19 m3/kg，年均下降率為4.38%，虛擬水含量最小的是薯類，15年虛擬水含量均值為0.25 m3/kg，年均下降率為4.35%；阿克蘇棉花15年虛擬水含量均值為6.56 m3/kg，年均下降率為4.05%，虛擬水含量最小的是甜菜，15年均值為0.09 m3/kg，其中從2014年開始甜菜虛擬水含量出現(xiàn)突增現(xiàn)象，由0.08 m3/kg增加到0.12 m3/kg，其主要原因是從2005年開始阿克蘇甜菜的種植面積雖然由0.68 萬hm2增加到1.35 萬hm2，但是甜菜的單產(chǎn)卻由63.76 t/hm2減少至43.82 t/hm2，這是導(dǎo)致2014年以后年甜菜虛擬水含量增加的主要原因。

圖1 主要農(nóng)作物的虛擬水含量時間分布趨勢圖Fig.1 temporal distribution trend of virtual water content of major crops

整體來看，代表站點(diǎn)6種主要農(nóng)作物虛擬水含量平均值均呈下降趨勢，根據(jù)計算方法，農(nóng)作物虛擬水含量主要受作物需水量和單產(chǎn)的影響，圖3為3個站點(diǎn)主要農(nóng)作物需水量與單產(chǎn)時間變化趨勢圖。從圖3中可看出，2008年伊犁農(nóng)作物單產(chǎn)降低，需水量增加，導(dǎo)致了單位質(zhì)量虛擬水含量驟增，而自2009年開始單產(chǎn)波動上升，到2015年單產(chǎn)達(dá)到最大值，此間需水量變化幅度相對較小，故導(dǎo)致了這期間伊犁農(nóng)作物虛擬水含量波動下降，且虛擬水含量在2015年出現(xiàn)最小值；哈密農(nóng)作物需水量變化較平穩(wěn)，2002年哈密農(nóng)作物虛擬水含量最高，從圖3看出2002年哈密農(nóng)作物單產(chǎn)較低，同時需水量較多，2007年哈密農(nóng)作物單產(chǎn)驟降，而此時需水量上升，因此該年農(nóng)作物虛擬水含量較高，自2010年開始哈密農(nóng)作物單產(chǎn)波動下降，但下降幅度相對不大，同時需水量變化也保持相對穩(wěn)定，因此自2010年哈密農(nóng)作物虛擬水含量呈相對穩(wěn)定趨勢；阿克蘇農(nóng)作物虛擬水含量波動下降，從圖3中看出需水量變化相對平穩(wěn)，而單產(chǎn)的驟變是造成阿克蘇農(nóng)作物虛擬水含量變化的主要原因。尤其是在2009年與2012年，阿克蘇農(nóng)作物單產(chǎn)驟增，而需水量變化不大，因此這兩年農(nóng)作物虛擬水含量較低，2010年農(nóng)作物單產(chǎn)出現(xiàn)驟降，導(dǎo)致該年農(nóng)作物虛擬水含量增加。

圖2 各站點(diǎn)主要農(nóng)作物虛擬水含量時間分布趨勢圖Fig.2 Time distribution trend of virtual water content of main crops at each site

圖3 各站點(diǎn)主要農(nóng)作物需水量與單產(chǎn)時間分布趨勢圖Fig.3 Trend of water demand and yield of major crops at each site

3.2 主要農(nóng)作物虛擬水含量的空間分布分析

根據(jù)新疆維吾爾自治區(qū)水資源公報數(shù)據(jù)，2009年全疆年降水量2 369 億m3(折合降水深144.1 mm)，與多年平均值相比偏少6.9%，比上年減少2.8%，屬降水枯水年份，2016年全疆年降水量3 775 億m3(折合降水深229.7 mm)，與多年均值相比偏多48.4%，比上年偏多28.3%，屬降水豐水年份。因此選取2009與2016年兩個典型水文年，計算得到六種主要農(nóng)作物虛擬水含量，如表1。無論是豐水年還是枯水年，虛擬水含量最高的均是棉花，其次為水稻、小麥、玉米、薯類，最低的是甜菜。北疆的棉花、水稻、玉米虛擬水含量最低，東疆的薯類虛擬水含量最低，南疆的小麥虛擬水含量最低。由于天山橫貫在新疆，南、北、東疆的地形地貌、氣候和水分環(huán)境等存在較大差異，且農(nóng)作物的種植結(jié)構(gòu)、灌溉方式也不盡相同，因此空間尺度上不同水文年作物的虛擬水含量存在較大差異。在豐水年，全疆農(nóng)作物虛擬水含量均低于枯水年，枯水年的虛擬水含量接近豐水年的2倍。其中甜菜的虛擬水含量在枯水年略高于豐水年，雖然氣候變化是影響作物需水量的主要影響因素，但作物需水量還與單產(chǎn)及其他因素有關(guān)，由于2016年塔城、阿勒泰、博州及阿克蘇地區(qū)甜菜單產(chǎn)下降，尤其是阿克蘇地區(qū)，由2009年的67.3 t/hm2下降到2016年的43.8 t/hm2，導(dǎo)致南疆地區(qū)甜菜在枯水年虛擬水含量低于豐水年。

表1 不同水文年新疆主要農(nóng)作物的虛擬水含量 m3/kg

從更加微觀的層面分析(圖4-5)：小麥虛擬水含量在不同水文年差異最大的是克拉瑪依，豐水年比枯水年虛擬水減少1.55 m3/kg，差異最小的是博州，豐水年比枯水年減少0.52 m3/kg。除吐魯番與克拉瑪依外，其他地區(qū)在不同水文年虛擬水含量均低于均值，阿克蘇地區(qū)最低，豐水年僅0.71 m3/kg，克拉瑪依最高，枯水年達(dá)2.85 m3/kg。整體看小麥虛擬水含量從東北向西南降低；玉米虛擬水含量在不同水文年差異最大的是巴州，豐水年比枯水年虛擬水減少0.64 m3/kg，差異最小的是吐魯番，豐水年比枯水年減少0.18 m3/kg。虛擬水含量高于全疆均值的有吐魯番、和田等五個地區(qū)，博州虛擬水含量最低，豐水年僅0.33 m3/kg，喀什虛擬水含量最高，枯水年達(dá)1.15 m3/kg。整體來看，玉米的虛擬水含量呈現(xiàn)南高北低、東高西低的分布；水稻虛擬水含量在不同水文年差異最大的是烏魯木齊，豐水年比枯水年虛擬水減少1.18 m3/kg，差異最小的是喀什，豐水年比枯水年減少0.03 m3/kg。除了阿克蘇與博州，其他地區(qū)虛擬水均高于全疆平均值，巴州最高，枯水年達(dá)2.8 m3/kg，博州的最低，豐水年僅1.18 m3/kg。整體來看水稻的虛擬水含量分布較復(fù)雜，南北疆均出現(xiàn)較高值與較低值；薯類虛擬水含量在不同水文年差異最大的是阿勒泰，豐水年比枯水年虛擬水減少0.13 m3/kg，差異最小的是巴州，豐水年比枯水年減少0.06 m3/kg。虛擬水含量高于全疆均值的有克州、和田和烏魯木齊，最低的是昌吉，豐水年為0.11 m3/kg，最高的是克州，枯水年高達(dá)為0.48 m3/kg。整體看薯類的虛擬水含量由北向南增加。甜菜虛擬水含量在不同水文年存在較大差異，其中克拉瑪依、阿勒泰、博州、阿克蘇在豐水年虛擬水含量反而比枯水年高，可見甜菜的虛擬水含量受降雨的影響較小，查閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)這幾個地區(qū)2016年甜菜單產(chǎn)呈現(xiàn)下降趨勢，故虛擬水含量上升。整體來看甜菜的虛擬水含量高值區(qū)集中分布在從北部的烏魯木齊、克拉瑪依、塔城、博州到南部阿克蘇的弧形區(qū)域；棉花虛擬水含量在不同水文年差異最大的是克州，豐水年比枯水年虛擬水減少6.05 m3/kg，差異最小的是和田，豐水年比枯水年減少3.15 m3/kg。虛擬水含量高于全疆平均值的有吐魯番、和田等五個地區(qū)，伊犁最低，豐水年為2.5 m3/kg，吐魯番最高，枯水年達(dá)11.47 m3/kg。整體來看，全疆棉花虛擬水含量呈現(xiàn)東南高、西北低的分布；不同水文年型各地區(qū)作物虛擬水含量變化趨勢基本一致。可見，不同水文年下新疆作物虛擬水含量主要與當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境和氣候差異直接相關(guān)，除了日照時數(shù)、氣溫、相對濕度和風(fēng)速等外，虛擬水含量主要與當(dāng)?shù)亟涤炅棵芮邢嚓P(guān)。因此，對于不同水文年型，各地區(qū)應(yīng)及時關(guān)注當(dāng)?shù)亟邓兓?，采取一定的灌溉方法，確保農(nóng)作物的需水量。

圖4 豐水年作物虛擬水含量空間分布Fig.4 Spatial distribution of virtual water content of annual crops in high flow year

圖5 枯水年農(nóng)作物虛擬水含量空間分布Fig.5 Spatial distribution of virtual water content in crops in low flow year

4 討 論

(1)新疆作為我國的農(nóng)業(yè)大省，選取了新疆種植面積大且耗水量多的主要農(nóng)作物進(jìn)行計算分析，發(fā)現(xiàn)新疆各地的農(nóng)作物的種植規(guī)模與水資源總量、虛擬水含量之間存在差異，表明主要農(nóng)作物的布局結(jié)構(gòu)在考慮自然資源條件時，并不是以水資源為關(guān)鍵因素，而是首先考慮了土地和光溫條件，以獲得高產(chǎn)為目標(biāo)。但是新疆是極度干旱地區(qū)，水資源缺乏是農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵限制性因素，從虛擬水含量的視角看，新疆尤其南疆應(yīng)首先考慮水資源條件，布局耗水少、附加值高的農(nóng)作物，以保證新疆經(jīng)濟(jì)與生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。

(2)根據(jù)分析發(fā)現(xiàn)自2002年以來新疆種植業(yè)的虛擬水含量在逐漸下降，但相比其他地區(qū)虛擬水含量依然很高，白景峰等(2012)測算河南省小麥、玉米、棉花虛擬水含量分別為0.49、0.48、4.22 m3/kg，黃姣等(2011)測算了東北三省小麥、玉米、水稻虛擬水含量分別為1.67、0.82、1.1 m3/kg，朱啟榮等(2016)測算全國的小麥、玉米、棉花、水稻、甜菜的虛擬水含量分別為0.3、0.19、0.97、0.75、0.048 m3/kg。而本文測算新疆2016年小麥、玉米、棉花、水稻、甜菜和薯類虛擬水含量分別為0.87、0.6、3.5、0.98、0.09、0.34 m3/kg。因此，新疆的虛擬水含量具有很大的降低空間。

(3)本文是從虛擬水的視角進(jìn)行分析的，由于各個地區(qū)的氣候環(huán)境資源不同，虛擬水含量低的地區(qū)不一定是最優(yōu)良的種植基地。因此，各地區(qū)在農(nóng)作物布局時，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐姆N植業(yè)發(fā)展目標(biāo)確定種植結(jié)構(gòu)。對南疆而言，農(nóng)作物播種面積大、但虛擬水含量高，應(yīng)當(dāng)以虛擬水含量最低為標(biāo)準(zhǔn)考慮種植業(yè)結(jié)構(gòu)布局，以確保經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時資源環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié) 語

利用彭曼公式計算了新疆自2002年以來15年主要農(nóng)作物的虛擬水含量，明晰了新疆主要農(nóng)作物虛擬水含量的時空分布情況，發(fā)現(xiàn)新疆種植業(yè)虛擬水含量的時空分布特征為：

(1)不同種類農(nóng)作物的虛擬水含量在區(qū)域上均存在差異。6種主要農(nóng)作物的單位虛擬水含量從高到低依次為棉花、水稻、小麥、玉米、薯類、甜菜，棉花的虛擬水含量遠(yuǎn)高于甜菜。東疆的農(nóng)作物虛擬水含量均值最高，為1.41 kg/m3，北疆的農(nóng)作物虛擬水含量均值最低，為0.99 kg/m3，南疆農(nóng)作物的虛擬水含量均值1.33 kg/m3，高于北疆。

(2)時間分布上，新疆6種主要農(nóng)作物的虛擬水含量自2002年以來整體呈下降趨勢。主要是因?yàn)殡S著全球氣候變暖，新疆各區(qū)年平均氣溫變化趨勢均以0.03 ℃/a 增加，同時海水蒸發(fā)量增加，從而使新疆山區(qū)降水水汽來源增加，作物需水量減少。糧食作物的虛擬水含量在2008年與2012年發(fā)生了較大的突變，這兩年糧食農(nóng)作物的單產(chǎn)下降，是造成作物虛擬水含量增加的主要原因，相比糧食作物，經(jīng)濟(jì)作物的虛擬水含量呈平穩(wěn)下降趨勢。

(3)空間分布上，新疆6種主要農(nóng)作物的虛擬水含量北部低于南部，西部低于東部，但不同的農(nóng)作物間又有細(xì)微的差別。且新疆不同水文年作物虛擬水含量存在較大差異，枯水年農(nóng)作物虛擬水含量均值2.13 m3/kg，接近豐水年的2倍。在新疆這樣極度干旱地區(qū)想要打破農(nóng)業(yè)缺水的瓶頸，可以將虛擬水含量的空間差異列入調(diào)整農(nóng)作物種植布局的影響因素中。

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