农业种植结构的黑龙港地区水资源供需平衡分析

　　摘要:黑龙港地区是华北平原水资源最为缺乏的地区，同时又是重要的农业生产基地。该区地表水资源短缺且污染严重，农作物需水主要依赖降雨和开采地下水资源。分析了该区现行农业种植结构和水资源时空分布格局，研究了不同农作物对水资源的时空需求，并基于农业种植结构开展了区域水资源供需平衡状态评价。评价结果表明，研究区普遍存在水资源供需不平衡的问题，尤以黑龙港北半部地区最为突出，种植结构与水资源空间分布格局匹配程度很差，作物需水量大，水资源供给不足。针对这一突出问题，应调整农业种植结构，研发多源水资源综合开发技术，建立分时空供水机制。

　　关键词:水资源;农业种植结构;供需平衡;黑龙港地区

　　我国农业对水资源的需求量巨大，根据水资源公报的统计数据，1999—2008年全国年均农业用水量占总用水量的64．7%，全国年均农业耗水量占总耗水量的76．96%，而经济快速发展形势下土地资源的进一步开发对水资源的需求却日益增加，2008年全国农业需水量比2007年增加了6．5×109m3。而我国又是水资源相对缺乏的，农业用水资源的高消耗就更加剧了水资源供需矛盾。这种水土资源配置不均衡的矛盾在河北省黑港地区尤为严重。黑龙港地区位于河北东部平原，是河北省重要的农业生产基地，土地面积占河北省土地总面积的18%。区内少雨干旱，多年平均年降水量仅为509～542mm，蒸发量却高达1200～1400mm，干旱指数大于2．0。同时外来地表水很少，区内人均水资源总量282m3，不到全国平均数的1/7，属于典型的资源型缺水地区［1］，也是华北平原缺水最为严重的地区。由于该区经济以农业为主，2008年农作物播种总面积达3．18×106hm2［2］，且农业种植结构优化程度不高，导致农业用水量极大，约占该区用水总量的78%，使得该区水资源供需矛盾最为突出。因此，根据区内农业种植结构，分析农业对水资源的时空需求和水资源供给的能力，对该区水资源的合理利用和水土资源的优化配置具有重要意义。

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　　1区域农业种植结构

　　黑龙港地区主要农作物有冬小麦、夏玉米和棉花，2008年种植面积分别为1．07×106hm2，9．85×105hm2和5．40×105hm2，另外还有蔬菜、园林水果和少量油料作物种植［2］。根据2008年河北农村统计年鉴和2009年TM遥感影像解译成果，冬小麦与夏玉米的分布区大体一致，除中南部的广宗县、威县、南宫市和邱县等地区种植面积相对较少外，全区其它县市这两种农作物的种植面积比例都很高，大多在30%以上，说明冬小麦—夏玉米的模式为该地区的主要种植模式;棉花种植主要有两大片区，种植面积比例达到40%以上，为邱县—广宗县—威县—南宫市片区和吴桥县—东光县—南皮县片区，而区内其它县市棉花种植面积比例小，多数在20%以下;蔬菜水果零星分布，其中在北部的沧县、献县、泊头市、饶阳县和深州市等少量县市分布相对集中。

　　2区域水资源空间分布

　　2．1降水量分布

　　黑龙港地区多年平均年降水量仅为509～542mm，且时空分布不均匀，从图1多年平均降雨量分布图中可以看出，黑龙港中部地区，如新河县、衡水市、广宗县、南宫市降水量极少，多年平均年降水量不足500mm，而东部沿海地区，如青县、黄骅市、盐山县降水量相对较为丰富，超过600mm。总的来说，降水量成由东北到西南呈逐渐偏少的趋势。

　　2．2地表水资源分布

　　黑龙港地区主要分布有漳卫南运河水系、子牙河水系和黑龙港运东水系3大水系，河流径流深度很小，根据水利部海河水利委员2008年海河流域水资源公报数据，黑龙港地区河流多年面平均径流深为35．2mm，径流深度最小的子牙河平原仅0．7mm。该区1956—2000年多年平均水资源总量为2．26×109m3，单位面积水资源量为9．27×104m3/km2，该数值低于河北省和平原区均值［3］。由图1中的地表水面积密度图可以看出，从地表水面积分布上来看，地表水依然呈现东北多西南少的趋势，尤以中部衡水湖周边的衡水、冀州两地地表水资源最丰富，达到了将近4．5hm2/km2，而该地区近1/2以上县域地表水面积密度不到0．5hm2/km2，地表水资源相当匮乏。此外，河北省环保厅2009年度河北省环境状况公报统计数据显示，黑龙港地区漳卫南运河、子牙河、黑龙港河水系为重度污染水域，污染状况呈现为由干流到支流、由城市下游到城市上游、由城区向农区蔓延的趋势［3］，水资源可利用程度低。根据实地走访调查结果，除了极为干旱年份，区内农业灌溉用水基本不依赖地表水。

　　3水资源供需平衡分析

　　3．1主要农作物的需水量

　　黑龙港地区主要农作物生长期需水量见表1—2。由表1可以看出，主要粮食作物中冬小麦和棉花的需水量最大，但棉花生长期内的有效降雨量较多，故冬小麦的缺水量最多。而夏玉米生长期内有效降雨量与需水量基本持平，在正常年份，几乎不需要灌溉，在干旱年份，可适当浇水。表2表明，主要蔬菜和园林水果中，枣树的需水量最少，适合在缺水地区种植，而蔬菜、梨、苹果需水量多，在该地区的缺水量与冬小麦持平。

　　3．2全年单位种植面积的作物总缺水量分析

　　由表1可以看出，除了极为干旱的年份，在黑龙港地区夏玉米生长期内的需水量基本上可以通过降水满足，因此，水资源的多少不会对夏玉米的种植造成太大影响，故在计算单位种植面积的作物总需水量时仅把需水量较多且分布较广的冬小麦、棉花、蔬菜考虑在内。计算公式为:W总=∑i=1，2，3Si×Wi∑i=1，2，3Si(1)式中:W总———全年单位种植面积的主要作物总缺水量;Wi———某作物缺水量;Si———某作物种植面积;i=1，2，3时，分别表示冬小麦、棉花、蔬菜这3种作物。利用公式(1)计算得出黑龙港地区全年单位种植面积的主要作物总缺水量情况如图2所示。从图2可知，黑龙港地区东北部主要作物总缺水量最多，全年单位种植面积总缺水量均大于250mm，向西南呈现减少的趋势。

　　3．3区域水资源供需平衡分析

　　由图2和区域水资源利用分析可知，降雨量无法满足的农作物缺水需要依赖灌溉解决。根据实地调查，黑龙港地区85%灌溉方式以开采地下水资源的井灌为主，仅在枯水期地下水资源极度短缺的干旱时期，少量区域会辅助以地表污水资源的渠灌。而区内灌溉模式主要采用地埋输水暗管与地表小白龙管相结合的方式，虽然防止了渠道渗水，但由于田间仍采用漫灌方式，所以水资源浪费现象仍然严重。滴灌、微渗灌、喷灌、小畦灌等节水灌溉技术并未得到有效推广。

　　4结论

　　(1)黑龙港地区作物种植结构以冬小麦、夏玉米、棉花为主，水果蔬菜零星分布，其中小麦和蔬菜需水量很大，需要大量开采地下水进行农灌。生长期内，区内主要作物总体缺水量以东北部最多，全年单位种植面积总缺水量均大于250mm，向西南呈现减少趋势。

　　(2)黑龙港地区水资源极其短缺，降雨量较小，且时空分布不均。地表水资源很少，且污染严重，可利用程度很低。地下水资源相对匮乏，可采模数很低，且浅层地下水矿化度高，不适合农田灌溉。因此，区域农业需水主要依赖深层地下水资源。在深层地下水资源可采模数范围内，区域农业需水和水资源供给量之间矛盾很大，种植结构与水资源空间分布格局极不匹配，作物需水量大，水资源供给不足，尤其以北半部最为突出。

　　(3)为保障农业经济与水资源的协调发展，需要根据水资源的空间分布格局调整作物种植结构。在北半部水资源供需矛盾突出的县市，适当减少小麦的种植面积，而在水资源供需矛盾相对缓和的南半部县市，可以适当增加需水量稍高的经济作物或水果蔬菜等。

　　(4)不同作物在不同季节需水量差异较大，如果生长期降雨量大，则作物缺水量就会变小，水资源供需的矛盾就相对缓和。因此，开展不同降雨条件下农作物缺水量分析，对于指导水资源优化配置和合理利用将更具有实际意义，值得进一步深入研究。

　　［参考文献］

　　［1］陶佩君，王娜，周志军，等．河北省黑龙港地区农业节水技术及其应用选择分析［J］．农业科技管理，2008，27(2):34-37．

　　［2］曹振国，杨景祥，赵文海，等．河北农村统计年鉴(2009)［M］．北京:统计出版社，2009．

　　［3］刘成林．新时期黑龙港地区水资源问题及对策［J］．地理与地理信息科学，2007(3):109-112．

　　［4］主要农作物需水量等值线图协作组．主要农作物需水量等值线图研究［M］．北京:农业科技出版社，1993．

　　［5］郑煜，陈阜，张海林，等．北京市灌溉农田水资源利用效率研究［J］．水土保持研究，2006，13(6):55-57

　　王滨1，2，张发旺1，3，程彦培1，陈立1