水足迹核算与虚拟水流量评估（摘要版）

2 作者前言 基于多年节水农业的研究与实践，我们对节水农业已有了深刻的认识和全面的理解。这关乎水资源管理——或者说更广泛地讲，是土地与水资源综合管理——其中水资源管理尤为重要。因此，节水农业常被描述为一项复杂的系统工程。然而，过去我们的关注点相对偏向于节水农业的科学研究和科技开发、工程实践等方面，而对农业水资源管理关注不足。实际上，水资源管理在推动节水农业发展中的作用日益凸显。一些专家甚至估计，农业节水潜力中约有50%存在于管理层面。当然，此处所说的“管理”是一个综合概念，涵盖了与节水农业发展密切相关的系统、机制和政策。 秉持此理解，我们的研究团队近年来将此问题作为优先事项——致力于探索如何将水足迹和虚拟水理论与方法融入节水农业研究。在过去的几年里，我们开发了一种粮食生产水足迹的概念和计算方法：这项工作立足于农业水管理面临的现实与特点，基于精化的水足迹计算方法。我们的探索性研究涵盖了多个维度，包括：中国粮食生产水足迹的时空动态；粮食生产水足迹时空变化的全球模式；中国“南粮北运”引发的虚拟农业水“北南流向”现象；以及大型和中型灌区粮食生产水足迹的空间异质性。我们还提出了科学管理农业用水的基本建议——具体而言，通过建立区域农业水足迹控制标准、实施农业用水补偿机制——以支持国家最严格水资源管理制度的实施。为推进这一目标，我们于2012年启动了《中国粮食生产水足迹与区域虚拟水流动报告》的发布。后续各卷涵盖了年份 水足迹核算与虚拟水流评估（摘要版） 2010年至2015年的版本已发布，最新版本涵盖了1997年至2023年期间。我们很高兴我们的研究报告引起了联合国粮农组织中国代表团的关注，并得到了国内外一些同行的鼓励。这无疑为我们坚持这项工作提供了动力和信心。我们真诚地希望这项研究能获得更多研究人员的关注，成为政府部门的宝贵参考，特别是为推进节水农业和实施中国的最严格水资源管理制度提供有价值的参考。 在研究过程中，我们得到了中国水利水电科学研究院院长王浩院士的大力支持和热情鼓励，对此我们表示由衷的感谢。由于局限，我们在某些问题上的理解和判断尚需进一步改进。我们诚挚欢迎对本书的批评和指正。 普特·武，石昆·孙，宇宝·王，兴宁·赵 西北农林科技大学 2025.07 项目团队 团队负责人 教授：普特·吴 团队副主管 研究人员：王宇保，赵兴教授：孙石昆 团队成员 博士后研究人员：尹亚丽、华恩、李崇、孙景新副教授：兰晓波医生：景雪，卓旭，蒋玲，沈瑞华，马嘉乐，贾成儒 导师：丁百、赵冬梅 目录 第一章 引言................................................................... 6作者前言 ....................................................... 1项目团队 .................................................................................全名和缩写 ......................................................... 5第二章 中国粮食生产的时空演变特征 ................................................................................. 9 2.1 各省级行政区粮食产量 22.2.2 Regional grain yield..............................................................................................142.1.3 各省级行政区单位面积粮食产量................. 112.1.1 各省级行政区的粮食种植面积........................... 92.3 中国南北粮食产量................................162.2.3 单位面积区域粮食产量.......................................................................2.3.3 华北与华南单位面积粮食产量.................................. 16区域 .....................................................................................2.1.4 各省级行政区人均粮食供应量............ 122.2.1 区域粮食种植面积............................................................................2.3.2 中国南北粮食产量........................................................................162.2.4 区域人均粮食可得量..........................................................................2.3.1 中国南北粮食种植面积........................................... 162.1.2 各省级行政区的粮食产量........................................ 102.2 区域粮食产量 ...................................................................13 水足迹核算与虚拟水流评估（摘要版） 2.3.4 中国南北人均粮食供应量............................. 16 第三章 中国粮食生产的用水特征........................................................................................................ 18 3.1.1 各省级行政区粮食生产的用水足迹 ......................................................................................................................................... 18 3.2 各地区粮食生产水足迹特征 ..................................................................................................................21 3.2.2 区域粮食水足迹........................................................ 22 ..................................................................................................................................233.3 粮食产品在南北地区的用水足迹 第四章 粮食生产中区域虚拟水流动动态 .............................................................................................. 26 4.1 省级粮食虚拟水流量......................................26 4.1.1 跨省虚拟水流动........................................................ 26 4.1.2 粮食虚拟水省际流入流出比率 .................................... 28 4.1.3 谷物虚拟水在生产与消费地区流动................. 29 4.2 区域粮食虚拟水流动 ...................................................29 4.2.1 区域虚拟水流动........................................................ 29 水足迹核算与虚拟水流评估（摘要版） 第五章 意义与建议 ........................................................ 334.2.2 虚拟水流量比较：2023年与1997年............................................. 304.2.3 谷物虚拟水流出/流入比例 ............................................ 314.3 北南粮食虚拟水流动...........................................32 全名和缩写 第一章 引言 在有限的水资源条件下，应对持续增长的全球人口所带来的粮食安全问题，构成了一个严峻的全球性挑战（Beltran-Peña 等人，2020；Godfray 等人，2010）。联合国粮食及农业组织（FAO）强调，当前全球水资源和粮食生产状况令人担忧且形势严峻，满足不断增长的粮食需求给全球的水、土地和土壤资源带来了巨大压力（FAO，2021，2024）。作为人类生存的基本资源，水在中国中央一号文件中被明确指定为“生命之源、生产之要、生态之基”。在粮食生产背景下，水资源是一种宝贵的自然资源和环境因素，是提高粮食产量的关键支撑。现有研究表明，粮食生产消耗的水足迹（WF）约占人类消耗总水足迹的90%（Hoekstra 和Mekonnen，2012；D'Odorico 等人，2018；Chiarelli 等人，2020）。因此，水安全与粮食安全构成了现代社会社会经济发展的基本支柱（Wang 等人，2019）。 作为世界上人口最多的国家，中国的粮食年产量和消费量约占全球总量的1/4，而人均水资源和单位耕地水资源量分别仅为全球平均水平的1/4和1/2。同时，水资源安全与粮食安全紧密关联着国家经济发展、社会稳定、生态与环境可持续性以及国家自给自足等重大战略问题。此外，气候变化、资源禀赋差异以及地区冲突带来了不确定性。因此，中国的水资源安全与粮食安全对全球粮食生产、供应和消费的水资源利用格局产生了深远影响。 农业生产具有高耗水和低经济效益的特点，但在水资源利用、经济发展和社会稳定方面发挥着重要作用（Ibarrolarivas等人，2017）。传统的农业水资源管理主要集中于提高利用效率和 水足迹核算与虚拟水流评估（摘要版） 生产过程中水资源利用效率，且对社会、经济和环境等影响农业用水的外围因素关注相对较少。 农业生产活动是自然与人类互动的社会行为，具有自然、经济和社会属性。仅依赖传统的物理水资源规划、调度和调控等传统方法，不足以解决快速经济发展带来的水资源短缺和水循环失衡等问题（Wu等人，2019；Gao等人，2019）。农业生产过程伴随着受自然和人类因素共同影响的人工侧向水文循环（WF的形成过程）。同时，农产品贸易导致虚拟水流（VWF）随着区域商品贸易嵌入作物中（VWF的过程）。与此同时，人口、产业结构和居民消费习惯等社会经济因素均影响农产品的生产和消费，进而影响食品生产过程中的水资源消耗和水环境（F