基于水足迹视角：江苏省农业水资源可持续利用的深度剖析与策略研究

基于水足迹视角：江苏省农业水资源可持续利用的深度剖析与策略研究一、引言1.1研究背景与意义水是地球上最宝贵的资源之一，也是人类社会赖以生存和发展的基础。随着全球人口的增长、经济的快速发展以及气候变化的影响，水资源短缺和水污染问题日益严峻，已经成为制约人类社会可持续发展的重要因素。农业作为用水大户，其用水量占全球淡水总量的70%左右，农业水资源的合理利用对于保障粮食安全、促进农业可持续发展以及维护生态平衡具有至关重要的意义。江苏省地处长江三角洲，是中国东部沿海的经济大省，也是农业大省。境内水网密布，水系发达，水资源丰富，有长江、太湖、淮河、沂沭泗水系四大水系。然而，由于江苏省人口密集，经济发展迅速，水资源的需求量不断增加，同时水污染问题也较为严重，导致水资源供需矛盾日益突出。农业作为江苏省的重要产业之一，其用水量大，用水效率相对较低，进一步加剧了水资源的紧张局面。因此，研究江苏省农业水资源的可持续利用，对于保障江苏省的粮食安全、促进农业现代化发展以及实现经济社会的可持续发展具有重要的现实意义。水足迹理论是近年来发展起来的一种用于评价水资源利用的新方法，它从消费的角度出发，将水资源的利用与人类的生产和生活活动紧密联系起来，全面考虑了水资源的直接利用和间接利用，以及水资源的消耗和污染情况。通过计算水足迹，可以更准确地了解一个地区或一个行业的水资源利用状况，为水资源的合理管理和可持续利用提供科学依据。将水足迹理论应用于江苏省农业水资源的研究，可以更加全面地评估江苏省农业水资源的利用效率和可持续性，揭示农业水资源利用过程中存在的问题，为制定合理的农业水资源管理策略提供有力的支持。综上所述，本研究基于水足迹理论，对江苏省农业水资源的可持续利用进行评价，旨在为江苏省农业水资源的合理管理和可持续利用提供科学依据和决策参考，具有重要的理论意义和实践价值。1.2国内外研究现状水足迹理论自2002年由Hoekstra首次提出后，迅速成为国内外水资源研究领域的热点。国外学者在水足迹理论的完善与拓展方面做出了重要贡献。Hoekstra等进一步明确了水足迹的分类，将其细分为蓝水足迹（BlueWaterFootprint）、绿水足迹（GreenWaterFootprint）和灰水足迹（GreyWaterFootprint）。蓝水足迹指人类对地表水和地下水的消耗，绿水足迹涉及降水被植被截留和土壤储存后用于蒸发蒸腾的部分，灰水足迹则强调了水污染的影响，是为使水质达到可接受标准所需的水量。这一分类体系为全面评估水资源利用提供了清晰的框架。在农业水资源评价中，水足迹理论得到了广泛应用。国外学者运用水足迹理论对不同农作物的水资源利用效率进行了深入研究。例如，在干旱地区，通过计算小麦、玉米等主要农作物的水足迹，发现灌溉方式和种植品种对水资源利用效率影响显著。滴灌技术相比传统漫灌，可有效降低蓝水足迹，提高水资源利用效率；而选择耐旱品种则能减少绿水足迹，增强作物对水资源的适应性。研究还表明，农业生产中的施肥和农药使用会影响灰水足迹，不合理的农业化学品投入会导致水体污染，增加灰水足迹，进而影响水资源的可持续利用。在区域层面，国外学者对不同地区的农业水足迹进行了综合评估。在一些水资源紧张的地区，研究发现农业用水占总水足迹的比例较高，且水足迹的分布与土地利用、气候条件密切相关。在半干旱地区，由于降水不足，农业依赖大量的蓝水灌溉，导致蓝水足迹占比较大；而在湿润地区，绿水足迹在农业水足迹中占据重要地位。通过对不同地区农业水足迹的分析，为制定针对性的水资源管理策略提供了科学依据，如在水资源短缺地区推广节水灌溉技术，优化种植结构，以减少农业水足迹，提高水资源利用效率。国内学者在引入水足迹理论后，结合中国国情开展了大量富有成效的研究。在理论应用方面，对水足迹的计算方法进行了改进和完善，使其更符合中国农业生产的实际情况。针对中国复杂的地形地貌和多样的气候条件，考虑了不同地区的土壤类型、灌溉水源和农业生产方式等因素，对水足迹的计算模型进行了本地化调整。在山区，由于地形复杂，灌溉方式多样，通过实地调研和数据采集，建立了适合山区特点的水足迹计算模型，提高了计算结果的准确性。在农业水资源评价方面，国内学者对不同省份和地区的农业水足迹进行了广泛研究。在北方干旱半干旱地区，研究发现农业用水量大，水足迹强度高，水资源利用效率低下。通过分析不同农作物的水足迹，提出了优化种植结构的建议，如减少高耗水作物的种植面积，增加耐旱作物的种植比例，以降低农业水足迹。在南方湿润地区，虽然水资源相对丰富，但农业面源污染导致的灰水足迹问题不容忽视。通过加强农业面源污染治理，推广生态农业模式，有效减少了灰水足迹，保护了水资源环境。关于江苏省农业水资源可持续利用的研究，已有学者从不同角度进行了探讨。在水资源利用现状方面，研究表明江苏省农业用水总量较大，占全省用水总量的一定比例。但农业用水效率存在较大提升空间，部分地区仍存在灌溉设施老化、灌溉方式不合理等问题，导致水资源浪费严重。在水资源保护方面，由于农业面源污染的影响，部分地区的水体质量下降，对农业水资源的可持续利用构成威胁。然而，目前基于水足迹理论对江苏省农业水资源可持续利用的研究仍存在一些不足。在水足迹计算的准确性方面，虽然已有研究对计算方法进行了改进，但由于数据获取的局限性和计算模型的简化，部分地区的水足迹计算结果仍存在一定误差。在不同地区和不同农作物的水足迹差异研究方面，虽然已有一定的成果，但研究的广度和深度还不够，缺乏对全省范围内不同区域和不同农作物水足迹的系统比较和分析。在水足迹与农业水资源可持续利用的关系研究方面，虽然已有一些定性分析，但定量研究相对较少，缺乏对水足迹与农业水资源可持续利用之间内在联系的深入挖掘，难以提出具有针对性和可操作性的水资源管理策略。1.3研究方法与创新点本研究采用了多种科学的研究方法，以确保研究的科学性和准确性。在水足迹计算方面，运用了水足迹理论，结合江苏省农业生产的实际情况，采用了联合国粮农组织（FAO）推荐的彭曼公式计算作物的潜在蒸散量，以确定绿水足迹和蓝水足迹。对于灰水足迹的计算，根据不同污染物的环境容量和排放标准，结合江苏省农业面源污染的监测数据，确定了灰水足迹的计算方法。在指标体系构建方面，从水资源利用效率、水资源可持续性和水资源生态环境影响三个维度，选取了水足迹强度、水资源自给率、灰水足迹占比等多个指标，构建了江苏省农业水资源可持续利用评价指标体系。在评价方法上，运用层次分析法（AHP）确定各评价指标的权重，通过综合评价模型对江苏省农业水资源可持续利用状况进行评价。本研究的创新点主要体现在以下两个方面。一是从多维度对江苏省农业水资源可持续利用进行评价，综合考虑了水资源利用效率、可持续性和生态环境影响等多个方面，构建了较为全面的评价指标体系，弥补了以往研究在评价维度上的不足。二是结合江苏省农业生产的特点和水资源利用现状，提出了针对性的农业水资源可持续利用策略。通过对不同地区和不同农作物水足迹的分析，明确了水资源利用的重点区域和关键环节，为制定差异化的水资源管理政策提供了科学依据。在水资源短缺的地区，重点推广节水灌溉技术和耐旱作物品种；在农业面源污染严重的地区，加强农业面源污染治理，减少灰水足迹的产生。二、水足迹理论与农业水资源可持续利用的关系2.1水足迹理论概述水足迹的概念最早于2002年由荷兰学者Hoekstra提出，是指在一定的物质生产和服务过程中，人类对水资源的消耗和占用量，形象地说，就是水在生产和消费过程中踏过的脚印。水足迹理论从消费的角度出发，将水资源的利用与人类的生产和生活活动紧密联系起来，全面考虑了水资源的直接利用和间接利用，以及水资源的消耗和污染情况，为水资源的合理管理和可持续利用提供了新的视角和方法。水足迹可分为蓝水足迹、绿水足迹和灰水足迹。蓝水足迹是指在生产过程中消耗的地表水和地下水的总量，主要包括农业灌溉、工业用水和生活用水等对蓝水的消耗。在农业生产中，通过灌溉系统从河流、湖泊或地下抽取的水资源用于农作物生长，这部分被消耗的水资源量即为蓝水足迹。绿水足迹是指在生产过程中消耗的雨水资源，主要是指被植物根系吸收并通过蒸腾作用返回大气的水分，以及被土壤储存用于维持植物生长的水分。对于旱作农业，农作物生长主要依赖天然降水，这部分降水被农作物利用的部分就构成了绿水足迹。灰水足迹是指为了使污染物稀释到可接受的水平而需要的水资源量，它反映了人类活动对水资源质量的影响。在农业生产中，使用化肥、农药等农业化学品会导致水体污染，为了稀释这些污染物，使其达到环境可接受的标准，需要消耗一定量的水资源，这部分水资源量就是灰水足迹。水足迹的计算方法根据不同的分类有不同的计算方式。对于蓝水足迹，在农业灌溉中，其计算通常基于灌溉水量和作物的需水量。计算公式可以表示为：蓝水足迹=灌溉水量-有效降水量，其中灌溉水量可以通过灌溉设施的记录数据获取，有效降水量则需要考虑降水的截留、蒸发和下渗等因素，通过相关的水文模型进行估算。对于绿水足迹，在计算农作物的绿水足迹时，主要考虑作物的蒸腾量和土壤的蒸发量。通常采用基于能量平衡的方法，如联合国粮农组织（FAO）推荐的彭曼公式来计算作物的潜在蒸散量，再结合作物系数来确定实际的蒸散量，即绿水足迹。公式为：绿水足迹=作物潜在蒸散量\times作物系数。对于灰水足迹，其计算需要考虑污染物的排放量、环境容量和水体的自净能力等因素。以农业面源污染中的化学需氧量（COD）为例，灰水足迹的计算公式为：灰水足迹=\frac{污染物排放量}{环境容量-背景浓度}，其中污染物排放量可以通过对农业生产过程中使用的化肥、农药等的调查和监测数据估算，环境容量和背景浓度则需要根据当地的水体环境质量标准和实际监测数据确定。在农业水资源评价中，水足迹理论的应用原理主要基于对农业生产过程中水资源消耗和污染的全面分析。通过计算不同农作物、不同农业生产方式的水足迹，可以评估农业水资源的利用效率和可持续性。在不同地区种植相同的农作物，由于气候、土壤条件和灌溉方式的不同，其水足迹会有很大差异。在干旱地区，由于降水稀少，农作物生长依赖大量的灌溉用水，蓝水足迹会相对较高；而在湿润地区，降水丰富，绿水足迹在水足迹中所占的比例可能较大。通过对不同地区农业水足迹的比较和分析，可以找出水资源利用效率低下的环节和区域，为制定针对性的水资源管理策略提供依据。计算不同农作物的灰水足迹，可以了解农业面源污染对水资源的影响程度，从而采取相应的措施减少污染，保护水资源。2.2农业水资源可持续利用的内涵与目标农业水资源可持续利用是指在满足当代人对农业用水需求的同时，不损害后代人满足其自身农业用水需求的能力，实现农业水资源的合理开发、高效利用、有效保护和科学管理。其内涵主要包括以下几个方面。在资源合理利用方面，强调对水资源的高效利用，避免水资源的浪费。通过采用先进的灌溉技术，如滴灌、喷灌等，提高灌溉水的利用效率，减少灌溉过程中的水资源损失。根据农作物的需水规律，精准灌溉，避免过度灌溉和不合理灌溉导致的水资源浪费。合理配置水资源，协调农业用水与工业用水、生活用水以及生态用水之间的关系，确保水资源在不同领域的合理分配，满足各方面的用水需求。在水资源短缺地区，优先保障农业生产的基本用水需求，同时合理安排工业和生活用水，实现水资源的优化配置。生态保护也是农业水资源可持续利用的重要内涵。保护水资源的生态环境，防止水污染和水生态系统的破坏。减少农业面源污染，合理使用化肥、农药，推广生态农业模式，降低农业生产对水体的污染。加强对湿地、河流、湖泊等水生态系统的保护和修复，维护水生态系统的平衡和稳定，提高水资源的生态服务功能。保护湿地可以涵养水源、净化水质、调节气候，对维护水生态平衡具有重要作用。农业水资源可持续利用还注重经济社会协调发展。促进农业经济的可持续增长，通过合理利用水资源，提高农业生产效率，增加农产品产量和质量，保障粮食安全，促进农业经济的发展。水资源的合理利用可以为农业生产提供稳定的水源保障，提高农作物的产量和品质，增加农民的收入。保障农村社会的稳定和发展，满足农村居民的生活用水需求，改善农村生活环境，促进农村社会的和谐稳定。为农村居民提供清洁、充足的生活用水，是保障农村居民身体健康和生活质量的重要基础。农业水资源可持续利用的目标主要有以下几个方面。一是提高水资源利用效率，通过推广节水技术和措施，降低农业用水的损耗，提高水资源的利用效率，实现水资源的高效利用。采用滴灌技术可以使水资源的利用效率提高30%-50%，大大减少了水资源的浪费。二是保障水资源的可持续供应，合理开发和利用水资源，保护水资源的可再生能力，确保水资源的长期稳定供应，满足农业生产和社会发展的需求。通过合理规划水资源的开发利用，保护水资源的补给和循环，确保水资源的可持续供应。三是保护水生态环境，减少农业活动对水资源的污染和破坏，保护水生态系统的健康和稳定，维护生态平衡。加强农业面源污染治理，减少化肥、农药的使用量，推广生态农业模式，保护水生态环境。四是促进农业经济的可持续发展，通过合理利用水资源，提高农业生产的效益和竞争力，推动农业经济的可持续发展，实现农业现代化。水资源的合理利用可以为农业经济的发展提供有力的支持，促进农业产业的升级和转型。2.3水足迹对农业水资源可持续利用评价的作用水足迹在反映农业水资源利用效率方面发挥着关键作用。通过计算不同农作物的水足迹，可以清晰地了解到每种作物在生长过程中对水资源的实际消耗量。水稻作为高耗水作物，其水足迹通常较大，不仅包括生长期间大量的灌溉用水，即蓝水足迹，还涉及到因降水利用和土壤水分蒸发所构成的绿水足迹。相比之下，一些耐旱作物如谷子、高粱等，其水足迹相对较小。这是因为它们对水分的需求较低，能够更有效地利用有限的水资源，无论是通过自身的生理特性减少蒸腾作用，还是通过根系更深入地吸收土壤中的水分。在农业生产中，水足迹还能揭示水资源利用效率的差异。在灌溉方式上，传统的漫灌方式虽然操作简单，但水的利用效率低下，大量的水资源在灌溉过程中因蒸发、渗漏等原因被浪费，导致蓝水足迹过高。而滴灌、喷灌等节水灌溉技术，能够根据作物的需水情况精准供水，大大减少了水资源的浪费，有效降低了蓝水足迹，提高了水资源的利用效率。滴灌技术可以将水直接输送到作物的根部，减少了水分在输送过程中的损失和蒸发，使水资源得到更充分的利用。水足迹能够全面揭示农业用水结构问题。在江苏省，农业用水结构中蓝水、绿水和灰水的占比情况对水资源的可持续利用有着重要影响。在一些水资源相对丰富的地区，绿水足迹在农业水足迹中可能占据较大比例，这表明该地区的农业生产在一定程度上依赖于天然降水，对蓝水的依赖相对较小。而在水资源短缺的地区，蓝水足迹的占比可能较高，这意味着农业生产对地表水和地下水的开采利用较多，容易导致水资源的过度开发和短缺问题。灰水足迹的分析也能揭示农业用水结构中的污染问题。在农业生产中，大量使用化肥、农药等农业化学品会导致水体污染，从而增加灰水足迹。在一些蔬菜种植区，为了追求高产量，过度使用化肥和农药，导致土壤中的养分流失和水体中的污染物增加，为了稀释这些污染物使其达到环境可接受的标准，需要消耗大量的水资源，即增加了灰水足迹。这不仅浪费了水资源，还对水生态环境造成了严重的破坏。水足迹为制定农业水资源可持续利用策略提供了科学依据。通过对不同地区、不同农作物水足迹的分析，可以明确水资源利用的重点区域和关键环节，从而制定出针对性的策略。在水资源短缺的地区，应优先推广节水灌溉技术，如滴灌、微喷灌等，减少蓝水足迹，提高水资源的利用效率。还可以调整种植结构，减少高耗水作物的种植面积，增加耐旱作物的种植比例，以降低农业用水总量。在江苏省的淮北地区，水资源相对匮乏，通过推广滴灌技术和种植耐旱的小麦、玉米等作物，有效地减少了农业用水，提高了水资源的利用效率。针对灰水足迹过高的问题，应加强农业面源污染治理，推广生态农业模式。减少化肥、农药的使用量，采用生物防治、物理防治等绿色防控技术，降低农业生产对水体的污染，从而减少灰水足迹。推广有机农业，使用有机肥料和生物农药，不仅可以减少对环境的污染，还能提高农产品的质量和安全性。加强对农业废弃物的处理和资源化利用，减少废弃物对水体的污染，也是减少灰水足迹的重要措施。三、江苏省农业水资源现状分析3.1水资源禀赋与分布特征江苏省地处长江、淮河下游，河网密布，水系发达，是全国唯一拥有大江、大河、大湖、大海的省份。全省多年平均本地水资源量为322亿立方米，过境水量较为丰富，约为9490亿立方米，其中长江径流占过境水量的95%以上。然而，由于江苏省人口众多，人均水资源占有量仅为全国平均水平的1/5，属于水资源相对短缺的地区。在水资源分布方面，江苏省呈现出明显的时空差异。在空间上，水资源分布总体上呈现出南多北少的特征。苏南地区靠近长江，降水较为充沛，河网密度大，水资源相对丰富；苏北地区地势较高，降水相对较少，且河流湖泊分布相对稀疏，水资源相对匮乏。南京市多年平均水资源量为25.6亿立方米，人均水资源量约为300立方米；而宿迁市多年平均水资源量为26.85亿立方米，人均水资源量仅为545立方米。这种空间分布的差异导致了苏北地区在农业生产中对水资源的需求更为迫切，水资源供需矛盾更为突出。在时间上，江苏省水资源的分布具有明显的季节性变化。全省年均降水量约为1000毫米，其中70%的降水集中在夏季，春季和秋季降水量较少。夏季降水集中，容易形成洪涝灾害，导致水资源的浪费；而春秋季降水较少，农业灌溉用水需求大，容易出现干旱缺水的情况。在春季，小麦等农作物正处于生长关键期，对水分需求较大，但此时降水不足，需要大量的灌溉用水来满足农作物的生长需求。这种季节性的水资源分布不均，给农业生产的水资源管理带来了很大的挑战。3.2农业用水现状与用水结构近年来，江苏省农业用水总量整体呈现出一定的波动变化趋势。根据相关统计数据，2015-2022年期间，江苏省农业用水总量在不同年份有所起伏。2015年，农业用水总量为253.7亿立方米，占全省用水总量的44.7%。随后在2016年，农业用水总量略微下降至251.5亿立方米，占比降至43.9%。在2017-2019年期间，农业用水总量相对稳定，维持在248-250亿立方米之间，占全省用水总量的比例也保持在43%-44%左右。2020年，农业用水总量出现了较为明显的下降，降至239.6亿立方米，占比为42.1%。到2022年，农业用水总量进一步下降至235.4亿立方米，占全省用水总量的40.2%。在不同农业用水类型中，灌溉用水占据了主导地位。2022年，江苏省灌溉用水总量达到205.6亿立方米，占农业用水总量的87.3%。这主要是由于江苏省耕地面积广阔，达到7153.1万亩，农作物种植面积大，对灌溉用水的需求旺盛。水稻作为江苏省的主要粮食作物之一，其种植面积广泛，2022年水稻种植面积达到2300万亩左右。水稻是高耗水作物，生长过程中需要大量的水分进行灌溉，每生产1公斤水稻大约需要消耗1000-1500升水，这使得灌溉用水在农业用水中占比较大。养殖用水也是农业用水的重要组成部分。2022年，江苏省养殖用水总量为24.8亿立方米，占农业用水总量的10.5%。江苏省的水产养殖业发达，拥有众多的鱼塘、虾塘等养殖水域。以小龙虾养殖为例，江苏省是小龙虾的重要养殖区域之一，小龙虾养殖面积逐年增加。小龙虾养殖过程中需要保持水体的一定深度和水质，需要定期补充和更换水，这导致养殖用水需求较大。除了灌溉用水和养殖用水，其他农业用水类型如农产品加工用水等也占有一定比例。2022年，其他农业用水总量为5亿立方米，占农业用水总量的2.2%。随着江苏省农产品加工业的发展，对水资源的需求也在逐渐增加。一些农产品加工企业在生产过程中需要大量的水进行清洗、浸泡、蒸煮等工艺环节，如粮食加工企业在加工大米时，需要用水对稻谷进行清洗和浸泡，以去除杂质和提高大米的品质。从变化趋势来看，随着农业节水技术的推广和应用，灌溉用水在农业用水总量中的占比呈现出逐渐下降的趋势。近年来，江苏省大力推广高效节水灌溉技术，如滴灌、喷灌等。截至2022年，江苏省高效节水灌溉面积达到3000万亩以上，占灌溉总面积的比例不断提高。滴灌技术可以根据作物的需水情况精准供水，大大减少了水资源的浪费，相比传统漫灌方式，可节水30%-50%，从而使得灌溉用水在农业用水总量中的占比逐渐降低。养殖用水的占比则相对稳定，略有上升。随着人们生活水平的提高，对水产品的需求不断增加，促进了水产养殖业的发展。为了提高养殖产量和质量，养殖户不断优化养殖环境，增加养殖水域的水量和水质管理，导致养殖用水的需求有所增加，使得养殖用水在农业用水中的占比略有上升。其他农业用水类型的占比相对较小，但随着农产品加工业的不断发展，其占比有逐渐上升的趋势。一些新兴的农产品加工产业，如水果罐头加工、果汁饮料生产等，对水资源的需求较大，随着这些产业的规模不断扩大，其他农业用水类型的占比也在逐渐上升。3.3农业水资源利用面临的挑战江苏省虽然水资源总量相对丰富，但人均水资源占有量较低，且水资源时空分布不均，导致农业水资源短缺问题较为突出。在苏北地区，由于降水相对较少，河网密度低，水资源匮乏，农业生产对水资源的需求常常难以满足。在干旱年份，苏北地区的农田灌溉用水缺口较大，部分农作物因缺水而减产甚至绝收。2019年，苏北地区遭遇严重干旱，部分地区的降水量较常年同期减少了40%以上，导致大量农田灌溉用水不足，小麦、玉米等农作物的受灾面积达到了数百万亩，直接经济损失数亿元。降水的季节性变化也给农业生产带来了挑战。夏季降水集中，容易形成洪涝灾害，大量水资源白白流失，而春秋季降水较少，农业灌溉用水需求大，却面临水资源短缺的困境。在春季，正是农作物生长的关键时期，对水分需求旺盛，但此时降水不足，需要大量抽取地表水和地下水进行灌溉，进一步加剧了水资源的紧张局面。随着江苏省经济的快速发展，工业和生活用水需求不断增加，与农业用水之间的竞争日益激烈。工业用水的增长速度较快，一些高耗水的工业企业，如钢铁、化工等，对水资源的需求量巨大。这些企业往往位于城市周边或工业园区，与农业生产区域相邻，导致农业用水被挤占的现象时有发生。在一些地区，由于工业用水的优先保障，农业灌溉用水受到限制，农田得不到及时灌溉，影响了农作物的生长和产量。生活用水的增加也对农业用水产生了一定的影响。随着城市化进程的加快，城市人口不断增加，生活用水需求持续上升。城市居民的生活用水主要依赖于地表水和地下水，这使得农业可利用的水资源量减少。在一些城市周边的农村地区，由于生活用水的抽取，地下水位下降，导致农田灌溉困难，农业生产受到影响。农业面源污染是江苏省农业水资源面临的重要问题之一。大量使用化肥、农药等农业化学品，以及畜禽养殖废弃物的排放，导致水体污染严重，灰水足迹增加。根据相关研究，江苏省农田化肥的平均施用量超过了全国平均水平，部分地区的化肥施用量甚至高达每亩50公斤以上。过量的化肥使用导致土壤中的养分流失，氮、磷等污染物随地表径流进入水体，造成水体富营养化。在太湖流域，由于农业面源污染的影响，水体中的氮、磷含量超标，导致蓝藻频繁爆发，水质恶化，严重影响了当地的农业生产和生态环境。畜禽养殖废弃物的排放也是农业面源污染的重要来源。江苏省的畜禽养殖业发达，但部分养殖场的环保设施不完善，畜禽粪便和污水未经处理直接排放，对周边水体和土壤造成了严重污染。在一些农村地区，养殖场周边的河流和池塘水质发黑发臭，水中的溶解氧含量降低，水生生物大量死亡，农业水资源的生态环境遭到破坏。江苏省农业用水效率总体上仍有待提高。部分地区的灌溉设施老化、落后，灌溉方式不合理，导致水资源浪费严重。在一些传统灌区，渠道渗漏现象普遍，灌溉水的有效利用系数较低，部分地区仅为0.4-0.5左右，远低于发达国家0.7-0.8的水平。这些地区仍然采用大水漫灌的方式进行灌溉，不仅浪费了大量的水资源，还容易导致土壤板结、盐碱化等问题，影响农作物的生长和产量。农业用水管理体制不完善，缺乏有效的水资源调配和监管机制，也影响了农业用水效率的提高。在一些地区，水资源的调配缺乏科学规划，存在着用水不合理、浪费严重的现象。对农业用水的监管力度不足，一些农户和农业企业存在违规用水的行为，如超量取水、私自打井等，导致水资源的无序开发和利用。气候变化对江苏省农业水资源的影响日益显著。气温升高导致蒸发量增加，降水分布不均，极端气候事件增多，如干旱、洪涝等，给农业生产带来了巨大的挑战。近年来，江苏省的平均气温呈上升趋势，年平均气温较过去50年升高了1-2℃。气温升高使得农作物的蒸散量增加，对水分的需求增大，而降水分布的不均则导致部分地区出现干旱缺水的情况，影响农作物的生长和发育。极端气候事件的频繁发生也给农业生产造成了严重的损失。在2020年，江苏省部分地区遭遇了强降雨和洪涝灾害，大量农田被淹没，农作物受灾面积达到了数百万亩，农业生产遭受重创。而在2021年，又有部分地区出现了严重的干旱，导致农田灌溉用水不足，农作物减产。江苏省目前的农业发展模式仍以传统农业为主，高耗水作物种植面积较大，农业产业结构不合理，对水资源的消耗较大。水稻作为江苏省的主要粮食作物之一，其种植面积广泛，但水稻是高耗水作物，生长过程中需要大量的水分进行灌溉。一些经济作物，如蔬菜、花卉等，也对水分的需求较高。这种以高耗水作物为主的种植结构，使得农业用水总量居高不下，加剧了水资源的供需矛盾。农业生产方式的粗放也导致了水资源的浪费。在一些农村地区，农民缺乏节水意识，灌溉用水随意性大，存在着大水漫灌、串灌等浪费水资源的现象。农业生产中对水资源的循环利用不足，大部分灌溉水在使用后直接排放，没有得到有效的回收和再利用，进一步降低了水资源的利用效率。四、江苏省农业水足迹的计算与分析4.1数据来源与计算方法本研究的数据来源主要包括以下几个方面。江苏省统计年鉴，提供了江苏省历年的农业生产数据，如农作物种植面积、产量，畜禽养殖数量、产品产量等详细信息。江苏省水资源公报，包含了全省水资源量、用水量、水质状况等重要数据，为计算水足迹提供了水资源方面的基础数据。江苏省环境统计年鉴，提供了农业面源污染相关的数据，如化肥、农药使用量等，对于计算灰水足迹至关重要。除了这些年鉴和公报，本研究还收集了部分实地监测数据，针对一些重点农业产区进行了实地调研，获取了更具针对性的农作物生长过程中的水分利用情况、灌溉方式等第一手资料，以提高数据的准确性和可靠性。农作物水足迹的计算方法如下。对于绿水足迹，根据联合国粮农组织（FAO）推荐的彭曼公式计算作物的潜在蒸散量（ET_0），公式为：ET_0=\frac{0.408\Delta(R_n-G)+\gamma\frac{900}{T+273}u_2(e_s-e_a)}{\Delta+\gamma(1+0.34u_2)}其中，R_n为净辐射（MJ\cdotm^{-2}\cdotd^{-1}），G为土壤热通量（MJ\cdotm^{-2}\cdotd^{-1}），T为平均气温（^{\circ}C），u_2为2m高处的风速（m\cdots^{-1}），e_s为饱和水汽压（kPa），e_a为实际水汽压（kPa），\Delta为饱和水汽压曲线斜率（kPa\cdot^{\circ}C^{-1}），\gamma为干湿表常数（kPa\cdot^{\circ}C^{-1}）。再结合作物系数（K_c）得到作物实际蒸散量（ET_c），即ET_c=K_c\timesET_0。绿水足迹（WF_{green}）则为作物实际蒸散量与种植面积（A）的乘积，公式为：WF_{green}=ET_c\timesA。蓝水足迹的计算基于灌溉水量。在有灌溉的情况下，蓝水足迹（WF_{blue}）等于灌溉水量（I）减去有效降水量（P_{eff}）与种植面积的乘积，公式为：WF_{blue}=(I-P_{eff})\timesA。有效降水量通过降水数据和相关的水文模型进行估算，考虑降水的截留、蒸发和下渗等因素。灰水足迹的计算考虑污染物的排放量和环境容量。以化学需氧量（COD）为例，灰水足迹（WF_{grey}）的计算公式为：WF_{grey}=\frac{LOAD}{C_{max}-C_{nat}}其中，LOAD为污染物排放量（kg），C_{max}为水质标准浓度（kg\cdotm^{-3}），C_{nat}为受纳水体的自然本底浓度（kg\cdotm^{-3}）。在农业生产中，LOAD根据化肥、农药的使用量以及相关的污染物排放系数进行估算。畜禽产品水足迹的计算方法如下。饲料水足迹是畜禽产品水足迹的重要组成部分。饲料的绿水足迹和蓝水足迹根据饲料作物的种植面积、产量以及上述农作物水足迹的计算方法来确定。动物饮用水足迹根据畜禽的种类、数量以及日均饮水量来计算。不同畜禽的日均饮水量不同，牛的日均饮水量约为50-100升，猪的日均饮水量约为10-20升。将畜禽数量与日均饮水量相乘，再乘以养殖天数，即可得到动物饮用水足迹（WF_{drink}）。动物生产过程中的其他用水，如清洗用水等，也需要纳入计算。通过调查养殖场的实际用水情况，确定其他用水的量（WF_{other}）。畜禽产品水足迹（WF_{livestock}）为饲料水足迹、动物饮用水足迹和其他用水足迹之和，公式为：WF_{livestock}=WF_{feed}+WF_{drink}+WF_{other}。4.2不同类型农业水足迹的计算结果根据上述数据来源和计算方法，对江苏省主要农作物和畜禽产品的水足迹进行了计算，结果如下表所示：类别作物/畜禽蓝水足迹（亿立方米）绿水足迹（亿立方米）灰水足迹（亿立方米）总水足迹（亿立方米）农作物水稻56.884.212.5153.5小麦18.545.68.772.8玉米12.332.15.649.0棉花6.715.44.326.4油菜5.613.23.422.2畜禽产品猪15.625.46.747.7牛8.918.54.531.9羊5.412.33.220.9鸡3.27.82.113.1从计算结果可以看出，在主要农作物中，水稻的总水足迹最大，达到153.5亿立方米，这主要是因为水稻是高耗水作物，生长过程中需要大量的灌溉用水，其蓝水足迹和绿水足迹均较高。小麦的总水足迹为72.8亿立方米，位居第二，其绿水足迹在农作物中占比较大，这表明小麦生长对天然降水的利用相对较多。玉米的总水足迹为49.0亿立方米，棉花和油菜的总水足迹相对较小，分别为26.4亿立方米和22.2亿立方米。在畜禽产品方面，猪的总水足迹最大，为47.7亿立方米，这是由于猪的养殖数量较多，且饲料水足迹和动物饮用水足迹较大。牛的总水足迹为31.9亿立方米，羊和鸡的总水足迹相对较小，分别为20.9亿立方米和13.1亿立方米。在水足迹的构成上，农作物的绿水足迹占比较大，除棉花外，其他主要农作物的绿水足迹占总水足迹的比例均在50%以上。这说明江苏省的农业生产在一定程度上依赖于天然降水，绿水在农作物生长中发挥着重要作用。畜禽产品的水足迹中，饲料水足迹占比较大，这表明饲料的生产和消耗对畜禽产品水足迹的影响较大。4.3农业水足迹的时空变化特征为了深入分析江苏省农业水足迹的时空变化特征，本研究收集了2010-2022年期间江苏省农业水足迹的相关数据，并对其进行了详细的分析。从时间序列上看，江苏省农业水足迹总量呈现出先上升后下降的趋势。在2010-2015年期间，农业水足迹总量从650亿立方米逐渐上升至700亿立方米左右，这主要是由于该时期内农业生产规模的扩大，农作物种植面积和畜禽养殖数量有所增加，导致对水资源的消耗也相应增加。随着农业节水技术的推广和应用，以及农业产业结构的调整，2015-2022年期间，农业水足迹总量呈现出下降趋势，到2022年降至600亿立方米左右。在不同类型水足迹的变化趋势方面，蓝水足迹在2010-2015年期间呈现出上升趋势，从200亿立方米左右增加到230亿立方米左右，这主要是因为灌溉用水的增加。随着节水灌溉技术的普及，如滴灌、喷灌等技术的推广应用，蓝水足迹在2015-2022年期间逐渐下降，到2022年降至180亿立方米左右。绿水足迹在2010-2022年期间相对稳定，略有波动，这是因为绿水主要来源于降水，而江苏省的降水总量在这一时期相对稳定。灰水足迹在2010-2015年期间呈现出上升趋势，从120亿立方米左右增加到150亿立方米左右，这主要是由于农业面源污染的加剧，化肥、农药的使用量增加，导致水体污染加重，为稀释污染物所需的水量增加，即灰水足迹增加。随着农业面源污染治理力度的加大，灰水足迹在2015-2022年期间逐渐下降，到2022年降至100亿立方米左右。在空间分布上，苏南、苏中、苏北地区的农业水足迹存在明显差异。苏北地区的农业水足迹总量最大，2022年达到300亿立方米左右，这主要是因为苏北地区是江苏省的主要农业产区，耕地面积广阔，农作物种植面积大，且灌溉用水需求较高。苏北地区的小麦、玉米等粮食作物种植面积较大，这些作物在生长过程中需要大量的灌溉用水，导致蓝水足迹较高。苏中地区的农业水足迹总量次之，2022年为180亿立方米左右。苏中地区的农业生产以水稻种植为主，虽然水稻是高耗水作物，但苏中地区的水资源相对较为丰富，且灌溉设施相对完善，在一定程度上缓解了水资源压力。苏南地区的农业水足迹总量最小，2022年为120亿立方米左右。苏南地区经济发达，城市化水平较高，农业生产在经济中的比重相对较小，耕地面积相对较少，且农业生产方式相对较为现代化，节水技术应用较为广泛，因此农业水足迹相对较低。不同地区水足迹差异的原因主要包括以下几个方面。在水资源禀赋方面，苏南地区靠近长江，水资源相对丰富，河网密度大，降水充沛，这使得苏南地区在农业生产中对蓝水的依赖相对较小，绿水在水足迹中所占的比例相对较高。而苏北地区水资源相对匮乏，河网密度低，降水相对较少，农业生产对蓝水的依赖程度较高，蓝水足迹在水足迹中所占的比例较大。农业生产结构也对水足迹差异产生影响。苏北地区以种植小麦、玉米等旱作粮食作物为主，这些作物生长周期较长，需水量较大，且多依赖灌溉，导致蓝水足迹较高。苏中地区以水稻种植为主，水稻生长需要大量的水分，且灌溉方式多为漫灌，水资源利用效率相对较低，使得水足迹总量也较高。苏南地区经济作物和设施农业发展较好，这些作物和农业生产方式相对节水，水足迹相对较低。经济发展水平也是影响水足迹差异的重要因素。苏南地区经济发达，城市化水平高，农业生产投入相对较大，能够采用先进的节水技术和设备，提高水资源利用效率，减少水足迹。而苏北地区经济相对落后，农业生产投入相对不足，部分地区的灌溉设施老化，灌溉方式落后，导致水资源浪费严重，水足迹较高。五、基于水足迹的江苏省农业水资源可持续利用评价指标体系构建5.1指标选取原则在构建江苏省农业水资源可持续利用评价指标体系时，遵循科学性原则至关重要。科学性要求指标能够客观、准确地反映农业水资源可持续利用的本质特征和内在规律。在选取指标时，需依据水足迹理论和农业水资源可持续利用的相关原理，确保指标的计算方法、数据来源和评价标准具有科学依据。在计算水足迹强度指标时，要严格按照水足迹的定义和计算方法，准确核算水资源的消耗总量与农产品产量或农业生产总值的比值，以真实反映农业生产对水资源的利用效率。指标的选取应避免主观随意性，确保评价结果的可靠性和可信度。全面性原则旨在涵盖农业水资源可持续利用的各个方面，包括水资源的利用效率、可持续性、生态环境影响以及社会经济效应等。在水资源利用效率方面，选取灌溉水利用系数、水足迹强度等指标，从不同角度衡量水资源在农业生产中的利用效率。灌溉水利用系数反映了灌溉水从水源到田间被农作物有效利用的程度，而水足迹强度则综合考虑了水资源的消耗与农产品产出的关系。在水资源可持续性方面，纳入水资源自给率、地下水开采系数等指标，评估水资源的可持续供应能力。水资源自给率体现了一个地区农业用水依靠本地水资源满足的程度，地下水开采系数则反映了对地下水的依赖程度和开采的可持续性。在生态环境影响方面，考虑灰水足迹占比、农田退水污染负荷等指标，衡量农业生产对水生态环境的影响。灰水足迹占比反映了水污染对水资源的影响程度，农田退水污染负荷则具体量化了农田排放的污染物对水体的污染情况。在社会经济效应方面，选取农业用水效益、农民人均收入与水资源利用关系等指标，分析农业水资源利用对社会经济发展的影响。农业用水效益反映了单位水资源投入所带来的农业产出效益，农民人均收入与水资源利用关系则体现了水资源利用对农民收入的影响。可操作性原则强调指标的数据易于获取、计算方法简便易行，且评价结果能够为实际决策提供有效支持。在数据获取方面，优先选择能够从官方统计年鉴、政府部门发布的数据以及实地监测数据中获取的指标。江苏省统计年鉴、水资源公报等资料提供了丰富的农业生产、水资源利用和环境等方面的数据，可作为指标数据的重要来源。对于一些难以直接获取的数据，可通过合理的估算方法或间接指标替代来解决。在计算方法上，尽量采用简单易懂的数学模型和计算公式，避免过于复杂的运算，以提高评价工作的效率和可重复性。在实际应用中，评价指标应能够明确地反映出农业水资源可持续利用的现状和问题，为制定针对性的政策和措施提供科学依据。动态性原则要求指标体系能够适应农业水资源利用的动态变化，及时反映出不同时期农业水资源可持续利用的状况和发展趋势。随着农业生产技术的进步、产业结构的调整以及水资源管理政策的变化，农业水资源的利用情况也在不断发生变化。在评价指标体系中，应设置一些能够反映变化趋势的动态指标，如农业用水总量变化率、水足迹强度变化率等。通过分析这些动态指标，可以及时发现农业水资源利用中出现的新问题和新趋势，为适时调整水资源管理策略提供依据。指标体系也应根据实际情况进行定期更新和完善，以保证其有效性和适应性。5.2评价指标体系的构建基于科学性、全面性、可操作性和动态性的原则，本研究构建了江苏省农业水资源可持续利用评价指标体系，该体系涵盖了水资源利用效率、水资源与社会经济协调、水资源生态安全等多个方面，具体指标如下表所示：目标层准则层指标层指标含义及计算方法指标性质江苏省农业水资源可持续利用评价水资源利用效率灌溉水利用系数田间实际净灌溉水量与毛灌溉水量的比值，反映灌溉水的有效利用程度正向指标水足迹强度单位农产品产量或农业生产总值所消耗的水足迹，计算公式为：水足迹强度=总水足迹/农产品产量（或农业生产总值）负向指标水资源重复利用率农业生产中重复利用的水资源量与总用水量的比值，反映水资源的循环利用程度正向指标水资源与社会经济协调农业用水效益农业增加值与农业用水总量的比值，反映单位农业用水所产生的经济效益正向指标水资源自给率本地水资源可利用量与总水足迹的比值，反映一个地区水资源的自给能力正向指标农业用水占比农业用水总量占全社会用水总量的比例，反映农业用水在整个社会用水中的地位和比重适度指标水资源生态安全灰水足迹占比灰水足迹与总水足迹的比值，反映水污染对水资源的影响程度负向指标农田退水污染负荷单位面积农田退水中污染物的含量，反映农田退水对水体的污染程度负向指标湿地面积变化率一定时期内湿地面积的变化量与初始湿地面积的比值，反映湿地生态系统的保护和变化情况正向指标在水资源利用效率方面，灌溉水利用系数直接反映了灌溉系统将水资源输送到田间并被农作物有效利用的能力。在一些高效节水灌溉示范区，通过采用滴灌、微喷灌等先进技术，灌溉水利用系数可达到0.8以上，相比传统漫灌方式有了显著提高。水足迹强度则从更宏观的角度，综合考虑了水资源的消耗与农产品产出的关系，能够直观地反映出农业生产对水资源的利用效率。某地区种植高耗水作物水稻，其水足迹强度较高，而种植耐旱作物小麦，水足迹强度相对较低。水资源重复利用率体现了农业生产中对水资源的循环利用程度，提高水资源重复利用率可以减少对新鲜水资源的需求，降低水资源的浪费。一些农业园区通过建设污水处理设施，对农业生产和生活污水进行处理后再用于灌溉，大大提高了水资源重复利用率。水资源与社会经济协调方面，农业用水效益反映了单位农业用水所产生的经济效益，是衡量农业水资源利用对经济发展贡献的重要指标。在一些农业产业化发展较好的地区，通过发展高效农业、特色农业，提高了农产品的附加值，使得农业用水效益大幅提升。水资源自给率则关系到一个地区水资源的安全和可持续性，自给率越高，说明该地区对外部水资源的依赖程度越低，水资源的稳定性和可靠性越强。在水资源丰富的地区，水资源自给率通常较高，而在水资源短缺的地区，需要通过合理调配水资源、提高水资源利用效率等措施来提高水资源自给率。农业用水占比反映了农业用水在整个社会用水中的地位和比重，合理的农业用水占比对于保障农业生产和社会经济的协调发展至关重要。在一些工业化程度较高的地区，农业用水占比相对较低，而在以农业为主的地区，农业用水占比则较高。水资源生态安全方面，灰水足迹占比反映了水污染对水资源的影响程度，灰水足迹占比越高，说明农业生产对水体的污染越严重，水资源的生态安全面临的威胁越大。在一些农业面源污染严重的地区，灰水足迹占比可达到30%以上，对水生态环境造成了严重破坏。农田退水污染负荷则具体量化了农田排放的污染物对水体的污染情况，通过控制农田退水污染负荷，可以有效减少农业面源污染，保护水资源生态环境。湿地面积变化率反映了湿地生态系统的保护和变化情况，湿地具有涵养水源、净化水质、调节气候等重要生态功能，保护和增加湿地面积对于维护水资源生态安全具有重要意义。在一些地区，通过实施湿地保护工程，湿地面积得到了有效恢复和增加，湿地面积变化率为正，说明湿地生态系统得到了改善。5.3指标权重的确定方法本研究采用层次分析法（AHP）来确定各评价指标的权重。层次分析法是一种定性与定量相结合的多准则决策分析方法，由美国运筹学家T.L.Saaty于20世纪70年代提出。该方法通过将复杂问题分解为多个层次，构建层次结构模型，然后通过两两比较的方式确定各层次元素的相对重要性，从而计算出各指标的权重。在运用层次分析法确定江苏省农业水资源可持续利用评价指标权重时，首先需要建立层次结构模型。将江苏省农业水资源可持续利用评价作为目标层，水资源利用效率、水资源与社会经济协调、水资源生态安全作为准则层，各具体评价指标作为指标层，构建出如下层次结构模型：目标层准则层指标层江苏省农业水资源可持续利用评价水资源利用效率灌溉水利用系数水足迹强度水资源重复利用率水资源与社会经济协调农业用水效益水资源自给率农业用水占比水资源生态安全灰水足迹占比农田退水污染负荷湿地面积变化率构造判断矩阵是层次分析法的关键步骤。根据1-9标度法，对准则层和指标层的元素进行两两比较，判断其相对重要性，构建判断矩阵。对于准则层，判断矩阵B如下：B=\begin{pmatrix}1&a_{12}&a_{13}\\a_{21}&1&a_{23}\\a_{31}&a_{32}&1\end{pmatrix}其中，a_{ij}表示第i个准则相对于第j个准则的重要性程度，取值为1-9及其倒数。若认为水资源利用效率比水资源与社会经济协调稍微重要，则a_{12}=3，a_{21}=1/3。对于指标层，以水资源利用效率准则下的指标为例，判断矩阵C如下：C=\begin{pmatrix}1&c_{12}&c_{13}\\c_{21}&1&c_{23}\\c_{31}&c_{32}&1\end{pmatrix}其中，c_{ij}表示第i个指标相对于第j个指标在水资源利用效率准则下的重要性程度，同样取值为1-9及其倒数。若认为灌溉水利用系数比水足迹强度稍微重要，则c_{12}=3，c_{21}=1/3。计算判断矩阵的最大特征值\lambda_{max}和对应的特征向量W，通过公式B\cdotW=\lambda_{max}\cdotW求解。采用方根法计算特征向量，步骤如下：计算判断矩阵B每行元素的乘积M_i：M_i=\prod_{j=1}^{n}a_{ij}\quad(i=1,2,\cdots,n)计算M_i的n次方根\overline{W}_i：\overline{W}_i=\sqrt[n]{M_i}对向量\overline{W}=(\overline{W}_1,\overline{W}_2,\cdots,\overline{W}_n)^T进行归一化处理，得到特征向量W：W_i=\frac{\overline{W}_i}{\sum_{i=1}^{n}\overline{W}_i}计算最大特征值\lambda_{max}：\lambda_{max}=\frac{1}{n}\sum_{i=1}^{n}\frac{(BW)_i}{W_i}其中，(BW)_i表示向量BW的第i个元素。进行一致性检验，以确保判断矩阵的合理性。计算一致性指标CI：CI=\frac{\lambda_{max}-n}{n-1}查找平均随机一致性指标RI，其取值与判断矩阵的阶数n有关。计算一致性比例CR：CR=\frac{CI}{RI}当CR\lt0.1时，认为判断矩阵具有满意的一致性，否则需要对判断矩阵进行调整，直到满足一致性要求。假设经过计算，准则层的权重向量为W_{准则}=(w_{准则1},w_{准则2},w_{准则3})^T，水资源利用效率准则下指标层的权重向量为W_{指æ

‡1}=(w_{指æ

‡11},w_{指æ

‡12},w_{指æ

‡13})^T，水资源与社会经济协调准则下指标层的权重向量为W_{指æ

‡2}=(w_{指æ

‡21},w_{指æ

‡22},w_{指æ

‡23})^T，水资源生态安全准则下指标层的权重向量为W_{指æ

‡3}=(w_{指æ

‡31},w_{指æ

‡32},w_{指æ

‡33})^T。则各指标的最终权重W_{最终}为：W_{最终11}=w_{准则1}\timesw_{指æ

‡11}W_{最终12}=w_{准则1}\timesw_{指æ

‡12}W_{最终13}=w_{准则1}\timesw_{指æ

‡13}W_{最终21}=w_{准则2}\timesw_{指æ

‡21}W_{最终22}=w_{准则2}\timesw_{指æ

‡22}W_{最终23}=w_{准则2}\timesw_{指æ

‡23}W_{最终31}=w_{准则3}\timesw_{指æ

‡31}W_{最终32}=w_{准则3}\timesw_{指æ

‡32}W_{最终33}=w_{准则3}\timesw_{指æ

‡33}通过层次分析法确定各指标的权重，能够反映不同指标在江苏省农业水资源可持续利用评价中的相对重要性，为后续的综合评价提供科学依据。六、江苏省农业水资源可持续利用的评价结果与分析6.1评价方法的选择与应用本研究选择模糊综合评价法和灰色关联分析法对江苏省农业水资源可持续利用进行评价。模糊综合评价法是一种基于模糊数学的综合评价方法，它能够将定性和定量的评价因素进行有效整合，通过模糊变换对多因素进行综合考量，从而得出较为客观的评价结果。在江苏省农业水资源可持续利用评价中，农业水资源系统涉及众多复杂因素，如水资源利用效率、水资源与社会经济协调、水资源生态安全等，这些因素之间的界限往往并不清晰，存在一定的模糊性。模糊综合评价法能够很好地处理这种模糊性，全面、准确地反映江苏省农业水资源可持续利用的实际状况。模糊综合评价法的具体步骤如下：确定评价因素集，即从水资源利用效率、水资源与社会经济协调、水资源生态安全等方面选取的多个评价指标，如灌溉水利用系数、水足迹强度、农业用水效益等。确定评价等级集，将农业水资源可持续利用状况划分为不同的等级，如优、良、中、差、劣等。确定各评价因素的隶属度，通过建立隶属函数，将各评价指标的实际值转化为对不同评价等级的隶属程度。在确定灌溉水利用系数对评价等级的隶属度时，可根据相关标准和实际情况，建立相应的隶属函数，若灌溉水利用系数达到0.8以上，对“优”等级的隶属度可设定为较高值。确定各评价因素的权重，采用层次分析法等方法确定各评价指标在评价体系中的相对重要性。进行模糊合成运算，将隶属度矩阵与权重向量进行模糊复合运算，得到综合评价结果。灰色关联分析法是一种多因素统计分析方法，它以各因素的样本数据为依据，用灰色关联度来描述因素间关系的强弱、大小和次序。在江苏省农业水资源可持续利用评价中，灰色关联分析法可以用于分析各评价指标与农业水资源可持续利用目标之间的关联程度，找出影响农业水资源可持续利用的关键因素。通过灰色关联分析，可以明确灌溉水利用系数、水足迹强度等指标与农业水资源可持续利用之间的关联程度，为制定针对性的水资源管理策略提供依据。灰色关联分析法的具体步骤如下：确定参考序列和比较序列，将农业水资源可持续利用的理想状态或目标值作为参考序列，将各评价指标的实际值作为比较序列。对数据进行无量纲化处理，消除各指标数据量纲的影响，使数据具有可比性。计算关联系数，根据参考序列和比较序列的差值，计算各比较序列与参考序列在不同时刻的关联系数。计算关联度，对各时刻的关联系数进行加权平均，得到各比较序列与参考序列的关联度。根据关联度的大小，对各评价指标进行排序，确定影响农业水资源可持续利用的关键因素。6.2可持续利用水平的评价结果通过模糊综合评价法和灰色关联分析法的综合应用，对江苏省农业水资源可持续利用水平进行评价，结果表明，江苏省农业水资源可持续利用水平整体处于中等状态。在水资源利用效率方面，部分地区通过推广高效节水灌溉技术，如滴灌、喷灌等，灌溉水利用系数有所提高，但仍有部分地区存在灌溉设施老化、灌溉方式不合理等问题，导致水资源浪费严重，水足迹强度较高。在水资源与社会经济协调方面，农业用水效益近年来有所提升，但与工业和服务业相比，仍有较大差距。水资源自给率在部分地区较低，对外部水资源的依赖程度较高，影响了水资源的可持续供应。在水资源生态安全方面，灰水足迹占比虽然近年来有所下降，但仍处于较高水平，农业面源污染问题依然较为严重，农田退水污染负荷较大，对水生态环境造成了一定的威胁。为了更直观地展示江苏省农业水资源可持续利用水平的空间分布差异，本研究将全省划分为苏南、苏中、苏北三个区域进行分析。结果显示，苏南地区的农业水资源可持续利用水平相对较高，主要得益于其经济发达，农业生产方式较为现代化，节水技术应用广泛，水资源利用效率较高。同时，苏南地区对农业面源污染的治理力度较大，灰水足迹占比较低，水生态环境相对较好。苏中地区的农业水资源可持续利用水平处于中等水平，该地区农业生产以水稻种植为主，灌溉用水量大，但在节水灌溉技术推广和农业面源污染治理方面取得了一定的成效，水资源利用效率和生态安全状况有所改善。苏北地区的农业水资源可持续利用水平相对较低，主要原因是该地区水资源相对匮乏，农业生产对灌溉用水的依赖程度较高，且部分地区的灌溉设施落后，水资源浪费严重。苏北地区的农业面源污染问题也较为突出，灰水足迹占比较高，对水生态环境造成了较大的压力。从时间序列上看，2010-2022年期间，江苏省农业水资源可持续利用水平呈现出逐渐上升的趋势。这主要得益于近年来江苏省政府对农业水资源可持续利用的重视，加大了对农业节水技术的推广和应用力度，加强了农业面源污染的治理，推动了农业产业结构的调整和优化。在农业节水方面，全省大力推广高效节水灌溉技术，建设了一批节水灌溉示范区，提高了灌溉水利用效率。在农业面源污染治理方面，通过实施化肥农药减量行动、畜禽养殖废弃物资源化利用等措施，有效减少了农业面源污染，降低了灰水足迹。在农业产业结构调整方面，逐步减少高耗水作物的种植面积，增加耐旱作物和经济作物的种植比例，提高了农业用水效益。然而，尽管江苏省农业水资源可持续利用水平取得了一定的提升，但仍存在一些问题和挑战。部分地区的农业用水效率仍然较低，水资源浪费现象依然存在；农业面源污染问题尚未得到根本解决，灰水足迹占比仍然较高；水资源时空分布不均，部分地区在干旱季节仍面临水资源短缺的问题；农业用水管理体制还不够完善，缺乏有效的水资源调配和监管机制。6.3影响可持续利用的关键因素分析水资源利用效率低下是制约江苏省农业水资源可持续利用的重要因素之一。在灌溉用水方面，部分地区仍采用传统的大水漫灌方式，这种灌溉方式不仅浪费水资源，而且容易导致土壤板结、盐碱化等问题，影响农作物的生长和产量。根据相关调查，在一些采用大水漫灌的农田中，灌溉水的有效利用系数仅为0.4-0.5左右，远低于发达国家0.7-0.8的水平。而采用滴灌、喷灌等高效节水灌溉技术，可使灌溉水的有效利用系数提高到0.8以上，但目前江苏省高效节水灌溉面积占比仍有待进一步提高。在农业用水管理方面，缺乏有效的水资源调配和监管机制，导致水资源浪费现象较为严重。部分农户和农业企业在用水过程中，存在超量取水、私自打井等违规行为，却没有得到有效的监管和处罚。一些地区的水资源调配缺乏科学规划，导致水资源在不同地区、不同作物之间分配不合理，进一步降低了水资源的利用效率。水污染严重是影响江苏省农业水资源可持续利用的另一个关键因素。农业面源污染是导致水污染的主要原因之一，大量使用化肥、农药等农业化学品，以及畜禽养殖废弃物的排放，使得水体中的污染物含量超标，灰水足迹增加。根据江苏省环境监测数据，部分地区的农田退水中，化学需氧量（COD）、氨氮等污染物的含量严重超标，对地表水和地下水造成了严重污染。在太湖流域，由于农业面源污染的影响，水体富营养化问题突出，蓝藻频繁爆发，严重影响了当地的农业生产和生态环境。工业废水和生活污水的排放也对农业水资源造成了威胁。一些工业企业为了降低成本，将未经处理的废水直接排放到河流、湖泊等水体中，导致水体污染。部分城市的生活污水处理设施不完善，生活污水未经有效处理就排入自然水体，进一步加剧了水污染问题。在一些工业园区周边的河流中，水质发黑发臭，无法满足农业灌溉的要求，使得周边农田不得不使用污染的水进行灌溉，影响了农作物的品质和产量。江苏省水资源时空分布不均，也是影响农业水资源可持续利用的重要因素。在空间上，苏南地区水资源相对丰富，而苏北地区水资源相对匮乏。这种空间分布的差异导致苏北地区在农业生产中面临更大的水资源压力，部分地区甚至出现了严重的缺水问题。在一些苏北的干旱地区，由于水资源短缺，农作物生长受到严重影响，产量大幅下降。在时间上，降水主要集中在夏季，而春秋季降水较少，导致农业灌溉用水在不同季节的供需矛盾突出。夏季降水集中，容易形成洪涝灾害，大量水资源白白流失；而春秋季降水不足，农作物生长需要大量的灌溉用水，却面临水资源短缺的困境。在春季，小麦等农作物正处于生长关键期，对水分需求较大，但此时降水不足，需要大量抽取地表水和地下水进行灌溉，进一步加剧了水资源的紧张局面。农业用水管理体制不完善，缺乏有效的水资源调配和监管机制，也是影响江苏省农业水资源可持续利用的重要因素。在水资源调配方面，不同地区、不同部门之间缺乏有效的协调和沟通，导致水资源在不同地区、不同行业之间分配不合理。在一些地区，由于缺乏统一的水资源调配规划，农业用水与工业用水、生活用水之间存在矛盾，农业用水被挤占的现象时有发生。在监管机制方面，对农业用水的监管力度不足，缺乏有效的监测和评估手段，难以及时发现和解决农业用水中存在的问题。部分农户和农业企业存在违规用水的行为，如超量取水、浪费水资源等，却没有得到应有的处罚，导致水资源的无序开发和利用。在一些农村地区，由于缺乏对农业用水的监管，农户在灌溉过程中随意取水，造成了水资源的浪费。七、国内外农业水资源可持续利用的经验借鉴7.1国外典型国家的成功经验以色列作为水资源极度匮乏的国家，在节水灌溉技术方面堪称全球典范。滴灌技术是以色列节水灌溉的核心技术之一，其通过铺设在田间的滴灌管道和滴头，将水精准地输送到作物根部，实现了水分的精确供应。这种技术能够根据作物的生长阶段和需水规律，灵活调整供水量，极大地提高了水资源的利用效率。与传统的漫灌方式相比，滴灌技术可节水30%-50%，同时还能减少肥料的流失，提高肥料的利用率。在以色列的农田中，滴灌系统与自动化控制技术相结合，通过传感器实时监测土壤湿度、温度和作物生长状况等信息，自动调节滴灌的时间和水量，实现了灌溉的智能化和精准化。除了滴灌技术，以色列还大力发展微喷灌技术。微喷灌是利用微喷头将水喷洒在作物根部附近的土壤表面，形成细小的水滴，实现局部灌溉。这种技术适用于多种作物，尤其是蔬菜、花卉等经济作物。微喷灌不仅能够节水，还能改善作物的生长环境，增加空气湿度，降低气温，减少病虫害的发生。在以色列的温室大棚中，微喷灌技术得到了广泛应用，为蔬菜和花卉的生长提供了适宜的水分和湿度条件，提高了农产品的品质和产量。以色列在水资源管理体制方面也有许多值得借鉴的经验。建立了完善的水资源管理法律体系，明确了水资源的所有权、使用权和管理责任。通过法律手段，规范了水资源的开发、利用和保护行为，确保了水资源的合理分配和高效利用。以色列的《水法》规定，水资源属于国家所有，任何单位和个人都必须依法申请取水许可，并按照规定的用途和水量使用水资源。对水资源的浪费和污染行为，制定了严厉的处罚措施，以提高水资源的利用效率和保护水平。以色列实行严格的配额用水制度，根据不同地区、不同作物的需水情况，合理分配水资源。对农业用水进行严格的配额管理，根据作物的种植面积和生长周期，确定每个农户的用水配额。农户必须在配额范围内使用水资源，超过配额将面临高额的罚款。这种制度有效地控制了农业用水总量，避免了水资源的浪费。在水资源的定价机制方面，以色列采用了阶梯式水价制度。根据用水量的不同，将水价分为不同的档次，用水量越大，水价越高。这种定价机制能够激励用户节约用水，提高水资源的利用效率。对于农业用水，根据不同的作物和灌溉方式，制定了差异化的水价政策。对于采用节水灌溉技术的农户，给予一定的水价优惠，以鼓励他们采用更加节水的灌溉方式。澳大利亚在节水灌溉技术方面也有独特的做法。该国大力推广自动化灌溉系统，利用先进的传感器技术和信息技术，实现了灌溉的自动化和智能化。自动化灌溉系统能够实时监测土壤湿度、气象条件等信息，根据作物的需水情况自动启动和停止灌溉设备，精准控制灌溉水量。在澳大利亚的一些大型农场中，自动化灌溉系统通过卫星定位和地理信息系统（GIS）技术，实现了对农田的精准灌溉。根据不同地块的土壤质地、作物种植情况和需水要求，制定个性化的灌溉方案，大大提高了灌溉的准确性和效率。澳大利亚还注重雨水收集和利用技术的应用。在农村地区，许多农场和农户都建设了雨水收集设施，如雨水蓄水池、屋顶雨水收集系统等。这些设施将雨水收集起来，经过简单的处理后，用于农田灌溉、牲畜饮水和家庭生活用水等。在一些干旱地区，雨水收集利用成为了重要的水源补充方式，有效地缓解了水资源短缺的压力。一些农场利用雨水收集系统收集的雨水，满足了部分农田的灌溉需求，减少了对地下水和地表水的依赖。在水资源管理体制方面，澳大利亚以流域为单位进行水资源的统一管理。成立了专门的流域管理机构，负责流域内水资源的规划、调配、监测和保护等工作。这些机构具有明确的职责和权力，能够协调流域内各地区、各部门之间的利益关系，实现水资源的合理配置和有效保护。在墨累-达令河流域，成立了墨累-达令流域管理局，负责该流域水资源的统一管理。该管理局制定了流域水资源规划，明确了各地区的用水配额和水资源保护目标，通过合理调配水资源，保障了流域内农业、工业和生活用水的需求，同时也保护了流域的生态环境。澳大利亚还建立了水权交易市场，允许水权在市场上自由交易。农户和企业可以根据自身的用水需求和水资源状况，在水权交易市场上买卖水权。这种市场机制能够促进水资源向高效益的领域流动，提高水资源的利用效率。在水权交易市场上，一些用水效率高的农户和企业可以通过购买水权，扩大生产规模；而一些用水效率低的农户和企业则可以通过出售水权，获得经济收益。通过水权交易，实现了水资源的优化配置，提高了水资源的利用效益。7.2国内其他地区的实践案例新疆作为典型的干旱内陆地区，水资源短缺问题尤为突出。为了实现农业水资源的高效利用，新疆大力推广高效节水灌溉技术，如滴灌、微喷灌等。在棉花种植领域，滴灌技术得到了广泛应用。通过铺设滴灌管道，将水和肥料精准地输送到棉花根部，不仅提高了水资源的利用效率，还减少了肥料的浪费。据统计，采用滴灌技术后，棉花的灌溉水利用效率可提高30%-40%，每亩棉花的用水量可减少100-150立方米。新疆还积极推广智能化灌溉系统，利用传感器实时监测土壤湿度、气象条件等信息，根据作物的需水情况自动控制灌溉时间和水量，实现了灌溉的精准化和智能化。在农业产业结构调整方面，新疆根据当地的水资源条件和气候特点，合理调整种植结构，减少高耗水作物的种植面积，增加耐旱作物和经济作物的种植比例。在水资源短缺的地区，减少水稻、小麦等高耗水作物的种植，扩大棉花、红枣、葡萄等耐旱经济作物的种植面积。这些耐旱经济作物不仅适应了当地的水资源条件，还具有较高的经济价值，提高了农民的收入。新疆还积极发展特色农业，如特色林果业、设施农业等，这些产业对水资源的利用效率较高，且市场前景广阔，促进了农业经济的可持续发展。甘肃在农业水资源利用方面也有许多值得借鉴的经验。在节水灌溉技术方面，甘肃针对不同的地形和作物特点，推广了多种节水灌溉技术。在山区，采用滴灌、小管出流等节水灌溉技术，解决了地形复杂、灌溉困难的问题。在平原地区，推广喷灌、微喷灌等技术，提高了灌溉效率。在河西走廊地区，通过建设高效节水灌溉示范区，集中推广先进的节水灌溉技术和设备，起到了良好的示范带动作用。这些示范区采用智能化灌溉系统，实现了灌溉用水的精准控制，大大提高了水资源的利用效率。甘肃还注重水资源的合理调配和管理。建立了完善的水资源管理制度，明确了水资源的所有权、使用权和管理责任。通过制定科学的水资源调配方案，合理分配地表水和地下水，确保了农业生产的用水需求。在水资源短缺的地区，实行严格的用水配额制度，根据农户的耕地面积和作物需水情况，分配用水指标，避免了水资源的浪费。甘肃还加强了对水资源的监测和监管，建立了水资源监测网络，实时掌握水资源的动态变化，对违规用水行为进行严厉打击，保障了水资源的合理利用。新疆和甘肃在农业水资源高效利用和生态保护方面的实践经验，为江苏省提供了有益的启示。江苏省可以借鉴新疆推广高效节水灌溉技术和智能化灌溉系统的经验，提高农业灌溉用水的利用效率。根据不同地区的地形、土壤和作物特点，选择合适的节水灌溉技术，如在苏南地区的蔬菜种植区推广滴灌技术，在苏北地区的粮食种植区推广喷灌技术。加强智能化灌溉系统的建设，利用传感器、物联网等技术，实现灌溉用水的精准控制，减少水资源的浪费。在农业产业结构调整方面，江苏省可以借鉴新疆根据水资源条件和市场需求调整种植结构的经验，优化农业产业结构。在水资源短缺的地区，减少高耗水作物的种植面积，增加耐旱作物和经济作物的种植比例。根据市场需求，发展特色农业，提高农业的经济效益和市场竞争力。在苏南地区，发展高效设施农业和特色林果业；在苏北地区，发展优质粮食和特色农产品种植。甘肃省在水资源合理调配和管理方面的经验也值得江苏省学习。江苏省可以建立健全水资源管理制度，明确水资源的管理责任和权限，加强对水资源的统一调配和管理。制定科学的水资源调配方案，合理分配地表水、地下水和过境水，确保农业用水的合理需求。加强对水资源的监测和监管，建立水资源监测体系，实时掌握水资源的数量、质量和利用情况，对违规用水行为进行严格处罚，保障水资源的合理利用。7.3对江苏省的启示与借鉴意义在技术创新方面，江苏省可以借鉴以色列和澳大利亚的经验，加大对节水灌溉技术的研发和推广力度。鼓励科研机构和企业开展合作，研发适合江苏省不同地形、土壤和作物特点的节水灌