王岳光，黃銀洲，宋丹

（蘭州大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，甘肅蘭州730000）

石家莊市農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)變化對水資源和能源利用的影響

王岳光，黃銀洲，宋丹

（蘭州大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，甘肅蘭州730000）

為研究農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)對水能利用的影響，以實(shí)現(xiàn)糧食增產(chǎn)、農(nóng)民增收、農(nóng)業(yè)節(jié)水節(jié)能的協(xié)調(diào)發(fā)展，對石家莊各縣（市）2002年、2007年、2012年的農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)以及農(nóng)業(yè)用水和用能量的變化情況進(jìn)行分析。結(jié)果表明：（1）石家莊市農(nóng)業(yè)耗水大縣主要集中在東部及東南部；西部及西南部的縣（市）耗水量較少，同時農(nóng)業(yè)能耗量呈現(xiàn)出與水耗量變化的相對一致性，這主要受西部地區(qū)地形所限，可耕地面積少，農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)中除夏玉米、冬小麥外，谷子等低耗水的傳統(tǒng)農(nóng)作物仍較多，經(jīng)濟(jì)作物種植面積遠(yuǎn)小于東部縣市；（2）2002～2012年石家莊各縣（市）農(nóng)業(yè)水能利用量變化表現(xiàn)出一定差異：其中，藁城、辛集、贊皇、平山、行唐、趙縣、深澤、元氏、新樂和鹿泉10個縣（市）呈現(xiàn)出水能變化的一致性；其余7縣（市）及市區(qū)仍存在著水能變化不一致的現(xiàn)象。這主要是由各地的自然條件及其對農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整造成的。

農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)；耗水量；耗能量

水循環(huán)、碳能循環(huán)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和氣候變化緊密聯(lián)系[1]，水資源和能源是區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要要素[2，3]，石家莊市地處河北省中南部，北緯37°27＇～38°47’、東經(jīng)113°30＇～115°20＇，地勢西高東低，平原面積約占全市總面積的50%，是華北平原農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重點(diǎn)地區(qū)。該地區(qū)作為河北省的糧食主產(chǎn)區(qū)，糧食以小麥、玉米為主，種植面積約37.7萬hm2，蔬菜種植面積約15.8萬hm2，油料作物（以花生為主）種植面積約6.1萬hm2，棉花種植面積約1.1萬hm2。年均降水量529.4 mm，人均水資源僅270 m3，水資源相對匱乏，水能矛盾突出，如何通過農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整緩解水能矛盾，具有重要的生產(chǎn)指導(dǎo)意義。作者對近年來該地區(qū)農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)與水耗、能耗的變化情況進(jìn)行了分析，旨在通過研究農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)變化與水能利用的關(guān)系，為實(shí)現(xiàn)糧食增產(chǎn)-農(nóng)民增收-節(jié)水節(jié)能的農(nóng)業(yè)發(fā)展模式提供理論基礎(chǔ)。

1　材料與方法

1.1數(shù)據(jù)來源

基于徐建輝等[8]對農(nóng)作物生產(chǎn)過程中的農(nóng)業(yè)投入量機(jī)械、電力、柴油、化肥、農(nóng)藥、地膜和灌溉系統(tǒng)等的能源利用量進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)Guzman等[10]的研究結(jié)果，電力在生產(chǎn)和傳輸過程中的損耗約70%，即用于灌溉的1 kW·h耗電量約相當(dāng)于12.1×106J?；诖?，本研究將能源分為直接能源利用量和間接能源利用量。本研究中的直接能源主要包括農(nóng)業(yè)液態(tài)燃料（柴油、煤油、汽油、燃料油）和電力，由于柴油占全部農(nóng)業(yè)液態(tài)燃料投入的88.29%，且其他燃料數(shù)據(jù)難以獲取，農(nóng)業(yè)液態(tài)燃料僅對柴油進(jìn)行分析；電力消耗主要指火電（80%）和水電（20%）[11]。在農(nóng)業(yè)投入中人力和畜力所占比重較小且能源不消耗，因此忽略不計(jì)。間接能源利用量指各項(xiàng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入的“載能量”[10]，包括農(nóng)藥（殺蟲劑）、化肥（氮肥、磷肥、鉀肥和復(fù)合肥）、地膜、農(nóng)業(yè)機(jī)械和灌溉系統(tǒng)的投入，以及這些產(chǎn)品的制造、包裝和運(yùn)輸?shù)冗^程所需的能耗[11]。其中，水資源數(shù)據(jù)來源于河北省水利廳（2002、2007、2012年）；柴油、肥料、農(nóng)藥、地膜的利用量等數(shù)據(jù)均來源于《石家莊市統(tǒng)計(jì)年鑒》（2002、2007、2012年）；電力、農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用量等數(shù)據(jù)均來源于《全國農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》；能耗系數(shù)來源于《農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)技術(shù)手冊》；高密度聚乙烯購物袋的生命周期相關(guān)數(shù)據(jù)來源于《國家統(tǒng)計(jì)局標(biāo)準(zhǔn)》和《煉油廠能量消耗計(jì)算方法》，1 kg購物袋的能耗系數(shù)1 449.64，天然物中水能耗系數(shù)3.01。

1.2能耗計(jì)算方法

農(nóng)業(yè)投入量的能耗計(jì)算模型：

式中，EUt：能源總能耗（t/hm2）；t：時間（2002～2012年）；Q1t：柴油的使用量（t/hm2）；N1、N2、N3和Nj分別表示柴油、電、農(nóng)藥和化肥（氮肥、磷肥、鉀肥和復(fù)合肥）的能耗系數(shù)；p2t：排灌用電價（元/kW·h），p3t：農(nóng)藥價格（元/kg）；f1、f2、f3分別表示單位面積排灌費(fèi)（元/hm2）、水費(fèi)（元/hm2）和農(nóng)藥費(fèi)（元/hm2）；Mi：單位產(chǎn)值能耗（tce/萬元）；C1：租賃作業(yè)費(fèi)（元/ hm2），C2：機(jī)械作業(yè)費(fèi)（元/hm2），C3：排灌費(fèi)（元/ hm2），C4：工具材料費(fèi)（元/hm2），C5：修理維護(hù)費(fèi)（元/hm2），C0：排灌費(fèi)中用于水費(fèi)的支出（元/hm2）。

2　結(jié)果與分析

2.12002耀2012年石家莊地區(qū)種植結(jié)構(gòu)變化

石家莊地區(qū)屬溫帶大陸性半濕潤半干旱氣候區(qū)，西部太行山中段面積約占全市總面積的50%，東部為滹沱河沖積平原，是河北省的糧棉主產(chǎn)區(qū)。糧食作物以小麥、玉米為主，谷子、薯類次之，雜糧為輔，種植面積約37.7萬hm2，下轄各縣均有分布，市區(qū)分布較少；油料作物以花生為主，種植面積約6.1萬hm2，主要分布在南部和北部地區(qū)；棉花種植面積約1.1萬hm2，主要分布在東部的辛集市，占總種植區(qū)域的1/2以上；蔬菜種植面積約15.8萬hm2，主要分布在藁城、欒城和鹿泉等地；瓜類以西瓜為主，種植面積約0.98hm2，主要分布在新樂和趙縣等地。

從2002～2012年石家莊各縣區(qū)農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的變化情況（表1）來看：石家莊市轄區(qū)以夏玉米、冬小麥種植為主，二者種植面積基本持平且波動較小。周邊縣市基本以冬小麥、夏玉米及蔬菜種植為主，比重略有不同。其中，平山、井陘、靈壽、贊皇、行唐、深澤等遠(yuǎn)離市區(qū)的縣除玉米、小麥種植較多外，馬鈴薯和蔬菜種植也漸成規(guī)模：10 a間西部各縣區(qū)種植作物始終以夏玉米、冬小麥為主，馬鈴薯或蔬菜種植面積較小且略有波動。藁城、正定、欒城、鹿泉等市區(qū)縣及晉州、辛集、趙縣、無極等東部縣區(qū)主要種植作物以小麥、玉米及蔬菜為主，且蔬菜面積遠(yuǎn)大于其他地區(qū)，種植面積多在1萬hm2以上，是石家莊市名副其實(shí)的蔬菜主產(chǎn)區(qū)，其中藁城蔬菜種植面積最大，種植面積僅次于冬小麥。整體來看，這些地區(qū)3種作物種植面積變化不大，呈現(xiàn)出無規(guī)律的小幅波動，傳統(tǒng)作物呈逐年減少趨勢。

2.2各地區(qū)農(nóng)業(yè)的水資源利用量

2.1.1不同縣域間農(nóng)業(yè)水資源利用石家莊地區(qū)各縣域耗水量差異較大，東部低平原區(qū)農(nóng)業(yè)耗水量較大，主要集中在藁城、辛集和趙縣等地；西部山麓平原區(qū)耗水量相對較小，以贊皇、井陘、平山等縣為代表。2012年與2002年各縣域耗水量相比，石家莊市轄區(qū)和贊皇基本保持不變，高邑、晉州、行唐和鹿泉耗水量均有不同程度的升高，其他縣域均有明顯下降趨勢，且耗水量最高縣域（藁城）與最低縣域（贊皇）相差約5倍（圖1），造成這一現(xiàn)象的主要原因?yàn)檗怀亲鳛檗r(nóng)業(yè)生產(chǎn)大縣，作物種植面積約是贊皇縣的4倍，且常年以高耗水型的糧食作物（冬小麥）、大棚蔬菜種植為主，約占農(nóng)業(yè)種植面積的64.8%（表1），且Xu等[13]研究表明，蔬菜和冬小麥的耗水量遠(yuǎn)高于玉米和其他作物，是造成藁城農(nóng)業(yè)耗水量遠(yuǎn)高于贊皇的重要原因。

2.1.2不同年份水資源利用情況2002年、2007年、2012年石家莊地區(qū)水資源利用分別呈“∩”型、“∪”型和持續(xù)下降發(fā)展趨勢（圖1）。

表1　2002年、2007年、2012年石家莊地區(qū)主要作物的種植面積（hm2）Table1　The planting area of main crops in Shijiazhuang City in 2002，2007 and 2012

圖1　2002年、2007年、2012年石家莊縣域農(nóng)業(yè)耗水量情況Fig.1　Water consumptions on all counties of Shijiazhuang City in 2002，2007 and 2012

（1）“∩”型發(fā)展趨勢。石家莊市轄區(qū)、欒城、贊皇、高邑、無極、辛集和藁城的農(nóng)業(yè)耗水量呈先增長后降低的變化趨勢。藁城作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大縣，主要耗水作物有蔬菜、冬小麥和夏玉米，2002～2012年該地區(qū)3種主要耗水作物的種植面積呈現(xiàn)先增長后降低的小幅度變化趨勢，而種植結(jié)構(gòu)同時發(fā)生了明顯的變化，2007年冬小麥和夏玉米種植面積分別增加8 570 hm2和3 474 hm2，2012年蔬菜和玉米種植面積分別增加了1 486 hm2和1 734 hm2，而小麥種植面積減少5 183 hm2；因此，農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的變化是導(dǎo)致藁城農(nóng)業(yè)耗水量變化的最重要因素。

（2）“∪”型。鹿泉、新樂、靈壽、正定、晉州、平山、行唐等縣（市）農(nóng)業(yè)耗水量呈“∪”字型。其中2002年正定主要耗水作物小麥和夏玉米的種植面積約占63.1%；2007年增至66.7%，但是由于水果和花生種植面積大幅度下降，該年耗水量總體下降。2012年夏玉米和蔬菜種植面積增幅分別達(dá)到22.5%和7.2%，致使農(nóng)業(yè)耗水量又有所回升。

表2　1990耀2000年河北平原區(qū)農(nóng)作物單位面積地下水利用量Table2　Groundwater used by crops in the Hebei plain in 1990-2000

（3）持續(xù)下降發(fā)展趨勢。深澤、元氏、趙縣、井陘及礦區(qū)等縣（市）農(nóng)業(yè)耗水量呈持續(xù)下降趨勢。2002年趙縣農(nóng)業(yè)種植以冬小麥和夏玉米為主，傳統(tǒng)作物和其他經(jīng)濟(jì)作物同時占有一定的比重，但2007年和2012年的數(shù)據(jù)顯示其傳統(tǒng)作物高粱和大豆、馬鈴薯等面積急劇減少，這是導(dǎo)致其耗水量下降的主要原因。

綜上所述，石家莊各縣（市）資源稟賦、農(nóng)業(yè)種植產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不同，導(dǎo)致各地區(qū)的農(nóng)業(yè)耗水量差異明顯。各縣（市）在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整過程中，一方面應(yīng)充分考慮經(jīng)濟(jì)效益最大化，另一方面還應(yīng)考慮當(dāng)?shù)氐馁Y源稟賦，發(fā)展適合當(dāng)?shù)氐牡退母弋a(chǎn)出的糧食作物，以實(shí)現(xiàn)單方水產(chǎn)出的最大化，應(yīng)對農(nóng)業(yè)缺水問題。

2.1.3種植結(jié)構(gòu)調(diào)整與水資源利用情況之間的關(guān)系

農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的變化，往往與市場環(huán)境、國家相關(guān)政策緊密相關(guān)，對農(nóng)業(yè)水資源利用量也會產(chǎn)生直接影響。通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)：一方面，在種植結(jié)構(gòu)調(diào)整過程中，單純通過種植高產(chǎn)量、高收益的糧食或經(jīng)濟(jì)作物以取代傳統(tǒng)作物的做法，可能會增加對淡水資源的需求，如通過擴(kuò)大冬小麥及夏玉米的種植面積來替代谷子、高粱，雖大幅增加了糧食產(chǎn)量，養(yǎng)活了更多的人口，但單位面積作物需水量會增加2～4倍；同理，蔬菜種植取代其他作物的做法亦是如此；另一方面，由于市場價格的波動，農(nóng)民通過種植收益更高的作物取代短時盈利較低作物的做法也可能會減少單位面積作物的用水需求，例如通過擴(kuò)大玉米種植替代部分馬鈴薯的做法可使單位面積需水量降低約16.5%。

綜上所述，種植結(jié)構(gòu)調(diào)整與水資源利用量存在著一定的正向相關(guān)聯(lián)系。即：以低耗水量作物替代高耗水量作物可降低農(nóng)業(yè)用水量。

2.2農(nóng)作物生產(chǎn)的能源投入量

總體而言，石家莊各縣（市）的能源投入量自東向西呈梯次遞減的發(fā)展趨勢，各縣域不同年份農(nóng)業(yè)能耗量與水能耗變化趨勢基本一致。其中，石家莊東部地區(qū)農(nóng)業(yè)耗能量最大，2012年辛集、藁城、趙縣、正定、行唐、晉州及新樂等縣（市）的能耗均在＞20萬MWh；市轄區(qū)以及西南等縣（市）耗能量最小，2012年深澤、高邑、靈壽等縣及石家莊市轄區(qū)能耗均＜10萬MWh；兩者相差達(dá)4～5倍；其余縣（市）2012年農(nóng)業(yè)能耗量處于10萬～20萬MWh。區(qū)域間能耗變化差異較大，2002～2012年除靈壽縣呈現(xiàn)連續(xù)下降變化，其余各縣（市）呈現(xiàn)出不同的變化趨勢：（1）連續(xù)增長式：以晉州、無極、高邑、欒城、井陘以及市轄區(qū)為代表；（2）“∩”型。以行唐、深澤、正定、贊皇、平山、元氏、趙縣、藁城、辛集、新樂及鹿泉等縣（市）為代表。究其原因，主要受農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)變化而導(dǎo)致的化肥、農(nóng)藥等投入量、機(jī)械化作業(yè)面積變化的影響。具體表現(xiàn)在：部分縣（市）如藁城、趙縣、辛集等地由于冬小麥或蔬菜種植面積存在著較大的年際變化，導(dǎo)致其化肥使用量、農(nóng)業(yè)總能耗呈同步變化的現(xiàn)象；根據(jù)張玲敏等人的調(diào)研，河北省輪作小麥玉米化肥養(yǎng)分在分配上存在“重冬輕夏”現(xiàn)象，氮磷鉀素分別有63.7%、85.3%、76.9%投在冬小麥上，而蔬菜生產(chǎn)對化肥的需求遠(yuǎn)大于其他作物[14]，這也說明冬小麥或蔬菜種植面積對化肥使用量存在著較大影響。同時，部分縣（市）農(nóng)業(yè)能耗不斷增加，如晉州、無極等地作物種植結(jié)構(gòu)變化不大，主要受農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)面積擴(kuò)大、灌溉面積增加、化肥投入量加大等因素的影響；市區(qū)近年大棚蔬菜種植發(fā)展較快，帶動其能耗的增加；平山、井陘以經(jīng)濟(jì)作物替代雜糧種植也增加了化學(xué)物質(zhì)的使用。綜合來看，不同縣（市）由于農(nóng)業(yè)發(fā)展條件不同，導(dǎo)致其能耗變化的主要因素差異也較大。通過對石家莊市各縣（市）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的耗水量及耗能量的定量分析發(fā)現(xiàn)，農(nóng)業(yè)水能消耗量變化呈現(xiàn)出2種截然不同的模式：一方面，藁城、辛集、贊皇、平山、行唐、趙縣、深澤、元氏、新樂及鹿泉等10縣（市）呈現(xiàn)出水能變化的一致性，如耗水量大的辛集、藁城等縣（市）除耗能量大外，水能變化趨勢均呈“∩”字，這說明2市在調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)、增加經(jīng)濟(jì)效益的同時，實(shí)現(xiàn)了糧食-水資源-能源的協(xié)調(diào)發(fā)展；另一方面，其他7個縣（市）及市轄區(qū)仍存在著水能變化不一致的現(xiàn)象，如井陘及礦區(qū)，2002～2012年其農(nóng)業(yè)耗水量呈連續(xù)下降趨勢，而耗能量卻呈逐年增加態(tài)勢，這主要是由于當(dāng)?shù)卦谵r(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整過程中對種植作物選擇上的差異及地形條件導(dǎo)致的。玉米及蔬菜種植面積不斷擴(kuò)大，其農(nóng)業(yè)用水和化學(xué)物質(zhì)（以農(nóng)藥、化肥為主）的投入不斷增加，同時井陘多山地、丘陵的地貌形態(tài)也不利于機(jī)械化作業(yè)的展開，導(dǎo)致耕種和收割更多的依靠人力，水利設(shè)施的逐步完善在使遠(yuǎn)距離引水灌溉成為可能[15～17]的同時加大了電耗，這些因素都客觀上推動了農(nóng)業(yè)能耗的增加。

圖2　2002年、2007年、2012年石家莊縣域農(nóng)業(yè)耗能量情況Fig.2　Energy consumptions on all counties of Shijiazhuang City in 2002，2007 and 2012

3.3水能關(guān)系

有學(xué)者認(rèn)為，海河流域不僅是我國人口最為稠密的地區(qū)，同時由于糧食安全保障任務(wù)的需要，單純通過種植結(jié)構(gòu)調(diào)整實(shí)現(xiàn)節(jié)水的難度較大。石家莊市地處海河流域，長期以來，節(jié)水一直是促進(jìn)農(nóng)業(yè)健康發(fā)展的重要舉措，2002～2012年農(nóng)業(yè)節(jié)水取得很大進(jìn)展，農(nóng)業(yè)用水總量（含農(nóng)、林、牧、漁）由2002年的26.795 6億m3下降到2012年的22.886 9億m3，降幅14.59%；同期，糧食總產(chǎn)量由2002年的4 564 927 t上漲到2012年的5 320 951 t，增幅16.56%。從糧食構(gòu)成來看，夏玉米貢獻(xiàn)最大，2012年較2002年增幅33.39%；冬小麥產(chǎn)量次之，增幅16.06%。在保障糧食安全的前提下，通過適當(dāng)調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，發(fā)展適合當(dāng)?shù)氐牡秃乃⒏弋a(chǎn)出、高經(jīng)濟(jì)效益的糧食作物（如玉米），進(jìn)而實(shí)現(xiàn)單方水產(chǎn)出的最大化以緩解農(nóng)業(yè)缺水問題是可行的。與此同時，要真正解決農(nóng)業(yè)缺水問題，除節(jié)水外，更重要的是調(diào)整當(dāng)?shù)氐墓┧Y(jié)構(gòu)，將主要依靠地表水、地下水開采為主的供水結(jié)構(gòu)向更加依靠跨區(qū)域調(diào)水和非常規(guī)水源利用，減少地下水使用量的供水結(jié)構(gòu)過渡。一方面，可以解決用水短缺的問題，緩解因地下水超采而造成的生態(tài)與環(huán)境問題，如北京加大外調(diào)水在供水總量中的比重減少了對地下水的開采；另一方面，可以應(yīng)對農(nóng)民選擇高效益、高耗水作物種植所出現(xiàn)的用水量增加的現(xiàn)象，如藁城、趙縣蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來水耗的增加。

通過良好的農(nóng)業(yè)政策管理，適當(dāng)?shù)牡释度肓?，不僅可以增加灌溉農(nóng)業(yè)產(chǎn)量及凈能源產(chǎn)出，同時還能有效降低溫室氣體排放強(qiáng)度值，使糧食增產(chǎn)與農(nóng)業(yè)溫室氣體減排良性發(fā)展。從石家莊農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的能耗變化趨勢可以看出，通過農(nóng)業(yè)種植制度的不斷調(diào)整，低水耗高經(jīng)濟(jì)效益的作物不但保障了農(nóng)業(yè)的穩(wěn)產(chǎn)增收，而且還降低了能耗量。以夏玉米為例，其單位面積耗水量不及冬小麥的一半，但其單產(chǎn)卻遠(yuǎn)高于冬小麥；同時，玉米收獲季節(jié)較長也減少了機(jī)械作業(yè)面積，在一定程度上減少了燃油的使用量，降低了農(nóng)業(yè)能耗[17]。我國人口的持續(xù)增長，人們生活水平提高帶來的飲食結(jié)構(gòu)的變化（從低能量食物到高能量食物）都給糧食安全帶來了挑戰(zhàn)。我國農(nóng)業(yè)需要消耗越來越多的資源以保證供給，在構(gòu)建節(jié)水節(jié)能的農(nóng)業(yè)發(fā)展模式的同時，必須保證農(nóng)業(yè)效益和農(nóng)民的自主權(quán)。通過前人大量研究以及我們的工作可以發(fā)現(xiàn)，盡管某些作物屬低耗水、低耗能的作物，但其產(chǎn)量較低；農(nóng)民在決定種植作物的同時并非以節(jié)能節(jié)水為參照，而傾向于作物種植所帶來的效益最大化和風(fēng)險最小，這也就解釋了為何玉米和大棚蔬菜種植面積在大多數(shù)縣（市）增加明顯。

4　結(jié)論與討論

通過對石家莊各縣（市）農(nóng)業(yè)耗水量進(jìn)行定量分析發(fā)現(xiàn)，農(nóng)業(yè)耗水大縣主要集中在石家莊東部及東南部，以藁城、辛集、趙縣等地最具典型性，主要作物有糧食作物（夏玉米、冬小麥）和經(jīng)濟(jì)作物（蔬菜）；以贊皇、井陘及礦區(qū)、元氏等地為代表的石家莊西部及西南部耗水量最少，由于受資源稟賦限制，谷子等低耗水的傳統(tǒng)農(nóng)作物種植面積較大。同時，從各年份農(nóng)業(yè)耗水量變化情況看，各縣（市）呈現(xiàn)出不同的變化趨勢。辛集、藁城等11縣（市）耗水量總體呈下降趨勢；鹿泉、新樂、晉州等7縣（市）耗水量呈先降后升的上升趨勢，分析后發(fā)現(xiàn)，農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)是影響農(nóng)業(yè)耗水量的重要因素。

通過對農(nóng)業(yè)耗能量的定量分析發(fā)現(xiàn)，各縣（市）的農(nóng)業(yè)能耗量與水耗量變化相對一致，石家莊東部地區(qū)農(nóng)業(yè)耗能量最大，市區(qū)以及西南等縣（市）耗能量最小。2002～2012年各縣域農(nóng)業(yè)耗能量變化差異較大，藁城、辛集、贊皇、平山、行唐、趙縣、深澤、元氏、新樂及鹿泉等10縣（市）水能變化的一致性，呈“∩”字；其余7縣（市）及市區(qū)仍存在著水能變化不一致的現(xiàn)象，如井陘及礦區(qū)，2002～2012年其農(nóng)業(yè)耗水量呈連續(xù)下降趨勢，而耗能量卻呈逐年增加態(tài)勢。這主要是由各地的自然條件及其對農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整造成的。當(dāng)前，隨著我國人口的持續(xù)增長及居民飲食結(jié)構(gòu)的變化，糧食安全問題會更加突出，這就要求農(nóng)業(yè)節(jié)水節(jié)能必須在保障糧食穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的前提下進(jìn)行，應(yīng)在尊重農(nóng)民自主性的基礎(chǔ)上進(jìn)行政策引導(dǎo)，著重發(fā)展適合當(dāng)?shù)氐牡屯度敫呤找娴霓r(nóng)作物。

［1］Mushtaq S，Maraseni T N，Maroulis J，Hafeez M.Energy and water tradeoffs in enhancing food security：A selective international assessment［J］.Energy Policy，2009，37（9）：3635-3644.

［2］Jackson T M，Khan S，Hafeez M.A comparative analysis ofwaterapplicationandenergyconsumptionatthe irrigated field level［J］.Agr Water Manage，2010，97（10）：1477-1485.

［3］Okadera T，Chontanawat J，Gheewala S H.Water footprint for energy production and supply in Thailand［J］. Energy，2014，771：49-56.

［4］Khan S，rlanjra M A.Footprints of water and energy inputs in food production—Global Perspectives.Food Policy，2009，34（2）：130-140.

［5］http：//finance.sina.com.cn/nongye/nyqyjj/20120425/090411 917103.shtml［EB/OL］.

［6］http：//www.agronet.com.cn/News/1011768.html［EB/OL］.

［7］Martin-Gorriz B，Soto-García M，Martínez-Alvarez V.Energy and greenhouse-gas emissions in irrigated agriculture of SE（southeast）Spain［J］.Effect of Alternative Water Supply Scenarios Energy，2014，177（478）：478-488.

［8］徐建輝.糧食生產(chǎn)的能源消耗及其效率研究——基于DEA方法的實(shí)證研究［D］.杭州：浙江大學(xué)，2011.

［9］PimentelD.Energyinputsinproductionagriculture［J］.Energy in World Agriculture，1992，184（4135）：103-117.

［10］Guzman G I.Alonso A M.A comparison of energy use in conventional and organic olive oil production in Spain［J］.Agricultural System，2008，98（3）：167-176.

［11］國家統(tǒng)計(jì)局.中國統(tǒng)計(jì)年鑒（2003～2013）［M］.北京：中國統(tǒng)計(jì)出版社.

［12］陳士明，劉正乾.塑料與紙包裝材料的生命周期評價研究［J］.南昌航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，2000，14（3）：82-84.

［13］Yueqing Xu，Xingguo Mu，Yunlong Cai.Analysis on groundwater table drawdown by land use and the quest for sustainable water use in Hebei Plain in China［J］. Agricultural Water Management，2005，75（1）：38-53.

［14］牛建高，徐曉明，曹燁.河北省山區(qū)發(fā)展特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)集群的探討［J］.石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院學(xué)報，2011，34（3）：65-69.

［15］王曉東.加強(qiáng)河北省山區(qū)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)問題探析［J］.農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)，2012，（11）：70-72.

［16］張玲敏.河北省施肥現(xiàn)狀的評價［D］.保定：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2006.

［17］盧志丹，路劍，張明.河北省山區(qū)林果業(yè)發(fā)展模式研究［J］.湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，51（2）：409-411.

Effect of Changes in Agricultural Planting Structure on Water and Energy Use in Shijiazhuang City

WANG Yue-guang，HUANG Yin-zhou，SONG Dan
（College of Earth&Environmental Sciences，Lanzhou University，Lanzhou 730000，China）

The changes of agricultural planting structure，agricultural water and energy use in each county of Shijiazhuang City in 2002，2007，2012 were analyzed to study the impact of agricultural planting structure on water and energy use，in order to achieve the coordinated development of grain increase，income of farmers increase and agricultural water and energy saving.The results showed that the counties which consume larger amount of water are mainly located in the east and southeast，and other counties with less water consumption are located in the west and southwest of Shijiazhuang City.Meanwhile，agricultural energy consumption showed relatively consistent with the change in water consumption，which is mainly due to terrain constraints of western region，the small amount of arable land，agricultural planting structure in addition to maize，wheat，millet and other low water use of traditional crops still more，cash crops is far less than the eastern counties.Agricultural energy consumption changes from all counties of Shijiazhuang showed considerable differences，among them，Gaocheng，Xinji，Zanhuang，Pingshan，Xingtang，Zhaoxian，Shenze，Yuanshi，Xinle and Luquan showed the consistency of the water and energy change.The remaining seven counties had the inconsistencies between water and energy.This is mainly due to the natural conditions of different counties and the adjustment of agricultural planting structure.

Agricultural planting structure；Water use；Energy use

F323.214

A

1008-1631（2016）05-0098-06

2015-11-06

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41101187）；博士后面上基金項(xiàng)目（2012M512051）

王岳光（1991-），男，河北石家莊人，碩士研究生，主要從事水資源與能源的相關(guān)性研究。E-mail：Wangyg14@lzu. edu.cn。