東北師范大學碩士研究生開題報告

PAGEPAGE9碩士研究生學位論文開題報告論文題目：黑龍江墾區(qū)糧食生產(chǎn)水足跡研究報告人姓名：蘇明濤研究方向：水資源與水環(huán)境學科專業(yè)：自然地理學年級：2010級指導教師：張郁副教授所在學院(所)：城市與環(huán)境科學學院東北師范大學研究生院制2011年10月12日填表說明與要求1.開題時，報告人應向開題報告審查小組提供一定數(shù)量與論文選題直接相關的參考文獻實物，具體數(shù)量由各學科專業(yè)自行確定。

2.文獻綜述一般應包括與論文選題相關的國內(nèi)外研究的進展、現(xiàn)狀、問題與發(fā)展趨勢等。文科不得少于5000字，理科不得少于3000字。3.參考文獻格式參照學位論文。4.論文開題時間一般應不晚于入學后第三學期中。5.開題報告通過后，由學院留存并作為畢業(yè)審核材料之一。6.開題報告的格式和內(nèi)容可根據(jù)學科專業(yè)特點作適當調(diào)整。7.開題報告中的字體均用宋體五號字，用A4紙打印，于左側(cè)裝訂成冊。一、研究問題與文獻綜述（研究背景與問題、相關文獻綜述、主要參考文獻）1研究背景和選題意義1.1研究背景“水是生命之源、生產(chǎn)之要、生態(tài)之基”。水與人類生存環(huán)境和社會發(fā)展密切相關，隨著人口的不斷增長、經(jīng)濟社會的發(fā)展，水資源短缺日益嚴重，水環(huán)境進一步惡化，水資源供求矛盾日益凸顯，水安全問題已成為許多國家社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要制約因素。我國經(jīng)濟增長付出的資源環(huán)境代價過大，在水資源、水環(huán)境領域顯得尤為突出。作為用水大戶，農(nóng)業(yè)用水占全國用水量的一半以上，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中水資源的利用問題直接影響到糧食產(chǎn)量和水生態(tài)環(huán)境，是關系國家和地區(qū)糧食安全和水安全的大問題，但我們常常更多地關注灌溉用水，忽視了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對土壤水的利用及化肥對水污染的影響，因此，開展農(nóng)業(yè)水資源利用狀況分析及利用效率評價，對水資源合理利用及管理具有十分重要的現(xiàn)實意義。長期以來，人們對水安全和糧食安全問題都習慣于在問題發(fā)生地或者研究的區(qū)域范圍內(nèi)尋求解決方案，僅對本區(qū)域內(nèi)的水資源進行評價并在此基礎上尋求解決水資源問題的方法，虛擬水戰(zhàn)略從系統(tǒng)的角度出發(fā)分析問題，通過分析生產(chǎn)商品和服務所需要的虛擬水資源量（Allan，1993），為水資源管理帶來了全新的視角和思路。水足跡方法（Hoekstra，2002）在虛擬水研究基礎上，進一步彌補了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對土壤水的利用及化肥對水資源污染的影響，較為全面地揭示人類活動對水資源的真實需求和占有量。目前，我國水資源供需緊張和水資源浪費現(xiàn)象并存，農(nóng)業(yè)用水份額最大，其利用效率的高低和對水資源環(huán)境的危害直接關系到社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。因此，開展基于糧食生產(chǎn)水足跡分析研究，為科學高效地利用水資源及減輕對水資源污染從而為經(jīng)濟社會發(fā)展提供可持續(xù)的物質(zhì)保障，具有重要的理論和實際意義。1.2選題意義我國是農(nóng)業(yè)大國，同時也是水資源短缺十分嚴重的國家，如何高效利用農(nóng)業(yè)水資源、發(fā)揮最佳的利用效益及最大限度的減輕對水生態(tài)環(huán)境的污染具有重要的實踐意義。過去評價一個地區(qū)農(nóng)業(yè)水資源利用水平，大多以灌溉用水量為主要指標，忽視了土壤水在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用及化肥對水資源污染的影響。為彌補這一方法缺陷，Hoekstra借鑒WilliamRees的“生態(tài)足跡”(EcologicalFootprint)理論，以虛擬水為基礎，將實體水與虛擬形態(tài)的水聯(lián)系起來，進一步提出了水足跡（waterfootprints，2002）概念，大大拓寬了水資源評價體系的內(nèi)涵和外延，并通過對藍水、綠水和灰水指標的劃分，較為真實地反映人們在生產(chǎn)和生活中對水資源的實際需求和占有。近年來，隨著對消費視角的水足跡研究越來越深入，人們對水足跡的認識也越來越全面，它不但可以反映基于消費視角的水資源消耗和占有量，也可以用生產(chǎn)某產(chǎn)品所消耗和占用的水資源量反映生產(chǎn)視角的生產(chǎn)水足跡。當前，國內(nèi)外對消費水足跡研究很多，對產(chǎn)品的生產(chǎn)水足跡研究較少，關于農(nóng)作物生產(chǎn)水足跡的研究只是在2010年以來才陸續(xù)見到有關成果，在國內(nèi)，僅有華北地區(qū)小麥、玉米以及湖南的水稻、南疆的棉花生產(chǎn)水足跡研究。東北地區(qū)是國家重要的糧食主產(chǎn)區(qū)，在保障國家糧食安全中擔負著重要的增產(chǎn)任務。但東北地區(qū)水資源條件也不盡如人意，時空分布不均、利用效率低下、水生態(tài)環(huán)境惡化等問題十分普遍，因此，開展東北地區(qū)生產(chǎn)水足跡研究，對于合理利用水資源、提高用水效率分析、科學規(guī)劃糧食生產(chǎn)布局及改善生態(tài)環(huán)境問題，有著十分重要的意義。黑龍江墾區(qū)是東北糧食產(chǎn)區(qū)的重要生產(chǎn)基地，2009年，土地面積總計553.5萬hm2，占全省土地總面積的12.2%，其中耕地面積達265.0萬hm2，人均耕地占有量1.59hm2，是全省人均耕地占有量的5倍，是全國人均耕地占有量的15倍，產(chǎn)出糧食總量占黑龍江省糧食總產(chǎn)量的39.11%，占國家糧食生產(chǎn)量的3.13%，2001—2008年平均糧食商品率高達87.42%，2007年和2008年達到90%以上，是我國重要商品糧基地、糧食戰(zhàn)略后備基地和全國最大的綠色、有機、無公害食品基地。從其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件來看，墾區(qū)位居世界僅有的三大黑土帶之一，適合水稻、玉米、大豆、小麥等糧食作物生產(chǎn)。墾區(qū)地勢平坦、土質(zhì)肥沃，具有蓄水能力強、土壤水庫效應優(yōu)勢明顯的特點，尤其是耕地集中連片，機械化程度高，便于規(guī)模經(jīng)營，是全國規(guī)模最大、機械化程度最高的商品糧基地。但其水資源時空分布不均勻，供用水結(jié)構(gòu)不合理，加上近年來連續(xù)干旱，缺水現(xiàn)象很嚴重，水資源已成為墾區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展的重要制約因素之一。為此，研究其糧食生產(chǎn)水足跡，對保障國家糧食安全具有重要的現(xiàn)實意義。2相關文獻綜述為了解決糧食安全和水安全的矛盾，有效緩解水資源短缺的問題，國內(nèi)外專家和學者相繼提出虛擬水、水足跡等新的理論及方法，并開展了理論研究和實證研究。作者閱讀了大量文獻并對相關研究進行梳理和總結(jié)。2.1國外相關研究2.1.1虛擬水早在20世紀80年代中期，以色列經(jīng)濟學家Fishlson在評價以色列農(nóng)業(yè)時指出，對于缺水比較嚴重的以色列來說出口大量水資源密集型的農(nóng)作物是不可持續(xù)的[1]，在水資源商品化與水資源配置全球化的背景下，1993年，英國教授TonyAllan首次提出了虛擬水的概念，將其定義為生產(chǎn)農(nóng)產(chǎn)品所需要的水資源量[2]。虛擬水概念提出的初衷是為了指出貧水國家和地區(qū)可以通過水資源密集型的農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易來減少水赤字，而且這一概念最初僅限于農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)范圍，Hoekstra對虛擬水概念作了進一步的拓展，將其定義為生產(chǎn)商品和服務所需要的水資源量[3]，之后才逐漸將其擴展到生產(chǎn)非農(nóng)產(chǎn)品所需要的水資源量。自從虛擬水的概念被提出以來，有關虛擬水概念與內(nèi)涵的研究不斷涌現(xiàn)[4,5]。A﹒K﹒Chapagain等[6]將虛擬水分為藍虛擬水、綠虛擬水和稀釋虛擬水。研究對虛擬水的不斷細化,不但使得虛擬水的概念更加豐富,而且將研究方向從水量的多少擴展到水質(zhì)的優(yōu)劣,從水資源一個方面的研究擴展到對環(huán)境和生態(tài)的保護范圍。隨著虛擬水研究的日益深入，Allan又界定了虛擬水貿(mào)易的含義，指缺水國家或地區(qū)為了實現(xiàn)其糧食安全和水資源安全，通過貿(mào)易的方式從富水國家和地區(qū)購買水密集產(chǎn)品來緩解本國或本地區(qū)的水資源壓力，并特別針對那些水資源不足和外貿(mào)欠缺的國家，闡述了虛擬水貿(mào)易的必然性[5]。由于糧食中虛擬水含量較高,因此很多學者將糧食安全與虛擬水貿(mào)易聯(lián)系起來[7,8,9]，其中，以色列、南非、法國和埃及都已經(jīng)對貿(mào)易中的虛擬水流動取得了相應的研究成果[10,11,12]；Wichelns[13]進一步分析了水資源機會成本的作用,利用經(jīng)濟模型討論了虛擬水在保證食品安全和水資源安全中的作用；在研究影響虛擬水的因素過程中，M.DineshKumar和O.P.Sign[14]發(fā)現(xiàn)驅(qū)動虛擬水流動的一個重要因素是耕地面積，虛擬水總是從水資源短缺但耕地豐富的國家或地區(qū)流入到水資源豐富但耕地短缺的國家或地區(qū)，Hofwegen認為，應將虛擬水戰(zhàn)略作為政策的一部分加以研究[15]，同時還要考慮虛擬水貿(mào)易和當?shù)厣鐣?、?jīng)濟及環(huán)境等之間的相互影響?？傊摂M水從問題之外的角度探究影響它的相關因素以及提出本區(qū)水資源短缺問題的解決策略。2.1.2在虛擬水研究的基礎上，借鑒WilliamRees提出的“生態(tài)足跡”理論[16]，Hoekstra在2002年進一步提出了“水足跡”概念[17]用以描述人類消費對水資源系統(tǒng)的影響,內(nèi)容涵蓋了藍水、綠水和灰水，是對傳統(tǒng)水資源評價體系的內(nèi)涵和外延的拓寬。國外的研究主要集中于對區(qū)域或特定產(chǎn)品的水足跡，做了具體的計算和分析，且方法日漸完善。在對影響水足跡大小的因素分析研究中，除氣候、水資源利用水平等因素外，不同消費模式對水足跡大小也有重要的影響，如美國人均水足跡高的部分原因就是其較高的肉類消費和工業(yè)產(chǎn)品消費[18]，Chapagain和Hoekstra對飲茶和喝咖啡兩種不同的生活習慣的水足跡大小進行了對比研究[19,20]，人的消費方式和生活習慣對水足跡的影響同樣非常顯著。水足跡基于不同的理解可以表示消費水足跡，也可以表示生產(chǎn)水足跡，但以往多是集中在人類對水資源的消費情況的研究，即消費水足跡，而對產(chǎn)品的生產(chǎn)水足跡研究的比較少。2009年Ridoutt等研究表明，農(nóng)產(chǎn)品的水足跡主要是由其農(nóng)田生產(chǎn)階段決定（95％以上），自此生產(chǎn)水足跡的研究才漸漸開始且發(fā)展迅速。如：AldayaandLlamas和ChapagainandHoekstra關于糧食生產(chǎn)虛擬水的計算方法[21,22]。針對雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)和糧食安全的問題，F(xiàn)alkenmark于1993年首次提出來藍水和綠水概念[23]。傳統(tǒng)意義上的水資源評價只包括藍水，對于生態(tài)系統(tǒng)和雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)至關重要的綠水并沒有包含在評價之列，綠水概念的提出進一步拓寬了水資源的范疇，引起了專家學者的廣泛關注并開展了多方面的理論探討與實證研究[24,25,26]。2002年底，Hoekstra進一步提出了測度水資源消耗的藍水足跡、綠水足跡指標。根據(jù)Hoekstra的研究[27]，在作物生產(chǎn)過程中所需的水主要有三種類型：藍水、綠水、灰水，在作物的生長過程中，由于肥料的施用勢必會造成水質(zhì)污染的現(xiàn)象，為使水質(zhì)達到安全標準，用于消納和稀釋產(chǎn)品生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種所排放的污染物所需的水資源量被稱為灰水，據(jù)此，作物生產(chǎn)水足跡可分為綠水、藍水和灰水足跡。2010年底，反應稀釋各種營養(yǎng)元素所需水資源量的灰水足跡測度方法得到統(tǒng)一和規(guī)范，從而為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥所導致污染的量化分析提供了極大方便。隨著水資源特別是農(nóng)業(yè)用水的供需矛盾日益嚴重化，如何合理高效的利用水資源和減少農(nóng)業(yè)水資源污染兩方面進行努力，實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保護和水資源的可持續(xù)利用，成為各國政府和相關研究部門所關注的焦點問題。本研究指出了生產(chǎn)水足跡大小的一些影響因素，如有效降水量、作物類型、節(jié)水灌溉面積等，深入挖掘這些因素是如何影響生產(chǎn)水足跡的，展開了進一步的研究。2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀2.2.1虛擬水虛擬水及其相應的理念在我國還是個較新的科學前沿，“虛擬水”概念一經(jīng)被引入國內(nèi)，就得到了國內(nèi)專家學者的高度重視和關注，尤其是在糧食安全和水資源安全戰(zhàn)略性問題的研究領域得到了應用，普遍認為虛擬水是一種解決水資源安全的新途徑。程國棟院士[28]首先量化了2000年西北各?。▍^(qū)）虛擬水消費總量，認為虛擬水概念為中國水資源安全戰(zhàn)略提供了新思路，并探討了實施虛擬水對策的政策建議。此后，鐘華平，柯兵等分別介紹了虛擬水對水資源安全、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全、水資源管理的重要意義[29,30,31]。柳長順等[32]通過國家市場外匯能力和對農(nóng)民所產(chǎn)生的影響這3個方面進行了分析，研究了未來中國實行虛擬水貿(mào)易的可行性，馬靜等通過對各區(qū)域農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)和消費能力分析，計算了我國南北方及各區(qū)域間虛擬水流量[33]，龍愛華等人以甘肅和西北四省區(qū)為例，較為完整地歸納了農(nóng)產(chǎn)品以及動物產(chǎn)品虛擬水的計算方法，將其理論應用到實踐中，并對與水資源相關的管理政策制定進行了探討[34]。曹建廷等對農(nóng)畜產(chǎn)品的虛擬水含量的計算方法進行了研究[35]，并揭示了虛擬水對于制定水資源政策方面的作用?？傊摂M水的研究在我國尚不完善，和國外的研究相比，還有待進一步的提高和拓深。目前僅在農(nóng)產(chǎn)品虛擬水方面進行了量化研究，相比之下，畜產(chǎn)品和工業(yè)品的虛擬水的研究還尚未成熟，雖然研究范圍比較廣泛，但是更深入、更系統(tǒng)的虛擬水研究還有待進一步開展。2.2.2水足跡自從水足跡的概念被提出之后，在國內(nèi)，龍愛華、徐中民等首次引進虛擬水概念計算了2000年西北四省的水足跡[36]，并且龍愛華等人探討了人口、技術、消費模式等因素對水足跡的影響[37,38,39]。從區(qū)域水足跡研究來看，不同地區(qū)的水足跡差異較大，馬靜等[40]對我國南方和北方的水足跡進行了分析，并對北方高于南方的人均水足跡的主要原因做了探討；鄧曉軍等從國家尺度分析了產(chǎn)生高水足跡的原因，為科學利用水資源提供了有益的決策依據(jù)，王新華等[41]引入水足跡的概念并計算了全國各省2000年的人均水足跡，探討了降低水足跡、緩解水資源短缺壓力的途徑。國內(nèi)有些學者將生態(tài)環(huán)境用水包括在人類的水足跡中[42]，李曉麗[43]，陳秀端[44]，王芳等[45]分別開展了基于生態(tài)需水的區(qū)域水足跡研究，提出合理量化生態(tài)環(huán)境需水是水資源優(yōu)化配置亟待解決的問題，強調(diào)了提高水資源利用效率的重要性。以虛擬水消費為基礎的水足跡能更真實地衡量社會經(jīng)濟系統(tǒng)對水資源的消費利用狀況，在龍愛華等人近年來開展了區(qū)域的虛擬水消費研究之后，狄乾斌[46]，趙紅飛[47]，覃德華[48]分別對各自的區(qū)域進行了基于虛擬水的水足跡計算和評價，為水資源綜合管理和科學利用提供決策依據(jù)和參考。我國與國際上水足跡研究進程相似，繼國家和區(qū)域水資源消費評價之后，轉(zhuǎn)向特定產(chǎn)品的生產(chǎn)水足跡，這一領域的探索剛剛開始，特別是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水足跡方面，僅有鄧曉軍（2009），蓋立強（2010），何浩（2010）對棉花、小麥、玉米及水稻的生產(chǎn)水足跡進行了實證研究[49,50,51]，其內(nèi)涵包括了藍水足跡、綠水足跡和灰水足跡，取得了一定的成果，但是國內(nèi)學者對單一產(chǎn)品的灰水足跡研究還比較少，同國外有很大差距。東北地區(qū)主要農(nóng)作物的生產(chǎn)水足跡研究未見報道，在此基礎上開展黑龍江墾區(qū)糧食生產(chǎn)水足跡，對指導糧食主產(chǎn)區(qū)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)具有十分重要的作用。綜上所述，從目前研究來看，圍繞糧食生產(chǎn)水足跡的研究還存在的問題：隨著糧食生產(chǎn)的藍水、綠水研究不斷深入，關于灰水的研究剛剛開始，反映糧食生產(chǎn)中化肥所需水資源量的灰水足跡測度方法需要深一步研究。生產(chǎn)水足跡的研究不夠。首先，影響生產(chǎn)水足跡的因素都不是單一的，而是諸多因素共同作用的，我們應該綜合考慮和分析諸多因素對生產(chǎn)水足跡的影響，減少其與實際需求量的差距，使水資源管理的研究更具現(xiàn)實意義。其次，降低生產(chǎn)水足跡的方法途徑還不完善。生產(chǎn)水足跡尤其是灰水足跡的提出，通過推廣行走式節(jié)水灌溉技術，實時追蹤，評價其灰水足跡，指導農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥的合理利用，提供更加科學的分析依據(jù)和經(jīng)驗。3主要參考文獻：[1]FishelsonG.TheallocationofthemarginalvalueproductofwaterIsraeliagriculture[A].WaterandPeaceintheMiddleEast[C].Amsterdam,ElsevierScienceBV,1994.427-440[2]AllanJA(2001).virtualwater:alongtermsolutionforwatershortMiddleEasterneconomies?[EB/OL]http://www.soas.ac.uk/Geography/WaterIssues/OccasionalPapers/home.html,2005-03-12[3]Hoekstra,A.Y.perspectivesonwater:AModel-basedExplorationoftheFuture[M].InternationalBOOKS,Utrecht,TheNetherlands,1998[4]QadirM,BoersThM,SchubertS,GhafoorA,MurtazaM.Agriculturalwatermanagementinwater-starvedcountries:challengesandopportunities[J].AgriculturalWaterManagement,2003,(62):165-185[5]AllanJA.AConvenientSolution[J].TheUNESCOCourier,1999,52(2):29-31.[6]ChapagainAK,HoekstraAY,SavenijeHG,GautamR.Thewaterfootprintofcottonconsumption:Anassessmentoftheimpactofworldwideconsumptionofcottonproductsonthewaterresourcesinthecottonproducingcountries[J].EcologicalEconomics,2006,(60):186-203[7]AllanJA.Overallperspectivesoncountriesandregions.InRogersP,LydonP.edits.Waterinthearabworld:perspectivesandprognoses[M].Massachusetts:Harvard[8]OkiT,SatoM,A.Kawamura.VirtualwatertradetoJapanandintheworld[A].VirtualWaterTrade：ProceedingsoftheInternationalExpertMeetingonVirtualWaterTrade[C].IHEDelft.2003:22l-238[9]柯兵,柳文華,段光明,嚴巖,鄧紅兵,趙景柱.虛擬水在解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全問題中的作用研究[J].環(huán)境科學,2004,25(2):32-36[10]FAO,1997.WaterresourceoftheNearEastregion:areview.38[11]Yegnes.A.VirtualwaterexportfromIsrael:Quantities,drivingforcesandconsequences.M.Sc.thesisDEW166,IHEDelft,theNetherlands.28.Earle,A.(2001).TheroleofvirtualwaterinfoodsecurityinSouthernAfrica,OccasionalPaperNo.33,SOAS,University[12]Earle,A(2001).TheroleofvirtualwaterinfoodsecurityinSouthernAfrica,OccasionalPaperNo.33,SOAS,UniversityofLondon[13]WichelnsDennis.Thepolicyrelevanceofvirtualwatercanbeenhancedbyconsideringcomparativeadvantages[J].AgriculturalWaterManagement,2004,(66):49-63[14]DineshKumarM,SignOP.Virtualwateringlobalfoodandwaterpolicymaking:isthereaneedforrethinking?[J].WaterResourcesManagement,2005,(19):759-789[15]Paulvanhofwegen.VirtualWater:ConsciousChoice[N].StockholmWaterFront,2003-06-12(2)[16]Wakemagel,M.andW.Rees.OurEcologicalFootprint:ReducingHumanImpactontheEarth[M].GabriolaIsland,[17]Hoekstra,A.Y.andP.Q.Hung.Virtualwatertrade:Aquantificationofvirtualwaterflowsbetweennationsinrelationtointernationalcroptrade[A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