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气候变化对地下水灌溉供给的影响及灌溉管理的适应性反应

张丽娟

  日益严重的水资源短缺影响了农业生产,对粮食安全造成了威胁。更加重要的是,气候变化加剧了水资源的短缺,从而间接地对农业生产造成负面影响。面对气候变化对水资源供给的风险,水资源管理如何适应气候变化受到决策者和学者们的高度关注。由于灌溉对于农业生产的重要作用,灌溉管理如何适应气候变化尤为重要。我国华北平原的农业生产高度依赖于地下水灌溉,加快了地下水枯竭,并引发了许多严重的环境问题。气候变化可能会使这种状况进一步加剧。然而定量分析气候变化对地下水灌溉供给影响的研究非常欠缺,尤其是在微观层面上的研究。为了能够应对和缓解气候变化对地下水灌溉供给的潜在冲击,尽管适应性水资源管理已得到政策决策者和学术界的高度关注,但是现有关于地下水灌溉管理的定量研究基本没有考虑气候变化,因此对当前的灌溉管理在缓解气候变化对地下水灌溉供给影响方面能起到多大作用尚不清楚。因此,本研究旨在对文献梳理以及相关理论的分析基础上,通过构建实证模型定量分析气候变化对我国华北平原地下水灌溉供给的影响,并从适应性水资源管理的框架出发,进一步分析地下水灌溉管理应对气候变化的适应性反应及减少气候变化影响方面的成效,为国家应对气候变化、开展可持续的水资源管理提供实证依据和科学对策。本研究将为气候变化影响及适应理论提供来自微观层次的证据,并对促进华北平原水资源的可持续利用、保障粮食安全有着重要的现实意义,也有助于政策制定者设计适应气候变化的地下水灌溉管理策略。为实现上述研究目标,本文基于中科院农业政策研究中心于2001、2004、2008、2012年开展的涵盖北方三省(自治区)的88个村、518个农户、1036个地块的农村实地调查数据,并结合国家气象站点观测数据,构建了用于本论文分析的数据库。论文首先描述分析了华北平原长期气候变化的特征,以及地下水灌溉供给的变化趋势。其次,根据调查数据和已有相关研究,选取三个变量反映地下水灌溉供给,通过构建计量经济模型定量评估气候变化的边际影响。接着,基于调查数据描述了过去20年来华北平原地下水灌溉管理的演变,主要包括机井产权的演变,以及衍生的地下水市场的发育。最后,建立一系列实证计量经济模型定量分析了地下水灌溉管理应对气候变化适应性反应的决定因素,并定量评估了地下水灌溉管理适应性反应在应对气候风险、提高农业用水效率和保障粮食安全等方面的成效。本研究主要得到以下几点结论:(1)华北平原及其样本区的年平均气温呈现出明显上升的长期变化趋势,而年降水量呈现出较大波动。(2)样本地区地下水灌溉供给的可靠性在村级水平和地块水平上都下降了,地下水水位也呈现明显下降趋势。(3)不论是长期、短期的平均温度和年降水量还是干旱的发生,都可能会对地下水灌溉供给产生了显著的影响,在浅井比例占多数的村,气候因素的边际影响更大。(4)面对气候变化对地下水灌溉供给的潜在威胁,华北平原的地下水灌溉管理做出了适应性反应。在过去的20多年里,灌溉机井的产权继续从集体产权向个体产权演变,使得机井的管理形式发生了改变。由村集体直接管理或承包管理的机井比例呈下降态势,而非集体管理的机井比例明显增加,促使地下水市场迅速发展起来。到2011年,有地下水市场的村比例已增加到了68.1%,卖水机井的比例也提高到了47.3%,地下水市场提供服务的灌溉面积比例也增加到了40.6%。(5)无论是平均气候条件,还是长期气候波动,都与地下水灌溉管理的适应性反应相关,并且这些适应性反应在提高农业用水效率和保障作物单产方面显有成效。从地下水市场买水的农民对小麦的灌溉量低于有井或使用集体机井的农民。然而,小麦单产并没有受到负面影响。也有证据表明,地下水市场确实为农民提供了更多的灵活性,可以根据天气条件调整灌溉应用,是农民应对气候变化对地下水灌溉供给负面影响的适应性反应。根据上述研究结论,本文给出了以下政策建议:(1)在设计国家和地方层面的地下水灌溉管理政策时,应考虑到气候变化的影响。(2)地下水管理决策中对气候变化影响的预估要考虑当地所开采的含水层特征。(3)在气候变化背景下开展地下水灌溉的适应性管理,政府仍需提供兼顾地方特点的政策支持。(4)进一步完善地下水市场的发展来应对气候变化的潜在风险。……   
[关键词]:气候变化;地下水灌溉供给;影响;适应性;灌溉管理
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:沈阳农业大学2016年