張旭東，吳 迪，郝 迪,3，孫仕軍，石瑞強(qiáng)

(1.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)水利學(xué)院，沈陽 110866；2.中國灌溉排水發(fā)展中心，北京 100054；3.北京市富通環(huán)境工程有限公司，北京 100083)

2002年世界水貿(mào)易專家會(huì)議上，荷蘭學(xué)者Hoekstra提出“水足跡”的概念[1,2]，從生產(chǎn)和消費(fèi)的角度來評(píng)價(jià)水資源利用情況[3,4]。涵蓋了商品生產(chǎn)或消費(fèi)服務(wù)過程中的直接耗水量和間接耗水量[3]，為水資源管理提供了新的視角。另外，水足跡概念的提出使得區(qū)域水資源消耗與全球水資源配置產(chǎn)生聯(lián)系成為可能，打破了流域、區(qū)域的局限，人們開始將全球水資源作為整體進(jìn)行思考問題，為全球范圍內(nèi)的水資源利用、配置和管理提供了新思路。作物的生產(chǎn)水足跡就是特定區(qū)域內(nèi)某作物生產(chǎn)過程中所需消耗的水資源量，即綠水、藍(lán)水、灰水總量[5,6]。藍(lán)水足跡指作物生長(zhǎng)過程中所消耗的地下水和地表水[7]，綠水足跡指作物生長(zhǎng)過程中所消耗的存儲(chǔ)在土壤中的有效降水[7,11,12]，灰水足跡指稀釋污染物需要的水量，量化為將污染物稀釋到一定的程度使周圍水體環(huán)境質(zhì)量保持在約定標(biāo)準(zhǔn)之上需要的水的體積[13]。

國內(nèi)外學(xué)者對(duì)作物水足跡進(jìn)行了廣泛研究。Chapagain和Hoekstra對(duì)世界上主要國家的水足跡進(jìn)行了計(jì)算、分析與對(duì)比[8]。侯慶豐利用聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)推薦的CLIMWAT數(shù)據(jù)庫和CROPWAT軟件計(jì)算甘肅省農(nóng)作物生產(chǎn)水足跡，認(rèn)為甘肅省農(nóng)作物生產(chǎn)水足跡及其構(gòu)成地區(qū)差異明顯，河西地區(qū)主要以藍(lán)水為主，而隴中、隴東、隴東南地區(qū)以綠水為主[14]。張容等梳理了農(nóng)業(yè)水足跡理論的形成歷程，對(duì)農(nóng)業(yè)水足跡影響因素進(jìn)行了研究，認(rèn)為氣象因素的變化會(huì)影響水足跡，灌溉技術(shù)是影響糧食和經(jīng)濟(jì)作物水足跡的主要因素之一[15]。韓宇平等對(duì)京津冀作物水足跡時(shí)空分布特征進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)西北部和北部水足跡較小，而南部、東南部和中部較大[16]。郭相平等對(duì)中國農(nóng)作物水足跡時(shí)空分布與影響因素進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)水足跡在時(shí)間上呈先下降后緩慢上升態(tài)勢(shì)，空間上呈從東南向西北逐漸遞減的格局；人口密度、人均純收入和化肥施用量是農(nóng)作物生產(chǎn)水足跡隨時(shí)間變化的主要驅(qū)動(dòng)因子，而降雨量、人均GDP及人均純收入對(duì)其空間分布有重要影響[17]。馮變變等對(duì)山西省作物生產(chǎn)藍(lán)綠水足跡進(jìn)行了核算及影響因素分析，結(jié)果表明不同區(qū)域間作物生產(chǎn)藍(lán)綠水足跡均表現(xiàn)出由北向南波動(dòng)中下降的趨勢(shì)，日照、氣溫和降雨是影響作物生產(chǎn)水足跡的主要因素[18]。上述研究多對(duì)作物水足跡空間變化及其影響因素進(jìn)行分析，而基于水足跡及其影響因素對(duì)區(qū)域聚類分區(qū)研究較少，本文以遼寧為例進(jìn)行了嘗試。

遼寧省面積148 萬km2，常年玉米種植面積為330 萬hm2，遼寧位于我國玉米種植的適宜區(qū)和最適宜區(qū)[9]，14個(gè)地級(jí)市均有種植，以雨養(yǎng)為主，灌溉為輔。本文以地級(jí)市為單元，對(duì)2011-2015年內(nèi)影響玉米生產(chǎn)水足跡的17個(gè)因素進(jìn)行顯著性分析，提取玉米水足跡和其影響因素的主成分，以降維后的前5個(gè)主成分為指標(biāo)對(duì)地級(jí)市進(jìn)行聚類，將遼寧分為5個(gè)區(qū)，分析各區(qū)的玉米生產(chǎn)水足跡空間特征，提出玉米生產(chǎn)發(fā)展和農(nóng)業(yè)水資源高效利用的策略。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)來自各地級(jí)市的25個(gè)氣象觀測(cè)站，玉米單產(chǎn)、產(chǎn)量、種植面積和化肥施用量等數(shù)據(jù)來自《遼寧省統(tǒng)計(jì)年鑒》，生育階段數(shù)據(jù)來自中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)(http:∥data.cma.cn/)的《中國農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育狀況資料數(shù)據(jù)集》，玉米灌溉水量和農(nóng)業(yè)灌溉用水量數(shù)據(jù)來自水利部松遼水利委員會(huì)的統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)時(shí)段均為2011-2015年。

1.2 生產(chǎn)水足跡計(jì)算方法

作物生產(chǎn)水足跡是指生產(chǎn)單位作物產(chǎn)品所需要的水資源數(shù)量，即作物生產(chǎn)綠水足跡、藍(lán)水足跡和灰水足跡之和。其中，綠水主要來自天然降水，藍(lán)水主要來自灌溉水，灰水足跡核算時(shí)以稀釋淋失氮所消耗的水資源量作為代表[19]。遼寧省2011-2015年玉米生產(chǎn)水足跡計(jì)算主要采用CROPWAT8.0，玉米生育階段劃分和具體參數(shù)選取詳見參考文獻(xiàn)[20]。

1.3 分析方法

影響水足跡的因素眾多，本文采用基于玉米生產(chǎn)水足跡和其影響因素提取的主成分對(duì)遼寧各地級(jí)市進(jìn)行聚類。主成分分析是通過對(duì)原始變量相關(guān)矩陣或者協(xié)方差矩陣內(nèi)部關(guān)系的研究，利用原始變量的線性組合形成幾個(gè)綜合指標(biāo)(主成分)的多元統(tǒng)計(jì)方法[21,22]。分析問題時(shí)用較少的幾個(gè)主成分來代替原來較多的因子，能夠在保留原始變量信息的前提下達(dá)到降維與簡(jiǎn)化問題的作用。常用的聚類方法有K均值聚類(K-means)、層次聚類(HAC)和模糊C均值聚類(FCM)等，每種聚類算法各有優(yōu)缺點(diǎn)：K-means聚類算法的初始點(diǎn)是隨機(jī)選取的，易引起聚類結(jié)果不穩(wěn)定[10]；HAC法不需要確定分類數(shù)，但是一旦一個(gè)合并被執(zhí)行就不能修正，聚類質(zhì)量受限制[21,23]；FCM法對(duì)初始聚類中心敏感，需要人為確定聚類數(shù)，容易陷入局部最優(yōu)解[24,25]。因此，為確保聚類的客觀性，本文以從玉米水足跡和其17個(gè)影響因素中提取的前5個(gè)主成分作為聚類指標(biāo)，分別采用K-means聚類、層次聚類、模糊C均值聚類3種方法進(jìn)行聚類，在綜合考慮不同聚類結(jié)果基礎(chǔ)上確定分區(qū)。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米生產(chǎn)水足跡影響因素及其相關(guān)性分析

作物生產(chǎn)水足跡受作物生產(chǎn)過程中水資源消耗量及作物單位面積產(chǎn)量的直接影響，而區(qū)域農(nóng)業(yè)氣象條件、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料投入、地形地貌和田間管理水平等因素也會(huì)對(duì)作物生產(chǎn)水足跡產(chǎn)生影響。為進(jìn)一步明確這些影響因素和玉米生產(chǎn)水足跡之間的關(guān)系，利用SPSS軟件計(jì)算出遼寧省14個(gè)地級(jí)市2011-2015年氣溫(X1)、大氣壓(X2)、相對(duì)濕度(X3)、降雨量(X4)、日照時(shí)數(shù)(X5)、風(fēng)速(X6)、濕潤度(時(shí)段內(nèi)年降雨量與潛在蒸發(fā)量的比值，X7)、經(jīng)度(X8)、緯度(X9)、陸面平均海拔高度(X10)、平原區(qū)占總面積的比值(X11)、單位面積氮肥施用量(X12)、玉米種植面積(X13)、玉米灌溉面積占種植面積比例(X14)、玉米灌溉水占農(nóng)業(yè)灌溉用水量比例(X15)、玉米藍(lán)水足跡占總水足跡比例(X16)和玉米單產(chǎn)(X17)等17個(gè)因素與玉米生產(chǎn)水足跡(X18)與之間相關(guān)矩陣并進(jìn)行顯著性分析，詳見表1。

由表1可知，氣溫、大氣壓、日照時(shí)數(shù)、風(fēng)速、陸面平均海拔高度、玉米灌溉水占農(nóng)業(yè)灌溉用水量比例、單位面積施肥量、玉米藍(lán)水足跡占總水足跡比例與玉米生產(chǎn)水足跡呈正相關(guān)關(guān)系，其中單位面積氮肥施用量達(dá)到顯著水平，作物藍(lán)水足跡達(dá)到極顯著水平。說明在遼寧省的地級(jí)市隨著單位面積氮肥施用量和藍(lán)水足跡增大，有導(dǎo)致玉米總水足跡變大的趨勢(shì)，欲降低玉米的生產(chǎn)水足跡可以從降低單位面積施肥量和藍(lán)水足跡入手。低化肥施用量主要是通過減少水的污染來減少灰水足跡，進(jìn)而減少玉米生產(chǎn)水足跡，藍(lán)水足跡的降低則需要提高灌溉水的水分生產(chǎn)率。在一定的條件下如低氣溫、短日照、低氣壓和低海拔有利于降低玉米的生產(chǎn)水足跡。玉米田間耗水依賴于熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)因素，其中風(fēng)速是動(dòng)力學(xué)因素的主要來源，故風(fēng)速的降低可以大大削弱作物對(duì)水分的蒸散，從而減小作物生產(chǎn)水足跡；氣溫、日照時(shí)數(shù)是主要的熱力學(xué)因素，適當(dāng)?shù)牡蜏乜梢栽诓粶p少或者稍微減少產(chǎn)量的情況下減小玉米的生產(chǎn)水足跡。

表1 各影響因素與玉米生產(chǎn)水足跡的相關(guān)矩陣與顯著性分析 Tab.1 Significance analysis of influencing factors of water footprint in maize production

注：*為p<0.05， **為p<0.01。

而相對(duì)濕度、降水量、濕潤度、經(jīng)度、緯度、平原區(qū)占總面積的比值、作物種植面積、單位面積產(chǎn)量與玉米生產(chǎn)水足跡呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，其中降水量、平原區(qū)占總面積的比值達(dá)到顯著水平，緯度和玉米單產(chǎn)達(dá)到極顯著水平。說明遼寧越靠北的地級(jí)市，單產(chǎn)越大，降水量越大且地勢(shì)越平，則玉米的生產(chǎn)水足跡越小。其原因是降雨量大時(shí)，相對(duì)濕度高，葉面與大氣之間的水汽梯度小，水汽擴(kuò)散率低，使得蒸發(fā)量小，因而作物需水量小，從而減少玉米的生產(chǎn)水足跡?？梢姡|寧降水量越大，空氣越濕潤，且土地越平坦，越有利于減小玉米的生產(chǎn)水足跡；玉米種植面積越大，該地區(qū)就有規(guī)模優(yōu)勢(shì)，單位產(chǎn)量越高，玉米的水足跡就會(huì)越小。

2.2 基于主成分分析的遼寧省玉米水足跡空間聚類

2.2.1 主成分分析

(1)分區(qū)聚類指標(biāo)選取。選取遼寧省14個(gè)地級(jí)市2011-2015年的玉米生產(chǎn)水足跡及其影響因素(X1，X2，…，X18)18個(gè)指標(biāo)作為聚類指標(biāo)。

(2)聚類主成分的確定。由于各指標(biāo)之間存在線性關(guān)系，為消除這種線性相關(guān)的影響，利用SPSS軟件進(jìn)行主成分分析，采用相關(guān)矩陣求解主成分，得出主成分的特征值以及各個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率與累計(jì)貢獻(xiàn)率，見表2。由表2可知第1、第2、第3、

表2 主成分的特征值和貢獻(xiàn)率 Tab.2 Characteristic value and contribution rate of principal components

第4、第5主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率已高達(dá)88.9%，即選取前5個(gè)主成分已經(jīng)能夠?qū)?8個(gè)指標(biāo)88.9%的信息進(jìn)行概括。

(3)主成分荷載與主成分得分。計(jì)算與各特征值相對(duì)應(yīng)的特征向量，從而得到主成分載荷矩陣表，見表3。通過主成分載荷矩陣和各樣本的標(biāo)準(zhǔn)化值，可得出不同樣本的主成分得分值表，見表4。

表3 主成分荷載矩陣表Tab.3 Principal component load matrix

注：X1,X2,…,X18解釋同表1。

2.2.2 空間聚類過程及分析

以表4的前5主成分為聚類指標(biāo)，利用MATLAB2012b軟件分別采用K-means聚類、分層聚類法、模糊C均值聚類3種方法進(jìn)行聚類，考慮到地理位置和區(qū)劃習(xí)慣，結(jié)合遼寧節(jié)水農(nóng)業(yè)分區(qū)以及遼寧生態(tài)功能分區(qū)的研究結(jié)果[26,27]，將遼寧分為5個(gè)區(qū)，3種聚類方法分區(qū)結(jié)果如表5所示。由表5可知，3種聚類方法分區(qū)Ⅰ均為鞍山、撫順、本溪和丹東，因此完全可以將此4個(gè)地級(jí)市歸為一類。K-means聚類和模糊C均值聚類的分區(qū)2均為大連、營口和葫蘆島，而分層聚類法的分區(qū)II包含的地區(qū)較多，有大連、營口、葫蘆島、沈陽、鐵嶺、阜新和錦州，因此將大連、營口和葫蘆島歸為一類作為分區(qū)II。3種方法的聚類的結(jié)果均將沈陽和鐵嶺歸為一類，不過分層聚類法將它們歸為了分區(qū)Ⅱ，因此本文將沈陽和鐵嶺作為分區(qū)Ⅲ。3種方法對(duì)于分區(qū)4的聚類結(jié)果分別為K-means聚類(阜新和朝陽)、分層聚類法(朝陽)和模糊C均值聚類(阜新、錦州和朝陽)；考慮到分層聚類法在分區(qū)Ⅱ?qū)⒏沸潞湾\州也歸為了一類，可見阜新和錦州具有相同的聚類特征；同時(shí)鑒于阜新、錦州和朝陽都屬于遼西地區(qū)，所以將阜新、錦州和朝陽歸為分區(qū)Ⅳ。3種方法的對(duì)于分區(qū)Ⅴ的結(jié)果中均有遼陽，因此把遼陽歸為分區(qū)5。由于盤錦地區(qū)玉米種植面積較小(占全省的0.7%)，處于渤海灣中部，氣候的玉米的種植條件等和營口類似，故將盤錦歸入分區(qū)2。具體的空間聚類和分區(qū)結(jié)果詳見圖1。

表4 分類樣本的主成分得分表Tab.4 Principal component score table of classification samples

表5 不同方法聚類結(jié)果Tab.5 Preliminary clustering results of three clustering methods

2.2.3 空間聚類結(jié)果

由各市的玉米產(chǎn)量可知，沈陽、錦州、朝陽、阜新、鐵嶺、大連和鞍山7地市的玉米產(chǎn)量占到遼寧的90%，為遼寧省的玉米主產(chǎn)區(qū)，因此Ⅲ區(qū)、Ⅳ區(qū)是遼寧玉米主產(chǎn)區(qū)；從水足跡的角度來看，Ⅲ區(qū)玉米生產(chǎn)水足跡最低，Ⅱ區(qū)玉米生產(chǎn)水足跡最高，Ⅰ區(qū)的綠水足跡非常大而藍(lán)水足跡非常小。因此，根據(jù)遼寧省各區(qū)玉米種植結(jié)構(gòu)以及玉米生產(chǎn)水足跡主要特征，將5個(gè)分區(qū)命名為Ⅰ區(qū)綠水滿足—綜合發(fā)展區(qū)、Ⅱ區(qū)高生產(chǎn)水足跡—保護(hù)發(fā)展區(qū)、Ⅲ區(qū)低生產(chǎn)水足跡—重點(diǎn)發(fā)展區(qū)、Ⅳ區(qū)藍(lán)水依賴—優(yōu)化發(fā)展區(qū)、Ⅴ區(qū)較高生產(chǎn)水足跡—適度發(fā)展區(qū)，各區(qū)的位置分布圖詳見圖1。

(1)Ⅰ綠水滿足—綜合發(fā)展區(qū)。該區(qū)地處遼寧東部山區(qū)，平原區(qū)面積占總面積的6%以下，濕潤度0.86～1.36，多年平均降雨量740～1 066 mm，水資源豐富。該區(qū)地形多為山地丘陵，地塊面積小而分散，玉米種植面積較小，玉米藍(lán)水足跡0.05～0.14 m3/kg，綠水足跡0.52～0.62 m3/kg，綠水基本滿足玉米作物的生長(zhǎng)需要。該區(qū)農(nóng)業(yè)規(guī)模經(jīng)營程度和機(jī)械化較低，礦產(chǎn)資源豐富，以工業(yè)為主，農(nóng)業(yè)不是主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。但該區(qū)玉米藍(lán)水足跡較小的特點(diǎn)使得它在適度范圍內(nèi)發(fā)展玉米種植面積不會(huì)增加其他行業(yè)的用水壓力。且該區(qū)降雨量大，濕潤度高，作物蒸散量相對(duì)少，故作物耗水量少。因此，該區(qū)應(yīng)充分利用這些特點(diǎn)，減少玉米的水足跡，節(jié)水增產(chǎn)，起到節(jié)省農(nóng)業(yè)用水從而減少其他行業(yè)用水壓力綜合發(fā)展的作用。除此之外，考慮到其水資源和生態(tài)資源豐富、環(huán)境優(yōu)美等特點(diǎn)，應(yīng)充分發(fā)揮“生態(tài)屏障、特色農(nóng)業(yè)”這兩大功能，在保證生態(tài)涵養(yǎng)的基礎(chǔ)上，發(fā)展特色農(nóng)產(chǎn)品，增加農(nóng)民收入。

圖1 遼寧省基于玉米生產(chǎn)水足跡的聚類分區(qū)Fig.1 Clustering Zoning Map of Liaoning Based on Water Footprint of Corn Production

(2)Ⅱ高生產(chǎn)水足跡—保護(hù)發(fā)展區(qū)。該區(qū)毗鄰渤海，平原區(qū)面積占總面積的比例在0～0.23，濕潤度0.61～0.77，多年平均降雨量553～773 mm，玉米的綠水足跡為0.52～0.62 m3/kg，藍(lán)水足跡為0.23～0.30 m3/kg，與其他地區(qū)相比藍(lán)水足跡、總水足跡較高。該區(qū)可用灌溉水量較少，多以蓄水灌溉為主，存在地下水超采、海水入侵等環(huán)境地質(zhì)問題，使一些水源工程報(bào)廢或效率低。經(jīng)濟(jì)以工業(yè)和水產(chǎn)業(yè)為主，農(nóng)業(yè)為輔。因此，該區(qū)應(yīng)在發(fā)展工業(yè)和水產(chǎn)經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，注重農(nóng)業(yè)水資源的可持續(xù)發(fā)展，提高綠水和藍(lán)水的利用率，利用水源工程引入淡水，或在有能力的條件下進(jìn)行海水淡化以解決水資源壓力。

(3)Ⅲ低生產(chǎn)水足跡—重點(diǎn)發(fā)展區(qū)。該區(qū)域位于遼河沖積平原，地勢(shì)平坦，土地肥沃，濕潤度0.67～0.79，多年平均降雨量在591～700 mm，水土資源較匹配，種植作物以玉米為主，2011-2015年沈陽、鐵嶺玉米種植面積分別達(dá)總糧食作物播種面積的52%、63%以上，占遼寧省玉米種植面積的32%以上，是遼寧省玉米主產(chǎn)區(qū)。該區(qū)玉米藍(lán)水足跡0.1～0.16 m3/kg，綠水足跡0.39～0.41 m3/kg，玉米生產(chǎn)水足跡0.49～0.57 m3/kg，玉米生產(chǎn)水足跡最低，說明該區(qū)適宜玉米生長(zhǎng)，玉米生產(chǎn)對(duì)水資源的利用比較合理。其較優(yōu)的土壤、氣候和種植條件使該區(qū)成為玉米種植的重點(diǎn)發(fā)展區(qū)，因此可考慮增加玉米播種面積，發(fā)揮玉米種植的規(guī)模優(yōu)勢(shì)，力爭(zhēng)打造遼寧省的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田樣板，率先實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化。

(4)Ⅳ藍(lán)水依賴—優(yōu)化發(fā)展區(qū)。該區(qū)地勢(shì)起伏，水土流失嚴(yán)重，濕潤度0.44～0.56，多年平均降雨量453～532 mm，降雨年內(nèi)分布不均，春旱現(xiàn)象比較嚴(yán)重，屬于缺水地區(qū)。該區(qū)的主要農(nóng)作物為玉米，也是遼寧省玉米的主產(chǎn)區(qū)，2011-2015年該區(qū)玉米種植面積均達(dá)總糧食作物播種面積的55%以上，占遼寧省玉米總種植面積的38.7% ，該區(qū)玉米生產(chǎn)水足跡為0.58～0.67 m3/kg，其中藍(lán)水足跡0.21～0.23 m3/kg，綠水足跡0.30～0.33 m3/kg，跟其他區(qū)相比綠水足跡明顯較小，對(duì)藍(lán)水的依賴性比較大。國家實(shí)施的東北“節(jié)水增糧行動(dòng)”在該區(qū)有許多成功案例。因此，該區(qū)應(yīng)吸收節(jié)水項(xiàng)目中的經(jīng)驗(yàn)，大力推廣不同形式的大壟雙行膜下滴灌玉米種植模式，提高水分利用效率，促進(jìn)糧食增產(chǎn)，同時(shí)也要兼顧生態(tài)環(huán)境，根據(jù)地形地貌特點(diǎn)因地制宜的發(fā)展多種農(nóng)業(yè)類型，繼續(xù)優(yōu)化種植業(yè)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)農(nóng)產(chǎn)品綜合生產(chǎn)力和競(jìng)爭(zhēng)力。

(5)Ⅴ較高生產(chǎn)水足跡—適度發(fā)展區(qū)。該區(qū)位于遼東低山丘陵與遼河平原的過渡地帶，平原區(qū)面積占總面積的比例40%。濕潤度在0.76，多年平均降雨量為700～800 mm，2011-2015年該地區(qū)玉米種植面積均達(dá)50%以上，玉米藍(lán)水足跡0.17 m3/kg，綠水足跡0. 54 m3/kg。該區(qū)降雨量?jī)H次于Ⅰ區(qū)，但玉米生產(chǎn)水足跡較高，城市化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響明顯，土地、資金、人力等生產(chǎn)資源非農(nóng)化比例較高，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入相對(duì)較少，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水效率不高，工業(yè)生產(chǎn)是區(qū)域經(jīng)濟(jì)來源的重要組成部分。該區(qū)工業(yè)污水排放不能良好的控制，水污染問題突出，生態(tài)環(huán)境遭到破壞。因此，該區(qū)應(yīng)適度開發(fā)水資源，完善地表蓄水工程建設(shè)，加強(qiáng)地下水保護(hù)并減少地下水開采；特別需要加強(qiáng)污水排放監(jiān)控和管理，建立污水處理廠，合理引進(jìn)先進(jìn)的污水處理工藝對(duì)污水進(jìn)行凈化，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

3 結(jié) 論

在計(jì)算遼寧省各地市玉米生產(chǎn)水足跡的基礎(chǔ)上，對(duì)2011-2015年內(nèi)影響玉米生產(chǎn)水足跡的因素進(jìn)行顯著性分析，對(duì)18個(gè)指標(biāo)提取了主成分，基于前5主成分對(duì)14個(gè)地級(jí)市進(jìn)行了聚類。結(jié)論如下：

(1)遼寧各地市降水量越大，空氣越濕潤，土地越平坦，地理位置越靠北則玉米生產(chǎn)水足跡有減小的趨勢(shì)；玉米種植面積比例越大，則該地市就有規(guī)模優(yōu)勢(shì)，單位產(chǎn)量越高，玉米的水足跡也有減小的趨勢(shì)；欲降低玉米的生產(chǎn)水足跡可以從適當(dāng)減少單位面積的化肥施用量和在保證玉米單產(chǎn)的條件下提高灌溉水的水分生產(chǎn)率兩個(gè)方面入手。

(2)基于玉米生產(chǎn)水足跡可將遼寧分為5個(gè)區(qū)域，分別為Ⅰ綠水滿足—綜合發(fā)展區(qū)(鞍山、撫順、本溪、丹東)、Ⅱ高生產(chǎn)水足跡—保護(hù)發(fā)展區(qū)(大連、營口、葫蘆島)、Ⅲ低生產(chǎn)水足跡—重點(diǎn)發(fā)展區(qū)(沈陽、鐵嶺、盤錦)、Ⅳ藍(lán)水依賴—優(yōu)化發(fā)展區(qū)(阜新、錦州、朝陽)、Ⅴ較高生產(chǎn)水足跡—適度發(fā)展區(qū)(遼陽)。不同區(qū)應(yīng)結(jié)合自身特點(diǎn)，調(diào)整作物種植結(jié)構(gòu)，優(yōu)先使用綠水，科學(xué)合理灌溉，充分利用現(xiàn)有的節(jié)水灌溉工程減少損失，減少面源的污染等措施來減少玉米的水足跡，從而控制農(nóng)業(yè)用水量，減緩水資源壓力。