張 沛，龍愛華，海 洋，鄧曉雅，王 浩，劉 靜，李 揚

（中國水利水電科學研究院流域水循環(huán)模擬與調控國家重點實驗室，北京100038）

0 引言

全球農業(yè)用水占總用水量的70%～75%［1-3］，農業(yè)用水是人類開發(fā)利用水資源系統(tǒng)以及影響生態(tài)系統(tǒng)的主要擾動因素，科學地定量農業(yè)用水是合理配置與調控區(qū)域水資源開發(fā)利用的基礎工作［4］。長期以來，我國依賴傳統(tǒng)逐級統(tǒng)計的用水量計算方法，實踐證明其準確性有待改進。以新疆農業(yè)用水統(tǒng)計為例，據2001—2010年新疆水資源公報，新疆農業(yè)用水量從2001年的463.85×108m3緩慢增加至2010年的495.95×108m3，而新疆維吾爾自治區(qū)第一次水利普查結果顯示，2011年新疆農業(yè)用水達到了591.75×108m3，這一突變凸顯出傳統(tǒng)的區(qū)域農業(yè)用水量統(tǒng)計存在一定的問題。源于虛擬水理論方法的水足跡概念理論與方法為真實測量農業(yè)用水量提供了一種新思路和新方法，水足跡理論可以真實地反映一個地區(qū)或一個國家對水資源的真實需求和占用情況，用以表達人類對水資源系統(tǒng)水資源量的壓力大?。?-6］。目前，國際上對農作物水足跡的研究大致集中在3個方面：一是對大宗和典型農作物生產水足跡的時空演變進行探討［7-10］，或者橫向比較不同區(qū)域間農作物水足跡的差異及影響因素［11-12］，為解決水資源短缺和創(chuàng)新水資源管理體制提供新思路［6］；二是基于農作物水足跡對水資源壓力和用水結構、效率進行評價［13-15］，對農業(yè)種植結構進行優(yōu)化［16］；三是對影響農作物生產水足跡的氣象和農業(yè)投入因素進行初步探索［17-19］。通過以上分析可知，水足跡理論從系統(tǒng)的角度出發(fā)，將經濟、政策、資源與環(huán)境結合起來，從外部入手尋求解決途徑，從宏觀政策方面而不僅是從技術方面探究水資源消耗問題。農作物水足跡核算是研究其他行業(yè)、產業(yè)生產和消費水足跡的基礎，可以為解決水資源緊缺地區(qū)水安全與農業(yè)用水科學調控提供參考［20-21］。

作為我國重要的農產品生產基地，新疆生產了全國棉花的63%、甜菜的56%、葡萄的20%、梨的6%和糧食的2%［22］，干旱缺水的新疆成為大量輸出高耗水農產品的典型，新疆農業(yè)用水量不僅長期以來占到其經濟社會總用水量的95%以上。進入21世紀以來，農業(yè)灌溉規(guī)模更是不斷膨脹，農業(yè)用水日益擠占生態(tài)環(huán)境用水，嚴重危害本底十分脆弱的生態(tài)環(huán)境［23］，農業(yè)用水在未來也將會面臨巨大的挑戰(zhàn)［24］，但現有統(tǒng)計數據難以客觀描述新疆農業(yè)耗用的水資源量。因此，借助水足跡理論，探究在農業(yè)生產規(guī)模日益擴大的背景下農業(yè)生產活動消耗的水資源，及其在時空上的分布和演變是本研究的核心問題，也是當地政府和諸多學者最關注的焦點之一。此外，工業(yè)基礎薄弱等導致新疆區(qū)域經濟欠發(fā)達，國家和新疆當地政府實施的一系列經濟發(fā)展戰(zhàn)略和政策對農業(yè)用水的影響是本文研探的另一問題。

本文以水足跡理論為指導，研究新疆28年間（1988—2015年）農作物水足跡的時空分布及演變過程，探究新疆農作物水足跡增長的變化及驅動機制，揭示農作物水足跡與國家、地方政策和社會活動之間的關系，以期為深入解析新疆農業(yè)增長與水資源開發(fā)利用及生態(tài)環(huán)境之間的時空演化關系，以及相關決策與政策制定提供參考。

1 數據與方法

1.1 研究區(qū)概況

新疆深居亞歐大陸內陸腹地，位于73°25′～96°24′E、34°09′～49°08′N之間，總面積1.66×106km2，區(qū)內地形地貌從北至南呈現鮮明的“三山夾兩盆”格局，分別為阿爾泰山脈、天山山脈和昆侖山山脈，以及阿爾泰山脈與天山山脈之間的準噶爾盆地、天山山脈與昆侖山山脈之間的塔里木盆地，其中天山山脈將新疆地域分為北疆、南疆和東疆三大區(qū)域。區(qū)內大部分區(qū)域氣候干燥、降雨稀少，新疆多年平均年降水量為146.4 mm，其中北疆、南疆和東疆年均降水分別為215.0 mm、70.7 mm和21.7 mm；年均蒸發(fā)能力為1 600～2 300 mm，年均日照時數2 808.6 h。由于年溫差、日溫差均較大，冬寒夏熱，發(fā)展農業(yè)生產的光、熱和土地資源條件十分優(yōu)越。據統(tǒng)計，2015年新疆農作物總種植面積為6.13×106hm2，其中棉花的種植面積2.27×106hm2，小麥、玉米種植面積分別為1.24×106hm2和0.96×106hm2；同期新疆總供水量577.18×108m3，其中國民經濟用水561.37×108m3；國民經濟用水中農業(yè)灌溉540.61×108m3①數據來源于新疆維吾爾自治區(qū)水利廳《新疆維吾爾自治區(qū)水資源公報2015》。，分別占第一產業(yè)用水、國民經濟用水、新疆總用水的98.94%、96.30%和93.84%，是新疆用水的絕對主體。

1.2 研究方法

（1）農作物水足跡計算

本次研究采用聯合國糧農組織的Cropwat模型［25-26］區(qū)分計算了農作物水足跡中的藍水足跡與綠水足跡，由于農作物灰水足跡的計算方法及指標尚未統(tǒng)一認識［27］，且新疆的農業(yè)灰水足跡量相對較?。?8］，本次研究暫不考慮灰水足跡。農作物綠水足跡的計算公式為

式中：WFPgreen為農作物綠水足跡（m3·t-1）；CWUgreen為農作物綠水用量（m3·hm-2）；Y（yield）為農作物單位面積產量（t·hm-2）；ETgreen為農作物綠水需水量（mm）；10是常量因子，是將水的深度（mm）轉化為單位陸地面積水量（m3·hm-2）的轉換系數；總和∑計算的是從種植日期（第一天）到收獲日期的積累量（lgp為length of growth process，表示生長期的長度，以日計量）；ETc為農作物蒸發(fā)蒸騰量（mm），采用FAO推薦的Cropwat 8.0軟件計算；Peff為有效降雨量（mm）。

農作物水足跡藍水足跡的計算公式為式中：WFPblue為農作物藍水足跡（m3·t-1）；CWUblue為農作物藍水用量（m3·hm-2）；ETblue為農作物藍水需水量（mm）。其他量與上式相同。

計算得到新疆各個生產單元農作物生產的藍水、綠水足跡后，藍水足跡與綠水足跡之和即為農作物水足跡。

式中：CWF（crop water footprint）為農作物水足跡總量；i為農作物的種類。

（2）農作物水足跡的空間計算

農作物蒸散發(fā)計算所用的氣象數據來自國家氣象中心的66個位于新疆境內的氣象站，基本覆蓋了新疆14個地州市。本次研究以各氣象站覆蓋區(qū)域內的各種典型農作物進行計算，因此以地州市為分析單位的過程中，存在同一農作物多個藍水、綠水用量的不同結果，為此需要將分析單元內的各個氣象站計算結果進行加權，才能夠得到該地區(qū)該農作物藍水與綠水用量。本研究選用反距離加權法對該農作物ET0數據進行差值計算［29-30］。

式中：z0為待插值點的估計值；zi為控制點i的z值；di為控制點i與待插值點0之間的距離；n為在估算中用到的控制點的數目；k為指定的冪級，本研究中取值為2。

式中：（x0，y0）為待插值點0的坐標；（xi，yi）為控制點i的坐標；控制點i為氣象站點，待插值點0為每個地州市的中心點。

1.3 數據來源

本研究計算了新疆近20種主要農作物的藍、綠水足跡，所需的降水量、日照、濕度、氣溫、風速等氣象數據來源于國家氣象中心（http：//www.nmic.cn/），社會經濟數據中農業(yè)生產相關數據來源于統(tǒng)計年鑒（包括自治區(qū)年鑒和兵團年鑒）［31-32］，部分缺失年份數據采用時間序列數據插值方法處理補充。本文所涉及的研究區(qū)及氣象站點分布如圖1所示。

2 結果與分析

2.1 新疆農作物水足跡時空變化

圖1 研究區(qū)概況Fig.1 Map showing the topography and distribution of meteorological stations in Xinjiang

對新疆1988—2015年近20種主要農作物的水足跡計算結果（圖2）表明，28年間新疆全境農作物水足跡總量由1988年的130.24×108m3增加到2015年的464.80×108m3，增加了257%，年均增長量為11.95×108m3。新疆1988—2015年農作物水足跡序列的增長趨勢表明（y=0.53x2-2.13×103x+2.11×106，R2=0.94），28年間新疆農作物水足跡不僅處于快速增長的階段，而且增長速率越來越快（Mann-Kendall檢驗統(tǒng)計量為6.50，P＜0.001）［33］。

圖2 新疆范圍內1988—2015年農作物水足跡總量及增長趨勢Fig.2 Total amount and increase tendency of the crop water footprint in Xinjiang from 1988 to 2015

從新疆三大區(qū)域空間水足跡增長看，28年間南疆、北疆和東疆三大區(qū)域農作物水足跡的增長態(tài)勢差異顯著，南疆農作物水足跡增長量的絕對值最大，趨勢也作為明顯，北疆次之，東疆相比較弱（見圖2）。南疆5個地州市地處干旱少雨的內陸腹地，同時非農經濟極其落后，因此擴張農業(yè)種植規(guī)模便是區(qū)域經濟增長的主要著力點，農作物水足跡從1988年的73.91×108m3增加到2015年的270.50×108m3，總量增長了266%，年均增加7.02×108m3；北疆地區(qū)雖然工業(yè)經濟相對較為發(fā)達，但由于農業(yè)發(fā)展條件較優(yōu)、農業(yè)基礎設施建設較快、規(guī)?；洜I基礎較好，因此其農業(yè)種植規(guī)模在近30年中獲得了不亞于南疆地區(qū)的擴張速度，其水足跡從1988年的43.51×108m3增加到2015年的170.07×108m3，增長了291%，年均增長4.52×108m3；東疆地區(qū)水資源總量和農業(yè)灌溉規(guī)?；鶖敌?，其水足跡從1988年的12.83×108m3增加到2015年的24.22×108m3，總量增加了88.8%，年均增長量約0.41×108m3。

從14個地州市看，2015年農作物水足跡超過40×108m3的地州市從高到低分別是喀什、阿克蘇、昌吉、巴州和塔城。阿克蘇和喀什是新疆灌溉規(guī)模最大的2個地州市，據2011年新疆水利普查結果，2011年底阿克蘇地區(qū)和喀什地區(qū)灌溉面積分別達0.93×106hm2和0.90×106hm2，占新疆灌溉面積的15.11%和14.64%?？死斠朗兄еa業(yè)是石油化工業(yè)，農業(yè)規(guī)模很小，因此農作物水足跡最小。從14個地州市的年均增長量（圖3）可以看出，增長量最高的是阿克蘇地區(qū)，高達2.73×108m3·a-1，其次是喀什地區(qū)，為2.42×108m3·a-1；吐魯番市農作物水足跡雖然高于阿勒泰地區(qū)、克州和烏魯木齊市，但是年均增長量卻很低，為0.04×108m3·a-1，僅僅高于克拉瑪依市，這一方面是吐魯番市水土資源開發(fā)歷史悠久，但其水資源極其有限，農作物種植規(guī)模早已到達其承載力極限，因此近30年年際間變化不顯著。

圖3 新疆各地州市農作物水足跡年均增長量Fig.3 The annual growth amount of crop water footprint in all prefectures and cities of Xinjiang

與我國“五年計劃”的部署相協調，本研究將整個研究時段劃分為1991—2000年（“八五”、“九五”期間）、2001—2010年（“十五”、“十一五”期間）和2011—2015年（“十二五”期間）三個時段進行分析的結果（圖4）表明，1990年新疆范圍內農作物水足跡超過20.00×108m3的地州市分別是昌吉（37.50×108m3）、喀什（33.70×108m3）、阿克蘇（30.00×108m3）和伊犁（20.70×108m3）。1991—2000年期間，阿勒泰、博州、哈密、塔城、吐魯番和伊犁的農作物水足跡量有所下降，其他地州市有不同幅度的上升。2000—2010年期間，各地州市的農作物水足跡量均呈現大幅度上升的趨勢，博州、塔城、伊犁等地州市農作物水足跡增長的幅度超過了50%，然而“十二五”期間，僅僅5年內新疆范圍內農作物水足跡的增長量為128.00×108m3，比過去20年（1991—2010年）內的增加量（127.00×108m3）還要多，表明自2010年以來開始全面發(fā)力的全國對口援疆在一定程度上有力促進了新疆農業(yè)規(guī)模的迅速膨脹。其中喀什和阿克蘇的農作物水足跡分別已經達到99.90×108m3和95.10×108m3，這是塔里木河的兩條源流阿克蘇河與葉爾羌河流經這兩個地州市，區(qū)域農業(yè)引水便捷。

2.2 新疆農作物藍水足跡與綠水足跡構成及變化

由于農作物種植結構、經濟發(fā)展水平和氣候條件存在差異，南、北和東疆之間藍水足跡與綠水足跡的構成差異也較大，見圖5。從新疆范圍的藍水足跡與綠水足跡構成［圖5（a）］看，新疆農作物綠水足跡總量從1988年的25.68×108m3增加到2015年的89.37×108m3，在農作物水足跡總量中的占比平均為17.05%?？梢钥闯觯m然農作物綠水足跡數量上呈現增加趨勢［圖5（a）］，但在總水足跡中的占比呈現不顯著地下降趨勢。農作物綠水足跡總量增加原因主要有兩個方面，一個是種植面積的擴大，另一個是降水的增多［34-35］。種植面積的擴張一方面使得農作物承受降水的面積增大，降水量增加，有效降水的利用量也相應增加，另一方面不少擴張的種植面積源于對天然綠洲的開發(fā)，農業(yè)種植替代天然綠洲的結果從用水層面實際也是將生態(tài)環(huán)境用水轉換為人工消耗；近50年來整個新疆地區(qū)的降水量呈顯著的增加趨勢［36］，廣大干旱區(qū)由于降水量少、深層滲漏量小，地表和土壤截留占絕大部分，因此有效降水量相對較高，有些地方可以達到降水量的90%～95%；同時，品種改良也會提高農作物對降水的利用，使綠水足跡增加。

圖4 新疆各地州市農作物水足跡空間分布Fig.4 Spatial distribution of crop water footprint in all prefectures and cities of Xinjiang

從空間分布看，南疆地區(qū)多年平均年降水量僅為70.7 mm（1988—2015年），使得其綠水足跡多年平均占比僅占農作物水足跡的6.76%［圖5（b）］；平均降水量比南疆還少的東疆地區(qū)農作物綠水足跡占農作物水足跡的比例多年平均僅為3.55%［圖5（c）］；北疆地區(qū)的降水量相對較高，有效降水利用量較南疆和東疆地區(qū)高出許多，綠水足跡占比的平均值為31.45%［圖5（d）］。

3 新疆農作物水足跡演變的驅動機制

3.1 農作物水足跡增長的原因

氣候條件、農業(yè)投入和種植結構等是農作物水足跡的變化的主要內在因素［17-19］，而從水足跡以及參考農作物蒸發(fā)量（ETc）［37］的計算方法來看，農作物種植面積和產量是決定農作物水足跡變化的直接因素。從農作物水足跡與種植面積和農作物產量增長的趨勢來看，三者具有較好的一致性（如圖6所示），水足跡與種植面積、農作物產量的相關系數分別為0.909和0.925，呈極顯著正相關（P＜0.001），這主要是因為農作物種植面積與產量之間存在著強烈的共線性。為除去此共線性效應并探究與農作物水足跡的變化最為相關的因素，本研究采用年際間增長率變化來探究二者與水足跡增長之間的同步效應與相關性。

表1 呈現了農作物水足跡與農作物種植面積、總產量年際增長率之間的相關關系的配對t檢驗結果。農作物水足跡的年際增長率與種植面積年際增長率之間的相關性較總產量年際增長率顯著且相關系數達到0.88，并且配對t檢驗的均值和標準差均小于種植面積的年際增長率，說明農作物水足跡與種植面積之間的相關性與同步效果更強。這是因為新疆“無灌溉則無農業(yè)”的模式下種植面積的擴張必然導致灌溉用水量的上升，從而引起了農作物水足跡的升高。由此可見，農作物種植面積的擴張是新疆農作物水足跡增長的核心驅動因素。

3.2 農作物水足跡增長突變及其與相關建設的適應性

圖6 新疆農作物水足跡與農作物種植面積、總產量之間的關系Fig.6 Annual variations of crop planting area，crop water footprint and total crop output

28年間，雖然新疆農業(yè)增加值在GDP中所占的比重呈現逐年降低的趨勢，但農業(yè)依然是新疆的支柱型產業(yè)，尤其對南疆而言農業(yè)仍是國民經濟的主導產業(yè)［38］。由前述分析可知，農作物水足跡快速增長源于農業(yè)種植規(guī)模的急劇擴張，為進一步探求進入快速增長的時間節(jié)點，對新疆農作物水足跡進行Mann-Kendall突變檢驗［33］，結果如圖7所示。檢驗曲線［圖7（a）］顯示UF統(tǒng)計量曲線始終大于0且自1997年開始超過了1.96（0.05顯著性水平），說明這一時期水足跡總量呈現顯著增長趨勢且增長勢頭越來越快。UF統(tǒng)計量曲線和UB統(tǒng)計量曲線相較于2005年處，說明序列在2005年發(fā)生突變（F=9.63，P=0.005），即2005年之前水足跡總量增長相對較為緩慢，而2005年之后的增長趨勢日益加快。

表1 農作物水足跡年增長率與產量、種植面積年增長率之間的相關關系Table 1 The relationships between annual growth rate of crop water footprint and growth rate of yield，planting area

以2005年作為分界點，分別對1998—2005年和2005—2015年兩個階段進行線性趨勢擬合［圖7（b）］可知，1988—2005年間水足跡總量雖然有增加趨勢，但總體上來說增長速率不高，這一階段的線性擬合斜率（即整體變化率）為4.41（Mann-Kendall檢驗統(tǒng)計量為4.17，P＜0.001）；而2005年之后，增長的趨勢更加明顯，斜率達到了22.97（檢驗統(tǒng)計量Z為3.89，P＜0.001），即2005年之后水足跡的年均增長量高達22.97×108m3，是前一階段增長量的5.2倍。

圖8 （a）表明南疆水足跡總量的序列增長存在突變點，發(fā)生突變的時間為2003年（UB統(tǒng)計量與UF統(tǒng)計量的交點，F=12.42，P=0.002）。2003年之后南疆水足跡的年均增長量（12.87×108m3）是前一階段（2.87×108m3）的4.48倍［圖8（b）］。造成這一突變的主要原因是2003年前后塔里木河近期綜合治理部分工程已經建成且尚未形成統(tǒng)一的管理格局，造成了農業(yè)灌溉引水的任意與便捷，從而促進了實際灌溉面積的增加。

新疆北部地區(qū)（包括東疆的哈密、吐魯番和北疆的7個地州市）農作物水足跡的Mann-Kendall突變檢驗的結果［圖9（a）］顯示，UF統(tǒng)計量曲線與UB統(tǒng)計量曲線相交于2007年，說明新疆北部地區(qū)農作物水足跡序列在2007年前后的增長速度存在著顯著的差異（F=5.89，P=0.02），即2007年之前增長的趨勢較為緩慢，年均增長量（即斜率）為1.77×108m3，而2007年之后年均增長量為9.12×108m3，是前一階段的5.15倍［圖9（b）］。這可能與2006年北疆地區(qū)“引額濟烏”、“引額濟克”工程全面建成運行有關，同時伊犁河上恰普其海、吉林臺等一級水利樞紐也建設完畢，北疆地區(qū)農業(yè)灌溉便利程度與保證率大大提升，使新疆北部地區(qū)耕地面積和農業(yè)灌溉面積得以大幅度擴張。

上述分析表明，新疆范圍內均在2005年前后（南疆為2003年，北部為2007年）出現了農作物水足跡增長發(fā)生突變現象，而其本質是南疆地區(qū)和新疆北部地區(qū)分別于2003和2007年之后農作物種植面積出現了大幅度的增加。

圖9 北疆農作物水足跡Mann-Kendall突變檢驗與分階段線性擬合Fig.9 The Mann-Kendall abrupt test（a）and staged linear fitting（b）of crop water footprint in northern Xinjiang

3.3 農業(yè)種植面積變化的政策驅動

人類對糧食與經濟利益的需求是農業(yè)種植面積不斷擴張的源動力。新疆在2000年前后已實現糧食的自給自足與糧食安全［39］，但在產業(yè)優(yōu)勢轉移、扶貧攻堅與全國性援疆等政策的驅動下新疆農業(yè)種植面積的擴張趨勢愈演愈烈。

自1995年以來，新疆政府實施了大企業(yè)大集團和“一黑一白”戰(zhàn)略，將優(yōu)勢資源轉換為經濟優(yōu)勢?！耙缓谝话住睉?zhàn)略中的“白”指的是棉花種植以及棉紡織業(yè)，相關行業(yè)的經濟產值占新疆工農業(yè)總產值的18%，而棉花種植業(yè)的產值更是占到了新疆農業(yè)總產值的40%左右，由此可知棉花種植以及棉花初級加工是新疆尤其是南疆地區(qū)的占據比較優(yōu)勢的產業(yè)部門。大企業(yè)大集團和“一黑一白”戰(zhàn)略在農業(yè)上的體現就是將農業(yè)資源優(yōu)勢轉化為經濟優(yōu)勢的“灰色開發(fā)”，在當地政府的默許下，一些個體戶、企業(yè)老板、建筑承包商、當地和外地居民無規(guī)劃地開墾土地。例如，喀什地區(qū)的伽師縣僅2004—2008年農作物種植面積增加了20%［40］。雖然新疆政府已經出臺了一些嚴禁打井開荒的文件，但開地墾荒的勢頭未得到有效遏制，這在耕地面積近10年保持高速增長的現狀可見一斑［41-42］。

2001—2010年西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施以及中央扶貧等政策對新疆的傾斜，黨中央國務院提出了“穩(wěn)疆興疆，富民固邊”的戰(zhàn)略。在農田水利、鄉(xiāng)村道路、引水安全等基礎設施建設方面陸續(xù)制定了一系列援助措施。尤其是在農業(yè)種植以及農田水利兩個方面的資金投入占到50%～60%，而2001—2004年間僅農田水利建設一項的資金投入占比更是超過了35%［43］，這一系列措施則是直接驅動了新疆農業(yè)種植面積的擴張。同時，以土地整治、農業(yè)綜合開發(fā)等名目的各部門規(guī)劃將著眼點放在了農業(yè)開發(fā)，在新疆被“只做加法不做減法”方式的執(zhí)行下，導致了灌溉面積持續(xù)增加。

2011年以來全國對口援疆工作在農業(yè)上及關聯產業(yè)上的投入促進了新疆農業(yè)的進一步發(fā)展。2011—2015年對口援疆資金41%用于具有資源比較優(yōu)勢的能源和礦業(yè)，32%用于房地產行業(yè)，但援疆投資對新疆經濟的拉動情況并不理想。這是由于新疆工業(yè)基礎薄弱、技術水平較低并且遠離內地市場，工業(yè)發(fā)展存在諸多不利條件。另外硬件建設超前于實際發(fā)展需求，甚至出現了“只見廠房，不見開工”的現象［44］。鑒于此一部分對口省份或部門最終不得不將援助傾向投資少、見效快的農業(yè)開發(fā)或改造，典型的手段為建設生態(tài)農業(yè)科技示范園與高效節(jié)水示范區(qū)等措施。2011—2015年援疆資金在農業(yè)及紡織等輕工業(yè)上的投資約640億元（占援疆投資總額的7%）［44］，直接促進了新疆農業(yè)的進一步發(fā)展。例如2011年，北京市援建1 500萬元在策勒縣的農十四師的一個牧場開荒180 hm2；2012年和田地區(qū)洛浦縣的農業(yè)生態(tài)科技示范園區(qū)已經達到了2.07×103hm2?？梢?，難以在工業(yè)發(fā)展上取得實效的對口援疆落實到新墾灌溉面積上，政策對新疆農作物種植面積擴張的驅動作用不可小覷。

圖10 新疆農作物水足跡增長與政策推行之間的關系（耕地面積數據來源于中國科學院資源環(huán)境科學數據中心與文獻［42］）Fig.10 The relationship between increase of crop water footprint and implementation of policies

按照上述時間節(jié)點，將新疆的農作物水足跡與耕地面積變化情況劃分為4個階段來看（圖10），在“一黑一白”戰(zhàn)略推行前后農作物水足跡與灌溉面積的變化趨勢發(fā)生了逆轉；西部大開發(fā)實施與黨中央對新疆扶貧工作傾斜之后的10年內，新疆耕地面積的增長量是前10年增長量的2倍，農作物水足跡的增長量更是前10年增長量的9倍；而對口援疆工作全面開展的5年來（2011—2015年），新疆耕地面積增加了1.0×106hm2，而水足跡增長量則是前10年增長量的1.11倍。由此可見，經濟發(fā)展政策的出臺和推行與耕地面積和農作物水足跡的變化關系密切，是驅動新疆地區(qū)農業(yè)種植面積擴張和農作物水足跡增長的重要因素。

4 結論

本文從水足跡理論出發(fā)，采用FAO推薦的Cropwat軟件計算了新疆1988—2015年近20種農作物用水消耗，并利用Mann-Kendall趨勢和突變檢驗的方法，分析了28年來新疆農作物水足跡的時空變化，對農作物水足跡驅動因素及驅動機制進行了探索討論。研究表明，新疆范圍內農作物水足跡28年間總量增加了257%；水足跡序列在2005年前后增長出現了突變（南疆為2003年，北部為2007年），后一階段增長率是前一階段的3倍以上；從農作物水足跡中藍水足跡與綠水足跡的構成看，農作物綠水足跡呈持續(xù)增加趨勢，但其在農作物水足跡總量中的比例略有下降，表明近30年人類活動影響下的藍水消耗增長超過同期農作物自身對天然降水利用的增長。進一步分析表明，農業(yè)種植規(guī)模的快速擴張是新疆農作物水足跡大幅度增加的根本原因，而脫貧致富、扶貧攻堅等經濟發(fā)展需求下的政策（戰(zhàn)略）是促進農業(yè)種植規(guī)模（灌溉面積）持續(xù)快速增長的主要驅動因素之一。以解決當地民生問題為目標而制定政策的初衷固然好，但由于新疆可用水資源量少的限制，一味地發(fā)展見效快但耗水高、產值低的農業(yè)是“竭澤而漁、焚林而獵”，不可持續(xù)，由此造成的生態(tài)環(huán)境退化及次生問題的經濟損失更是不可估量。因此在制定相關經濟發(fā)展戰(zhàn)略與決策時應該注重產業(yè)結構調整和轉型而并非單一追求經濟總量的增長，應當以長遠的眼光來科學審視經濟發(fā)展而非僅僅局限于眼前的收益。

新疆水資源極其匱乏，但卻承擔著國家商品棉基地等農業(yè)生產的重要任務，稀缺的水資源隨著農產品的轉移而向區(qū)域外輸送，從而形成了以“虛擬水”為實質的“西水東送”格局。在水利工程日趨完善的情況下，如何加強水資源在產業(yè)間的合理配置和調控，如何落實最嚴格的水資源管理制度，支撐新疆的生態(tài)文明建設將是未來新疆各級部門的重要課題。同時，從生態(tài)補償的角度，新疆通過農產品向外輸送多少虛擬水，這些水又主要輸送到哪些省市、哪些部門，將在下一步的研究中進行深入探討研究。