气候变化对华北平原地下水灌溉供水可靠性的影响及适应性管理研究

Agricultural production in the North China Plain (NCP) relies heavily on groundwater irrigation and results in rapid groundwater depletion and adverse environmental effects. Moreover, such situation is also threatened by the climate change. However, few studies have quantitatively analyzed how climate change affects the reliability of groundwater supply for irrigation, especially at micro-level. Although adaptive water management has been paid high attention by policy makers and researchers to mitigate the negative effects of climate change, existing quantitative studies on groundwater irrigation management don’t consider the effects of climate change. Therefore, the role of current irrigation management in mitigating potential negative effects of climate change on the reliability of groundwater supply for irrigation has not been understood well. The aim of this study is to identify how climate change influence groundwater supply reliability for irrigation in the NCP and explore the role of adaptive groundwater irrigation management in mitigating potential negative effects of climate change. Finally, some policy implications will be provided based on the results to deal with climate change, ensure food security and carry out sustainable groundwater management.

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水可靠性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水可靠性影响方面能起到多大作用尚不清楚。为此，本研究旨在通过定量分析气候变化对我国华北平原地下水灌溉供水可靠性的影响，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制度在减少气候变化对地下水灌溉供水可靠性影响方面的作用，为国家应对气候变化、开展可持续的水资源管理、保障粮食安全提供实证依据和科学对策。

项目的总体目标是基于实地调查数据和二手气候数据，在村级和农户层面上定量分析气候变化对华北平原地下水灌溉供水可靠性的影响，以及地下水灌溉管理制度演变在应对气候风险、保障农业生产方面的成效，为决策部门应对气候变化风险、制定可持续的地下水管理策略提供实证依据。. 研究团队通过有效的合作，圆满完成了预期目标，取得了以下成果： 建立了建立了社区和农户地块层次的气候变化对地下水灌溉可靠性影响与适应的一手和二手资料数据库；揭示了华北平原地下水灌溉供水可靠性的变化；分析了长期和短期气候因素对村极层面和地块层面地下水灌溉供水可靠性的影响；描述了华北平原地下水灌溉管理应对气候变化的适应性反应；评估了华北平原地下水灌溉管理制度应对气候风险的适应成效。. 结果表明，在华北平原井灌村，村里机井向农民提供地下水灌溉的供水可靠性呈现下降趋势，农民在地块水平上获得地下水灌溉的可靠性也呈现下降趋势。无论是长期气候条件，还是短期天气状况，均会显著影响地块的灌溉及时率，但影响会有所差异。长期气候条件和短期天气状况也会影响村级的地下水灌溉供水可靠性，但对依赖深层含水层和浅层含水层的村的影响是不同的。过去20多年，华北平原的地下水灌溉管理方式发生了变化，机井产权从集体产权向非集体产权的演变，有井的农民向没井的农民有偿提供地下水灌溉服务的非正规的“地下水灌溉服务市场”充当了重要角色，这种变化在应对气候风险、提高灌溉用水效率、保障农业生产方面显有成效。尽管相对于用集体机井灌溉，从地下水灌溉服务市场买水灌溉和从自家机井抽水灌溉的农民会减少对小麦的灌溉用水量，但小麦的单产却没有受到负面影响。