全 文 ：第２０卷　第２期
　Ｖｏｌ．２０　 Ｎｏ．２
草　地　学　报
ＡＣＴＡ　ＡＧＲＥＳＴＩＡ　ＳＩＮＩＣＡ
　　　２０１２年　 ３月
　 Ｍａｒ．　　２０１２
北方农牧交错带生态用水现状及优化配置分析
———以河北沽源县为例
郑　浩１，２，邵新庆１，２，吕进英１，林长存１，２，何　峰１，２，王　堃１，２＊
（１．中国农业大学动物科技学院，北京　１００１９３；
２．河北沽源国家草地生态系统野外科学观测研究站，河北 沽源　０７６５５０）
摘要：生态用水研究是分析流域水利用不可缺少的一部分，而水科学中关注更多的是社会经济系统的水资源供需
平衡问题，对生态用水的忽视带来了严重的生态退化和环境恶化。本研究选取北方农牧交错带的典型地区河北沽
源县，采用桑斯维特公式（Ｔｈｏｒｎｔｈｗａｉｔｅ）来计算潜在蒸散量，计算出沽源县各项生态用水类型的用水量。结果表
明：沽源县生态用水总量为４．１８３×１０８　ｍ３·ａ－１，其中耕地农作物生态用水１．５０６×１０８　ｍ３·ａ－１，林地植被生态用
水１．５３９×１０８　ｍ３·ａ－１，草地生态用水０．７０５×１０８　ｍ３·ａ－１，园地生态用水０．０２６×１０８　ｍ３·ａ－１，水域生态用水
０．４０７×１０８　ｍ３·ａ－１。从生态用水角度考虑，该县土地利用规划中，应适当退耕，且采取还草比还林更适宜；在保证
经济效益的同时应降低蔬菜和土豆的种植面积。
关键词：生态用水；土地利用；北方农牧交错带；沽源县
中图分类号：Ｆ２３２．２；Ｓ１５７　　　　文献标识码：Ａ　　　　　文章编号：１００７－０４３５（２０１２）０２－０２８７－０５　
Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｗａｔｅｒ　Ｕｓｅ　ａｎｄ　Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｎｏｒｔｈｅｒｎ　Ｅｃｏｔｏｎｅ
———Ｔａｋｉｎｇ　Ｇｕｙｕａｎ　Ｃｏｕｎｔｙ　ｏｆ　Ｈｅｂｅｉ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　Ａｓ　ａ　Ｅｘａｍｐｌｅ
ＺＨＥＮＧ　Ｈａｏ１，２，ＳＨＡＯ　Ｘｉｎ－ｑｉｎｇ１，２，ＬＶ　Ｊｉｎ－ｙｉｎｇ１，ＬＩＮ　Ｃｈａｎｇ－ｃｕｎ１，２，ＨＥ　Ｆｅｎｇ１，２，ＷＡＮＧ　Ｋｕｎ１，２＊
（１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｇｒａｓｓｌａｎｄ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｃｏｌｅｇｅ　ｏｆ　Ａｎｉｍａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｉｎａ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１００１９３，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｇｕｙｕａｎ　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｇｒａｓｓｌａｎｄ　Ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ　Ｆｉｅｌｄ　Ｓｔａｔｉｏｎ，Ｇｕｙｕａｎ，Ｈｅｂｅｉ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　０７６５５０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｗａｔｅｒ　ｕｓｅ　ｉｓ　ｉｎｄｉｓｐｅｎｓａｂｌｅ　ｉｎ　ａｒｅａ　ｗａｔｅｒ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｗａｔｅｒ　ｈｙｄｒｏｌｏ－
ｇｉｓｔｓ　ａｒｅ　ａｌｗａｙｓ　ｃｏｎｃｅｒｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｉｎｔｅｇｒａｌ　ｗａｔｅｒ　ｒｅｓｏｕｒｃｅ　ｂａｌａｎｃｅｓ　ｆｏｒ　ｓｏｃｉａｌ　ａｎｄ　ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｓｙｓｔｅｍｓ　ａｎｄ　ｓｏｍｅ－
ｔｉｍｅｓ　ｉｇｎｏｒｅ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｗａｔｅｒ　ｕｓｅ　ｉｎ　ｗａｔｅｒ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｅｓ．Ｉｔ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｎｅｇｌｅｃｔ　ｏｆ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｗａｔｅｒ　ｕｓｅ　ｔｈａｔ
ｈａｓ　ｃａｕｓｅｄ　ｓｅｒｉｏｕｓ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ａｎｄ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，Ｇｕｙｕａｎ　ｃｏｕｎｔｙ　ｏｆ　Ｈｅｂｅｉ　ｐｒｏｖｉｎｃｅ　ｉｓ
ｓｅｌｅｃｔｅｄ　ａｓ　ａ　ｔｙｐｉｃａｌ　ａｒｅａ　ｏｆ　ｎｏｒｔｈｅｒｎ　ｅｃｏｔｏｎｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｓｕｒｖｅｙ　ｏｆ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｗａｔｅｒ　ｕｓｅ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ
ａｍｏｕｎｔｓ　ｏｆ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｗａｔｅｒ　ｕｓｅ　ａｒｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ　ｕｓｉｎｇ　Ｔｈｏｒｎｔｈｗａｉｔｅ　ｆｏｒｍｕ－
ｌａ．Ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｔｏｔａｌ　ａｍｏｕｎｔ　ｏｆ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｗａｔｅｒ　ｕｓｅ　ａｔ　Ｇｕｙｕａｎ　ｃｏｕｎｔｙ　ｉｓ　４．１８３×１０８　ｍ３·ａ－１，ｉｎ
ｗｈｉｃｈ　ｔｈｅ　ａｖｅｒａｇｅ　ａｎｎｕａｌ　ａｍｏｕｎｔｓ　ｏｆ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｗａｔｅｒ　ｕｓｅ　ａｒｅ　１．５０６×１０８　ｍ３·ａ－１ｉｎ　ａｒａｂｌｅ　ｌａｎｄｓ，１．５３９×
１０８　ｍ３·ａ－１　ｉｎ　ｆｏｒｅｓｔｓ，０．７０５×１０８　ｍ３·ａ－１　ｉｎ　ｇｒａｓｓｌａｎｄｓ，０．０２６×１０８　ｍ３·ａ－１　ｉｎ　ｇａｒｄｅｎ　ｐｌｏｔｓ　ａｎｄ　０．４０７
×１０８　ｍ３·ａ－１　ｉｎ　ｗａｔｅｒ　ａｒｅａｓ．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｕｓｅ　ｏｆ　ｗａｔｅｒ；Ｌａｎｄ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ；Ｎｏｒｔｈｅｒｎ　ｃｒｏｐｌａｎｄ　ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ；Ｇｕｙｕａｎ　ｃｏｕｎｔｙ
　　维持各类生态系统正常发育与相对稳定所必需
消耗和现存的水称为生态用水［１］。我国关于生态用
水的研究主要针对河流和陆地生态系统，如海滦河
流域［２］、海河流域［３］、黄河流域［４］、玛纳斯河流域［５］、
黄土丘陵小流域［６］、新疆地区［７～９］、西北黄土高原地
区［１０］、毛乌素沙地［１１］、西北内陆河地区［１２］、乌兰布
和沙漠东北部［１３］等。２１世纪的水文水资源问题正
面临着巨大的机遇和挑战，水资源短缺是引起北方
生态脆弱问题的重要因素之一。长期以来，人们在
利用水资源时只考虑自身的需求，不考虑其他生物
和环境对水的需求，生态环境遭到了巨大破坏：森林
草原退化、水土流失、土地沙漠化、野生生物栖息地
收稿日期：２０１１－０９－２９；修回日期：２０１１－１２－１０
作者简介：郑浩（１９８８－），男，安徽黄山人，硕士研究生，研究方向为生态恢复和草地管理研究，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈ－１２２１＠１６３．ｃｏｍ；＊通信作者 Ａｕ－
ｔｈｏｒ　ｆｏｒ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｃｅ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｋｕｎ＠ｃａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
草　地　学　报 第２０卷
被破坏、生物多样性减小、河湖湿地萎缩、河道淤积
等［１４］。当前，生态用水和经济用水的矛盾已经成为
北方农牧交错带发展中亟待解决的问题，该区农业
灌溉普遍存在大水漫灌的方式，水资源浪费非常严
重［１５］。因此，加强北方农牧交错带生态用水方面的
研究，对解决其生态环境问题及水资源可持续发展
有着十分重要的作用。本研究以我国生态脆弱
区———北方农牧交错带典型地区河北沽源县为对
象，根据土地利用类型确定其生态用水类型，采用桑
斯维特公式计算潜在蒸散量，进而得出生态用水量。
研究角度将生态用水与土地利用相结合，初步探讨
在土地利用类型上如何合理规划，以减小生态用水
与经济用水的矛盾，探寻水资源利用的可持续性问
题，进而为生态恢复建设提供参考依据。
１　材料与方法
１．１　研究区概况
沽源县位于内蒙古高原东南缘，地理位置 Ｅ
１１４°５０′～１６０°４０′，Ｎ　４１°１４′～４１°５６′，总面积３６５４
ｋｍ２，辖４镇１０乡。全县总的地势是南高北低、东
高西低，最高海拔２１２３ｍ，最低海拔１３５６ｍ，平均
海拔为１５３６ｍ。地貌类型主要可分为中北部、西部
波状高原，东部低山丘陵，南部中低山地。气候类型
属温带半干旱大陆性季风气候，气候干旱，风多雨
少，无霜期短，干旱、风沙、霜冻、冰雹等自然灾害频
繁。多年平均气温１．４℃，多年平均降雨量４００
ｍｍ，无霜期１０６ｄ左右，大风日数５０～７０ｄ，生态退
化严重，为农牧交错带典型脆弱生态区。土壤类型
有灰色森林土、栗钙土、草甸土、沼泽土、盐土，其中
栗钙土为主要类型，占全县土壤分布面积逾８８％。
全县有大小河流１５条，大部分河流由南向北流，河
流短小、净流量小，流域面积不大。
１．２　研究方法
１．２．１　沽源县生态用水类型划分　土地利用基础
数据来源于沽源县国土资源局。参照国家通用的土
地分类系统及实际情况，将沽源县的土地分为８种
类型：①耕地；②林地；③草地；④园地；⑤居民地点
及工矿用地；⑥交通用地；⑦水域；⑧未利用地。根
据生态用水基本定义，有耕地、林地、草地、园地和水
域可计算出生态用水量，所以本研究将沽源县生态
用水类型包括为耕地生态用水、林地生态用水、草地
生态用水、园地生态用水、水域生态用水５大类。
１．２．２　植被生态用水量　植被的生态用水量可看
作是植被实际蒸散量的总和，也就是植被耗水量。
计算中最常用的方法是先用气象要素计算各阶段参
考作物蒸散量（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｃｒｏｐ　ｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ）：
高度一致、生长旺盛、完全覆盖地面而不缺水的低矮
绿色下垫面的蒸散量，其只与气象因素有关，也成为
最大可能蒸散量或潜在蒸散量。本研究采用潜在蒸
散量的术语，潜在蒸散量乘以适当的系数求算各阶
段的植被耗水量。这里采用桑斯维特公式（Ｔｈｏｒｎ－
ｔｈｗａｉｔｅ）来计算潜在蒸散量［１６～２１］。
这是以气温来代表用于蒸散的能量的一种计算
方法，其优点是仅需要月平均气温，计算简单，且春
夏季的计算结果较为准确。计算公式为：
ＥＴ０＝ｋ×１６．２（１０ＴＨ
）Ａ （１）
其中：Ｈ＝∑
１２
ｎ＝１
ｈ
ｈ＝（Ｔ５．０
）１．５１４
Ａ＝６．７５×１０－７　Ｈ３－７．７１×１０－５　Ｈ２＋１．７９×
１０－２　Ｈ＋０．４９
式中：ＥＴ０ 为潜在蒸散量（ｍｍ）；Ｈ 为热量指
数，等于１２个月的总和；Ｔ为月平均气温（℃）；ｈ为
月热量指数，当Ｔ≤０时，ｈ＝０；Ａ为指数，是年热量
指数的非线性函数；ｋ为订正系数，根据纬度查专用
表得到。
在求得当地的植物参考蒸散量后，用植物系数
Ｋｃ做调整后即可得到植物的实际蒸散量，即植物的
蒸散需求量，如公式（２）所示［２１，２２］：
ＥＴｃ＝Ｋｃ·ＥＴ０ （２）
式中：ＥＴｃ为植物蒸散需求量（ｍｍ·ｄ－１）；ＥＴ０
为植物参考蒸散量（ｍｍ·ｄ－１）；Ｋｃ 为植物需水系
数。Ｋｃ值随植物种类、同一种植物所处的生长发育
阶段和生长季节不同而具有不同的数值。
１．２．３　水域生态用水量　水域生态环境用水量主
要考虑为维持湖泊等特定的水、盐以及水生生态条
件，湖泊洼地一年内消耗的水量。根据水量平衡的
原理，在无取水的自然条件下，对于湖泊洼地的水域
地有：
ΔＷ１＝Ｐ＋Ｒｉ－Ｒｆ－Ｅ＋ΔＷｇ （３）
式中：ΔＷ１ 为湖泊洼地蓄水量的变化量；Ｐ 为
降水量；Ｒｉ为入湖的水量；Ｒｆ 为出湖的水量；Ｅ 为
蒸发量；ΔＷｇ 为地下水变化量。
为维持湖泊洼地的生态环境功能，要求湖泊洼
地蓄水量不发生变化，即ΔＷ１＝０。对北方河流而
８８２
第２期 郑浩等：北方农牧交错带生态用水现状及优化配置分析
言，由于蒸发Ｅ 大于降水Ｐ，因此在地下水位维持
动态平衡的条件下（ΔＷｇ＝０），必须有相当一部分的
入湖水量消耗于湖泊与洼地的水面蒸发。因此，可
以认为，湖泊洼地的生态环境用水主要是以维持湖
泊洼地水量平衡而消耗于蒸发的水量，其计算公式
如下：
Ｗ１＝∑Ａｉ（Ｅ－Ｐ） （４）
式中：Ｗ１ 为水面蒸发量，可以表示湖泊洼地的
生态环境用水量；Ａｉ为某一湖泊洼地的水面面积；Ｅ
为蒸发量；Ｐ为降水量。
２　结果与分析
２．１　耕地生态用水量
沽源县农作物以莜麦（Ａｖｅｎａ　ｎｕｄａ）、蔬菜（以
大白菜（Ｂｒａｓｓｉｃａ　ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ）为主）、青贮玉米（Ｚｅａ
ｍａｙｓ）、胡麻（Ｌｉｎｕｍ　ｕｓｉｔａｔｉｓｓｉｍｕｍ）和土豆（Ｓｏｌａ－
ｎｕｍ　ｔｕｂｅｒｏｓｕｍ）为代表，其Ｋｃ值如表１所示［２３～２６］。
采用沽源县气象局气象数据，根据桑斯维特公式计
算出的年均潜在蒸散量ＥＴ０ 为３１６．６ｍｍ（因非生
育期温度长期处于零下，暂不考虑非生育期的土面
蒸发），进而计算出耕地的生态用水总量。
２．２　林地与草地生态用水量
沽源县林地主要树种为杨树（Ｐｏｐｕｌｕｓ　ｓｐ．），所
以本研究就以杨树的植物需水系数代替林地
的［２７～２９］。另外再根据林地资源情况统计，计算出沽
源县林地植被年实际耗水量、年需水量以及林地年
生态用水的总量，具体如表２所示。
表１　耕地植被生态用水量
Ｔａｂｌｅ　１　Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｗａｔｅｒ　ｕｓｅ　ｏｆ　ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ　ｉｎ　ａｒａｂｌｅ　ｌａｎｄ
作物品种
Ｃｒｏｐ　ｖａｒｉｅｔｉｅｓ
面积／×１０８　ｍ２
Ａｒｅａ
需水系数Ｋｃ值
Ｗａｔｅｒ　ｄｅｍａｎｄ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ
年实际耗水量／ｍｍ
Ａｃｔｕａｌ　ｗａｔｅｒ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ
年需水量／ｍｍ
Ａｎｎｕａｌ　ｗａｔｅｒ　ｄｅｍａｎｄ
实际生态用水量／×１０７　ｍ３·ａ－１
Ａｃｔｕａｌ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｗａｔｅｒ　ｕｓｅ
莜麦Ｏａｔ　 ２．３１　 ０．８５　 ２２８．０　 ２６９．１　 ５．２７
蔬菜Ｖｅｇｅｔａｂｌｅ　 １．５０　 ０．９５　 ２４０．６　 ３００．８　 ３．６１
胡麻Ｆｌａｘ　 １．０８　 ０．７０　 １８３．６　 ２２１．１　 １．９８
青贮玉米Ｃｏｒｎ　ｓｉｌａｇｅ　 １．１８　 ０．７１　 １５５．１　 ２２４．８　 １．８３
土豆Ｐｏｔａｔｏ　 １．０１　 ０．８９　 ２３４．３　 ２８１．８　 ２．３７
总计Ｔｏｔａｌ　 １５．０６
表２　林地与草地植被生态用水量
Ｔａｂｌｅ　２　Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｗａｔｅｒ　ｕｓｅ　ｏｆ　ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｆｏｒｅｓｔ　ａｎｄ　ｇｒａｓｓｌａｎｄ
项目
Ｉｔｅｍｓ
面积／×１０８　ｍ２
Ａｒｅａ
耗水系数Ｋａ
Ｗａｔｅｒ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ
ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ
需水系数Ｋｃ
Ｗａｔｅｒ　ｄｅｍａｎｄ
ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ
年实际耗水量／ｍｍ
Ａｃｔｕａｌ　ｗａｔｅｒ
ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ
年需水量／ｍｍ
Ａｎｎｕａｌ　ｗａｔｅｒ
ｄｅｍａｎｄ
实际生态用水量
／×１０７　ｍ３·ａ－１
Ａｃｔｕａｌ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｗａｔｅｒ　ｕｓｅ
杨树Ｐｏｐｌａｒ　 １０．４９５　 ０．４６　 ０．６８　 １４６．６　 ２１５．３　 １５．３９
草地 Ｇｒａｓｓｌａｎｄ　 １０．１１２　 ０．２２ ／ ６９．７ ／ ７．０５
　　各类牧草的植物耗水系数Ｋａ 值约为旱农作物
系数Ｋａ 值的１／３左右［３０］。沽源县农作物以莜麦、
蔬菜（以大白菜为主）、胡麻、青贮玉米和土豆等为代
表，其平均Ｋａ 值为０．６６，所以得到沽源县草地的
Ｋａ 值为０．２２。再根据桑斯维特公式计算出沽源县
草地的年均潜在蒸散量，得出草地的生态用水量为
７．０５×１０７　ｍ３·ａ－１。
２．３　园地生态用水量
沽源县的园地面积，包括城镇绿化面积和树林
面积。由于具备一定的灌溉条件，因此绿化和林木
生长实际水分消耗标准应按草地和林木需水量的定
额进行计算。如表３所示，经计算沽源县园地生态
用水总量为０．２６×１０７　ｍ３·ａ－１。
表３　园地植被生态用水量
Ｔａｂｌｅ　３　Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｗａｔｅｒ　ｕｓｅ　ｏｆ　ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｇａｒｄｅｎ　ｐｌｏｔｓ
项目
Ｉｔｅｍｓ
面积
／×１０８　ｍ２
Ａｒｅａ
耗水量／ｍｍ
Ｗａｔｅｒ
ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ
生态用水量
／×１０７　ｍ３·ａ－１
Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｗａｔｅｒ　ｕｓｅ
城镇绿化
Ｕｒｂａｎ　ｇｒｅｅｎｉｎｇ
０．２１３　 ８５．５　 ０．１８
树林Ｆｏｒｅｓｔ　 ０．０５３　 １４６．６　 ０．０８
２．４　水域生态用水量
根据沽源县生态建设志及统计资料，沽源县年
平均降水量为５７７．１ｍｍ，水面蒸发量为１２６６．９
ｍｍ。沽源县水域面积为５９０１．６７ｈｍ２。经计算水
９８２
草　地　学　报 第２０卷
域蒸发生态用水总量为４．０７×１０７　ｍ３·ａ－１。
３　讨论
农牧交错带是典型的生态脆弱区、贫困区和多
民族聚居区，是我国生态安全的重要屏障。但由于
人类大面积的将草地开垦为农田，致使该区仍在遭
受农业开发的威胁，导致生态环境严重破坏。本研
究根据不同土地利用类型，分别计算了典型农牧交
错带流域河北沽源县的各项生态用水，发现沽源县
生态用水类型以耕地农作物和林地植被为主。耕地
面积、林 地 面 积 和 草 地 面 积 分 别 占 ３４．８４％，
２９．２４％和２８．１７％，而生态用水量分别占３６．００％，
３６．７９％和１６．８５％。沽源县生态用水属于消耗性
生态用水，耕地的生态用水较大，加上农作物大多需
要人工灌溉，因此总用水量将远远大于林地和草地。
林地和草地面积相当，但林地生态用水量远远大于
草地。园地生态用水虽仅占总生态用水量的
０．６２％，但其具有不可替代的生态价值，对沽源县的
生态环境改善具有巨大的意义。水域生态用水占生
态用水总量的９．７３％。耕地种植农作物中，蔬菜
（以大白菜为主）的生态用水量明显高于其他农作
物，且坝上地区的蔬菜种植需灌溉，总用水量较大。
近几年坝上蔬菜的面积不断扩大，虽然经济效益有
所显现，但也带来不少生态环境问题。
为方便分析，采用生态用水／土地利用面积即每
年单位面积的不同类型土地利用所消耗的生态用水
量来说明（表４）。由表４可知，单位面积不同类型
土地利用所消耗的生态用水量大小顺序为：水域、林
地、耕地、园地、草地。水域生态用水主要是蒸发耗
水，故单位面积生态用水量较大。北方农牧交错带
近年来实施退耕还林（草）政策，从表中可看出，退耕
还草明显比退耕还林好。林地与草地的面积相当，
但林地的生态用水量接近草地的２倍。单位面积林
地对生态环境的作用固然大于单位面积的草地，但
在植被恢复过程中，林地投入成本较高，且耗水量较
多。因此，在沽源县植被恢复过程中，提倡自然恢复
为主，降低植被恢复成本，而退耕还草较还林更为适
宜。在水资源总量有限、资源稀缺的环境下，林地面
积尽量少增加，多增加草地面积。在耕地生态用水
中，各类农作物的生态用水／土地利用面积（每年单
位面积的不同农作物所消耗的生态用水量）的比值
分别为莜麦０．２１、蔬菜０．２４、胡麻０．１８、青贮玉米
０．１６、土豆０．２３，单位面积种植蔬菜和土豆的生态
用水量较高，而农户为追求较高的经济效益，仍不断
加大蔬菜与土豆的种植面积，这必然将加重水资源
紧缺，甚至会破坏当地的生态环境。
本研究未将生态需水一并计算，生态需水存在
一定阈值，是判断流域生态用水是否合理的最直接
依据。但生态需水的阈值计算，目前仍然没有统一
的规范模型，也是限制生态用水与生态需水研究取
得突破的重要因素。对北方农牧交错带生态用水的
研究还处在初步阶段，仍缺乏系统地观测、实证和综
合分析［１５］。
表４　生态用水／土地利用面积比率表
Ｔａｂｌｅ　４　Ｒａｔｉｏ　ｏｆ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｗａｔｅｒ　ｕｓｅ　ａｎｄ　ｌａｎｄ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ
土地类型
Ｌａｎｄ　ｓｅｒｉｅｓ
耕地
Ａｒａｂｌｅ　ｌａｎｄ
园地
Ｃｏｒｎｅｒ
林地
Ｆｏｒｅｓｔ
草地
Ｇｒａｓｓｌａｎｄ
水域
Ｗａｔｅｒｓ
生态用水Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｗａｔｅｒ　ｕｓｅ／×１０８　ｍ３·ａ－１　 １．５０６　 ０．０２６　 １．５３９　 ０．７０５　 ０．４０７
土地利用面积Ｌａｎｄ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ａｒｅａｓ／×１０８　ｍ２　 １２．５０６　 ０．２６６　 １０．４９５　 １０．１１２　 ０．５９０
生态用水／土地利用面积／ｍ３·ｍ－２·ａ－１
Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｗａｔｅｒ　ｕｓｅ／Ｌａｎｄ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ａｒｅａｓ
０．１２　 ０．１０　 ０．１５　 ０．０７　 ０．６９
４　结论
沽源县生态用水总量为４．１８３×１０８　ｍ３·ａ－１，
其中耕地农作物生态用水１．５０６×１０８　ｍ３·ａ－１，林
地植被生态用水１．５３９×１０８　ｍ３·ａ－１，草地生态用
水０．７０５×１０８　ｍ３·ａ－１，园地生态用水０．０２６×１０８
ｍ３·ａ－１，水域生态用水０．４０７×１０８　ｍ３·ａ－１。从
生态用水角度考虑，沽源县土地利用规划中，应适当
退耕，且采取退耕还草比退耕还林更适宜。在现有
水资源稀缺、水资源总量有限的条件下，应更多的考
虑生态效益，在保证地区经济效益的同时应降低蔬
菜与土豆的种植面积。
目前生态用水的理论和计算方法仍不完善，未
来研究应重视完善生态用水理论体系，并将生态用
水与生态需水的测定同步进行，建立生态水体系模
型，以更好的判断系统的生产力、稳定性及可持续
０９２
第２期 郑浩等：北方农牧交错带生态用水现状及优化配置分析
性；将生态用水研究与土地利用相结合，使生态系统
以更小的生态用水量发挥较大的生态功能，探寻生
态用水与经济用水的最佳组合。
参考文献
［１］　宋炳煜，杨勋．关于生态用水研究的讨论［Ｊ］．自然资源学报，
２００３，１８（５）：６１７－６２５
［２］　李丽娟，郑红星．海滦河流域河流系统生态环境需水量计算
［Ｊ］．地理学报，２０００，５５（４）：４９５－５００
［３］　魏彦昌，苗鸿，欧阳志云，等．海河流域生态需水核算［Ｊ］．生态
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（责任编辑　李美娟）
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