美國高平原農業發展對地下水資源的影響及啟示

裴宏偉，王彥芳，沈彥俊，馬宏，Bridget R. Scanlon， 劉昌明

（1. 中國科學院遺傳與發育生物學研究所農業資源研究中心農業水資源重點實驗室，河北 石家莊 050021；2. 河北省社會科學院河北省生態環境建設研究中心，河北 石家莊 050051；3. 河北建筑工程學院，河北 張家口 075000；4. Bureau of Economic Geology，Jackson School of Geosciences， the University of Texas at Austin， Austin， Texas， USA 78758；5. 中國科學院大學，北京 100049）

美國高平原農業發展對地下水資源的影響及啟示

裴宏偉1，5，王彥芳2，沈彥俊1*，馬宏3，Bridget R. Scanlon4， 劉昌明1

（1. 中國科學院遺傳與發育生物學研究所農業資源研究中心農業水資源重點實驗室，河北 石家莊 050021；2. 河北省社會科學院河北省生態環境建設研究中心，河北 石家莊 050051；3. 河北建筑工程學院，河北 張家口 075000；4. Bureau of Economic Geology，Jackson School of Geosciences， the University of Texas at Austin， Austin， Texas， USA 78758；5. 中國科學院大學，北京 100049）

全球范圍內的高強度灌溉農業已經造成了嚴重的地下水危機，威脅農業生態系統和經濟社會的可持續運行。在中國北方農耕區，依靠地下水支撐的農業系統正面臨嚴重的水資源問題，其中以華北平原最為嚴重。美國高平原在近60年中依靠消耗地下水支撐農業生產，小麥、玉米的生產總量分別增加了2倍和10倍，這些農業上的成就卻以累積消耗地下水約3 360億 m3為代價，并降低了農業系統應對極端干旱事件的能力。1980年以后，高平原北部地區依靠良好的地下水補給條件并通過地下水的禁采限采、推廣噴灌技術等措施降低了地下水的消耗速率。然而由于高平原中、南部地下水采補依然失衡而導致地下水資源持續減少；北部地區在地下水保護的同時卻未能有效減少農田的氮肥施用水平，導致地下水淺埋區比較嚴重的地下水污染。因此，在當下華北平原及我國北方地下水灌溉區大力治理地下水超采問題的實踐中，必須與農業面源污染的控制和治理相向而行、質量兼顧、綜合統籌。

灌溉；地下水超采；地下水污染；可持續發展；華北平原

裴宏偉， 王彥芳， 沈彥俊， 馬宏， Bridget R. Scanlon， 劉昌明. 美國高平原農業發展對地下水資源的影響及啟示［J］. 農業現代化研究， 2016， 37（1）: 166-173.

Pei H W， Wang Y F， Shen Y J， Ma H， Scanlon B R， Liu C M. The impacts and enlightenments of irrigated agriculture on groundwater resources in the U.S. High Plains［J］. Research of Agricultural Modernization， 2016， 37（1）: 166-173.

全球灌溉農田以17%的耕地面積生產了40%的糧食，成為保障世界糧食生產、解決饑餓問題的重要依托［1］。21世紀初，全球的灌溉面積平均約為301×106hm2/a，所消耗的灌溉水資源量約為12 770億m3/a，其中38%的灌溉面積（112.9×106hm2）依賴于地下水，灌溉所消耗的地下水約合5 450億m3/a，約為灌溉總消耗量的42%［2-3］。在世界上諸多的半干旱—半濕潤地區，如美國的高平原［4-6］、中國的華北平原等地區［7-8］，過度利用地下水導致含水層迅速疏干和生態環境退化，同時農業生產也對地下水的補給量和地下水水質造成影響［9-10］。美國高平原是全球關注的農業系統發展和地下水超采的熱點地區［11-12］。在國家層面，美國地質調查局先后實施了數10項以高平原為專門研究對象的調查項目［4，13-15］，對不同時期高平原地下水水質、水量進行了詳盡的調查。在州政府層面，Nebraska州（http://dnrdata.dnr.ne.gov/Clearinghouse/）、Colorado州（https://erams.com/co_groundwater）、Texas州（https://www. twdb.texas.gov/）等州組織了很多針對含水層水質和水位的調查項目，這些地方層面的調查項目與國家層面的調查項目共同為開展相關科學研究提供了寶貴的資料。本文以上述數據庫資料為基礎，分析近60年來美國高平原農業生產變化特征及其對區域地下水資源的影響，進而探討在半干旱半濕潤地區依賴地下水發展農業的可持續性策略，這將對解決當前包括華北平原在內的全球性農業—地下水危機大有裨益。

1 研究區概況

1.1 自然條件

美國高平原（U.S. High Plains，USHP，31.8°-43.7°N，96.3°-105.9°W，以下稱“高平原”）是美國大平原（U.S. Great Plains）的一部分（圖1）。高平原西起落基山脈東麓，東至密西西比大平原的西側，海拔高度從590 m到2 400 m不等，整體地勢由西向東傾斜，其下部是美國主要的地下水含水層之一：Ogallala含水層。高平原土地面積約45.4萬km2，在行政區上分別位于South Dakota（SD，12 800 km2），Wyoming（WY，22 200 km2），Nebraska（NE，167 300 km2），Colorado（CO，34 500 km2），Kansas（KS，80 300 km2），Oklahoma（OK，19 900 km2），New Mexico（NM，24 500 km2）和Texas（TX，92 700 km2）。高平原屬于溫帶大陸性季風氣候，夏季溫暖濕潤，冬季寒冷干燥。高平原的氣溫由南向北遞減，多年平均日均溫6-17 ℃，1950-2012年平均日均溫為11.4 ℃；多年年平均降水量為493 mm，呈現由東向西遞減規律，東部較濕潤的地區年降水量可以達到600-800 mm，西北較為干旱，年降水量在400 mm左右［16］。

圖1 高平原的位置Fig. 1 Location of the USHP

1.2 農業發展歷程

高平原的原住居民是印第安人，以狩獵北美野牛為生，長期以來畜牧業是最主要的產業類型［15］。高平原大規模的農業開發始于19世紀初期，到19世紀末，農業已經成為這里的主要產業。在20世紀40年代以前，限制高平原灌溉規模的主要因素是地下水位的埋藏條件和地面的起伏程度，灌溉的范圍主要集中在地下水埋深比較淺的地區和北部高平原（Northern High Plains，NHP）幾條大的河流沿岸，如Platte River，Arkansas River等河流兩岸沿線地區地勢平坦、地表水源充足，地表水灌溉比較普遍（http://ne.water.usgs.gov/ogw/hpwlms/physsett.html），人們利用風車提取地表水和淺層地下水進行灌溉。20世紀60年代后，隨著新的灌溉技術（主要是深井潛水泵技術和大型中央噴灌機）的推廣，人們利用地下水的能力大大的提高，進而迅速地拓展了灌溉農業的適用地域。另外，戰后急劇增加的人口對糧食等食物的需求和政府對開發中西部地區的鼓勵政策也促進了高平原的農業開發進程。而同期推廣的中央噴灌機技術又可以適應并不太平坦的地面，這使得人們可以擺脫地表河流的限制和地形不平整的限制。高平原的灌溉農業從業者通過抽取Ogallala含水層的地下水資源用于農業生產，從而使高平原地下水開采和農業發展迎來新的歷史時期。

2 高平原農業發展及地下水環境演變分析

2.1 高平原近60年農業生產規模及生產能力變化

小麥和玉米是高平原目前最主要的糧食作物（2002-2011年），分別占糧食總播種面積的37%和41%；由于玉米的單產水平較高，玉米的總產量占全部糧食產量的74%，而小麥僅占10%［17］。20世紀50年代中期以后，小麥和玉米的單產水平開始快速增加，其中玉米產量的增長趨勢較為穩定，而小麥產量的年際變化非常大（圖2）。主要原因是高平原的玉米絕大多數可以灌溉，而小麥則基本為雨養，加上高平原并不穩定的降水，遇到干旱年份，小麥的產量水平即不能保證。在極端干旱的年份地下水不能充分供給時，玉米也會遇到減產，如2002年、2011年和2012年的干旱就曾導致高平原的玉米大幅減產。從空間分布上看（2011年），高平原小麥的高產區主要分布在高平原北部的Nebraska州、Kansas州和Colorado州三州交界處，全區平均單產僅為2.6 t/hm2；玉米的高產區則主要分布在Nebraska州的東部，其他州的分布較為零散（圖3），全區平均產量11.4 t/hm2，遠高于小麥的單產水平。

圖2 高平原近60年小麥玉米生產的變化特征Fig. 2 Temporal variations for the wheat and corn productions in the USHP during the past 60 years

圖3 高平原小麥玉米單產的空間變化特征Fig. 3 Spatial variations for the wheat and corn yields in the USHP

過去60年內，高平原地下水系統在支持農業系統抵御干旱風險的能力在減弱。根據PRISM（Parameter-elevation Relationships on Independent Slopes Model，http://prism.oregonstate.edu）的降水數據，研究發現盡管1980年以來高平原的干旱年份發生頻率并沒有1980年以前頻繁（1950-1980年降水量低于多年平均降水量的年份為478 mm，而1981-2012年降水量低于多年平均降水量的年份為513 mm），同時降水保證率P＞75%的干旱年份在1981-2012時段發生的頻率（5次）也遠不及1950-1980時段干旱發生的頻率（11次），但是玉米產量在1980年以后有8次明顯的下跌，而之前則僅有1975年有較明顯的下降（1975年極端干旱年份，降水量389 mm，保證率P=92%）。這說明在地下水大規模開發前期，由于地下水資源量還比較豐富，水位較淺，灌溉農業在遭遇干旱年份的時候具有較大的緩沖空間，可以應對干旱年份農業對水資源的巨大消耗。但是在地下水資源不斷被消耗、地下水埋深越來越深的情況下，農業系統應對極端干旱的能力則會下降。尤其是2012年整個高平原地區都發生了極為嚴重的干旱，北部高平原的降水量僅為287 mm，為1894年以來的最低值，中部高平原（Central High Plains，CHP）和南部高平原（Southern High Plains，SHP）的降水保證率均達到95%的極端干旱年份，玉米產量幾乎跌至1980年前后的單產水平。

2.2 高平原近60年農業灌溉變化特征

1950年以來，高平原的農業灌溉以1980年為節點，經歷了兩個階段：第一階段是灌溉農業快速發展階段，第二階段是灌溉總量有所減少并維持穩定水平的階段。Texas的灌溉開采量在第一階段由1949年的32億m3/a迅速增加至1974年的93億m3/a，在第二階段有所回落，1995-2010年時段維持在約70億m3/a的開采強度（圖4）。Kansas灌溉開采量由1949年的2 億m3/a迅速增加至1985年的54 億m3/a，第二階段的灌溉開采量有所回落并呈現出連續下降的趨勢。Nebraska的灌溉開采量由1949年的7 億m3/a快速增長，到1980年已經達到79億m3/a的開采強度，之后經歷了小幅波動在2000-2010年趨于平穩，維持在97 億m3/a的開采水平。

圖4 高平原灌溉面積、灌溉開采量和灌溉方式的年際變化Fig. 4 Temporal variations of irrigation area， pumpage and methods in the USHP

高平原的灌溉面積變化過程與地下水開采量的變化過程類似（圖4），但是高平原整體的灌溉深度（單位灌溉面積的灌溉水深）卻呈現逐年下降的趨勢，灌溉量從1949年的大約550 mm/a減少到2010年的320 mm/a左右，這主要得益于高平原1980年以后逐步推廣大型的中央噴灌機技術，使得漫灌面積得以大幅壓縮，從而大大地減少了灌溉耗水。從1985-1995年的10年內，中央噴灌機的普及程度超過了漫灌由39%升至54%，而后2000-2010年的10年內，利用中央噴灌機灌溉的農田面積占灌溉農田總面積的比重由63%升至75%并趨于穩定［18-19］（圖4）。灌溉技術的改進對高平原的節水灌溉進程起到了關鍵的作用：灌溉面積的增加的同時灌溉耗水量趨于減小，自1950年以來的灌溉凈水深平均每10年減少36 mm（圖4）。高平原通過推廣節水灌溉（主要是中央噴灌機技術）在支撐糧食產量穩步增加的同時也大大的壓縮了灌溉耗水，這表明以適度規模經營為基礎的農業節水措施可以有效的增加水資源的利用效率。而當前正在農村開展的土地使用權流轉政策和家庭農場的興起，無疑給華北平原的節水農業發展帶來新的機遇。

2.3 高平原農用化肥消耗狀況的多年變化

化肥是農業強化過程中繼灌溉之后的第二大投入要素，其中氮肥是高平原小麥和玉米施用化肥的主要肥料。從小麥和玉米所施用的氮磷肥多年變化特征看［20］（圖5），高平原小麥和玉米的化肥施用強度在1969年以前增長快速，其中玉米的氮肥施用量由1964年的89 kgN/hm2迅速增加至1968年的167 kgN/hm2；相應的，小麥的氮肥施用量也由1964年的29 kgN/hm2迅速增加至1969年的56 kgN/hm2。隨后的40多年中（1970-2011年），高平原小麥和玉米的氮肥施用量整體維持在穩定水平，玉米氮肥施用強度約為157 kgN/hm2，小麥的氮肥施用強度約為62 kgN/hm2。與小麥和玉米在氮肥施用量上的顯著差異不同，二者在磷肥施用量上差距較小，其中玉米略高于小麥。小麥和玉米的磷肥施用量在時間變化特征上與氮肥施用量的變化趨勢相似：1972年以前增長快速，但是1972年以后小麥的磷肥施用量一直呈現下降的態勢，玉米的磷肥施用量在1972-1998年間也表現出下降的態勢，之后一直處于平穩增長的狀態。1972-2011年期間，玉米的磷肥施用量平均為42 kgP2O5/hm2，小麥的磷肥施用量平均為37 kgP2O5/hm2。

圖5 高平原小麥玉米氮肥磷肥施用量的多年變化特征（1964-2011）Fig. 5 Temporal variations of wheat and corn fertilizer applications（N and P2O5）in the USHP（1964-2011）

2.4 高平原農業生產對區域地下水的消耗

高平原的農業生產導致了地下水資源的過度消耗。在過去的60年中（1950-2011年），高平原累積消耗地下水約3 360億m3（圖6），約合671 mm的凈水深度，并在區域上造成了平均約4.9 m的地下水位降幅。特別是2002-2003年的極端干旱年份，整個高平原的地下水消耗速率明顯加快。過去60年，北部Nebraska州的地下水消耗比較平穩，而中南部的Kansas州和Texas 州地下水消耗的速率則相對較快。究其原因，一方面是由于北部Nebraska州的氣溫低，陸面蒸散發較弱；另一方面原因是Nebraska州有兩條徑流量較大的河流，對地下水的補給效果明顯；此外，北部地區的Sand Hills地區基本是天然植被且擁有良好的地下水補給通道，成為良好的水源涵養區；這些因素使得該地區的地下水消耗和補給基本上可以達到平衡。特別是20世紀80年代以后高平原北部采取了一系列針對地下水資源的保護措施：如限制地下水開采、實施保護性耕作等有力地緩解了農業系統對地下水資源的超采壓力［12］。

圖6 高平原地下水累積消耗量多年變化特征Fig. 6 Multi-year accumulated groundwater depletion in the USHP

從高平原各個子區域的地下水消耗強度看（表1），高平原的北部NHP地區的地下水消耗總量最少，為4.2億m3/a，折合約2 mm/a的凈水深度。高平原中部和南部地區的地下水消耗最為劇烈（圖7），地下水位的年均降幅分別達到0.14 m/a和0.18 m/a，是北部地區的數10倍，每年地下水的消耗量分別達到26.6億m3/a和20.7億m3/a。在CHP和SHP兩個地區，由于過度的開采地下水資源，一些地方的地下水埋深達100 m之多，部分地區的地下水水位下降速率在1 m/a左右，與華北平原山前平原中段的地下水嚴重超采區的水位降幅相當。NHP地區則恰好相反，由于水資源補給條件較好、自然蒸發較弱以及對應的地下水保護措施，位于NHP地區的Sand Hills地區和Republican 河流沿岸的部分地區則在過去數10年內都保持地下水位不降（圖7）。

表1 高平原地下水超采的區域特征（1950s-2011）Table1 Spatial characters of groundwater depletion in the USHP（1950s-2011）

圖7 高平原地下水累積消耗量的空間分布特征（1950s-2011）Fig. 7 Spatial distribution for the accumulated groundwater depletion in the USHP（1950s-2011）

2.5 高平原農業生產對區域地下水水質的影響

高平原的農業生產給地區地下水資源帶來了嚴重的威脅，除了前文述及的地下水超采以外，還表現在地下水水質的惡化方面。根據USGS公布的地下水硝態氮濃度數據可以看到（圖8），高平原的地下水硝態氮含量在1970年以前均比較平穩，1971-1990年地下水硝態氮濃度上升最快。1971-1975年超過本地區環境本底值（4 mgNO-N/L）的地下水樣本占調查樣本總數的13.1%，而到了1986-1990年，這一比重增加至28.2%。與此同時，1971-1975年超過世界衛生組織（WHO）規定的飲用水健康標準（10 mgNO-N/L）的地下水樣本數占調查樣本總數的比例為2.5%， 而1986-1990年增加至22.7%。

圖8 近60年美國高平原地下水硝態氮濃度的變化Fig. 8 Temporal variation for the NO-N concentration of groundwater in the USHP during the past 60 years

特別是在北部和南部地下水埋深比較淺、土壤沙粒含量較多、地下水補給量大而農業活動又比較強烈的地區，地下水硝態氮的濃度多數超過本地區環境本底值4 mgNO-N/L（圖9），如Nebraska的Platte河和Republican河兩岸地區和高平原的東南端的地下水硝態氮濃度絕大多數已經超過WHO規定的飲用水健康標準。1990年以后，高平原的地下水污染程度有所下降，2006-2010年時段內高平原地下水硝態氮濃度超過WHO飲用水標準的樣點數比例已經降至16.0%，表明高平原采取的地下水保護措施總體上起到了積極的效果，但是在局部地區地下水硝態氮污染依然比較嚴重（圖9）。

3 討論

他山之石可以攻玉，高平原在氣候條件、農業生產的重要性、主要作物類型與地下水超采問題等方面與華北平原具有極大的相似性。盡管二者在農田管理方式上和農戶種植規模上具有較大的差異，但這正是高平原以較高的現代農業發展水平和發展階段，能夠為華北平原的現代農業發展和資源環境保護提供借鑒和參考的價值所在。

面對地下水超采和污染風險，高平原北部地區采取了限制地下水開采、進行保護性耕作、推廣噴灌機技術以減少對地下水的過度消耗，加上當地較為冷涼的氣候和良好的地下水補給條件，地下水資源得到了有效的保護，并且支撐了較高的農業生產水平［12］。與此同時，在中、南部高平原卻依然面臨持續的地下水消耗困境，這與中南部地區較為炎熱的氣候和較強烈的陸面蒸發，以及較差的地下水補給條件有關，進而使農業生產付出了極大的資源和環境代價。高平原的農業灌溉面積盡管增速減緩，但是總量依然很大，加上化肥的投入未能有效減少，從而導致北部高平原和部分中南部地區出現了較為嚴重的地下水污染，部分地區甚至地下水超采和污染兩方面問題疊加，威脅農業和地下水系統的可持續運行。

圖9 高平原地下水硝態氮含量＞10 mgNO-N/L的概率分布圖Fig. 9 Probability for the NO-N concentration of groundwater exceeding 10 mgNO-N/L in the USHP

另外，高平原的肥料投入在1970年以前有較快速的增加，之后則一直保持穩定水平，而玉米等糧食作物的產量卻保持增長的趨勢。這對于依靠大量化肥投入來維持糧食作物高產的華北平原來講，無疑具有很大的借鑒意義：通過減少化肥施用強度、提高化肥的利用率、推廣節水灌溉，在獲得高產穩產的同時還能夠降低農業活動對環境的干擾和破壞。通過高平原的研究發現，地下水的過度開采削弱了農業應對未來極端干旱事件的能力，這一點對于華北平原未來的糧食安全尤為重要。盡管目前華北平原可以依靠地下水來支持糧食的持續高產穩產，但是這種不可持續的地下水超采嚴重削弱了農業系統面對未來氣候變化和極端氣候事件時的抵御能力。

機遇孕育于挑戰之中，華北平原盡管在農業發展和地下水資源利用上面臨嚴峻挑戰，但同時也迎來了新的機遇。首先，華北平原的地下水超采問題已經受到中央政府和全社會各界的關注，已經從國家層面出臺了相應的政策。地方政府也在逐步推進限制、禁止地下水開采的工作。越來越多的研究人員提出調整農業種植結構［21-22］，減少高耗水林果［23］及冬小麥的種植面積［24-26］以壓縮地下水開采。其次，南水北調的客水會對華北平原的水資源平衡有所調節。盡管由于總量有限、水價較高、地表渠系不配套等原因，對于農業灌溉的直接作用還比較有限。但是，南水投入使用后可以間接地置換之前城市生活用水和工業用水占用的水資源，從而釋放一部分水資源給地區的農業生產和生態環境修復［17］。再次，當前正在進行的農村土地流轉和家庭農場的興起，為農業的適度規模經營和節水灌溉技術、化肥控釋技術等現代農業技術的推廣應用提供了機遇。另外，中國人口城鄉結構和農業人口年齡結構的變化也正在成為現代農業發展的助推力量，而中國目前的工業化水平已經完全可以支持農業快速實現現代化進程。可以預見，美國高平原目前的農業發展階段就是華北平原的農業發展的下一個階段。

當前，正是華北平原農業從依靠資源投入和環境破壞的傳統農業模式，向依靠技術進步和科學管理的現代農業模式轉變之際。結合高平原的前車之鑒和華北平原目前的實際情況，需要特別指出的是地下水污染的防治必須要和限采禁采措施同時進行，不能片面關注地下水超采的問題而忽視農業面源污染的巨大風險［27］。否則，在地下水淺埋區以及補給條件較好的深埋區，限采禁采措施會導致水位上升，之后積累在包氣帶內的農業面源污染物隨即溶入地下水，從而形成嚴重的環境風險。這種風險已經在美國高平原北部地區和東南部地區成為現實，因此在華北平原的地下水超采治理中需要引起足夠的重視。

致謝：感謝國家自然科學基金（41471027）、河北省社會科學發展研究課題（2015040222）和河北省社會科學院研究課題（2015B004）對本研究的資助。Colorado State University的Erik Wardle教授為本研究提供了尚未公開的Colorado州地下水硝酸鹽數據；Bureau of Economic Geology，the University of Texas at Austin為本研究的開展提供了工作環境上的便利，謹致謝忱。三位匿名審稿專家和編輯老師對本文的修改完善提出了許多寶貴的建議和意見，在此一并表示感謝！

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（責任編輯：童成立）

The impacts and enlightenments of irrigated agriculture on groundwater resources in the U.S. High Plains

PEI Hong-wei1，5， WANG Yan-fang2， SHEN Yan-jun1， Ma Hong3， Bridget R. Scanlon4， LIU Chang-ming1
（1. Key Laboratory of Agricultural Water Resources， Center for Agriculture Resources Research， Institute of Genetics and Development Biology， the Chinese Academy of Sciences， Shijiazhuang， Hebei 050021， China； 2. Research Center for Hebei Ecological Environmental Construction， Hebei Academy of Social Sciences， Shijiazhuang， Hebei 050051， China；3. Hebei University of Architecture， Zhangjiakou， Hebei 075000， China； 4. Bureau of Economic Geology， Jackson School of Geosciences， the University of Texas at Austin， Austin 78758， Texas， USA； 5. University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049， China）

Intensive irrigated agriculture has resulted into serious groundwater crisis， which threatens the sustainability of ecosystem and society， globally. There were also serious water resource problems in the semi-arid North China， especially the North China Plain， where the agro-systems mostly depend on limited groundwater resources. The U.S. High Plains，where wheat and corn production have increased by 2 folds and 10 folds during the past 60 years， respectively. These progresses in agriculture also depleted 3 360×108m3groundwater at the same time， which reduced the agro-system’s ability to resist the serious drought. After 1980s， the northern U.S. High Plains recovered the groundwater depletion by reducing groundwater pumping， extending the area which applied Center Pivot Sprinkler system and also the natural considerable groundwater recharge. Meanwhile， the groundwater deficit in the central and southern U.S. High Plains still leaded to continued groundwater depletion in some local regions. At the same time， groundwater pollution became popular in the northern U.S. High Plains， which resulted by the huge fertilizer application and shallow groundwater depth. Therefore， we should consider both the groundwater depletion and pollution， in the practice of groundwater protection in the North China Plain， and other groundwater depended regions in the semi-arid North China.

irrigation； groundwater depletion； groundwater pollution； sustainable development； the North China Plain

National Natural Science Foundation of China (41471027); the Hebei Federation of Social Science Circles (2015040222); the Hebei Academy of Social Sciences (2015B004).

SHEN Yan-jun, E-mail: yjshen@sjziam.ac.cn.

12 October, 2015; Accepted 15 November, 2015

X322

A

1000-0275（2016）01-0166-08

10.13872/j.1000-0275.2015.0162

國家自然科學基金項目（41471027）；2015年度河北省社會科學發展研究課題（2015040222）；2015年河北省社會科學院研究課題（2015B004）。

裴宏偉（1987-），男，河北張家口人，博士研究生，主要從事農田水文過程和區域地下水管理研究，E-mail: phw1987@126.com；通訊作者，沈彥俊（1971-），男，河北張家口人，研究員，博士生導師，主要從事農業水文與水資源研究，E-mail: yjshen@sjziam.ac.cn。

2015-10-12，接受日期：2015-11-15