基于随机动态规划的热带草原气候灌区种植结构优化研究

为了降低热带草原气候区域可用水资源不确定性带来的灌区规划风险,合理进行灌区农作物的种植结构分配,从而充分发挥灌区经济效益,结合确定性动态规划及随机规划的优点,建立了基于随机动态规划的热带草原气候灌区种植结构优化模型。以塞内加尔卢加灌区为例,通过分析长系列1987-2016年灌区的灌溉可用水量,建立正态分布概率函数进行概率模拟,将随机动态规划模型应用于卢加灌区并将试验结果与确定性动态规划模型结果进行对比。研究结果表明,随机动态规划模型能够充分考虑灌区灌溉可用水量的不确定性,对灌区种植结构进行合理优化,相较于确定性动态规划的种植结构结果,平均每年增加1.37亿CFA的经济效益;随机动态规划模型的种植结构规划结果能够有效应对干旱等极端气候条件带来的影响,在极端干旱时(如1987年)灌区经济效益较确定性动态规划增加5.33亿CFA,使灌区发挥较高且稳定的经济效益。研究成果有利于灌区制定合理的农田管理和种植决策,为灌区农业经济可持续发展提供科学依据。

耕地种植结构演变的影响因素与多元路径——基于30个省份案例区的模糊集定性比较分析

基于模糊集定性比较分析法,分析中国30个省份耕地种植结构演变的影响因素与多元路径。结果表明:(1)耕地“非粮化”或“趋粮化”演变是耕地稀缺性、劳动力外出务工、种粮劳动力成本、农地流转规模、种粮土地成本、农业机械化作业和农业社会化服务7个因素联合作用的结果;(2)存在生产要素驱动型和规模局限型两条“非粮化”路径,以及耕地资源丰裕—种粮规模化和土地成本诱导—种粮规模化两条“趋粮化”子路径;(3)种粮土地成本上涨是“非粮化”的重要诱因,农业现代化生产体系是互补因素,能够缓解种粮土地成本压力对粮食种植的不利影响;(4)劳动力外出务工与农地流转规模、农业机械化作业和农业社会化服务等因素相互关联,对耕地种植结构演变发挥联动影响。

基于生产环节细分的农业社会化服务与种植结构——来自江苏省的微观调查证据

农业社会化服务通过放松农户的禀赋和外在环境约束影响农户的种植选择,从而影响种植结构。本文基于江苏省的微观数据,采用基于条件混合过程的Tobit工具变量模型分析基于生产环节细分的农业社会化服务对种植结构的影响。研究发现:各生产环节社会化服务均能显著促进种植结构“趋粮化”;其中收获环节社会化服务的“趋粮化”作用最大、耕地环节社会化服务的“趋粮化”作用最小。进一步分析,“趋粮化”作用仅在土地经营面积小于30亩的小农户中显著。得出启示:培养更多农业社会化服务主体;着重发展农业社会化服务的薄弱环节,使农业社会化服务发挥更大作用;引导小农户在农业生产中采用社会化服务;加强针对小农户的社会化服务的发展。

水足迹视角下四川省主要粮食作物种植结构优化及用水效率分析

作为粮食主产区,四川盆地农业用水占比高但农业用水效率低,季节性和区域性缺水严重,导致农业用水压力巨大。为了探究作物用水规律,提高作物用水效率,该研究以四川省为例,基于水足迹理论量化3种主要粮食作物用水量,并以此为基础构建蓝水和灰水足迹最小化,经济收益最大化的多目标优化模型,得到不同节水情景(5%、10%和15%)下的最优作物种植结构,最后通过用水效率指数分析优化前后各地农业用水效率。结果表明:1)2001—2021年间,四川作物生产用水呈现下降趋势,空间上由东北向西南逐渐减少,空间差异大。2)在节水5%、10%和15%情景下,种植结构优化结果均显示水稻和小麦面积调减,玉米面积调增;作物蓝水足迹在3种情景下均减少。3)研究时段内,作物用水效率在逐渐提升,并且呈现出“东南高-中间低”态势;经种植结构优化后,发现增加玉米种植面积,适当减少水稻、小麦种植面积,对提高作物用水效率有利。研究结果对农业水资源管理,提升作物用水效率,保障粮食安全具有参考价值。

粮食安全视角下吉林省农户种植结构调整研究

在新时期国家粮食安全战略的新要求和新变化下,文章依托吉林省近十年的粮食种植数据,厘清吉林省农户种植结构调整的现实情况。农业供给侧结构性改革政策实施以来,吉林省积极调增大豆种植面积,稳定玉米和水稻的种植面积。吉林省部分地区积极推进粮改经种植,各地区充分发挥种植比较优势,积极探索各地区的种植特色。但现阶段吉林省在种植结构调整的可持续性、农业产值与农民收入以及小农户种植行为的约束性等方面存在问题。对此,建议充分发挥吉林省玉米水稻种植产业的带动作用,引导农户种植优质水稻和可实用玉米等新品种,提高种植收入;确保大豆种植补贴政策实施稳定;积极帮扶有种植调整意愿的农户,确保符合新时期粮食安全的新要求。

安徽省气候变化对粮食作物种植结构的影响

为明确气候变化对安徽省粮食作物种植结构的影响,选取2000—2020年粮食作物产量和播种面积数据,结合地理重心模型,分析气象要素、粮食作物产量和播种面积的时空变化特征,研究气候变化对3种粮食作物种植结构的影响。结果表明:1)气温整体呈上升趋势,呈现“升—降—升”特征;异常风速整体呈下降趋势,呈现“正相位—负相位”特征;日照时数整体呈上升趋势;2)稻谷、玉米和小麦播种面积重心的偏移趋势分别是东北、西北和东南向;3)稻谷、玉米和小麦产量重心的偏移趋势分别是东北、西南和东南向;4)气温对稻谷产量有显著正作用;风速对稻谷有显著正作用,对小麦有显著负作用;日照时数对稻谷、玉米和小麦均有显著正作用;湿度对玉米有显著正作用。21年间安徽省气候变化对农作物种植结构的影响明显。

基于复杂种植结构多情景分析的灌区多目标多水源优化配置

为改善多水源灌区农业用水供需矛盾,通过合理调整种植结构,优化灌区水资源配置,该研究以河北省邯郸市漳滏河灌区为研究对象,将农业灌溉缺水量最小和农作物经济效益最大作为目标函数,兼顾灌区生态安全约束,构建了基于种植结构优化的多目标多水源优化配置模型,针对作物熟制、作物种类、种植制度以及灌溉方式设置了8种不同的种植结构优化情景,通过自主改进的基于精英策略并协遗传算法(NSGAⅡ-S)对模型求解,获得不同情景下的水资源优化配置方案。结果表明:应用模型进行水资源配置后,各情景配水总量均有所减少,其中水库配水量高于其他水源的配水量,水库水、引黄水和引江水均达到用水总量控制目标,民有分区的各计算单元间的配水量变化明显,总配水量高于滏阳河分区;适当压减主要依靠抽取地下水灌溉的冬小麦的播种面积,变灌溉农业为旱作雨养农业,可以极大地减少地下水用量,增加灌区经济效益;最佳的种植结构优化方案为CS_(4)(削减冬小麦的种植面积,种植苜蓿,灌溉方式采取管灌或喷灌),该方案冬小麦播种面积压减17.10%,地下水开采量减少了16.42%,灌区的经济效益增加了26.41%,在保证配水总量最小的同时,具有更高的经济效益。该研究所构建的多目标多水源优化配置模型和作物配水结果可为类似地区的水资源配置提供参考。

冀北高原农业种植结构的演变

冀北高原是京津冀地区的重要生态屏障和农业产区,分析该地区作物种植结构的时空格局变化,明确其种植结构演变规律对破解区域水资源匮乏与农业可持续发展至关重要。本研究基于MODIS NDVI数据对冀北高原2000年、2010年、2020年3期主要种植作物麦类(莜麦、春小麦)、胡麻、蔬菜、马铃薯的种植面积进行分类提取,并分析了该地区农作物种植结构的时空格局变化规律。研究结果表明:1)遥感监测与农业统计数据相关性的决定系数为0.61,混淆矩阵验证Kappa系数为0.84,总体分类精度为87.65%,分类精度较高。2)2000—2020年,冀北高原总耕地面积有所下降,其中传统作物(麦类、胡麻)种植面积下降约50.7%,经济作物(马铃薯、蔬菜)种植面积增长约211.4%。3)2000—2020年间,麦类种植面积有所下降,2020年约51%的麦类集中在康保县北部,胡麻分布逐渐迁移至尚义县北部,蔬菜分布区域趋于分散化,马铃薯种植范围扩大,集中在尚义县北部、沽源县北部及张北县西北部安固里淖附近。以上研究结果可为冀北高原种植结构调整、水资源合理配置提供科学数据支撑。

基于亏缺灌溉的利津县多目标种植结构优化研究

针对利津县当地灌溉水资源远远不能满足农田灌溉用水的难题,采用亏缺灌溉的调控方式控制作物生育期灌溉用水量,选取作物经济效益、综合水分生产力、生态效益最大为目标,运用多目标优化模型(AE-FOS-MOP)进一步对利津县不同水平年下的农作物进行种植结构调整。研究表明:①亏缺灌溉方式下,灌溉水量仍不能满足农田灌溉用水需求,但显著缓解了灌溉水供需矛盾。②在保证粮食安全生产的前提下,不同水平年下模型优化的结果有效地调整了粮经作物的比例并实现了节约耕地。③现状年(2022年)通过调减冬小麦、水稻、玉米、棉花的播种面积,增加花生的播种面积,可实现经济效益提升1.9%,综合水分生产力提升4.5%,生态效益提升3.1%。④规划年(2025、2035年)进一步增加蔬菜、花生的种植规模,经济效益分别提升9.5%、14.3%,生态效益分别提升16.9%、14.1%,综合水分生产力分别提升2.1%、5.0%,节水率分别为8.2%、5.5%。

水资源约束下的黄河下游河口区作物种植结构优化研究

针对黄河用水紧张与作物安全生产之间的矛盾,并考虑黄河流域降水量年际变化较大的情况,以黄河下游河口区为研究对象,以可供灌溉水资源量作为刚性约束,选取作物经济效益、综合水分生产率、生态效益为研究目标,基于信息熵理论和模糊优选理论构建多目标优化模型(E-FOS-MOP),探究河口区现状年作物在不同降水保证率(50%、75%、95%)下的最优种植结构。结果表明:不同保证率下优化结果均是以粮食作物为主的“粮-经”二元结构,降水量的变化对当地作物种植结构优化结果影响较大,优化后可满足河口区粮食生产需求。50%、75%保证率下,对优化前后粮食总产量、经济效益、水分生产率、生态效益、农业用水量进行了对比分析,表明优化后的种植结构不仅减少了灌溉用水量,而且各项指标均有很大提升,特别是蔬菜、瓜果经济作物,显著提高河口区种植业的综合效益;95%保证率下,随着地表水资源的限制和农田灌溉需求的增加,模型在选择综合效益好的作物时受到抑制,导致各项指标比优化前有所降低。

种植结构“趋粮化”:劳动力外流的影响及其异质性

已有关于农业种植结构“趋粮化”研究忽视粮食作物的品种结构差异和区域差异,存在以户为单位度量劳动力外流的选择差错及要素替代发生主体不一致带来的行为逻辑分析偏误。基于全国农村固定观察点2004—2018年村级面板数据,实证分析劳动力外流对农业种植结构“趋粮化”的影响及其异质性。结果表明:相悖于现有文献的主流观点,整体上农村劳动力外流对粮食种植比例的影响不显著,水稻主产区农村劳动力外流甚至会显著抑制种植结构“趋粮化”,这一结论经过多重稳健性检验依然成立。原因在于,劳动力外流显著促进了土地流转和规模经营,强化了水稻种植“双改单”和复种指数下降的趋势。

基于水-能-粮关联关系的贵州农作物种植结构优化调整

以贵州省为例,基于相关统计数据,采用水足迹与能耗核算模型,分析2010-2020年贵州5种农作物(稻谷、玉米、马铃薯、油菜、大豆)耗水和耗能特征,以经济和生态效益为目标,构建约束条件为水资源、能源、土地、粮食的多目标优化模型,以期科学优化贵州主要农作物种植结构。结果表明:(1)2010-2020年贵州主要农作物单位面积水足迹和能源消耗差异明显,稻谷为极高耗水耗能作物,马铃薯为高耗水耗能作物,大豆为高耗水中耗能作物,玉米为中耗水低耗能作物,油菜为低耗水耗能作物。(2)主要农作物水足迹均以绿水消耗为主,稻谷、玉米和马铃薯的水足迹占总水足迹的85%,是水足迹的主要贡献来源;能耗结构方面,各农作物有所不同,稻谷以电力消耗为主,玉米和马铃薯以化肥消耗为主,油菜和大豆以燃料消耗为主,稻谷和马铃薯能耗占总能耗的69%,是能源消耗的主要贡献来源。(3)基于自然条件差异,贵州农作物种植结构空间差异明显,稻谷主要分布在黔南海拔600m以下地势平坦地区,玉米在全省各区域均有种植,但品质有所差异,马铃薯主要种植在海拔100-2900m区域,油菜主要种植于黔中地区,大豆在各个区域均有种植且各区域占比差异小。(4)优化后全省主要农作物种植面积略有减少,其中,油菜和马铃薯的种植面积和占比有所提高,种植面积分别提高1.4万hm^(2)和14.6万hm^(2),占比分别增加0.6个和1.6个百分点;稻谷和玉米种植面积和占比下降,种植面积分别减少17.1万hm^(2)和38.6万hm^(2),占比分别减少0.3个和1.5个百分点;大豆保持稳定;优化后全省经济效益保持稳定,水足迹减少30.6亿m^(3),化肥使用量减少1.5亿t,能源消耗减少245.9万GJ,生态效益明显提高。基于水-能-粮关联关系优化后的种植结构兼顾了经济效益和生态效益,整体呈低耗水、低耗能、低污染的特点,可促进贵州农业的可持续发展。

农业种植结构调整对广西农业机械化的影响

调整农业种植结构是农业供给侧改革的主要内容,也是促进农民增收的重要举措。为了研究农业种植结构调整对农业机械化的影响,基于广西14个地级市面板数据,采用固定效应模型实证分析了农业种植结构调整对广西区域农业机械化发展水平的影响。研究结果表明:农业种植结构调整不会直接影响农业机械化;农村道路设施与农业经营规模对区域农业机械化发展水平有显著正向影响;农民增收对广西农业机械化发展水平起到中介效应。研究认为可以通过完善农村基础设施,推动农业适度规模经营,调整农业种植结构,促进农民增收,从而全面提高广西农业机械化水平。

云南粮食产量潜力和种植结构分析与探究

保障国家粮食安全是一个永恒的课题,加快建设农业强国,全方位夯实粮食安全根基,强化农业科技和装备支撑,确保中国人的饭碗牢牢端在自己手中。在2010-2020年期间,云南省粮食产量呈现出持续上升的趋势,基本上实现了粮食供需的均衡,但粮食生产却没有摆脱“靠天吃饭”的常态,且存在粮食品种种植结构不合理、粮食单产低于全国平均水平、粮食产量增产幅度小等问题。本文作者对云南省粮食生产区位优势及存在的问题进行了分析,并从产能提升和区域种植结构等方面提出初步建议。

高标准农田建设的种植结构调整效应

高标准农田建设关乎国家粮食安全保障。从改善灌溉设施、促进非农就业、增加农地租入和提高农业机械化的传导机制,构建了高标准农田建设对农户种植结构调整影响的理论分析框架,进而根据2020年和2022年中国乡村振兴综合调查(CRRS)10省50县(市、区)300村4378个农户样本数据,采用面板数据双向固定效应模型,定量分析高标准农田建设的种植结构调整效应与政策异质性。结果表明:(1)高标准农田建设促使三大主粮作物种植比例提高了7.97%。(2)机制分析结果显示,高标准农田建设通过改善农地灌溉条件、增加农地租入规模和提高农业机械化来促进种植结构调整,而非农就业的传导机制未得到验证。(3)异质性分析表明,粮食平衡区、地形坡度和起伏度较大区域的高标准农田建设更能显著提高粮食种植比例。

农户最低收购价预期与种植结构调整--来自农业生产性投资的调节检验

使用2018年湘、赣、苏三省水稻主产区农户调查数据,研究农户最低收购价预期对种植结构调整的作用机制及农业生产性投资的调节效应。实证结果显示,农户预期最低收购价下降对种植结构变化、调模式行为有显著正向影响,且预期降幅超线对调模式行为的影响更显著,表明最低收购价政策变化传递出较明显的种植结构调整效应。农户预期最低收购价下降、预期降幅超线和专用型设备投资对调面积行为的影响显著为负,且专用型设备投资与预期降幅超线交互项对调面积行为的负向作用更显著。这种负向调节效应源于农户专用型设备投资收益回报机制对水稻种植规模的“锚定”效应,使得专用型设备投资对农户面积减少行为有较大的延迟作用。未来种植结构调整应引导低端农产品向优质、品牌化转型,稳定农户生产性投资收益回报率预期,探索分类引导不同规模农户种植结构调整的政策。

农业种植结构变化对粮食生产技术的影响分析

粮食生产和粮食安全一直是关乎民生的国家大事,随着科技的发展,各种粮食生产技术不断地被研发出来,大大提高了我国的粮食生产效率。为了提高粮食产量,人类不断地克服自然界的各种因素,创造更加适宜种植的各种人工大棚,或者是研究自然界的变化规律。本文分析了不同自然环境下,粮食作物的生长情况和生长规律,以实现科学的利用自然环境来种植粮食作物,在减少人力成本、经济成本的情况下可使粮食增产,满足人类对粮食的需求。

基于Sentinel-2A影像的滇中高原蜻蛉河灌区农作物种植结构提取研究

滇中高原地区海拔高,农作物分布破碎,种植地块面积小,快速准确地获取农作物种植结构对于当地农业灌溉、估产等意义重大。目前鲜有基于Sentinel-2A影像数据对滇中高原农作物复杂地区的研究,为此,基于光谱、纹理、地形3类特征构建神经网络、支持向量机与随机森林分类器,分析比较得到适合灌区的特征组合与最佳分类器。实验结果表明:3种分类模型中,支持向量机更适合灌区的种植结构提取,其总体精度为91.74%,Kappa系数为0.87。在此基础上构建面向对象的支持向量机模型,农作物提取整体精度得到进一步提升,总体精度为93.87%,Kappa系数为0.90,与传统的3种特征组合的支持向量机法相比总体精度提高了2.13%。面向对象的支持向量机法适用于滇中高原蜻蛉河大型灌区的农作物分类,可为当地水利灌溉和农业经济发展提供帮助。

基于遥感影像的北安市玉米大豆种植结构时空演变研究

探究粮食作物种植结构时空分布特征,有利于探究轮作制度实施情况,有利于进一步优化生产格局,提高经济效益,保障粮食安全。选取玉米和大豆为研究对象,以黑龙江省北安市为研究区,采用高分一号影像作为数据源,计算植被指数中的比值植被指数(RVI)、差值植被指数(DVI)、转换型植被指数(TVI)、改进型叶绿素吸收比率指数(MCARI)和灰度共生矩阵(GLCM)纹理特征中的二阶矩阵(the second moment)和熵(entropy)作为最优特征级,并结合随机森林分类算法对实验区玉米大豆进行分类。结果表明:①选取最优特征结合随机森林算法分类的总体分类精度以及单类地物分类精度能够平均达90%,Kappa系数能达到0.9;②2013-2016年大豆种植面积上涨,由2013年的582.81 km^(2)上涨到2016年的2029.42 km^(2);2017年基本与2016年持平,2018年大豆种植面积下降到925.31 km^(2);2020-2022年大豆种植面积稳定在1100 km^(2);③2013-2014年北安市玉米种植面积增大;2014-2016年玉米种植面积减少,由2014年的1687.46 km^(2)缩减到2016年的1031.7 km^(2);2017年和2018年基本与2016年持平,2020年下降到551.1 km^(2);2021年上涨到1386.77 km^(2),2022年略有下降。指出了2016年黑龙江省轮作制度实施后北安市大豆种植面积整体上呈现上涨趋势;2013-2016年北安市玉米种植面积受价格变动等因素影响较小,说明玉米的固有需求指数要高于大豆;玉米大豆复合种植带逐步形成。

农村综合改造下的水稻种植结构调整与产业升级

农村综合改造旨在通过政策导向和战略规划,优化农业结构并提升农村经济发展水平。以农村综合改造为风向标调整水稻种植结构并升级产业,可为农业的可持续发展奠定坚实基础。具体策略包括多元化种植、现代农业科技应用及生态农业发展,这些措施将提高水稻种植的可持续性和产业的综合竞争力。