中国农业水土资源时空匹配特征及影响因素研究

分析农业水土资源的时空匹配特征与影响因素,可为农业水土资源优化配置提供科学依据。以中国除港澳台的31个省(自治区、直辖市)为研究对象,运用基尼系数法和农业水土资源匹配系数法对2009~2019年的农业水土资源时空匹配特征进行评价分析,并利用Sen+Mann-Kendall法分析农业水土资源匹配系数的变化趋势,最后运用面板回归模型探究变化的主要影响因素。研究结果表明:①2019年与2009年相比,中国水资源总量增加4860.90亿m^(3),耕地面积总量减少75295 km^(2),农业水土资源匹配系数由0.6018升高到0.6652,整体仍高度不匹配且呈不显著变差的趋势。②中国各省(自治区、直辖市)农业水土资源匹配整体呈现“西南优于东北,边缘优于腹地,林区优于农区,山丘优于平原”的空间格局。③北京农业水土资源匹配系数显著下降,上海、广西、重庆、贵州、云南以及宁夏显著上升。④农业用水量和人均水资源量是影响农业水土资源匹配的主要因子。中国农业水土资源匹配协调度仍处于高度不平衡状态,依据匹配系数划分不同等级的调控区并制定差异化的调控措施是缓解农业水土资源匹配不协调的有效途径。

塔里木河流域农业水土资源时空匹配关系研究

农业水土资源可持续利用是推进塔里木河流域生态文明建设、协调兵团向南发展战略部署以及促进各产业融合发展的重要基础。本研究基于2005-2020年塔里木河流域5个地区的农业水土资源匹配现状,运用基尼系数法、农业水土资源匹配系数以及农业水土资源当量系数,结合ArcGIS软件对塔里木河流域水土资源时空匹配状况进行分析。结果表明:从地理分布上来看,塔里木河流域耕地资源主要集中在喀什地区、阿克苏地区,耕地资源分布和水资源有密切关系。在研究时间跨度内,水土资源基尼系数在0.05~0.12之间,整体表现为波动变化,但是变化幅度不大,处于绝对均衡水平。农业水土资源匹配系数在研究期内呈现出先下降后升高再下降的特征,5个地区的农业水土资源匹配系数逐渐趋于一致,并稳定在1~2之间。结合当量系数分析,虽然塔里木河流域5个地区的农业水土资源均衡程度较好,但是5个地区仍处于极度缺水状态,且地区差异大。研究表明,塔里木河流域水土资源分布一致,整体处于缺水状态,随着节水力度的增大农用水占比呈下降趋势。

考虑水土互馈关系的区域水土资源联合优化配置

针对水土资源空间不匹配、水资源总量不足及土地资源利用程度不高等问题,以二元水循环理论为基础,构建考虑水土互馈关系的区域水土资源联合优化配置模型。该模型包括产水模块、水土联合配置模块和土地模拟模块,以GDP最大和基于生态绿当量的区域植被覆盖率(EGE-RVC)最高为目标函数,并提出了一种耦合约束法、逐次逼近法和非线性规划的三层嵌套算法进行求解。以河南省洛阳市为例对模型和方法进行验证,结果表明,洛阳市可利用水量增加了4463万m^(3),GDP提高了12.5%,EGE-RVC增加了2.6%,各用地类型缺水率不同程度下降。研究成果能够为区域水土资源优化配置研究提供新的思路和技术参考。

交口灌区农业水土资源承载力评价及障碍因子诊断

【目的】评价交口灌区农业水土资源承载力及其障碍因子。【方法】以交口灌区为研究对象,构建包括水土资源、社会、经济、生态环境4个准则层的水土资源承载力评价指标体系,采用组合赋权的TOPSIS模型对交口灌区水土资源承载力进行综合评价,采用障碍度模型诊断制约灌区农业水土资源承载力的主要障碍因子。【结果】2016—2020年,交口灌区水土资源承载力呈稳步提升态势,各区、县的水土资源承载力差距逐渐缩小;灌区不同区、县的水土资源承载力水平差异显著,灌区北部承载力水平高于灌区南部,各区、县承载力指数介于0.257~0.621;水土资源和生态环境系统中的单位耕地农药施用量、水土资源匹配系数、单位耕地施肥量、垦殖率、生态环境用水率、水资源开发利用率是制约交口灌区水土资源承载力提升的主要障碍因子。【结论】水土资源和生态环境是影响灌区水土资源承载力的关键要素,灌区应以可持续发展理论为导向,注重农业发展与生态保护并重,综合提升灌区承载力。

小银河灌区节水改造项目水土资源平衡分析

五台县小银河灌区设计灌溉面积1673.3hm^(2),有效灌溉面积1520hm^(2),项目实施后可恢复灌溉面积153.3 hm^(2)。文章在分析灌区水土资源利用现状、灌区供水量、灌区需水量的基础上,进行了规划水平年水利工程可供水量、土地资源复核、水土资源优化配置等相关方面水土资源的平衡分析。结果表明,项目实施后灌区渠系水有效利用系数提高到0.7,田间水有效利用系数为0.9,灌溉水有效利用系数提高到0.63。

基于水土资源承载评价的灌区水土资源时空优化配置研究

以贵州省某典型灌区为例,利用系统动力学、压力-状态-响应模型等,建立水土资源承载能力的评价方法。验证分析显示,灌区1996、2004、2012和2020年的水土资源承载状态分别为轻度、逼近、逼近和平稳。结果表明,研究提出的评价体系对灌区水土资源承载能力分析具有合理性和可行性,灌区的水土资源承载状态在空间中为积极性变化,但变化速度减缓,严峻以及轻度承载面积在空间分布中逐渐向盐碱化等趋势过渡。

水足迹视角下黄土丘陵区农业水土资源匹配格局——以山西省和顺县为例

从水足迹视角出发,运用CROPWAT及标准差椭圆模型分析2010—2019年山西省和顺县乡镇域主要农作物生产水足迹和耕地面积的时空变化,运用基尼系数及空间失配指数深入研究2010年、2014年、2019年乡镇域农业水土资源时空匹配格局,并明确调控方向。结果表明,研究期间,和顺县作物生产水足迹、蓝水足迹、绿水足迹和耕地面积总体上均呈下降趋势;绿水足迹对各区域作物生产水足迹的构成贡献最大,占比均超过62.0%;和顺县西部地区作物生产水足迹和耕地的空间聚集性不断增强;和顺县作物生产水足迹、蓝水足迹、绿水足迹与耕地之间的空间失配均逐渐加剧,中部和东部地区农业水土资源分别为中度失配和重度失配,是和顺县未来农业水土资源调控的重点地区;可以将县域10个乡镇分别划分为水源涵养调蓄、水土优化调控与引水节水灌溉3个调控区。总的来说,受社会经济、生产要素投入和气候条件的影响,和顺县农业水土资源匹配协调水平处于失衡状态,但在调控区划分的基础上,有针对性地进行人工调控,仍可实现农业水土资源匹配协调水平的较大提升。

基于生态足迹法的农业水土资源承载力分析——以三江平原友谊农场为例

本文以三江平原“黑土粮仓”——友谊农场为例,应用生态足迹法对当地的水土资源承载力进行定量评估。结果表明:(1)人均农业水资源生态足迹多年平均值为5.26 hm^(2)/人,生态承载力多年平均值为1.97 hm^(2)/人,水资源生态赤字,生态压力指数平均值为2.82,水资源利用处于不安全状态;人均耕地资源生态足迹小于生态承载力,耕地资源生态盈余,生态压力指数平均值为0.69,耕地资源利用处于安全状态;(2)友谊农场农业水土资源生态足迹和水土资源生态承载力的耦合协调度总体处于一般协调状态;(3)虽然农场土地资源丰富,但水资源稀缺,该地区的水土资源承载力协调水平还有很大的提升空间。研究结果对于黑土地保护,实现农业水土资源可持续发展有重要意义。

采煤沉陷区水土资源评价及生态修复技术实践研究

为进一步探究采煤沉陷区的有效治理路径,以某地采煤沉陷区现存问题为研究案例,首先对该区域水土资源进行全面评价,明确存在的水污染和土壤污染问题。而后针对两类污染问题,以湿地净化池和底泥干化技术为生态修复方法,针对该采煤沉陷区进行针对性的生态修复。从实际结果来看,本次生态修复技术模式在经济效益和生态效益上均有较优表现,因此其具有一定的参考价值。

康保县水土资源优化配置研究

为保护和恢复康保县生态环境,提高水资源利用效益,本研究考虑水资源与土地利用之间的作用和制约关系,使用灰色线性规划分析为康保县的水土资源调配提供最优解。其中,用水效益作为重要的模型参数之一,通过计算与筛选得到用水效益最大化的4种主要土地利用类型优化配置结果。本模型以水资源消耗为主要约束条件,重点削减高耗水量的水浇地,使土地利用结构能够适应当地水资源条件,缓解当地水资源短缺的情况。利用ARCGIS软件,将水土资源优化配置的数据指标落实到空间上,对于当地合理利用水土资源,促进生态恢复建设,保障区域生态安全具有重要的理论意义和实践参考价值。

耕地保护视角下的水土资源匹配及优化——以济南市为例

耕地是最宝贵的农业资源,是保障国家粮食安全的根本。以济南市为例,探讨耕地保护视角下的水土资源匹配及优化,分析各区县的水土资源的匹配状态及问题。结果表明,济南市水土资源在市域层面的匹配程度较高,但各区县的水土资源匹配程度差异较大,北部区县的水土匹配程度较好。在全面分析水土资源特征的基础上,从外调水分配、挖掘水资源开发利用潜力等方面提出水土资源优化策略,为提升耕地质量、可持续利用水土资源提供依据。

乡村振兴背景下灌区水土资源优化配置研究

项目通过现场调研、资料收集与模型模拟,分析了江苏省大型灌区水土资源配置现状和发展的障碍因子,构建了大型灌区水土资源承载力评价模型和水土资源优化配置模型,评价了大型灌区水土资源承载力系统健康度,提出了灌区水土资源合理配置方案。

四川省土地整治项目中水土资源平衡分析——以四川省泸县太伏镇为例

土地整治是当前我国农村发展的重要任务,而水土资源平衡是土地整治的核心内容之一。研究了四川省泸县太伏镇如何在土地整治项目中实现水土资源的平衡问题。采用定性和定量的分析方法对太伏镇的土地资源、水资源和农业生产等进行分析。研究结果表明:太伏镇成功地通过灌溉技术的创新和改进、农业产业结构的调整,以及水资源保护和管理等一系列节水措施,显著提高了农业生产的效益和稳定性,同时也保障了生态环境的健康和持续发展。由此可见,实现水土资源平衡不仅对农业生产具有积极的推动作用,对生态环境的保护和改善也至关重要。泸县太伏镇的做法为其他地区提供了土地整治和资源管理方面的有益经验和启示。

寒地黑土区水土资源可持续利用评价研究

为了给地方水土资源管理提供科学依据,促进农业生产的可持续发展,本研究以密山市为研究区域,构建了一套适用于寒地黑土区,并包含经济、社会和环境三个维度的评价指标体系,采用层次分析法和熵权法组合赋权的TOPSIS模型对研究区进行水土资源可持续利用水平分析。结果表明:(1)2012—2021年密山市水土资源可持续利用水平由0.2523上升至0.7374,可持续状态由弱可持续变为中度可持续。(2)在各子系统中,状态子系统对密山市水土资源可持续利用评价值的影响最大,其次是响应子系统,驱动力子系统对密山市水土资源可持续利用评价值的影响最小。因此,密山市可以通过提高农业生产力、加强环境保护、推广节水技术、提高农业生产效率、调整经济发展策略和优化产业结构等方式来推动水土资源可持续利用。

中国广义农业水土资源匹配及利用状况动态评价

作为农业发展的核心要素,水土资源匹配态势与利用程度决定着中国农业可持续发展及食物安全。为优化中国农业水土资源配置,该研究基于2000—2020年31个省市的统计数据,采用基尼系数评价农业水土匹配状况,提出广义农业水土匹配系数揭示各省农业水土资源匹配状况及配比程度,联合匹配特征与水土利用状况确定各省农业水土资源利用类型区。结果表明:1)研究期内,中国灌溉水与耕地分布差距较大(基尼系数均值0.424),匹配情况变差;广义农业水资源与耕地资源分布相对合理(基尼系数均值为0.360),无显著变化趋势。地理区及省际间农业水土匹配程度存在较大差异。华北、西北和东北地区匹配状况为“土多水少”,华东、华中和西南地区匹配状况为“水多土少”,广东(广义农业水土匹配系数均值为2.06)和云南(广义农业水土匹配系数均值为1.02)匹配程度分别为各省市最低和最高,匹配状况均为“水多土少”;2)农业水土资源利用程度空间异质性明显,垦殖率东南高西北低,农业水资源利用程度北高南低;3)吉林、新疆、江苏水土资源配置情况变差(转为低匹配高开发区),北京水土资源配置情况有所好转(转为高匹配低开发区)。研究结果能够为国家农业水土资源优化配置相关决策提供支撑,对实现国家食物安全及农业可持续发展具有重要意义。

我国生态系统服务与水土资源匹配的时空动态及耦合协调关系

探讨生态系统服务与水土资源匹配状况之间的关系对于实现生态资源可持续利用具有重要意义。为此,运用当量因子法、水土资源匹配系数和耦合协调度模型揭示了我国生态系统服务价值、水土资源匹配状况及两者之间耦合协调关系的时空演变特征。结果表明,2010~2018年我国生态系统服务总价值总体增加了21444.5亿元;地均生态系统服务价值整体呈南高北低的空间格局,且除上海市外的所有省份均得到了提升。我国水土资源匹配系数持续减小,在空间上大致以青海省为端点呈现顺时针先减小后增大的变化特征。2010~2018年我国生态系统服务与水土资源匹配之间的耦合协调度先增后减,整体属于基本协调类型,处于转型期,呈现南高北低的空间分布特征。研究结果可为我国协调生态保护与水土资源利用的政策制定提供决策依据。

华北地区粮食作物种植结构调整及水土资源利用效应

华北地区粮食生产种植结构调整对水土资源消耗的影响,对农业甚至国民经济的可持续发展有重要意义。利用统计数据,以初期(2001年)种植结构不变为参照情形,在末期(2019年)粮食产量一定的条件下,估算了2001—2019年华北地区粮食种植结构调整的水土资源效应。结果表明:2001—2019年华北地区粮食播种面积增加,玉米是粮食作物播种面积增加的主要因素,2001—2019年华北地区小麦播种面积增加,小麦播种面积占粮食播种面积比重降低幅度较小;2001—2019年华北地区粮食种植结构调整一定程度上缓解了耕地资源有限、水资源短缺、地下水超采压力。提出以下建议:通过加大轮作休耕、旱作雨养面积等政策措施减少高耗水作物种植面积,进一步降低华北地区水土资源消耗压力;进一步提高山东省和河南省因粮食种植结构调整播种面积节约率;进一步提高山东省、河南省、河北省粮食种植结构调整的节水效应。

典型大型灌区水土资源生产力现状及匹配格局研究

客观评价灌区农业水土资源匹配现状是灌区可持续发展的前提。以江苏典型大型灌区为研究对象,通过计算水土资源匹配系数分析典型灌区水土资源匹配现状,计算耕地生产力和农田灌溉水生产力分析典型大型灌区水土资源生产力水平,并通过计算水土资源匹配系数和生产力的基尼系数,分析灌区水土资源空间匹配格局。结果表明,灌区水土资源匹配系数差异显著,其中高邮、沿运、涟西以及周桥灌区的水土资源匹配程度很好,显著高于江苏省水土资源平均配置系数。各典型大型灌区水土资源生产力水平虽差异显著,但总体高于江苏省水土资源平均生产力。灌区水土资源匹配的基尼系数为0.22,作为一个整体水土资源是均衡的,优于同期全国和全球范围内的水土资源匹配格局,耕地生产力和农田灌溉水生产力的基尼系数都为0.46,各大型灌区水土资源生产力空间分布有一定差异。

中国粮食生产水土资源配置效率及其影响因素——基于农地流转视角的研究

[目的]研究中国粮食生产水土资源配置效率及其影响因素,为保障粮食安全提供理论支持。[方法]结合农地流转对粮食生产水土资源配置效率的作用机制,基于2005—2020年30个省份的面板数据,利用DEA模型测度了粮食生产水土资源配置的综合效率,探究了农地流转对水土资源配置的影响。[结果]从时间序列来看,中国的粮食生产水土资源配置效率大体上呈现波动性上升趋势。从省份来看,其中河南和吉林等省区在研究期间效率值都为1,实现了DEA有效。安徽、甘肃、宁夏3个省份的粮食生产水土资源配置效率的上升趋势在1%的显著性水平下显著。重庆、浙江、青海和广西4个省份的下降趋势明显;基于空间分布分析得出,地区上水土资源配置效率大致呈现:东北地区>东部地区>中部地区>西部地区。其中河南和吉林省的水土资源配置效率最高,青海省最低。[结论]Tobit回归结果表明农地流转对粮食生产水土资源配置效率有显著影响,并且是有利于提高水土资源配置效率的。

黄河三角洲滨海盐碱地可持续利用的水土资源约束与均衡配置策略

基于现有耕地优势并开发利用好各类后备耕地资源,对确保国家粮食与生态安全意义重大。黄河三角洲(黄三角)盐碱地后备耕地资源丰富,农业开发利用潜力巨大,但因水资源短缺、水土资源配置不平衡而制约了高效可持续利用。本文梳理了黄三角滨海盐碱地治理利用与种植业发展现状,详细分析了地区水土资源条件,从水资源供应、地下水位调控、治理利用体系、科技创新及运行管理等方面明晰了发展挑战。提出的水土资源高效可持续利用与均衡配置策略为:适度增加引黄配额并实施滨海入海河道水系联通工程以优化调配区域水资源,启动高标准灌排体系完善与配套建设工程以促进耕地提质增效,加快盐碱地治理利用关键技术集成示范推广以发挥科技支撑作用。相关成果可为我国滨海盐碱地综合治理与高效利用、农业可持续发展等研究提供启发和参考。