内蒙古粮食生产能力与农业水土资源可持续利用评价研究

论文摘要

农业水土资源(ASWR)是一种有着复杂构成要素和时空分异特性的农业资源,与粮食生产能力(GPC)有着错综复杂的关系,其潜力取决于农业水土资源可持续利用(SUASWR)程度和支持能力,土地整理通过改善ASWR制约因素,促进GPC的提高和实现SUASWR,目前对这些复杂关系的认识还较粗浅。本文以内蒙古为例,在系统分析国内外研究动态的基础上,通过多学科技术理论的交叉融合,借助已有的水文、气象、水资源、土地调查评价资料和农用地分等与土地整理工作平台,通过模拟与模型运算,揭示其复杂的链接关系和约束机制,搭建起国家粮食安全的可控平台。主要内容和结论如下:(1)分析了国内外相关研究动态、存在问题和研究方向,阐述了ASWR、GPC、SUASWR、产能核算等相关概念的内涵和基于构成要素与影响因子开展相关研究的观点。(2)评价了内蒙古ASWR、粮食产量、GPC、主要影响因素及时空分布规律,建立了区域连续、多层次、立体的空间数据体系。(3)建立了内蒙古耕地分等指标体系,将耕地评定为22个自然质量等和17个利用质量等;建模计算了不同等别之间的折算系数,实现了耕地在空间上的可比性,17等对1等地的最大折算系数为4.8;建立了产能评价模型,计算了光温、水分、土壤、土地利用四个因素层的潜力;开展了产能核算研究,测算出理论GPC为208亿kg,总产能为731.8亿kg,高出172.5亿kg的现实粮食产量,说明ASWR尚有巨大潜力;模拟评价了GPC与影响因子的关系。(4)开展了内蒙古SUASWR模糊评价研究,按行政区域和流域评价,综合指数为0.121～0.973,潜力指数为3.252～1.025,总体能够实现SUASWR。(5)评价了内蒙古水资源总量与行业用水现状,预测了2010、2020和2030年各行业用水量。其中,农业水资源可利用量分别为264.93、233.89和195.64亿m3,通过采取土地整理与节水灌溉措施,可实现灌溉面积358.31、440.06和525.66万hm2。建立了ASWR耦合配置模型,预测GPC分别为227.17、258. 05和288.44亿kg,GPC和耕地等别比现状年有较大提高。(6)进行了土地整理项目试验观测,证实各项工程措施可有效改善制约因素条件,节水率达到10～60%,GPC提高5～40%,耕地等级提高1～4等,对内蒙古“治地、节水、增粮、富民”工程建设有重大支撑作用。综上所述,本文在调查试验的基础上,通过耦合ASWR及其构成要素,建立了地区尺度耕地分等、折算、产能核算体系;提出了基于影响因素的GPC、SUASWR评价方法;验证了土地整理对提高GPC,实现SUASWR的作用,提出了土地整理工程模式与分区措施,为科学合理利用内蒙古ASWR提供有益的参考。由于目前国内在这一领域的研究尚处在起步阶段,且限于笔者的研究水平,论文难免会存在许多问题题和争论,但这也是笔者所期望达到的抛砖引玉的效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 选题背景、目的和意义
• 1.1.1 选题背景
• 1.1.2 选题目的
• 1.1.3 选题意义
• 1.2 国内外研究动态
• 1.2.1 GPC 评价研究动态
• 1.2.2 SUASWR 的理论研究动态
• 1.2.3 ASWR 评价研究动态
• 1.2.4 SUASWR 评价研究动态
• 1.2.4.1 国外研究动态
• 1.2.4.2 国内研究动态
• 1.2.5 SUASWR 配置研究动态
• 1.2.6 土地整理与 SUASWR 实用技术研究动态
• 1.2.6.1 国外研究动态
• 1.2.6.2 国内研究动态
• 1.2.6.3 存在的问题和研究方向
• 1.3 课题总体设计
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 指导思想与工作原则
• 1.3.2.1 指导思想
• 1.3.2.2 工作原则
• 1.3.3 研究内容与主要方法
• 1.3.3.1 研究内容
• 1.3.3.2 主要方法
• 1.3.4 拟解决的关键问题
• 1.3.5 论文组织和技术路线
• 1.3.6 创新与特色
• 2 研究区选择与调查试验方法
• 2.1 研究区选择与时间尺度的确定
• 2.2 研究区概况
• 2.2.1 社会经济概况
• 2.2.2 自然环境概况
• 2.2.3 农业资源与粮食生产概况
• 2.3 研究区数据来源与计算方法
• 2.3.1 试验观测点布设
• 2.3.2 试验测试项目及测试方法
• 2.3.3 基础资料收集与整理
• 2.3.4 分析研究方法
• 3 ASWR 利用现状与粮食生产时空动态评价研究
• 3.1 农业水资源开发利用状况评价
• 3.1.1 农业水资源利用现状及分布特点
• 3.1.2 水分亏缺成因分析
• 3.1.3 水分亏缺对耕地利用的影响
• 3.1.4 农田水利工程状况及对水资源利用的影响
• 3.2 耕地资源利用状况与时空动态分析
• 3.2.1 耕地资源利用现状与特点
• 3.2.2 耕地开发利用动态与布局分析
• 3.2.3 农田灌溉状况与时空动态分析
• 3.3 粮食生产现状与时空动态评价分析
• 3.3.1 粮食生产现状与时空动态
• 3.3.2 粮食主产区及农产品生产状况
• 3.4 ASWR 利用的影响因素分析
• 3.4.1 地貌对ASWR 利用的影响
• 3.4.2 气候对ASWR 利用的影响
• 3.4.3 水资源对耕地资源利用的影响
• 3.4.4 土壤对ASWR 利用的影响
• 3.4.5 社会经济对 ASWR 利用的影响
• 4 耕地分等与产能核算研究
• 4.1 耕地分等研究
• 4.1.1 耕地分等的概念与方法
• 4.1.2 耕地分等指标体系建立
• 4.1.3 光温和气候生产潜力指数计算
• 4.1.4 耕地自然质量等评价
• 4.1.5 耕地利用质量等评价
• 4.1.6 耕地分等结果评价分析
• 4.2 GPC 调查评价与耕地等级折算研究
• 4.2.1 GPC 及其影响因素观测调查
• 4.2.2 建立耕地利用等指数与 GPC 关系模型
• 4.2.3 不同尺度空间模型对比分析
• 4.2.4 耕地等级折算研究
• 4.3 产能核算与潜力评价研究
• 4.3.1 产能与潜力的概念
• 4.3.2 粮食生产潜力分解与评价模型研究
• 4.3.3 粮食生产潜力计算及空间分异规律评价分析
• 4.3.4 产能核算研究
• 5 GPC 与影响因子的关系模拟研究
• 5.1 GPC 影响因子和影响方式分析
• 5.2 GPC 的主要影响因子及影响程度评价研究
• 5.2.1 水浇地的影响因子及影响程度
• 5.2.2 旱地的影响因子及影响程度
• 5.2.3 计算结果分析
• 5.3 GPC 模拟及空间分异规律研究
• 5.3.1 平原区灌溉条件下粮食产量模拟
• 5.3.2 平原区非灌溉条件下产量模拟
• 5.3.3 丘陵灌溉条件下产量模拟
• 5.3.4 丘陵非灌溉条件下产量模拟
• 5.3.5 山地灌溉条件下产量模拟
• 5.3.6 山地非灌溉条件下产量模拟
• 6 SUASWR 模糊综合评价研究
• 6.1 SUASWR 模糊评价的理论与方法
• 6.2 SUASWR 模糊评价模型的建立
• 6.2.1 参评因子的选取与指标计算
• 6.2.2 参评因子指标区间划分
• 6.2.3 模糊综合评价模型的建立
• 6.3 SUASWR 模糊综合评判
• 6.4 SUASWR 的模糊评判结果分析
• 6.4.1 模糊评价运算及结果分析
• 6.4.2 SUASWR 模糊识别
• 6.4.3 SUASWR 潜力指数的计算
• 7 内蒙古SUASWR 配置与 GPC 预测
• 7.1 基本原则及总体思路
• 7.1.1 基本原则
• 7.1.2 总体思路
• 7.2 水资源量及可利用量统计
• 7.2.1 地表水资源量及可利用量
• 7.2.2 地下水资源量及可开采量
• 7.2.3 水资源总量及可利用量
• 7.3 水资源开发利用现状分析
• 7.3.1 生活用水
• 7.3.2 生产用水
• 7.3.3 生态环境用水
• 7.3.4 现状用水汇总
• 7.4 内蒙古需水预测
• 7.4.1 生活需水预测
• 7.4.2 林、牧、渔业需水预测
• 7.4.3 第二产业需水预测
• 7.4.4 第三产业需水预测
• 7.4.5 生态环境需水预测
• 7.4.6 需水预测汇总
• 7.4.7 节水灌溉定额与新增灌溉面积预测
• 7.4.8 可利用灌溉水量预测
• 7.4.9 耕地等别变化预测分析
• 7.4.10 ASWR耦合配置模型建立
• 7.4.11 SUASWR配置与GPC预测分析
• 8 土地整理与GPC 及SUASWR 的关系评价研究
• 8.1 土地整理与提高 GPC 及实现SUASWR 的关系
• 8.2 土地整理前后ASWR 构成因素变化情况分析
• 8.3 土地整理前后耕地等别、GPC 和灌溉定额变化分析
• 8.4 土地整理工程模式与分区措施研究
• 8.4.1 土地整理工程模式
• 8.4.2 土地整理工程内容
• 8.4.3 土地整理分区措施
• 9 结论与展望
• 9.1 主要结论
• 9.2 存在的问题
• 9.3 展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介