农业种植结构优化是从区域尺度提高作物群体用水效率及效益的生物节水技术。通过理论分析、数学建模等方法,项目主要取得的成果包括①确定了区域节水型种植结构优化的三个基本原则。构建了基于作物热力学阈值与生态适宜度模型相结合的作物优选原则;基于农产品需求及资源限制相匹配的作物种植规模确定原则;基于区域水热综合潜力指数与作物生长特征相适应的作物时空布局原则。②建立了节水型种植结构分区指标与方法。提出了综合考虑自然、经济及技术因素的21个分区指标,建立了因子分析与聚类分析相结合的分区方法,将黑河流域划分为6个区。③构建了节水型种植结构优化模型与评价模型。以区域总净产值、粮食总产量、生态效益及水分生产效益为优化目标,建立了基于混沌粒子群算法的多目标优化模型;利用该模型对研究区东部平原粮经灌溉片农业种植结构进行优化,得出经济效益型、粮食安全型、生态效益型和节水型4种方案;采用基于实码加速遗传算法的投影寻踪评价模型对各方案进行评价,研究结果揭示,节水型方案始终是不同水平年的最优方案,该方案在经济、社会及生态效益均有所提高的情况下,可消减约7%的区域种植业灌溉水量。
英文主题词Heihe watershed; water saving; crop planning; division; optimization