嫩江流域耕地演化与基于水土资源优化配置的调控模式研究

Nenjiang River basin, one of the key grain increase areas of China, has an important significance to ensure food security for us. The main constraints of the basin agricultural development are water resources. At the same time, the water-related ecological problems of the basin are very serious. So studies on water-land resources spatial pattern and optimal allocation should be carried out to coordinate the development of food production and ecological conservation. In this project, the evolutionary trend and driving mechanism of cultivated land change (including dry land, irrigated land, paddy fields) from 2000 would be studied using MODIS data. The quality and spatial coupling of water-land resources analyses are also included. And the irrigated agricultural rational distribution scheme based on water-land resources optimal allocation model would be carried out. Besides, new method of available water resources, matching pattern and optimal allocation of water-land resources analysis would be set up in this study. Following this project, agricultural water optimal allocation and adjustment of the cultivated land structure would be put forward as a scientific basis for Nenjiang River basin irrigated agricultural decision making; and research methods of water-land resources spatial coupling analysis would be developed.

嫩江流域是我国粮食增产的重点开发区域之一，对保障我国粮食安全具有重要意义。水资源是流域农业开发的主要制约因素，同时，流域与水相关的生态问题也较为突出。为了实现粮食生产与生态保护的协调发展，需要对嫩江流域水土资源格局与优化配置展开研究。因此，本项目拟研究2000年至今流域耕地（旱地、水浇地、水田）演化过程与驱动机制，分析流域水土资源数量及其空间耦合关系，探讨基于水土资源优化配置的灌溉农业合理布局方案。在研究中，重点探索水资源可利用量分析方法、水土资源空间匹配与优化配置研究方法。通过本项目的研究，提出嫩江流域农业用水优化配置和耕地结构调整方案，为流域灌溉农业发展决策提供科学依据；发展水土资源耦合分析方法，推动相关理论发展。

为加强我国粮食安全保障能力，黑龙江、吉林两省制定了新增商品粮能力建设规划，嫩江流域是其重要布局区域。另一方面，在气候变化和人类活动的影响下，嫩江流域出现了河流断流、湿地萎缩、土地盐碱化等一系列与水相关的生态问题。如何优化水土资源开发，促进嫩江流域农业发展，保障区域生态安全，成为备受关注的问题。.在这一背景下，本课题开展了嫩江流域水土资源时空演变与优化配置研究。选择洮儿河流域为案例区，开展了水土资源演化相互作用机理研究，主要包括土地利用变化对径流的影响，以及水循环演变对土地盐碱化的影响；在嫩江流域，开展了耕地演化趋势及驱动要素分析、面向农业发展的水土资源适宜性空间格局分析两方面研究工作；为更好的阐释水土要素演变及其对农业生产的影响，还将研究区域拓展到松花江流域，开展了水循环要素变化趋势、基于水土资源优化配置的灌溉农业优化发展模式研究。.主要研究结论如下：.1）松花江流域年降水、蒸发皿蒸发、实际蒸散发整体呈现下降趋势，年径流10个水文站点中有8个站点在1959～2001年呈现下降趋势。在空间上，流域南部年降水和年实际蒸散发量均呈下降趋势，水文循环在减弱，而流域北部水循环则呈现增强趋势。.2）发展了面向农业的水土资源适宜性评价方法，将嫩江流域划分为水土资源适宜、条件适宜、不适宜（土地资源约束型）、不适宜（水资源约束型）4种类型。旱地主要分布在适宜、不适宜（水资源约束）区域，分别占47.2%和41.0%；水田主要集中在水土资源适宜区，占水田总面积的89.0%。.3）构建了基于水土资源优化配置的松花江流域农业发展优化模型，结果表明，在优化开发模式下，松花江流域灌溉总面积11650万亩，水田面积4906万亩，比现状增加1176万亩。其中，嫩江流域应适当控制灌溉面积的增加，将灌溉面积控制在3270万亩，其中水田面积974万亩。.本课题取得的研究成果，有助于认识嫩江流域（松花江流域）水土资源要素演化趋势，实现灌溉农业的合理布局，促进粮食生产与生态保护的协调发展。课题研究中采用的水土资源适宜性评价方法，能够在自然单元尺度上认识水土资源空间耦合关系，也可以为其它区域提供借鉴。