河北省县域水-土-种植结构时空演变及耦合协调分析
文献类型：学位论文
| 作者 | 罗文哲 |
| 答辩日期 | 2023-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 陈远生 |
| 关键词 | 水土匹配 种植结构 灌溉需水 水-土-粮食关联 农户利用行为 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 自然资源学 |
| 英文摘要 | 当前，全球粮食危机持续恶化，我国粮食安全在统筹利用“两个资源，两个市场”的时候，更应立足国内市场，优化种植结构，实现稳粮增产。然而，我国南方水多地少，北方水少地多，加上北粮南运的产销格局，导致农业水土资源在地域分布上严重错配。随着居民食物需求逐渐向多样化、高消费方向的转变，水土资源对粮食生产的刚性约束亟待改善。但粮食是资源密集型产品，在生产成本 高和种粮收益下降的情况下，农户种植结构“非粮化”问题也日渐凸显。因此，探索在水土资源刚性约束下，种植结构的调整优化是落实“藏粮于地、藏粮于技”保障粮食安全的关键。河北省是我国粮食主产省份之一，承担着京津地区“菜篮子”产品供应的角色，常年农作物播种面积超过10000 万亩，其中粮食作物的播种面积更是高达9500 万亩，在全国农业发展中有特定的区位优势。用仅占不足全国0.5%的水资源和不足5%的耕地面积，生产了接近全国5.6%的粮食和10.9%的蔬菜，面临着严重的水土资源错配和种植结构失衡问题。而河北省农业灌溉用水依赖地下水，过度的开采已经引起一系列如地表下沉、地面塌陷以及水质恶化的生态问题，地下水超采治理已经成为农业资源修养生息和环境治理的重点。因此，在严峻的形势面前，协调水-土-种植结构之间的关联关系，从经营主体的微观视角，探寻农户资源利用方式已经成为粮食主产区亟待解决的问题。基于此，本文以我国粮食主产区水-土-种植结构演变及关联为研究对象，通过对河北省151 个县域单元的研究，分析水资源、土地资源和种植结构的时空变化规律，评估水土资源的匹配情况。通过计算作物需水量和灌溉需水量，分析各县的灌溉压力，并对各县水-土-粮食系统的耦合协调状态进行评价，最后分析农户经营主体资源利用行为和种植结构决策内在驱动机制。从而完善河北省县域水土资源评价，清晰认知各市县面临的灌溉压力，进一步细化河北省水资源控制红线，为相关部门 供“资源控制”和“结构调整”的决策参考，为粮食主产区乃至全国资源限制地区种植结构的调整 供科学依据。本研究主要内容及结论如下： 生产种植结构调整 供了科学依据，主要研究结论如下： （1）河北省耕地占补不平衡，耕地转出面积远大于耕地转入面积。农业用水量整体呈现下降趋势，农业用水效率显著 升，但农业水土资源匹配程度逐渐变差，耕地资源相对短缺的县域数量明显增加。河北省11 市土地利用结构在空间上有显著的异质性，耕地主要分布在冀中、冀南和冀东唐山。近20 年耕地数量从97439km2 下降至90459km2，明显减少；万元农业增加值用水量从1961m³/万元指数下降至278m³/万元；农业用水效率不断 高。农业水土资源匹配度在空间上呈现“南高北低”的格局，沿太行山和燕山分布的县域呈现出严重缺水的态势。到2020 年，水资源严重短缺的县域数量明显减少，尤其是位于保定东部的县域，农业用水条件得到改善，但沧州、廊坊和邢台的耕地资源恶化趋势明显，接近20%的县域出现了耕地资源中度或严重短缺的情况。表明农业水土资源的匹配缺一不可，在改善用水条件的同时，河北省耕地数量和耕地质量的保护亟待加强。 （2）河北省11 市农作物类型丰富度呈现上升趋势，但全省仍呈现以“冬小麦玉米型”为主的高耗水低效益的种植结构，旱作雨养作物有较大发展空间。从农作物播种面积看，全省粮食作物播种面积占比“先下降后上升”，经济作物与之相反。从各种作物产量看，粮食作物中，石家庄冬小麦产量最高为230 万吨左右，保定玉米产量和薯类作物产量均最高，经济作物中，唐山和石家庄的蔬菜产量位居前二，各市棉花和油料作物的产量均相对较低，不足20 万吨。从农作物类型丰富度看，各市均有不同程度的 高，其中张家口最高为0.38，到2010 年，张家口已经形成稳定的“玉米蔬菜马铃薯”型的经济作物和粮食作物共同主导的种植结构，而其他各市表现为单一的“玉米”型或“冬小麦玉米”型，完全由粮食作物主导。表明发展节水抗旱作物，推广旱作雨养项目是种植结构调整的主要方向。 （3）近20 年河北省作物灌溉需水量呈上升趋势，表现出自东南向西北“先减少，后增加”的空间分布格局，播种面积的变化是驱动作物灌溉需水量变化的主要因素。河北省不同类型作物的灌溉需水强度有显著差别，粮食作物中冬小麦灌溉需水强度最高为115-361mm，经济作物中油料作物需水强度最高为64-263mm。全省作物灌溉需水总量为107.187 亿m³，各市有显著差异，差值超过18 亿m³。冀中、冀南7 市的灌溉压力普遍高于冀北、冀东4 市，其中张家口、承德和秦皇岛的灌溉压力主要来源于蔬菜，其余各市为冬小麦。除播种面积对各地区灌溉需水量的驱动外，温度和日照对冬小麦和一季稻的影响最大，日照和降水对玉米、棉花的影响最大，薯类作物主要受温度和降水的影响，油料对日照和湿度的变化最敏感，蔬菜需水主要受地区降水和湿度的驱动。 （4）河北省县域水-土-粮食系统中，各子系统两两耦合协调呈现“高耦合，低协调”的特征，三元系统耦合协调度明显 升，有向勉强协调水平发展的趋势。河北省三个子系统的综合评价指数均有 高，其中水资源子系统评价指数最高，两两系统处于突破失调阶段的瓶颈期。151 个县域水-土-粮食系统耦合协调水平有所 高，中度失调和轻度失调的县域数量减少，濒临失调和勉强协调的县域数量明显增加。各县域耦合协调度在空间上呈现聚集态势，但空间关联性逐渐减弱，出现了“集聚衰退”的现象。其中H-H 聚集区和L-L 聚集区在空间上表现为双中心，而H-L 和L-H 两种类型聚集的县域零散分布。表明科技进步，扶持政策对河北省水-土-粮食系统向协调发展 供了有利的条件，然而二三产业对农业用水的挤出效应，经济效益较高的经济作物致使的耕地非粮化现象，是目前一部分县域仍处于失调阶段的原因，仍有一部分县域突破了协调发展的瓶颈，以技术交流和资源互动等方式带动周围县域是河北省县域水-土-粮食系统耦合协调发展的关键。 （5）农户土地利用结构与灌溉方式的选择相互制约，二者共同影响农户种植结构决策。不同种植规模和节水灌溉技术使用比例的农户，在技术效率上有显著的异质性差异，其中农户承受风险能力和资源禀赋认知对技术效率的 高有显著的正向影响。通过在河北省张家口市沽源县的实地调研发现，目前沽源县节水灌溉技术的推广取得了显著成效，地区如节水灌溉技术的补贴、培训以及高效节水示范区的参观直接激发了农户选择节水灌溉技术的积极性。而节灌技术的采纳直接促进农户 高经济作物的种植比例，使农业生产“非粮化”现象加重，但土地细碎化在一定程度又制约了节水灌溉技术在农户种植结构的空间溢出。农户兼业化拓宽了收入渠道， 高了家庭风险规避能力。资源稀缺性认知水平的 高，促使农户优化生产要素的投入，从而 高产出水平和农业收入，对农户技术效率的 高均有显著的正向作用。因此在农业技术推广中，也要充分考虑农户的异质性，模范农户和重点示范区的建立对新技术的推广和政策的有效落实至关重要。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 154 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/199761]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 罗文哲. 河北省县域水-土-种植结构时空演变及耦合协调分析[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2023. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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