水土资源约束下中国农业种植布局优化与调控政策评估
文献类型：学位论文
| 作者 | 郭纳良 |
| 答辩日期 | 2024-06 |
| 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 | 高星 ; 吴锋 |
| 关键词 | 农业可持续发展 种植布局优化 多主体模型 调控政策评估 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 地理学与地理信息系统 |
| 英文摘要 | 我国粮食安全已取得了举世瞩目的巨大成就，但实现农业系统的可持续发 展仍面临着多重挑战。农业种植布局与水土资源分布的空间不匹配导致了水资 源日益枯竭，农业种植布局亟待政策调整。如何实现粮食安全、保障农户收益 和减少水资源消耗等多目标约束下的农业种植布局优化成为农业可持续发展的 关键。价格、补贴等政策工具为农业生产调控提供了重要抓手，但现有模型多 从农业单一目标或单一环节出发，难以充分刻画补贴在农业生产过程的多尺度 约束与跨尺度传导，同时忽略了农业经营主体的行为异质性产生的自下而上的 系统性影响。本文从农业系统视角出发，厘清了 2000-2020年的中国农业种植布 局与资源演变特征，厘定了农业投入产出效率演变机制，仿真了不同调控政策 下的水土资源利用变化格局，提炼了农业种植布局优化实现路径。首先，研究 收集制备了 10 种作物空间分布、水土资源与其他农业生产投入要素信息，分析 了 2000-2020年的农业种植布局演变规律，测度了农业投入产出效率变化趋势及 贡献因子、分析了水土资源匹配特征及变化成因。其次，研究构建了水土资源 约束、粮食安全、提升农户生计和最小化水资源投入的目标开展了地级市尺度 种植布局优化模拟，测算了优化目标下的水土资源利用变化。第三，研究基于 农业部门均衡理论构建了栅格-区县-区域尺度(多层嵌套)的农业部门均衡空间分 析模型，实现了地区总食物需求与栅格尺度作物产量在价格调节机制下的供需 平衡，并在密云水库流域上游开展了实践，模拟了不同调控政策下流域上游种 植结构格局。同时，利用多主体模型仿真密云水库上游区域农业经营主体的农 业种植生产决策过程行为，测度了不同调控情景下农业经营主体农业生产要素 投入变化，实现微观农业生产主体适应自上而下的政策干预。最后，基于主体 农业生产风险偏好测度了不同补贴调控政策下密云水库流域的农业种植布局， 提供了水土资源约束下的农业种植布局优化路径，助力区域农业的可持续发展。 本文主要结果如下： 1) 近二十年中国农业投入产出效率迅速提升，但水土资源不匹配问题仍然 突出。2000-2020 年中国农作物播种面积波动上升，主粮作物单位面积产量持续 增长，经济作物产量存在小幅波动。近 20 年农业投入产出效率增长 305%，其 中，农业投入产出效率主要受规模效率影响，2010-2020 年技术效率成为了主导 农业产出效率提升的关键因素。此外，水土资源匹配系数地区空间聚集更为明 显，新疆地区与广东及广西地区为水土资源匹配系数低值聚集区，水土资源不 匹配问题突出。 2) 多目标模型优化后种植结构布局中单季水稻、冬油菜和单季冬小麦的播 种面积显著下降，单季夏玉米、单季春玉米、花生和大豆的播种面积显著增加，作物生产向生产优势区聚集。优化后布局的农业灌溉耗水量减少了 8.40%。优 化后长江中下游地区、黄淮海平原区和四川盆地及周边地区灌溉耗水总量较优 化前布局分别减少 12.96%、7.57%和 25.55%，而北方干旱半干旱区的优化效果 相对有限，仅降低了 0.81%。此外种植总收入增加了 3.2%，粮食产量总产量增 加了 0.8%。 3) 研究在密云水库流域上游开展了政策干预的种植结构布局优化情景模拟 发现缺乏经济激励下农业经营主体更倾向于种植高收益作物，合理的补贴能够 在保障区域农业经营主体收益提升的同时实现粮食目标。模拟结果表明，没有 补贴时农业经营主体会扩种水稻，水稻面积增加 8.91%，进而区域灌溉耗水增 加了 1.37%，在每亩 550 元的农业补贴下水稻播种面积减少 46.88%。密云水库 流域上游区域实现种植结构布局优化的水土资源目标需减少 52.18%水稻播种面 积，对应补贴为 602.35 元，该补贴标准下区域总耗水量降低 8.04%。 4) 考虑到农业经营主体种植决策行为存在理性与非理性组合，研究利用了 多主体仿真模型模拟不同调控政策下的农业经营主体的种植决策过程。分析了 十年后不同政策补贴情景下种植结构布局变化趋势，旱作作物随着补贴的增加 持续增加，481.34 元为区域种植结构稳定时对应的最小政策补贴。农业经营主 体面对未知收益的调控政策时行为表现出空间异质性，密云水库上游中赤城县 农业经营主体更愿意执行调控政策调整自身种植结构，丰宁满族自治县次之， 滦平县的农业经营主体更倾向于维持现有种植结构。 5) 考虑农业经营主体理性与非理性组合状态下，密云水库流域上游达到种 植结构布局优化的水土资源目标最优的政策补贴为 658.57 元。602.35 元补贴下 水稻播种面积减少了 46.98%，水稻播种面积较完全理性状态增加了 5.30%。达 到种植结构布局优化的水土资源目标下，区域总耗水量减少了 8.05%，政策补 贴较完全理性主体下增加了 9.33%。考虑农业经营主体生产风险偏好前后灌溉 耗水量差异集中在水系周边，水土弹性较高地区农业经营主体更倾向于种植水 稻而非通过调整种植结构来保障收益。 农业种植布局应当充分考虑水土资源空间分布的异质性，并采用合适的政 策补贴调控或引导农业生产行为转变实现种植布局的优化目标。制定补贴政策 需要综合考虑不同区域的资源利用效率及农业经营主体的经济行为特征，充分 考虑不同农业经营主体的政策响应的行为异质性，实现对农业经营主体种植决 策过程的精准刻画，确保补贴能精准达到既定目标效果，推动农业生产向可持 续发展的方向转型。 |
| 学科主题 | 地理学与地理信息系统 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 174 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/209368]  |
| 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 | 郭纳良. 水土资源约束下中国农业种植布局优化与调控政策评估[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2024. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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