基于地理信息系统的灌区用水管理系统初步研究

通过对系统的功能需求和结构研究，探讨了基于地理信息系统的灌区用水管理系统开发的基本思路和方法。在分析系统数据库、模型库及专题图库的设计及构成基础上，针对用水管理系统多目标的特点，重点探讨了GIS在系统中的实现和应用,并就其未来发展进行了讨论。     

基于GIS的县级水土保持管理信息系统分析与设计

根据县级水土保持生态建设工作的特点和需求，分析和设计了基于GIS的县级水土保持管理信息系统。对系统的需求、建设目标、系统功能、开发技术和初步运行情况等进行了概述，以此为县级水土保持生态建设项目管理提供一种科学的手段，为县级水土保持管理信息化建设提出了一个新的模式。     

基于组建式GIS技术的开发建设项目水土保持监测信息系统设计

在分析监督监测信息系统的系统目标、功能和应用特点基础上,提出基于组建式GIS和Internet/Intranet的系统实现方案,对系统开发和集成过程中的若干关键问题进行了进一步探讨。     

水土保持背景下黄土丘陵区农业产业-资源系统耦合关系研究—— 基于农户行为的视角

为明确黄土丘陵区水土保持政策对农业产业、农业资源之间的互动关系及作用路径的影响,选择典型代表县域陕西省吴起县,基于农户行为的视角构建了农业产业资源系统耦合关系结构方程模型。首先设定水土保持政策、农户行为、农业资源环境、农业产业发展、耦合状态的5个潜变量及其所对应的观测变量,根据对研究区农业产业资源系统耦合关系的感性认识,提出了9个假设,在此基础上设计农业产业资源系统耦合关系模型,检验结果表明,建立的模型能有效地揭示研究区水土保持背景下农业产业资源系统耦合关系。模型运行结果表明:水土保持政策显著改善了区域农业资源环境条件(路径系数为0.62),政策与其生态目标相吻合,但对农户资源利用及产业经营的正向行为产生了抑制作用(路径系数为0.22),政策与农户行为间存在着激励不相容。在系统耦合过程中,农户行为不仅直接影响系统耦合状态(路径系数为0.42),同时通过促进农业产业发展而间接影响耦合状态(间接路径系数为0.61×0.35=0.21),农户生产决策行为构成系统耦合关系中重要的中介,成为影响系统耦合的关键;由于政策对资源利用的强制规定以及对农户行为的抑制作用,农业资源环境对农业产业发展未起到支撑作用(路径系数为0.24),二者之间存在局部相悖。基于以上结果,在黄土丘陵区区域发展中应充分利用现有资源环境条件,实现农业产业与资源的优化耦合。     

小流域综合治理方案的模拟与优化调控——以渭北旱塬淳化县秦庄沟流域为例

以渭北旱塬淳化县秦庄沟流域为例,分析了小流域系统内部生态、经济、社会三大子系统相互作用的关系。以水土保持为中心,以沼气池为纽带,生态、经济、社会治理目标为衡量依据,运用VENSIM软件构建SEE(社会-生态-经济)系统动力学模型,量化分析了生态、经济、社会3大子系统的综合治理效益,并对系统2011-2026年时间段内的发展趋势进行了模拟。模拟比较分析结果表明,方案3(人均产粮目标为350 kg的自给型模式)为水土保持生态设计的优化方案。该模式从源头上改变了秦庄沟流域系统恶化的趋势,可使生态系统中水土流失得到有效控制,消除点源面源污染;使流域的生态农业建设得到进一步发展,人均收入达到6 000元;可以在全流域实现饮水安全,出行便利和改善人居环境。     

基于区间两阶段模糊随机模型的灌区多水源优化配置

针对灌区水资源调度系统中的不确定性和复杂性,该文以红兴隆灌区为研究区域,构建区间两阶段模糊随机规划模型,并将其应用到灌区地表水和地下优化配置中,模型以灌区多水源联合调度系统收益最大为目标函数,引入区间数、模糊数、随机变量表示系统中的不确定性,对地表水和地下水在各作物之间配水目标进行优化。通过计算得到不同水源向不同作物配水的最优配水目标值及最优配置水量,模型不仅可以充分考虑到不确定性因素对系统收益的影响,而且可以将经济效益与处罚风险进行权衡。以2006年红兴隆灌区作物种植情况及灌溉情况为例进行研究分析,得到系统最大收益值在1 355.144×106~2 371.792×106元之间,该优化结果以区间形式给出,可以为决策者提供更为宽裕的决策空间,从而获得最为科学的决策方案。     

基于OC曲线理论的风险监测抽样方案问题研究

本文以厦门市海沧区水叶菜风险监测抽样方案为研究对象,基于OC曲线理论,对监管工作目标内多个不同点位的抽样方案的操作特性进行了多层面比较分析,探讨了不同的抽样方案与产品合格率之间的关系,并对抽样方案的辨别率和错判、漏判风险概率进行了测算。结果表明,根据该区的质量水平和监管目标,确定合理的样本量及不合格品限定数,可以提高抽样方案的辨别率,减少错判、漏判风险。     

天津蓟县水土保持管理信息系统建设与应用研究

根据天津蓟县水土保持工作的特点和需求，对蓟县水土保持管理信息系统的建设需求进行了分析，对系统体系结构、系统数据库结构设计、系统功能设计和系统应用等进行了浅述。此系统的建设实现，是对全国县级水土保持管理信息系统开发与应用进行的一次新尝试。     

纸坊沟流域农用地生态经济系统耦合关系研究

农用地生态经济系统的耦合态势是依据农用地资源与农业产业之间的循环链网结构予以表征的。该文基于农户尺度,采用耦合关联度和系统耦合度模型对纸坊沟流域农用地生态经济系统耦合关系及耦合态势进行了分析。结果表明:(1)农用地生态经济系统的耦合表现为农用地资源对农业产业的约束和农业产业对农用地资源的胁迫作用。耕地地块数、牧草利用率、化肥施用量、人口密度、人均耕地、可灌溉率是约束纸坊沟流域农业产业发展的主要因素;产业收入效应是影响农用地资源布局与利用的重要因素;(2)基于抽样调查的流域样本耦合度值基本介于0.5～0.8,系统耦合发展处于磨合耦合态势;(3)地理条件和农用地资源的分布状况成为影响农户农业生产的重要因素,同时也对农业产业的发展产生着制约作用,而相关的国家政策也对区域产业的发展起着重要的引导和制约作用。     

黄土丘陵区县南沟流域农业产业-资源系统链网结构分析

针对黄土丘陵区农业产业—资源系统链网结构发生重要变化的现实,对县南沟流域退耕以来农业产业—资源系统链网结构变化过程以及演变路径进行了分析。结果表明:农业产业—资源系统链网结构变化过程可以划分为四个阶段:（I）生态系统修复阶段→（Ⅱ）经济系统（结构）适应阶段→（Ⅲ）农业产业—资源系统相悖阶段→（Ⅳ）农业产业—资源系统优化耦合阶段,系统已经经历了I、Ⅱ、Ⅲ阶段,现处于第Ⅲ阶段。在这个过程中农业资源系统得以恢复重建,农业产业系统结构逐渐调整,经济效益逐年上升,然而产业系统与资源系统并未达到协调发展状态,目前林草资源丰富且未得到合理、有效利用,因此需要进一步优化农业产业—资源耦合系统结构,以促进区域可持续发展。同时,还可以得出:农业产业—资源系统链网结构可通过资源环境、农业资源、农业产业、经济效益予以表征。     

基于结构方程模型的安塞县商品型生态农业系统耦合关系

依据农户调查数据,运用结构方程模型分析了安塞县及其南、中、北商品型生态农业系统耦合关系,结果表明:农业资源与农业产业是商品型生态农业系统耦合的核心,但由于生态环境改善未对系统耦合起到基础或支撑作用,使得资源与产业局部相悖。从安塞县整体而言,生态环境直接影响系统耦合,但其标准化系数却是-0.11,导致农业资源与产业态势标准化相关系数只有0.46,使系统耦合对经济效益的影响强度较弱,即退耕还林还草工程的实施改善了生态环境,但环境改善所增加的农业资源量并未得到相关产业的有效利用,系统耦合效果不显著;就安塞县南-中-北而言,其商品型生态农业系统耦合模式类型分别为"林区养殖业-果业-设施农业"、"经济林-果业-设施农业"和"畜牧业-特色农产品-经济林",由于养殖业与林草资源未形成有效产业链,相比较北部耦合效果较好。针对农业资源利用率低的现实,在商品型生态农业建设过程中需要强化草畜业,发展优质果业及精、细、密型种植业,完善商品型生态农业系统链网结构,实现农业产业与资源的优化耦合。     

县域尺度农业资源管理决策支持系统研究

该文根据实际需要,在ArcView和FoxPro支持下建立了县域尺度的农业资源管理决策支持系统。它的组成不仅包括构成系统基础的土地资源、水资源、气候资源、生物资源,同时涉及依赖这些资源而存在的各种作物、牲畜、果木,以及为这些产品所投入的生产资料。然后介绍了该系统在山东省宁津县的应用实例。县域农业资源管理决策支持系统将计算机和地理信息系统技术与当地自然地理、社会经济条件结合,根据相关的专家知识库,实现农业资源的合理利用,提高农业生产资料生产效率,同时还有效减轻农业生产造成的环境问题。     

Computerized soil data used in agricultural water planning, Denmark

Abstract. A nationwide soil database system has been established containing soil maps, analytical data, and soil classification. The system has been widely used in agricultural planning at county and national level. This paper describes the basic data used for the soil database system, and the exploitation of this system in agricultural water planning. The principles for calculating the irrigation need at county level are given and also those for nationwide mapping of the potential need for drainage. Mapping of potentially acid sulphate soils, which has given rise to legislation on drainage of wetlands, is described, and the future use of the soil database system in agricultural water planning is discussed.     

基于遥感和GIS的平原和山区贫困县农村耕地利用演变对比

厘清耕地在不同地形环境下的利用情况与变化规律是实现农业现代化管理与脱贫攻坚的前提。结合遥感和GIS技术,该文对比了平原区贫困县(科尔沁左翼后旗)和山区贫困县(酉阳县)农村耕地数量、质量、分布与种植结构的演变差异。结果表明:1)平原县人均耕地数量远高于山区县,山区县耕地减少,但平原县耕地不降反增。2)平原县耕地质量较低,劣质耕地数量变化剧烈,山区县耕地质量略高,减少的耕地以中低质量为主。3)空间分布上耕地均呈集聚式发展,平原县耕作半径大于山区县,且向外扩张,山区县则向内收缩;平原县耕地斑块数和最大斑块指数持续增大,而山区县斑块数骤减且最大斑块略有增加;平原县平均斑块面积远大于山区县,研究期内均有不同程度地提高;平原县耕地面积加权平均斑块分维数提高,山区县则降低;平原县耕地优势分布在低地形位区,且变化不显著,山区县则优势分布在中低梯度区,且优势度增加。4)平原县普遍种植粮食作物,山区县以粮食作物为主,但经济作物占比较大且逐年增加。研究认为,地形与耕地资源禀赋的差异造成生产要素比较优势不同,进而耕地利用与农业生产模式不同,在社会经济和政策制度的驱使下,两县耕地利用朝着不同方向发展。     

栾城县域精准种植运行体系建设与模式示范

太行山前平原是华北平原的重要组成部分和典型农业高产区, 农业集约化程度较高, 是我国重要的商品粮生产基地。随着农业和社会经济的发展, 水资源严重匮乏, 地下水超采严重, 农田面源污染日益加剧等问题, 严重影响了该区域农业的可持续发展。精准农业是未来农业发展的重要方向和必然选择。在农业生产以农户单元为主体的我国现实情况下, 选择县域精准种植模式是有益的尝试和探索。选择农田管理有代表性的河北省栾城县作为示范区, 进行精准农业技术的试验与运行实施模式的示范。在县域尺度上通过划分公里网格的方法建立GPS 定位的县域精准种植观测网, 确定288 个有效采样点, 在中心示范区尺度按20 m×20 m网格对耕层和亚耕层确定采样点, 进行农田基本数据调查和空间变异分析。通过优化管理网络咨询平台组装县域尺度的优化施肥模式, 并根据区域特点建立多种节水种植模式进行推广。在大田尺度和温室大棚示范智控半变量节水灌溉系统, 实现经济效益和环境效益的增长。推广示范用于小麦的智能精准收获系统, 为区域精准农业的发展提供示范样板。县域精准农业技术研究与示范工作, 为未来区域性精准农业的全面实施进行了技术尝试, 提供了示范样板。     

中国农业规划环境影响评价指标体系建立

当前中国农业可持续发展面临资源约束趋紧和环境污染加剧的双重压力。农业规划环境影响评价是从源头上控制农业污染、协调环境与农业可持续发展的重要手段,农业规划环境影响评价适用范围划分和指标体系构建是开展农业规划环境影响评价的重要基础性工作。在系统梳理现有研究成果的基础上,采用基本指标体系模式法、专家咨询法和实例验证法,确定了环境影响评价的适用范围及指标体系,提出了将占比最大、影响最直接的县级农业规划纳入到规划环境影响评价范围的建议;构建了种植业和畜牧业两大产业规划环境影响评价指标体系,大大简化了农业规划环评的指标体系,提高了农业规划环评的可操作性,将为推进中国农业规划环境影响评价工作提供有力的技术支撑。     

基于数字土壤系统的县域土壤磷素流失风险简化评估

县域是中国基本的行政管理单元,探讨县域尺度下土壤磷素流失风险评估的简化方法,旨在为县域磷风险评估和生产实践提供指导。该文在充分考虑县域尺度的特点,简化磷指数评估方法指标和评估过程,并以北京市顺义区为例,基于数字土壤系统,采用地理信息系统和计量土壤学技术,采用简化后的磷指数法对顺义区磷素流失风险进行评估。结果显示,顺义区土壤磷素流失的风险程度呈现东部高,西部低和沿着河流呈条带状分布的特征,这种分布特征在一定程度上说明了导致顺义区土壤磷流失的主要原因是农业投入,顺义区土壤磷素流失风险程度以低为主,但中等风险的面积占总面积的30.05%,今后应加强研究区磷素管理,防止土壤磷流失。基于数字土壤系统的简化磷指数法能够很好地反映待评估区域磷素风险程度,为县域磷素风险评估提供了参考价值。     

农业干旱灾害风险模糊评价体系及其应用

为评价农业干旱灾害的风险,以河北省承德市为研究对象,提出了以层次分析法和模糊评判为基础的区域农业旱灾风险评价计算方法,包括农业旱灾风险指标的识别、指标权重的确定以及旱灾风险综合评价指标的计算。基于地区气象、水文、社会经济等数据,从干旱的危险性、地区的暴露性、环境的脆弱性以及抗旱能力方面选取指标,得到承德市各县农业旱灾综合风险。结果表明,承德市上游各县的农业旱灾风险普遍高于下游各县,并且下游各县的抗旱能力普遍强于上游,各县之间旱灾的主要致灾因素差异很大。通过此方法,可为气候和社会经济条件相近区域的农业旱灾风险提供比较依据,并且能够识别出导致高旱灾风险的主要致灾因素,为有效地开展抗旱活动提供定量化依据。     

基于土壤碳平衡的黑土区县域种养规模优化

东北黑土区是中国商品粮的主产区，近年来存在耕地“变薄、变瘦、变硬”等土壤质量下降问题。农业废弃物作为碳源高效还田是提升土壤质量的重要途径，但目前缺少基于农业-牧业碳素循环调控的区域农业生产系统模式，以促进碳素高效还田和黑土地地力提升。为了探讨基于土壤碳收支平衡来调整农牧规模的方法，该研究选取位于松嫩平原腹地的齐齐哈尔市作为研究对象，核算齐齐哈尔市各县域土壤碳收支状况，以土壤碳排放和碳输入相平衡为目标，通过多目标线性规划方法构建齐齐哈尔市的农牧业碳平衡农业模式。结果表明，各县域主要调整方案为种植业需要减少水稻种植面积，增加玉米的种植面积，养殖业需要增加奶牛养殖规模。调整后种植业和养殖业的废弃物得到全量化利用后，农田土壤碳库不再下降。县域尺度农牧规模需因地制宜的调整，以土壤碳亏损较大的讷河县为例，在保证碳输入及农业经济收益的基础上，增加46%的玉米种植面积，减少63%的黄牛养殖规模，增加85%的奶牛，54%的生猪，76%的羊及71%的家禽养殖规模，可保持土壤碳平衡。种植业和养殖业规模调整后的有机物料还田可替代33%～49%的化肥氮投入，除克东县和克山县的玉米种植外，3种主栽作物的土壤氮承载...     

高集约化农区投入减量化与环境风险降低潜势的时空分异特征

该文应用氮足迹(nitrogen footprint,N footprint)、灰水足迹(grey water footprint,GWF)理论,以上海市青浦区为案例区,对集约农业土地利用系统的活性氮排放和非点源污染进行分析,运用非期望产出的SBM-Undesirable窗式分析模型,系统解析农业土地利用环境效率时空分异特征,综合评估农业土地利用系统投入减量化趋势与环境风险降低潜势。结果表明:1)在考虑活性氮排放和非点源污染约束下,2006-2013年青浦区农业土地利用环境效率相对较低,2006-2013年均值仅为0.669;2)2006-2013年青浦区年均劳动力、肥料和机械动力的潜在减量比例较高,8 a间潜在年均缩减总量分别为8 10~4人,4 501.59 t,27 928.44 k W;非点源污染灰水足迹的潜在减排比例高于污染氮足迹,潜在减排总量年均分别为52 046.88万m~3和381.04 t。花香桥街道具有最大的潜在投入减量化与环境风险降低比例。白鹤镇、练塘镇等具有较大的潜在缩减规模,应成为青浦区农业投入减量化和污染物减排总量控制的重点区域。该文评价结果可为制定农业可持续发展规划及农业产业政策提供参考。