渠井结合灌区农户灌溉用水模型的构建与应用

在水文模型中耦合准确模拟农户灌溉用水行为的模块可以构建更符合实际的灌区水循环模型,可以定量计算农户灌溉用水对渠井结合灌区水循环的影响。以典型渠井结合灌区——陕西省宝鸡峡灌区为研究区,采用问卷调查与访谈的方式收集了大量的农业生产和农户灌溉用水数据,在深入分析灌溉用水影响因素互馈关系和渠井结合灌区水循环特征的基础上,采用Python语言构建了渠井结合灌区农户灌溉用水模型（HCLU模型）,该模型由水文、作物、农户生计和灌溉行为4个模块组成,可以概化灌溉用水的各个环节并实现农户灌溉行为与水文物理过程之间的紧密耦合,定量计算灌溉水源、灌溉定额、灌水时间和灌溉方式等对灌区水循环的影响,模拟作物产量与灌溉量的关系,为灌区水资源可持续管理和农业种植结构的调整提供强有力的技术支撑。     

农户节水灌溉技术认知及其影响因素分析

研究农户节水灌溉技术认知及其影响因素,旨在为科学分析农户灌溉技术选择的行为和转变农户粗放型灌溉方式提供基础。以陕西省温室作物生产地区的10个县(区)17个乡镇的296份入户调查资料为样本,采用结构方程模型研究农户对节水灌溉技术的认知及其影响因素。结果表明:认知程度直接影响节水灌溉技术的扩散;对节水灌溉技术的已有认知、对现有灌溉方法的满意度、政策补贴的方式和力度、灌水成本、受教育程度、是否为干部、技术培训经历和种植经验等因素均不同程度地影响农户对节水灌溉技术的认知水平;促进农户对传统灌溉方式的理性认知、拓展农户对节水灌溉技术认知的广度和深度、加强政府的宏观调控与扶持力度、建立完善的节水农业技术推广体系,有助于提升农户对节水灌溉技术的认知水平、规范农户灌溉行为选择,提高农户采用节水灌溉技术的积极性。     

基于随机前沿的灌溉用水效率及影响因素研究——以陕西关中地区小麦为例

农业部门是我国用水大户,随着水资源短缺问题的日益严峻,提高农业灌溉用水效率是实现农业可持续发展的重要途径。本文基于陕西关中地区小麦种植户实地调研数据,选取C-D生产函数构建随机前沿模型(SFA)测算小麦种植中的生产技术效率与灌溉用水效率,在此基础上选取农户个人特征、家庭特征、灌溉特征和耕地特征相关变量,采用Tobit模型进行影响因素分析,以识别限制和促进灌溉效率的关键因素。研究结果显示,关中地区小麦生产技术效率较高,为0.7~1.0,均值为0.87。灌溉用水效率远低于生产技术效率,为0~0.5,均值仅为0.31,存在较大的提升空间。对影响因素的研究发现,农户教育水平、家庭经济水平、灌渠完好程度、用水紧缺程度和节水灌溉技术等对灌溉用水效率等有显著的正向影响,农户非农就业、家庭非农收入比例为负向影响,农户年龄、灌溉水价、经营规模和耕地块数与灌溉用水效率没有明显相关性。说明关中地区灌溉用水具有节水空间,可通过维修灌渠、改进节水灌溉技术、适当提高水价等,逐步提高灌溉用水效率。     

民勤三项农业节水措施的相对潜力估算

该研究利用FAO-56推荐的灌溉指标法,计算民勤农田灌溉需水量,并通过设定情景,在可比条件下探讨《石羊河流域综合环境治理规划》中提出的3项措施在压缩农业用水方面的潜力。结果表明,在相同气候条件和传统灌溉方式下,民勤县主要农作物2006年灌溉需水量比1973年增加0.22亿m3;其中播种面积增加与种植结构调整都是促进用水因素,种植结构调整的贡献率高于60%。在相同气候条件和不改变种植结构的情况下,玉米和棉花采用膜下滴灌方式可压缩用水0.55亿m3。基于规划目标和情景分析,仅依靠压减耕地面积达不到规划要求的节水目标;具有节水潜力的是膜下滴灌等节水灌溉技术。     

不同规模农户生产技术效率及灌溉用水效率差异研究-- 基于内陆干旱区农户微观调查数据

水资源短缺已成为制约内陆干旱区农业生产和经济社会可持续发展的关键因子。然而农户生产技术效率不高、灌溉用水效率低下、水资源浪费严重已成为不争事实。为此,基于农户这一微观视角,运用实证调查和定量分析相结合的方法,在黑河中游选择典型区域的甘肃省民乐县和临泽县进行了调查研究。结果表明,农户生产技术效率远高于其灌溉用水效率,民乐县和临泽县总体样本农户的平均生产效率分别为83.82%和83.16%,而其平均灌溉用水效率分别为24.54%和22.16%。这表明在现有技术条件和生产要素投入不变的情况下,若消除效率损失,民乐县小麦的单位产出可能增加16.18%,临泽县制种玉米的单位产出可能增加16.84%;同时也表明相对于现有生产条件下可行的最小水投入量,民乐县被访农户的小麦生产浪费了75.46%的水资源,临泽县被访农户的制种玉米生产浪费了77.84%的水资源。结果再次显示,农户生产低效主要是由生产技术非效率因素引起的,民乐县这一因素占73.45%,其余26.55%是农户控制不了的因素引起的;临泽县该因素占76.58%,农户控制不了的因素占23.42%。而且,不同经营规模农户生产技术效率和灌溉用水效率差异性明显。农户生产技术效率与经营规模呈现"倒U型",农户经营规模与其灌溉用水效率呈现同向变动趋势。最后就如何提高农户用水效率提出了几点政策措施。     

农户对节水型农业种植结构调整意愿的量化分析-- 以黑河干流中游为例

通过探究农户对节水型农业种植结构调整的接受意愿,提出合理性对策以确保其顺利实施,从而提高作物群体用水效率,保障未来干旱缺水地区的粮食安全和农业发展。基于黑河流域中游3个灌区200位农户的调查问卷及入户访谈所取得的具体调查资料,分别运用Logistic回归中的Enter法和Backwardcond itional法分析农户对节水型种植结构调整的意愿及其关键影响因素。结果表明,节水型种植结构调整接受率与农户文化程度、劳动力人口数、耕地面积、兼业程度、政府是否参与、农户节水意识等因素呈显著正相关,与农户年龄、上一季种植作物种类数、商业化程度、农户风险意识等其他因素呈负相关。在此基础上,对影响节水型种植结构调整接受率的关键因素按重要性进行排序为:年龄>政府是否参与>农户节水意识>兼业程度>农户文化程度>耕地面积,其中年龄和政府是否参与2个变量的显著水平分别达到0.002和0.044。此外还构建了关键因素与种植业结构调整接受率的概率关系式。从拟合效果来看,模型拟合值与观测值的吻合度高达78%,说明模型拟合结果较好。基于实证结果,提出依靠示范户带动整体、加强宣传培训及科技投入力度、强化惠农经济补偿、重视政府导向地位等措施,可保证节水型农业种植结构调整的顺利实施。     

大棚种植川贝母分区变量灌溉系统研制

名贵中药材川贝母喜湿、怕高湿特性成为人工灌溉的难点,智能化精准灌溉系统可实现川贝母按需节水灌溉。该研究开发了基于无线传感器网络的川贝母分区变量灌溉系统。在人工种植试验过程中,采用电容法和土壤水分测定仪获得了川贝母生长需水及灌溉用水数据,建立了川贝母生长含水率模型和灌溉含水率模型。为了实现川贝母分区变量灌溉,建立了灌溉模糊控制决策模型,该模糊控制器为双输入单输出结构,利用遗传算法优化模糊控制量化因子、比例因子、模糊控制规则和隶属函数,实现遗传算法优化的模糊控制对川贝母灌用水进行精确决策和川贝母分区变量灌溉。在川贝母种植大棚内应用了该分区变量灌溉技术和系统,结果表明,模糊控制决策的灌溉有一定节水效果,遗传算法优化后的模糊控制每次灌溉用水主要分布在5%～7%,灌溉用水有明显下降。特定种植密度下灌溉用水结果表明,优化后川贝母变量灌溉误差能控制在±5%附近,满足川贝母按需灌溉需求,分区变量灌溉效果明显;随川贝母种植密度增加,所需灌溉用水也增大,基本呈线性关系（R2=0.975）;川贝母分区变量灌溉节水率与种植密度比之间呈抛物线关系,最佳节水在标准种植密度附近,年节水率大于27.6%。该研究可为川贝母种植密度和灌溉节水提供参考和技术支持。     

南方稻农气候变化适应行为影响因素分析——基于苏皖两省364户稻农的调查数据

气候变化使农业生产条件发生了重大改变,不仅威胁粮食安全,而且导致农户收入风险增加。因此,探讨户主特征、家庭特征、社会资本等因素对农户气候变化适应行为的影响,了解农户适应行为的决策机制,对政府科学制定农业应对气候变化政策具有重要的参考价值。本研究以江苏和安徽两省水稻主产区为研究区域,通过当面访谈方式,获取364个农户调查问卷数据。采用泊松回归方法,使用STATA统计分析软件,分析气候变化背景下农户种植行为的适应机制及其影响因素。结果表明,农户最可能采用的气候变化适应措施是采用优良品种,其次是转向非农就业、修缮灌溉沟渠、改变灌溉频率、调整插播时间、购买农业保险、采用保护性耕作技术、多样化种植、调整施肥施药行为和改种其他作物。农户采用气候变化适应性措施的项数介于0~8之间,平均为4.49项。没有采用任何气候变化适应措施的首要原因是适应成本较高,其次是不知道如何适应,最后是劳动力数量有限。模型结果显示,户主性别、受教育年限、家庭规模、收入结构、种植规模、社会资本、气象信息和农技服务等因素对农户适应气候变化行为具有显著影响。为提高农户适应气候变化的能力,宜从政府政策和农户自身两方面着手。前者需要政府从农业补贴、农业保险、农村基础设施建设、耕地流转、粮食收购价格、农业科技服务体系等方面给予政策引导,后者需要农户自身加强包括社会网络、社会信任和社会规范方面的建设,从根本上提升应对自然风险的能力。     

基于农户视角的农户灌溉区域差异及原因分析——以三工河流域为例

基于问卷调查, 运用数量统计和最小二乘估计, 分析新疆三工河流域不同区域农户灌溉差异, 并探讨差异性的原因。研究结果显示: (1)三工河流域从上游到下游节水滴灌面积比例和水价依次递增, 上、中、下游滴灌比例分别为3%、10%、28%, 水价为<0.075元·m^-3、0.069~0.075元·m^-3、0.13~0.35元·m^-3; 灌水量和农户水费负担依次减少, 灌水量为18 510 m³·hm^-2、12 810 m³·hm^-2、9 075 m³·hm^-2, 水费负担为18%、14%、12%; 种植结构由传统作物主导向经济作物主导发展, 种植结构趋于合理。(2)自然因素是导致农户灌溉差异的根源, 不同区域水资源多寡、土壤保水性、地块大小与破碎度的差异, 导致农户节水意识、节水设施选择意愿及政府调控措施的不同。(3)政府一方面通过调整水价增加农户灌溉压力, 减少农户用水量; 一方面通过提高渠系质量和激励农户采用节水设施提高水资源利用效益, 提升作物的灌水需求曲线。实证结果显示: 水价每上涨0.01元·m^-3, 灌水量就会减少484 m³·hm^-2; 采用滴灌技术, 灌水量减少1 617 m³·hm^-2; 改善渠系质量使土渠向水泥渠、板板渠发展, 灌水量减少736 m³·hm^-2。     

干旱区农户参与灌溉管理模式可持续发展研究--以新疆地区为例

新疆农户参与灌溉管理模式的研究可为干旱地区灌溉农业的可持续发展提供借鉴思路。新疆农民用水者协会维持了水事良性秩序,增强了农户节水意识,调动了农民自觉维护灌溉设施的积极性。然而,用水者协会财产权利缺失,政策法律保障不足,管理与运行机制不健全,水价机制与政策作用的有效发挥受到制约。因此,应明晰水权,建立政策性保障及引导扶持机制,构建新疆特色的用水户参与灌溉管理体制,营造和谐的协会内部环境,建立合理的水价形成机制和水费计收制度。     

生态补偿标准对农户生产行为的影响——以云南省红河县哈尼稻作梯田为例

设计和制定针对农田面源污染的生态补偿机制,可以有效促进农田环境治理与保护。但补偿政策的效果如何,取决于农户对政策的接受程度、响应情况和实施力度。为研究不同的生态补偿标准对优化农户生产行为的影响,本文以中国云南省哈尼稻作梯田为例,将农户分为高、低海拔两个小组,建立农户多目标生产决策模型,通过设定不同补偿标准,对农户生产行为进行预测,分析了不同补偿标准对农户种植决策和福利的影响。结果表明,生态补偿激发了农户的农业生产热情,农户倾向选择更为复杂但收益更高的种植结构。随着生态补偿标准的提高,农户的种植决策对标准的敏感性逐渐降低;同时高海拔组对标准的敏感性高于低海拔组,其种植结构变化的幅度也明显高于低海拔组,其化肥农药投入强度的削减幅度大于低海拔组。当生态补偿标准达到3 000元·hm~(–2)时,水稻、玉米、套种大豆、套种玉米的面积比分别为60%、4%、18%、18%,化肥农药分别减少37%、49%、37%、44%。生态补偿标准通过改变农户的种植决策和化学品投入,最终对农户的收入产生影响:高海拔组,随补偿标准的提高,农户总收益先降后升,当补偿标准为1650元·hm~(–2)时,收益到达拐点;当生态补偿标准超过1 650元·hm~(–2)时,不仅能达到农户减施化肥农药的效果,也能保障农户的收益。但低海拔组,随补偿标准的提高,水稻、单作玉米、玉米套种大豆的总收益持续下降,农药化肥减施对总收益的影响较大,农户对生态补偿的响应也较低。总之,生态补偿对农户生产行为有明显影响,且此影响与生产环境相关。     

农户稀缺感知、超采认知对地下水灌溉用水效率的影响——基于河北地下水超采区457个农户调研数据

华北地区由地下水超采造成的环境问题日益严重,农业作为主要用水部门,亟须提高灌溉用水效率,减少水资源浪费。本文基于2019年对河北地区457户使用地下水进行灌溉的农户调查数据,采用随机前沿模型对灌溉用水效率进行测算,进一步在参照相关研究基础上重新构建农户水资源稀缺性感知和地下水超采认知测度的指标体系,在控制个人和家庭特征、生产特征基础上,实证分析农户稀缺感知和超采认知对灌溉用水效率的影响。研究结果显示:农户平均灌溉用水效率值为0.59,主要分布区间为0.40～0.80,具有较大提升空间;稀缺感知中水量感知、水位感知和稀缺预期对农户用水效率具有显著正向影响,超采认知中地下水超采危害认知和压采环保认知对用水效率提升具有促进作用;务农年限和受教育程度同用水效率正相关,相较于自有土地,流转土地具有更高的用水效率,耕地细碎化和灌溉设施距离过远则显著降低用水效率。因此,大力提升农户相关认知水平、推进土地流转和完善设施建设等措施将有助于提高河北地区灌溉用水效率。     

华北平原农户主动退耕冬小麦的影响因素模型分析及政策启示

为揭示华北平原农户主动退耕冬小麦的现状及其影响因素,借助河北省沧县农户问卷调查数据,构建农户土地利用决策理论模型与多层二项logit模型。结果表明:1)案例区农户主动退耕冬小麦现象已较为普遍,2000年以来冬小麦退耕面积占耕地总面积的比例达28.18%;2)地块、农户和村庄3个层次在解释农户土地利用决策方面均发挥显著作用,其解释程度分别为52.1%、17.5%和30.4%;3)地块层次的土地质量、灌溉水源和地块面积在1%或5%水平下显著影响农户冬小麦退耕决策,且土地质量低下、灌溉水源稳定性较差、面积较小的地块更有可能退耕冬小麦;4)农户层次的平均务工收入、地均务农劳动力数量、受教育程度、农机设备和地块破碎度在5%或10%的水平发挥显著影响,且地均务农劳动力数量少、平均务工收入和地块破碎度高、农业决策者受教育程度高且不具备农机设备的农户退耕冬小麦的概率更高;5)村庄层次灌溉用电单价通过了5%的显著性检验,且灌溉用电单价越高时,农户越有可能发生冬小麦退耕行为。在此基础上,提出相关政策建议如下:农户主动退耕冬小麦背景下推行土地休耕制度须精准,应以严格的冬小麦种植摸底调查监测为前提,还应结合农村集体新型产业发展、农业水价综合改革等措施推进制度落实;同时,应加强地表水资源的合理配置与管理,稳定与适度发展地表水灌溉的小麦面积,为实现土地休耕与口粮安全"双赢"做出贡献。     

基于农户生计和水资源高效利用的黑河流域生态治理政策研究

[目的]分析影响黑河中游地区生态输水治理工程可持续发展的潜在因素,为该地区生态环境修复提供科学依据。[方法]通过问卷调查的方式对样本区550户农户进行调查,并采用逻辑回归分析方法对问卷数据进行建模分析。[结果]中游农户对生态输水治理工程持认可态度,但大部分农户考虑到成本效益、土地规模和灌溉技术等条件的限制,不愿意发展节水农业;同时项目对农户生计造成一定影响。[结论]黑河生态输水治理工程对节水农业投入不足,水资源短缺形式依然严峻;农户生计受到一定影响,加大了生态治理成果维护的风险。因此,在进行生态输水治理的同时,要建立流域水资源生态补偿机制,扶持节水农业发展,改善农户生计多样化,实现农户生计安全和环境保护的良性互动。     

基于HJ-1 CCD的县域农作物种植结构提取和时空分析(英文稿)

作物分类和时空变化监测信息可以为农业管理提供依据,多年作物种植结构图反映了作物种植方式的变化,对经济和社会分析起着重要作用。然而,用于绘制作物分布图的卫星影像不能同时具有高时间高空间分辨率,在提取作物种类复杂多样地区的种植结构图时,往往难以提供足够的作物生长周期内影像。该研究提出了一种既经济又高效的解决方案,即利用重复周期短的环境一号CCD（HuanJing-1 Charge-Coupled Device,HJ-1 CCD）图像和免费Landsat-8图像来提取中国监利县的作物种植区时空变化图。根据NDVI时间序列曲线定义了不同作物生育期物候指标例如归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）的最大值、日期和天数等,用于作物分类。为了获取物候指标的阈值,首先从15m Landsat-8影像中提取典型种植区,然后利用典型种植区作物生长阶段NDVI时间序列曲线,得到物候指标中的NDVI阈值和时间阈值,再根据这些阈值制定了分类规则,并获得了2009-2016年作物分布图。根据多年主要作物分布图,分析不同作物的土地利用变化。最后利用高空间分辨率卫星图像和监利县统计年鉴中的作物面积数据对作物分类结果进行精度评估。与高空间分辨率图像相比,平均分类精度为84%,与统计作物面积数据相比,分类精度达到81.60%。结果表明,该研究为在像监利县这样复杂地区进行常规的作物分布制图提供了一种可行的分类方法。通过对夏收作物的时空动态变化分析可以发现,油菜农业机械化水平低、劳动力成本高,导致愿意种植油菜的农民较少。对于秋收作物,政府设定了中稻最低收购价标准,大大降低了农民种植中稻的风险,对农民种植秋收作物具有指导作用。     

技术感知、环境认知与农业清洁生产技术采纳意愿

农业清洁生产技术的推广与采纳对于我国农业可持续发展意义重大,为考察技术感知与环境认知对农户农业清洁生产技术采纳意愿的影响,以中国11省的836份微观农户调查数据为基础,通过应用二元Logistic回归模型,探讨技术感知因素与环境认知因素对农户农业清洁生产技术采纳意愿的影响及其在不同农户群体间的差异性。研究结果表明:1)农户对农业清洁生产技术的感知易用性每降低1个层次,其采纳农业清洁生产技术的概率就会降低5.93%;农户对环境变化的感知程度每提升1个层次,其采纳意愿会提高12.57%。2)"技术感知易用型"农户的采纳意愿主要受到环境变化感知的影响,而"技术感知难用型"农户采纳意愿则主要受到环境变化感知和感知有用性的影响。3)影响"环境变化敏感型"农户采纳意愿的关键因素是感知易用性,而"环境变化滞后型"农户则主要受到年龄、受教育程度、家庭劳动力数量、家庭经营耕地面积的影响。基于上述研究结果,本文认为应对不同类型农户开展有针对性的宣传、教育工作,以提高农户的技术了解程度和环境认知水平,从而推动农业清洁生产技术的推广应用。     

雄安新区上游农业种植结构及需水时空演变

本文利用作物模型模拟小麦、玉米灌溉需水量,结合蒸发皿法估算蔬菜、果树等其他作物需水量,回溯雄安新区上游1986-2015年农业种植结构及农业需水的时空演变趋势,摸清不同作物的需水量比例及时间变化,并推算了消除降水年际波动的1970-2015年农作物灌溉需水量,探讨单纯人类活动下的农业需水量变化趋势。结果表明,1986-2015年,研究区作物播种总面积总体呈上升趋势,耕地面积多年平均84.9万hm²,有效灌溉面积平均71.3万hm²,占总耕地面积的84%。其中小麦播种面积稍有下降,玉米、蔬菜播种面积显著增加,果树种植比例在山区增加、平原区减少。研究区多年平均灌溉需水量22.52×10⁸ m³,小麦、玉米、蔬菜、果树和其他作物分别占灌溉需水总量的58.6%、12.6%、5.8%、16.3%和6.7%,受播种面积增加影响,1970-2015年,蔬菜和果树需水显著上升。从空间上来看,灌溉需水总量在上游山区上升显著,而在平原区表现为下降;排除降水的年际波动后,研究区作物需水自1970年以来一直呈上升趋势,进入20世纪80年代中期,虽然整体上升减缓,但随农业播种总面积增加和蔬菜、水果需水增加影响,需水量整体呈缓慢上升趋势。因此,控制上游农业用水,种植低耗水作物、减少耗水作物的种植面积,是恢复雄安新区清水产流的关键。     

华北平原灌溉用水强度与地下水承载力适应性状况

针对华北平原农灌区地下水严重超采问题,基于近30a以来降水、水资源和农林灌溉状况的变化过程和现状,应用地学模数理念、均衡理论和MapGIS技术,建立了适应性状况评价指标体系与方法,以0.49km2精度识别了华北平原农林灌溉用水强度与当地地下水可采资源量之间适应性状况。研究结果表明,华北平原中部的大部分地区农林灌溉用水强度处于"严重不适应"状态,河北平原大部分地下水超采区农林灌溉用水强处于"极严重不适应"状态,其中小麦等夏粮作物灌溉用水强度占50%以上,蔬菜作物和耗水型果林灌溉用水强度所占比率呈显著增加趋势,应避免非理性持续大幅增加。     

关中地区农业节水分区研究

农业节水分区是促进区域水资源高效利用,缓解农业用水短缺的有效方法之一。针对关中地区水资源短缺、农业用水量大的现状,进行了该地区农业节水分区。收集分析了关中地区的地形地貌、气候特征、水资源利用状况以及农业结构方面的资料,采取系统聚类法结合主成分分析的方法展开关中地区农业节水分区的研究。结合关中地区农业相关的自然社会特点,构建了由气候指标、地形地貌指标、水资源及缺水程度指标、耕地灌溉程度指标、社会经济情况指标和农业结构指标等组成的农业节水分区指标体系;对指标进行变异分析和相关分析,筛选出13个原始指标;借助主成分分析法将原始指标表示成6个主成分以提高计算效率;运用系统聚类法把研究区内的42个县级区域划分成6个农业节水区,并结合自然、社会和经济情况对各区进行了水资源利用情况分析,对各区农业节水措施给出相应的对策建议。