河北省耕地土壤水資源承載力計(jì)算與評(píng)價(jià).pdf

1、河北省是我國水資源極度短缺的省份之一，在現(xiàn)狀條件下全省水資源的缺口達(dá)到50～60億m3。南水北調(diào)工程的實(shí)施后，雖然在一定程度上可以緩解水資源緊張局面，但不能完全解決河北省水資源短缺問題。另一方面，河北省有豐富的土壤水資源可以利用。根據(jù)河北省土壤水資源評(píng)價(jià)結(jié)果，全省一般年份可利用的土壤水資源為231億m3，再加上170億m3的灌溉水量，全省可利用的土壤水量約為401億m3，數(shù)量可觀。因此，在水資源嚴(yán)重短缺、農(nóng)業(yè)用水緊張的情況下，合理開發(fā)利

2、用土壤水資源，對(duì)保證糧食安全、提高農(nóng)民生活水平、維持水資源可持續(xù)利用、維持良好的生態(tài)環(huán)境及促進(jìn)河北省農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展意義重大。本文將對(duì)耕地土壤水資源承載力的概念和內(nèi)涵進(jìn)行界定，對(duì)河北省及7個(gè)土壤水資源分區(qū)、11個(gè)行政分區(qū)內(nèi)耕地土壤水資源承載力進(jìn)行計(jì)算、評(píng)價(jià)，主要研究成果如下:
　　(1)本文將資源承載力的理論引入到土壤水資源的研究中，界定了耕地土壤水資源承載力的概念，即當(dāng)耕地內(nèi)土壤中水、肥、氣、熱等元素相互協(xié)調(diào)，在自然條件的一元模式

3、（只考慮天然降水，如旱地農(nóng)業(yè)、旱稻田等）或自然—人工灌溉的二元模式（考慮自然降水和灌溉，如水澆地及灌溉水田區(qū)域等）下，在一定社會(huì)發(fā)展階段的經(jīng)濟(jì)水平和科學(xué)技術(shù)水平條件下，某一區(qū)域耕地內(nèi)的土壤水資源能夠持續(xù)支撐該地區(qū)農(nóng)業(yè)種植業(yè)發(fā)展的能力;明確了耕地土壤水資源承載力的承載對(duì)象主要為農(nóng)業(yè)種植業(yè);分析了耕地土壤水資源承載力的承載模式、時(shí)空變化、利用形式、社會(huì)經(jīng)濟(jì)內(nèi)涵和可持續(xù)性內(nèi)涵;在闡述水資源承載力與土壤水資源承載力的異同基礎(chǔ)上，論述了耕地土壤水

4、資源承載力的可持續(xù)性、有限性、動(dòng)態(tài)性、可調(diào)控性、對(duì)降水的依賴性，以及承載對(duì)象簡單、承載模式多樣等特性。
　　(2)根據(jù)耕地土壤水資源承載力內(nèi)涵和特點(diǎn)，建立耕地土壤水資源承載力的多目標(biāo)計(jì)算模型。以農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值最大、糧食總產(chǎn)量最大和農(nóng)業(yè)用水比例最低分別建立目標(biāo)函數(shù)，以農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)、水資源、土壤水資源及其他作為約束條件，通過加權(quán)法建立綜合目標(biāo)函數(shù)，并采用線性規(guī)劃方法對(duì)綜合目標(biāo)進(jìn)行目標(biāo)優(yōu)化。
　　(3)根據(jù)耕地土壤水資源承載力的特點(diǎn)

5、及影響因素，建立耕地土壤水資源承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的閾值及權(quán)重。指標(biāo)體系由供水指標(biāo)、用水指標(biāo)、管理指標(biāo)和效益指標(biāo)共4個(gè)一級(jí)指標(biāo)及17個(gè)二級(jí)指標(biāo)構(gòu)成。指標(biāo)的閾值通過調(diào)查國家、省、市相關(guān)的政策、法規(guī)及規(guī)劃、收集有關(guān)的國家規(guī)范或行業(yè)規(guī)范、參考發(fā)達(dá)國家或國內(nèi)發(fā)達(dá)地區(qū)的發(fā)展水平、對(duì)相關(guān)年鑒統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)回歸分析并進(jìn)行趨勢(shì)外推及專家經(jīng)驗(yàn)法等方法確定。為了詳細(xì)描述耕地土壤水資源承載力的狀態(tài)，本文根據(jù)農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)發(fā)展水平將承載力分為一級(jí)、二級(jí)和

6、三級(jí)，確定了每個(gè)級(jí)別指標(biāo)等級(jí)區(qū)間，為耕地土壤水資源承載力的定量評(píng)價(jià)提供了標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合調(diào)查問卷的調(diào)研成果，采用二元比較模糊決策分析法確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。
　　(4)應(yīng)用耕地土壤水資源承載力計(jì)算模型對(duì)河北省耕地土壤水資源承載力計(jì)算。計(jì)算中考慮了2020年（近期）和2030年（遠(yuǎn)期）兩個(gè)規(guī)劃年，平水年(P=50％)和偏枯年(P=75％)兩種降水頻率，低、中、高三種節(jié)水技術(shù)水平，共建立12個(gè)方案。隨后，采用模糊可變?cè)u(píng)價(jià)方法對(duì)河北省各個(gè)方案

7、進(jìn)行評(píng)價(jià)，確定每個(gè)方案中耕地土壤水資源承載力的等級(jí)。評(píng)價(jià)結(jié)果為:到2020年，各個(gè)耕地土壤水資源承載力方案都可以達(dá)到二級(jí)，屬于“方案合格，能夠適應(yīng)于當(dāng)?shù)貐^(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展”，到2030年，平水年(P=50％)內(nèi)的各個(gè)方案可達(dá)到一級(jí)，屬于“方案良好，比較適應(yīng)于當(dāng)?shù)貐^(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展”，偏枯年(P=75％)內(nèi)各個(gè)方案仍屬于二級(jí)，但較2020年有所提高。通過分析近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展基礎(chǔ)和條件，在保證河北省農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展背景下，提出河北省2020年（近期）和2

8、030年（遠(yuǎn)期）的發(fā)展方案。
　　(5)應(yīng)用耕地土壤水資源承載力計(jì)算模型對(duì)7個(gè)土壤水資源分區(qū)及11個(gè)行政分區(qū)的承載力進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算中考慮了2020年（近期）和2030年（遠(yuǎn)期）兩個(gè)規(guī)劃年，平水年(P=50％)和偏枯年(P=75％)兩種降水頻率，對(duì)各土壤水資源分區(qū)內(nèi)、各行政區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值、糧食總產(chǎn)量、土壤水資源利用量、常規(guī)水資源利用量、灌溉面積及各類土壤水資源利用技術(shù)的發(fā)展面積進(jìn)行計(jì)算及對(duì)比分析。
　　(6)對(duì)河北省各縣市土