河北省耕地土壤水資源承載力計算與評價.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價結(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。本文將對耕地土壤水資源承載力的概念和內(nèi)涵進(jìn)行界定，對河北省及7個土壤水資源分區(qū)、11個行政分區(qū)內(nèi)耕地土壤水資源承載力進(jìn)行計算、評價，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、時空變化、利用形式、社會經(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、動態(tài)性、可調(diào)控性、對降水的依賴性，以及承載對象簡單、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價指標(biāo)體系，并確定評價指標(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個一級指標(biāo)及17個二級指標(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、對相關(guān)年鑒統(tǒng)計數(shù)據(jù)回歸分析并進(jìn)行趨勢外推及專家經(jīng)驗法等方法確定。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、二級和

6、三級，確定了每個級別指標(biāo)等級區(qū)間，為耕地土壤水資源承載力的定量評價提供了標(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價指標(biāo)的權(quán)重。
　　(4)應(yīng)用耕地土壤水資源承載力計算模型對河北省耕地土壤水資源承載力計算。計算中考慮了2020年（近期）和2030年（遠(yuǎn)期）兩個規(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個方案。隨后，采用模糊可變評價方法對河北省各個方案

7、進(jìn)行評價，確定每個方案中耕地土壤水資源承載力的等級。評價結(jié)果為:到2020年，各個耕地土壤水資源承載力方案都可以達(dá)到二級，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)的各個方案可達(dá)到一級，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)各個方案仍屬于二級，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算模型對7個土壤水資源分區(qū)及11個行政分區(qū)的承載力進(jìn)行計算。計算中考慮了2020年（近期）和2030年（遠(yuǎn)期）兩個規(guī)劃年，平水年(P=50％)和偏枯年(P=75％)兩種降水頻率，對各土壤水資源分區(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)行計算及對比分析。
　　(6)對河北省各縣市土