黑龍江省位于世界有名的三大黑土帶之一,其自然條件適宜各種農(nóng)作物生長。自2003年以來糧食產(chǎn)量持續(xù)增長,到2013年糧食總產(chǎn)量達到1.2×1011斤,超過河南省,成為全國糧食增長最快、貢獻最大的區(qū)域,對保障我國的糧食安全具有舉足輕重的作用。伴隨著糧食產(chǎn)量的逐年增加,黑龍江省部分地區(qū)由于地下水嚴重超采、農(nóng)田掠奪性經(jīng)營以及化肥、農(nóng)膜的長期大量使用,導(dǎo)致耕地質(zhì)量下降,土壤沙化退化,水土流失加重,面源污染增加,水環(huán)境惡化等一系列環(huán)境問題,嚴重影響著黑龍江省的糧食生產(chǎn)與水土資源的可持續(xù)利用。針對黑龍江省水土資源開發(fā)利用中存在的諸多問題,本文以區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展為指導(dǎo)思想,以實現(xiàn)區(qū)域糧食產(chǎn)量的穩(wěn)定增長為目標,進行了黑龍江省水土資源優(yōu)化配置方面的研究,并在此基礎(chǔ)上針對不同的區(qū)域用水方案對黑龍江省的糧食安全進行風(fēng)險分析,為黑龍江省水土資源的可持續(xù)利用、糧食產(chǎn)能的穩(wěn)定提高以及區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的合理化提供一定的理論研究基礎(chǔ)。本研究的主要內(nèi)容及成果如下:(1)通過對黑龍江省水、土地資源開發(fā)利用現(xiàn)狀和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)概況的分析,提煉出黑龍江省水土資源開發(fā)利用中存在的問題。在分析國際和國家水資源承載力評價標準的基礎(chǔ)上,與我國的實際情況相結(jié)合,給出黑龍江省水資源承載力各評價指標的評價標準,為評價結(jié)果在各區(qū)域間的比較提供一個較可靠的標準�；谛畔㈧乩碚�,利用研究區(qū)域的實際數(shù)據(jù)所反映的信息確定各指標的權(quán)重,并通過云模型實現(xiàn)黑龍江省不同行政區(qū)的水資源承載力的評價。結(jié)果表明:2011年黑龍江整體水資源承載力處于Ⅱ級,區(qū)劃內(nèi)的大興安嶺地區(qū)水資源承載力為Ⅰ級;雞西、七臺河和牡丹江水資源承載力處于Ⅱ級;哈爾濱、齊齊哈爾、鶴崗、雙鴨山、大慶、黑河水資源承載力處于Ⅲ級;伊春、佳木斯和綏化水資源承載力等級為Ⅳ級,本結(jié)果可為區(qū)域進行水資源的合理開發(fā)提供政策導(dǎo)向。(2)依據(jù)整體可操作性、客觀系統(tǒng)性、層次性以及地域特點等指標體系建立的基本原則,結(jié)合區(qū)域社會發(fā)展概況、土地資源使用的實際情況、經(jīng)濟保障能力和自然條件等影響因素,構(gòu)建了區(qū)域土地資源承載力綜合評價的指標體系,基于逆向云理論,利用研究區(qū)本身的數(shù)據(jù)特征尋求客觀、科學(xué)地土地資源承載力評價標準,并利用正向云發(fā)生器對研究區(qū)土地資源的承載能力進行綜合評價。評價結(jié)果顯示:黑龍江省土地資源承載力呈現(xiàn)持續(xù)下降趨勢,到2012年土地資源承載力等級超過最高級別,對區(qū)域發(fā)展的支撐能力極差,同時,區(qū)域內(nèi)不同地區(qū)的承載力也存在較大差異。該方法不僅避免了制定評價標準的主觀性,而且評價結(jié)果更加客觀有效,具有較高的可信度�？梢詾橥恋刭Y源承載力的客觀評價與決策提供一種新的研究思路。(3)針對水土資源的復(fù)雜系統(tǒng)特征,基于復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論對區(qū)域水土資源進行優(yōu)化配置,將區(qū)域水土資源的使用者劃分為具有不同適應(yīng)能力的主體,區(qū)域水土資源的配置過程實質(zhì)就是基于利益追求的主體在適應(yīng)性選擇下相互競爭、相互協(xié)作的過程,主體基于利益追求的適應(yīng)性選擇成為水土資源優(yōu)化配置的演化機制,利用信息熵計算主體對各目標的貢獻度,并以此為基礎(chǔ)確定各目標在綜合效益中的權(quán)重,在區(qū)域水土資源總量不變的前提下,提出了區(qū)域水土資源優(yōu)化配置的適應(yīng)性模式,以期為區(qū)域水土資源的高效利用和相關(guān)地區(qū)開展類似研究提供一種新的研究思路和模式。(4)以黑龍江省三江平原的糧食主產(chǎn)區(qū)佳木斯市為例進行模型的實證研究,將區(qū)域水土資源系統(tǒng)的諸多實體化分為系統(tǒng)級主體、部門級主體與用戶級主體三個層次,其中包括一個系統(tǒng)級主體;生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)與生態(tài)四個部門級主體;用戶級主體分別為:生活部門的城市家庭和農(nóng)村家庭;工業(yè)部門的全部用水企業(yè);農(nóng)業(yè)部門的水稻、玉米、豆類、薯類和蔬菜瓜果;生態(tài)部門的森林、草地與水域灘涂。并通過嵌套遺傳算法實現(xiàn)模型求解。結(jié)果表明:模型的演化發(fā)展過程符合主體的適應(yīng)性行為;而且,在水土資源適應(yīng)性配置之后,區(qū)域經(jīng)濟效益預(yù)計可以取得3.34%的增長,用水部門的綜合用水滿意度由0.61提升至0.73,生態(tài)部門的標準生態(tài)面積也提高了5.6%。研究成果對實現(xiàn)區(qū)域水土資源的可持續(xù)利用具有較強的指導(dǎo)意義。(5)在區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展的原則下,依據(jù)黑龍江省2003-2010年糧食產(chǎn)量、水資源量以及人口等原始數(shù)據(jù),采用復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論中的多主體(Agent)建模方法對水資源的4種利用方案分別進行動態(tài)仿真,實現(xiàn)不同氣候條件下黑龍江省2020年的人均糧食占有量、人均收益和用水保障率的預(yù)測。并利用黑龍江省2011年的實測數(shù)據(jù)對預(yù)測結(jié)果進行風(fēng)險分析。研究結(jié)果表明:技術(shù)革新與政策調(diào)控相結(jié)合的綜合方案是不同氣候條件下實現(xiàn)糧食安全的最佳方案,因此,要進一步減輕黑龍江省水資源的壓力,以及氣候條件對糧食產(chǎn)量的影響,應(yīng)加大先進科技與政策調(diào)控在各產(chǎn)業(yè)中的綜合運用,才能保證水資源對區(qū)域糧食生產(chǎn)的可持續(xù)供給能力。綜上所述,通過黑龍江省水土資源使用情況以及水土資源承載力的研究分析,可以對黑龍江省水土資源開發(fā)利用程度、以及區(qū)域水土資源對人類社會發(fā)展的支撐能力有一個充分的了解。針對黑龍江省水土資源開發(fā)利用中存在的地下水超采、水土資源匹配差、耕地質(zhì)量下降和環(huán)境污染等問題,以黑龍江省佳木斯市為例,基于復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論對區(qū)域水土資源系統(tǒng)進行適應(yīng)性配置模式的實例研究,并在此基礎(chǔ)上,利用構(gòu)建的多主體模型對不同的水資源開發(fā)利用方案進行仿真,實現(xiàn)不同氣候條件下黑龍江省糧食生產(chǎn)狀況的預(yù)測和分析,為區(qū)域水土資源的可持續(xù)利用和保障區(qū)域糧食安全提供理論指導(dǎo)。
【學(xué)位單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：F323.21;F326.11
【部分圖文】：

系統(tǒng)科學(xué)與水、土資源研究歷程的關(guān)系

_1枯犬路線圖

南北相距約 1.12×106米，總土地面積 4.73×107公頃，占全國土地總面積的 4.9%，局全國第 6 位，是世界有名的三大黑土帶之一。黑龍江省的行政區(qū)域包括哈爾濱市、齊齊哈爾市、雞西市、鶴崗市、雙鴨山市、大慶市、伊春市、佳木斯市、七臺河市、牡丹江市、黑河市、綏化市以及大興安嶺地區(qū)，共計 13 個地級市、18 個縣級市、45 個縣、891 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)和 34660個自然屯（見圖 2-1 和表 2-1）。
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 席一凡,楊茂盛,尚耀華;遺傳算法在城市土地功能配置規(guī)劃中的應(yīng)用[J];西北建筑工程學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2001年04期

2 陳慧;馮利華;董建博;;非洲水資源承載力及其可持續(xù)利用[J];水資源與水工程學(xué)報;2010年02期

3 狄增如;;探索復(fù)雜性是發(fā)展系統(tǒng)學(xué)的重要途徑[J];系統(tǒng)工程理論與實踐;2011年S1期

本文編號：2880855