文献类型： 获奖成果

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获奖等级： 二等奖

关键词： 耕地;水资源紧缺;四川省;利用;四川;利用研究;水;资源;持续利用;可持续利用;水资源;研究;可持续;持续;评价

第一完成单位： 四川省农业科学院土壤肥料研究所

获奖时间： 2008

摘要： 　　1、任务来源 　　本项目的主要支撑课题包括：国家农业科技成果转化资金项目“高垦殖生态脆弱区坡耕地水土保持农作体系试验示范”（2002～2003年，项目编号02EFN215100529）；国家863计划“节水农业效益评价指标体系构建与评价方法研究”（2002～2006年，项目编号2002AA2Z4266）；四川省教育厅重点项目基于“3S”技术的四川盆地土壤质量时空演化研究（2003～2005年，项目编号2003A009）；农业部专项：“优势农作物区（西南地区）节水农业规划”（2003～2004年）；四川省国土资源厅重点项目”“四川省土地利用规划修编前期专题研究”（2004～2005年）。 　　2、应用领域和研究原理 　　应用领域：本项目旨在通过相关研究，分析四川省耕地与水资源的现状，评价紧缺度和承载力，探讨相关规律和发展趋势，在此基础上提出四川省耕地与水资源可持续利用的管理对策、发展模式与关键技术系统，为保障粮食安全和我省耕地与水资源的持续利用提供科学依据、决策参考和实用技术。 　　研究原理：借鉴国内外的研究方法和经验，以可持续发展理论为指导，坚持科学性和针对性的原则，从资源学、经济学、管理学、生态学的角度出发，开展四川省耕地资源的紧缺性与可持续利用、四川省水资源的紧缺性与可持续利用、耕地和水资源评价指标体系与模型、以及耕地和水资源可持续性利用的对策架构等四个方面的研究，深刻剖析四川省粮食安全的基础-耕地和水资源的紧缺性。在研究方法上，采用数据资料搜集与监测分析相结合、资料整理与现代分析方法引进应用相结合、课题研究与专题调研相结合、对策建议与实用农业技术相结合的“四结合”研究方法，使研究成果更为科学、深刻，更具可操作性和应用性。 　　3、主要结论 　　（1）耕地资源的紧缺性与可持续利用研究 　　①、耕地数量减少趋势：近十年我省耕地净减少943.67万亩，其中，水田减少3.72%；旱地减少14.58%；耕地总量减少最多的是盆地丘陵区，减少比例最大的是成都平原区。其主要驱动因素可归纳为农业结构调整、生态退耕、人口增长及城市化水平等。 　　②、耕地养分变化特征：全省典型农区5507个骨干土壤样品、7.3万多个有效项次的测试分析揭示，2005年与1982年第二次土壤普查资料比较，土壤有机质、全氮含量基本保持稳定或略有上升，但在较缺乏水平以下的比例仍分别占49.2%和22.6%；土壤有效磷含量呈明显的上升趋势，但仍有55.4%的土壤属较缺乏水平以下；速效钾含量总体下降，已属于较缺乏水平；土壤微量元素中有效锌、铜含量普遍升高，硼、钼大面积缺乏仍在进一步加剧；土壤酸化日趋严重，pH最低值已达到3.8。 　　③、土壤肥力长期定位监测：1985～2006年的监测结果表明，水田有机质含量明显高于旱地，土壤全氮含量变化不大，碱解氮含量从1991年起均保持上升的趋势，水田、旱地有效磷含量水平均表现出增加的趋势，水田、旱地速效钾均处于亏缺状态，以水田亏缺最多。 　　④、耕地土壤侵蚀研究：监测结果表明川中丘陵农区属中度侵蚀。泥沙是全量养分流失的主要载体，径流则是有效养分流失的主要载体。钾的流失量特别大，是紫色土养分流失的主要特征。计算四川耕地土壤可蚀性（K）值，进行土壤可蚀性评价。 　　⑤、四川省耕地承载能力研究：耕地供给量将逐年减少，而需求量却不断攀升，供不应求将成为我省耕地资源未来发展的总体趋势，全省耕地将于2015年在数量和质量维度出现供不应求的情况。 　　（2）四川省水资源的紧缺性评价与可持续利用研究 　　①、四川省水资源特征：水资源量相对丰富，但分布不均，水资源与区域社会经济发展极不协调；开发利用率不高，但近年来仅为8.5%。 　　②、水资源紧缺度和缺水类型：全省人均水资源量2907立方米，属轻度缺水，有12个市在缺水警戒线标准下，其中，遂宁、内江、资阳和自贡四个市为极度缺水区，人均水资源量仅309～481立方米；南充、广安、成都、德阳四市为重度缺水区，人均水资源量543～704立方米。从缺水类型来看，我省水资源呈工程型紧缺，德阳等六市属于资源性缺水，在人口和工业集中、污水处理差的河段存在水质型缺水。 　　③、四川省农业水资源开发利用趋势：四川省总用水量呈稳步增长，而农业用水的总量和所占总用水量的份额均呈下降趋势。2006年四川农业用水占总用水量的59%，比全国的平均水平低4个百分点，比我省1999年农业用水总量下降7.3%；我省的农业人均水资源量191立方米，灌溉亩均用水量369立方米，分别比全国低25%和17%。农田防御水旱灾害能力较低，受灾严重。 　　④、四川省农业用水紧缺度评价：近八年来，四川省属于农业用水极缺水区。全省有12个市极缺水，7个市州缺水，极缺水的市州在全省农业发展中具有重要的地位。 　　（3）耕地和水资源评价指标体系与模型研究 　　①、成都平原和四川盆周山地耕地土壤肥力质量综合评价：采用相对土壤质量指数法和ArcGIS9.0软件平台在大尺度下评价成都平原土壤肥力质量及探讨土壤肥力质量时空变异特征。成都平原从1982年到2002年20年间土壤肥力变化幅度不大，大约有73%的土壤肥力指数略有提高；平原西南部和中部部分区域的土壤肥力指数略有下降。研究提出了雅安市雨城区耕地土壤肥力质量的空间分布。 　　②、川中丘陵区耕地肥力质量综合评价：运用人工神经网络BP算法评价丘陵区耕作土壤肥力质量。肥力最高的是丘脚蓬莱镇组母质发育的棕紫泥大泥土；最低的是丘顶城墙岩群母质发育的黄红紫泥砂土。探讨了紫色土电导率与土壤肥力水平的定量关系，研究表明紫色土土壤电导率和土壤肥力综合指数之间呈极显著的相关关系，提出土壤电导率可以作为衡量紫色土土壤肥力综合水平的一个定量指标。 　　③、节水农业效益综合评价指标体系研究：遵循评价指标体系构筑原则，经分类归纳和逻辑分层，提出了“四层次”（目标层→效果层→指标层→因子层）、“三大类”（水资源农业开发程度、水资源农业利用效益及节水农业持续性评价）、“八大项”、共“24个指标”构成的区域性节水农业效益综合评价指标体系。 　　④、节水农业效益综合评价模型的研制与应用：提出了基于模糊理论及专家系统的节水农业效益模糊多层次综合评价模式，采用VB语言自行研发出基于WINDOWS界面的《节水农业效益评估体系 V1.0》软件系统。采用该评价模型对简阳市、都江堰三岔水库灌区和节水农业示范区三种不同类型区域，进行节水农业发展水平的纵向及横向对比分析。结果表明：该模型对三个典型区的指标层和总体水平的评判符合实际情况，能揭示不同区域节水农业发展进程、水平、问题和方向。 　　（4）耕地和水资源可持续利用的对策架构 　　①、耕地和水资源可持续利用的管理对策建议：警示性提出了耕地和水资源紧缺性的问题；提出了坚守耕地红线、严防耕地污染、加强耕地质量建设、构建耕地质量动态监测与预警系统，以及建立合理的水权水价制度、加强水利工程建设、扎实推进现代农业节水技术等一系列耕地和水资源可持续利用的管理对策建议。 　　②、耕地和水资源可持续利用的战略构架与技术模式：耕地可持续利用的战略构架与技术模式，包括“一个坚守”（坚守8785万亩的耕地红线）、“两个完善”（完善土地利用战略布局，推动区域协调发展；完善耕地保护的法律法规，确保占补平衡）、“三个结合”（工程措施、农艺措施与生物措施相结合）的原则。提出了我省发展节水农业“三个并举”（开源和节流并举，蓄引与集雨并举，供水和提效并举）、“三大工程”（水利工程、生物工程、农耕农艺）相结合、“四大环节”（水源－输水－灌水－保水）相配套的战略构架。 　　③、围绕耕地保育与节水农业两大主题，经多年试验研究与集成示范，提出了坡耕地改造、集雨微水工程、旱地防蚀保墒培肥、稻田保护性耕作、现代节水灌溉、测土配方施肥以及农业废弃物循环利用7大技术体系。 　　4、成果的创新点、先进性 　　（1）本研究采用精准度较高的灰色马尔可夫模型，对全省及省内各大生态经济区2007～2020年人口发展及耕地有效供给量进行预测，在此基础上结合四川省粮食单产、复种指数、膳食结构、粮食作物种植指数等，选取对数和指数模型对各主要粮食作物营养产出水平情况进行拟合分析，预测基于粮食安全的耕地和粮食需求量，从而对四川省及各区域耕地承载力进行了科学的评价。首次提出在2015年全省耕地有可能出现数量维度和质量维度的供不应求。 　　（2）以全省典型农区5507个骨干土壤样品和15个国家级土壤肥力长期定位监测点为基础，辅以GIS技术，通过对全省范围内各区域耕地（水田和旱地）的土壤有机质、酸碱度、氮磷钾主要元素、土壤微量元素等指标的7.3万多个有效项次的测试分析，以系统、翔实的数据为支撑，首次 全面揭示了自80年代初期以来，全省不同区域耕地质量的时空演变规律，明确提出土壤钾素普遍缺乏、土壤酸化加速、以及大面积硼、钼缺乏加剧等问题，指出了不同区域耕地质量管理的方向。 　　（3） 本研究对我省水资源的特征及紧缺性进行了系统、深入地剖析。全省水资源丰缺评价表明，有12个市的人均水资源占有量在世界公认的缺水警戒线之下，其中8个市在1000立方米以下；首次对我省进行了缺水类型划分，全省呈工程型紧缺，自贡、资阳、内江、遂宁、成都、德阳等6个市属于资源性缺水；首次研究提出农业缺水度指标，并对全省及各市州1998～2006年的农业缺水度进行评价，全省属农业用水极缺水区；水资源与社会经济和农业的发展极不平衡。 　　（4）本研究运用人工神经网络BP算法和相对土壤质量指数法，结合GIS空间分析功能，综合评价了成都平原、川中丘陵区、盆周山地典型区域耕地土壤肥力质量，对评价区域耕地土壤肥力综合质量进行了时空变异分析；首次对四川丘陵区旱地紫色土电导率特性及其与土壤肥力水平的定量相关关系进行了探索，建立了紫色土电导率和土壤肥力综合指数之间的定量关系，提出电导率可作为评价紫色土的肥力指标。 　　（5）针对四川省水资源和节水农业发展的特点，成功地构建了四层次、三大类、24项指标的节水农业效益评价指标体系；提出了基于模糊理论及专家系统的模糊多因素层次评价数学模型；采用VB语言，研发出基于WINDOWS界面的《节水农业效益评估体系 V1.0》软件系统，获得了国家计算机软件著作权登记。对四川省三种典型灌区进行了不同尺度的节水农业效益/发展水平的综合评价。结果表明，该评价体系和软件系统科学、方便、实用，具推广应用价值和扩展应用的良好基础。 　　（6）本研究针对四川省耕地和水资源紧缺性问题，对耕地和水资源的持续利用提出了专题调研报告和政策管理建议，得到省领导的6次批示和省级5个厅局、3个技术（管理）部门的高度重视和不同角度的采纳；开创性地提炼出两大资源可持续利用的战略构架、技术模式和7项关键农业技术体系，为提高耕地和水资源的可持续利用提供了科学性强、实用性好的技术，推动了耕地保育和节水农业的发展。 　　5、作用意义 　　本项目通过对四川省耕地和水资源进行多角度的分析，提供了面广、量大、详尽、可靠的数据资料，从宏观到微观、从定性到定量、从管理到技术，形成了学术技术创新、科学管理创新、实用技术创新和人才培养多个层面的成果，为保障四川省粮食安全和生态安全，为进一步推进现代农业发展奠定良好的基础。 　　（1）本研究在耕地和水资源的学术、技术上有突出的创新和发展。摸清了我省耕地与水资源的区域分布特征、演变规律、问题和发展趋势，取得了一系列的理论和实践成果。有关研究在土壤学报、生态环境学报、水土保持学报、山地学报、中国农村水利水电等核心刊物发表论文39篇；“节水农业效益评估体系（V1.0）”2006年获国家计算机软件著作权登记，登记号：2006SRO1082；在全国性和部、省学术会议上，大会报告交流16次，得到学术届公认。 　　（2）本研究为领导和行政主管部门对耕地和水资源的管理提供了重要的科学依据和决策参考。课题研究与四川省科技顾问团、四川省政协的专题调研相结合，形成了“关于切实作好全省土壤污染状况调查和监控的建议”、“关于坚守四川省耕地红线的严峻形势与建议”、“水危机警钟长鸣，人水和谐刻不容缓”、“四川省丘陵地区水资源承载能力分析及可持续发展战略调研报告”，项目单位投送了“四川耕地土壤保育关键技术研究与示范”等文件。有关调研报告，和对策建议获得省长蒋巨峰、省委副书记李崇禧以及原省长张中伟、副省长郭永祥、副省长陈文光等省级领导批示6件次。 省领导的批示和课题的研究成果受到省级有关行政部门的高度重视。中共四川省委农村工作领导小组办公室、四川省农业厅、四川省水利厅、四川省科技厅、四川省环境保护局等单位都认真落实领导批示，研读相关报告，本课题的相关研究成果及时得到采纳与应用。 　　（3）相关实用技术为业务部门采纳。农业部全国农业技术中心、四川省国土勘测规划研究院和四川省农业厅土壤肥料与生态建设处等业务（主管）单位，高度重视课题研究的实用技术，取得了显著的应用效果。项目单位研究提出的经济植物篱埂技术和秸秆还田技术，先后被农业部采纳，分别作为全国农田节水重点推广技术和全国耕地有机质提升行动核心技术。项目组关于四川省耕地资源数量变化特征分析、四川省耕地承载力分析及耕地质量研究等成果，纳入了四川省新一轮土地利用规划修编前期专题 研究成果之中，指导了四川省及各市州新一轮土地利用规划修编工作。四川省农业厅于2004年～2007年间在全省累计推广丘陵农区集雨节水技术1116.4万亩，其中水稻面积524.5万亩、玉米503万亩、果树88万亩，增收节支合计7.15亿元，产投比3.8，新增经济效益5.65亿元，节水5.1亿方，取得了显著的经济效益。 　　（4）人才培养。培养研究生58人，培养中青年技术骨干46人，举办现场培训会27次，进行技能培训3万余人次。