天山北坡滴灌作物一年兩作模式適宜性評(píng)價(jià)與區(qū)劃研究本研究針對(duì)目前天山北坡糧棉發(fā)展不協(xié)調(diào),區(qū)域水資源緊缺的現(xiàn)狀,在保證國(guó)家糧食安全的同時(shí),實(shí)現(xiàn)區(qū)域自然資源的充分高效利用、農(nóng)業(yè)高產(chǎn)高效持續(xù)發(fā)展,開(kāi)展了該地區(qū)典型一年兩作模式適宜性評(píng)價(jià)與區(qū)劃研究,研究結(jié)果將對(duì)區(qū)域農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)平衡發(fā)展及社會(huì)的繁榮穩(wěn)定具有重大意義。本文以沿天山北坡一帶滴灌作物一年兩作種植模式自然資源適宜性為主要研究對(duì)象,通過(guò)GIS技術(shù)分析研究了區(qū)域光熱水資源的空間分布特征,得出不同一年兩作模式生產(chǎn)潛力及資源生產(chǎn)效率,研究其生產(chǎn)潛力限制因子。在此基礎(chǔ)上,依據(jù)天山北坡自然資源狀況特點(diǎn)及一年兩作模式對(duì)資源的要求構(gòu)建了評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,選擇傳統(tǒng)的模糊綜合評(píng)價(jià)法與基于實(shí)屬編碼加速遺傳算法的投影尋蹤分類(lèi)模型進(jìn)行評(píng)價(jià),對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行比較,篩選較優(yōu)的評(píng)價(jià)方法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià);根據(jù)一年兩作模式綜合適宜性評(píng)價(jià)等級(jí)制作模式區(qū)劃圖,并結(jié)合一年兩作不同模式適宜等級(jí)的最適原則及經(jīng)濟(jì)效益最大化原則優(yōu)化后制作一年兩作模式綜合區(qū)劃圖;最后,集成上述研究成果,開(kāi)發(fā)“天山北坡‘一年兩作’種植模式資源信息管理與評(píng)價(jià)系統(tǒng)”,使系統(tǒng)兼具可操作性和實(shí)用性,以期為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、作物布局、種植結(jié)構(gòu)調(diào)整及區(qū)域自然資源高效合理開(kāi)發(fā)利用、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高產(chǎn)高效和可持續(xù)發(fā)展提供決策參考和理論支持。主要結(jié)論如下:(1)天山北坡自然資源變化特征在天山北坡一帶無(wú)霜期、年積溫和單作物生育期積溫的空間分布一致性較高,積溫的年際變化趨勢(shì)一致,都呈增加趨勢(shì)。另外光照資源豐富,“一年兩作”模式種植不受限制。并對(duì)一年兩作模式中各作物生育期自然資源的空間分布特征進(jìn)行了研究,結(jié)果表明:冬小麥熱量資源的空間分布特征為溫泉縣冬小麥生育期積溫偏低,處在冬小麥生長(zhǎng)所需積溫的底線,為1733.7℃,往東逐漸增加,精河、石河子、阜康沿線積溫較高,滿足早熟冬小麥生長(zhǎng)發(fā)育的需求,且剩余積溫可進(jìn)行復(fù)播,能夠較好地實(shí)施“兩早配套”一年兩作模式的種植;奇臺(tái)往東木壘縣積溫略低于奇臺(tái),也能滿足早熟冬小麥的生長(zhǎng),但收獲較晚,不能進(jìn)行復(fù)播。復(fù)播作物生育期≥5℃、≥10℃的積溫空間分布特征為天山北坡東西兩端的溫泉縣、木壘縣及奇臺(tái)縣的大部分區(qū)域麥?zhǔn)蘸蠓e溫較少,往中間逐漸增加,在沙灣、奎屯等區(qū)域達(dá)到最高。(2)天山北坡滴灌作物一年兩作模式生產(chǎn)潛力研究運(yùn)用機(jī)制法,利用近48年的氣象資料對(duì)一年兩作模式作物的光合生產(chǎn)潛力、光溫生產(chǎn)潛力、氣候生產(chǎn)潛力的時(shí)空變化特征及資源利用率和現(xiàn)實(shí)資源生產(chǎn)效率進(jìn)行了比較研究,探明北疆沿天山北坡一帶一年兩作種植區(qū)限制一年兩作模式高產(chǎn)的因子為熱量資源,可通過(guò)選用“兩早”品種合理搭配、免耕直播、覆膜增溫等措施減少農(nóng)耗,增加積溫來(lái)改善。目前生產(chǎn)上一年兩作種植模式灌溉系數(shù)平均不超過(guò)0.6,水分也是一年兩作模式高產(chǎn)高效的障礙因子之一,需進(jìn)行改善,增加灌溉量。(3)建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系在明確了評(píng)價(jià)指標(biāo)設(shè)置原則的基礎(chǔ)上,針對(duì)一年兩作模式資源適宜性的要求、結(jié)合天山北坡一帶一年兩作模式生產(chǎn)實(shí)際和已有的相關(guān)研究成果及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),采用層次分析法與特爾菲法相結(jié)合對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行5輪綜合打分、論證和篩選,構(gòu)建了天山北坡滴灌作物一年兩作模式適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,包括氣象條件、經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益、社會(huì)效益四個(gè)方面18個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo),并確定了評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重;進(jìn)一步對(duì)指標(biāo)因子的標(biāo)準(zhǔn)化和單因子的隸屬函數(shù)值進(jìn)行了界定,最后提出了一年兩作模式綜合適宜性評(píng)價(jià)模型。(4)天山北坡滴灌作物一年兩作種植模式適宜性評(píng)價(jià)與區(qū)劃根據(jù)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬函數(shù)計(jì)算隸屬度,首先進(jìn)行單指標(biāo)因子的評(píng)價(jià),在此基礎(chǔ)上采用模糊綜合評(píng)價(jià)和基于RAGA的PPC模型兩種方法對(duì)一年兩作模式中單一作物氣候適宜性及一年兩作各模式綜合適宜性進(jìn)行了評(píng)價(jià),并對(duì)不同評(píng)價(jià)結(jié)果結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行了比較,結(jié)果顯示:冬小麥-青貯玉米氣候適宜性評(píng)價(jià)采用層次分析法與模糊綜合評(píng)價(jià)相結(jié)合的評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)結(jié)果更符合實(shí)際,而復(fù)播大豆、復(fù)播油葵種植模式氣候適宜性評(píng)價(jià)采用基于RAGA的PPC模型的權(quán)重與模糊綜合評(píng)價(jià)法相結(jié)合的方法評(píng)價(jià)效果更佳;3個(gè)典型一年兩作模式綜合適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果比較發(fā)現(xiàn):小麥-青貯玉米、小麥-大豆和小麥-油葵3個(gè)模式均為采用層次分析法與模糊綜合評(píng)價(jià)相結(jié)合的評(píng)價(jià)結(jié)果更佳。由此探索了一年兩作不同種植模式適宜性評(píng)價(jià)較好的評(píng)價(jià)方法,以供生產(chǎn)實(shí)踐參考。根據(jù)一年兩作模式綜合適宜性的評(píng)價(jià)結(jié)果,適宜性等級(jí)優(yōu)先及經(jīng)濟(jì)效益最大化的原則對(duì)三種典型一年兩作模式進(jìn)行了綜合區(qū)劃。而區(qū)劃結(jié)果具有一定的時(shí)效性,受市場(chǎng)農(nóng)產(chǎn)品需求及配套技術(shù)與政策的調(diào)節(jié)。(5)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與驗(yàn)證在上述研究的基礎(chǔ)上,完成了天山北坡滴灌作物一年兩作模式資源信息管理與評(píng)價(jià)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),具體包括一年兩作種植模式庫(kù)、基礎(chǔ)資源數(shù)據(jù)庫(kù)、適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)、適宜性評(píng)價(jià)模型庫(kù)和決策支持系統(tǒng)等五大功能模塊,采用Java語(yǔ)言編程,完成了數(shù)據(jù)庫(kù)的開(kāi)發(fā)、系統(tǒng)的試運(yùn)行與初步驗(yàn)證工作?？傮w而言,本研究通過(guò)區(qū)域資源分析與一年