华北农牧交错区降水资源化与植被配置研究

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1、河北农业大学博士学位论文华北农牧交错区降水资源化与植被配置研究姓名：冯丽肖申请学位级别：博士专业：作物产品安全生产调控工程指导教师：李存东;张立峰200911145．旱作农田耗水构成包括作物耗水与环境耗水。作物耗水过程即降水自然资源化过程，环境耗水为降水能量自发的耗散增熵，即降水环境化过程。华北农牧交错区砂质栗钙土农田至少有40％"-'51％的降水环境化，降水资源化尚有很大潜力。华北农牧交错区滩梁相间，丰富的坡梁径流面资源为人工调整降水的空间分配提供了优越的条件。6．采用坡面硬化方式汇集降水，产水．用水相耦合可有效

2、促进降水资源化。滩地蔬菜在21．3％'---'42．5％的产水面积辅助下，增加2104"---'4207元／hm2的补水投入，可获得2．35"---'2．66万元／hm2的耦合经济效益，较传统作物马铃薯增加1．04和1．31倍。砂梁地番茄和西瓜仅增加239和160元／hm2投入，可获0．59和0．54万元／hrn2的耦合经济效益，较对照莜麦田增效1．38和1．16倍。水分的投入提升了作物生产系统的环境容量，产水．用水的耦合生产承纳了雨养旱作2．08"'-'7．03倍的人工投入，并使系统耗水降低了10％"--'22％

3、。棚室食用菌高达75．09倍与莜麦的耦合土地效益，昭示了降水资源化技术在工业化农业发展中的应用前景。产水一用水分工耦合的生产方式，可有效降低产水地降水环境化比例，提高用水地水资源利用集约程度，实现降水人工资源化和水资源的持续发展利用。这一模式的应用还依赖于系统经济效益的启动、工程技术条件的推动、社会需求的拉动和政策环境的制动。7．建立在雨养饲料生产基础上的华北农牧交错区畜牧业，是以农田残屑食物链增值和草场环境外部效益支撑的“数量”型畜牧业。通过降低日粮标准的“七成饱”饲养方式增加了近四成的载畜规模。牧业外部性表现为

4、农田过度收获、草地过度放牧。放牧条件下，冬季饲料成为限制畜牧业规模的瓶颈；以青玉米为代表的越冬饲草生产，进一步扩大了畜群获取免费草场资源的能力，加剧了草地超载。华北农牧交错区建立在向草场外摊环境成本基础上的“农牧结合”的畜牧业是区域生态持续恶化的主要原因。全面持久禁牧是实现草地恢复、农田保育、降低沙尘的必要条件。在面临区域民众生活压力与社会环境需求动力背景下，寻求全面禁牧的可行性途径，对于本地区合理保育植被资源、下风下水地区持续改良环境条件，具有重要的经济和社会意义。8．实证研究表明，华北农牧交错区历经8年的退耕林

5、草生态建设，农业与畜牧业生产结构进行了协同调整，“以机代畜”提高了劳动生产效率，促进了农村人口的流动与劳动收入的多元化。村居人口人均收入较8年前增长143．4％，但农牧业依然提供农民收入的75．8％，经济增速缓慢，存在退耕“反弹”隐患。跟踪监测表明，退耕地林带间荒草使人工扰动降至最低，低开放度的稳态系统获得了较传统农作减轻43．4％沙尘的生态效果，但其经济效益近乎消失；林瓜间作系统，可实现传统农作2．96倍的经济效果及林带间荒草1．68倍的植被存留量，防沙效果显著。围绕区域降水资源化，重建高开放度、高经济效益、高可

6、控性的产水．用水耦合生产系统，成为启动实现华北农牧交错区经济．生态兼顾、协调发展的关键。9．以一个典型的小流域为样方，利用GIS技术，研究以雨养农作为核心的植被优化配置，结果表明，在目前封闭性雨养农作系统中，通过作物配置技术使经济效益增进的潜力为26．9％；而通过建立开放性的生产系统，特别是同步进行区域化、规模化的作物生产方式改革后，经济效益的增长将高达48．5％。退耕生态建设，只依靠系统内的技术改进，经济效益增长仅为8．O％～8．5％。分析表明，华北农牧交错区当前农业生产的进步，更大程度地要依靠农业生产组织制度的

7、创新，小规模生产的低效性已经成为区域农业进步的限制因素。关键词：华北农牧交错区；降水资源化；产水．用水耦合；农牧结构；生态经济效益；植被配置Rainfall纾白terUtilizationasResourceandVegetationsConfigurationintheAgro-pastoralEcotoneinNorthChinaAuthor：FengLi—xiaoMajor：RegulationtechnologyofproductionforCropsproductsafetySupervisor：Prof

8、．LiCun-dongandZhangLi—feng(CollegeofAgronomy,AgriculturalUniversityofHebei，Baoding，071001，China)AbstractTheagro·-pastoralecotoneinNorthChinaistypicallyischaracterizedasacold··aridc