牧区“水-土-草-畜”平衡调控模式与方法研究

发布时间：2017-12-17 03:21

  本文关键词：牧区“水-土-草-畜”平衡调控模式与方法研究

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【摘要】：我国牧区多处于干旱、半干旱地区,水资源短缺,水土资源不匹配,草畜平衡矛盾突出,草原退化沙化严重。超载过牧和农耕经济蚕食是造成草原生态退化的主要人为因素。随着研究的深入,解决草原生态退化问题逐渐由实现草畜平衡演变为实现"水-土-草-畜"平衡。依据资源承载能力,通过天然草地与人工草地的耦合配置,优化调整粮经饲作物种植结构,建设适宜规模的灌溉人工草地,合理确定适宜的牲畜饲养规模,实现牧区"水-土-草-畜"的动态平衡发展,是促进牧区水土草资源可持续利用、草原生态环境良性循环和社会经济可持续发展的重要途径。本文提出牧区"水-草-畜"平衡调控模式,构建生态效益与经济效益统一度量的牧区"水-土-草-畜"平衡调控模型。以典型牧区鄂托克前旗为例,应用模型研究不同方案下水土草资源开发与经济生态综合效益响应关系,给出规划年典型牧区"水-土-草-畜"平衡调控阈值,并扩展提出全国牧区2020年和2030年适宜的农牧业灌溉模式及灌溉人工草地发展规模。取得的主要进展和成果有:1.针对现状草原生态环境存在问题,从草原生态保护与牧区"水-土-草-畜"平衡调控关系入手,阐述了牧区"水-土-草-畜"平衡调控作用机制,以草地生态系统服务价值理论、草地生态系统放牧干扰理论、天然草地和人工草地耦合配置理论和水土草资源优化配置理论为基础,提出牧区"水-土-草-畜"平衡调控模式,完善了牧区"水-草-畜"平衡调控理论。2.以提出的调控模式为基础,提出牧区"水-土-草-畜"平衡调控技术框架,初步提出了经济效益与草原生态效益的统一度量方法,构建了牧区"水-土-草-畜"平衡调控模型,并在模型中嵌套地下水均衡模型,实现"水-土-草-畜"平衡调控过程中地下水可开采量的动态计算,在此基础上开发了计算程序系统。为定量化研究牧区"水-土-草-畜"平衡调控阈值提供了一套科学量化的分析工具。3.以内蒙古自治区鄂托克前旗为典型牧区,利用构建的模型进行典型牧区"水-土-草-畜"平衡调控阈值研究,得到以下结论:①按照牲畜饲养方式设置调控方案,分析结果显示,2020年和2030年系统总效益先增加后减少,随牲畜补舍饲时间增加,灌溉人工草地种植面积增加,区域发展限制因素逐渐由草地资源限制过渡为水资源限制,研究区土地资源丰富,水资源是控制区域"水-土-草-畜"平衡发展的关键因子。②根据各方案供用水和地下水动态可开采量计算结果,2020年方案1到方案9供用水量从1.30亿m~3到1.66亿m~3变化;2030年方案1到方案9供用水量从2.04亿m~3到2.66亿m~3变化。地下水可开采量受用水格局变化影响不大,随着节水灌溉工程实施及工农业用水结构调整,规划年较现状年地下水补给量呈减少趋势,但减少幅度较小。③经方案对比分析,2020年鄂托克前旗牲畜饲养水平控制在舍饲6个月到舍饲6个月补饲2个月之间较为合适,水资源、土地资源及灌溉人工草地开发规模分别控制在1.66亿m~3,3.28～3.38万hm~2和2.16～2.51万hm~2,灌溉人工草地占天然草地面积比例控制在2.59～3.01%,牲畜饲养量控制在89.43～100.46万羊单位;2030年牲畜饲养水平控制在舍饲6个月补饲2个月到舍饲8个月较为合适,水资源、土地资源及灌溉人工草地开发规模分别控制在2.66亿m~3,4.24～4.31万hm~2和3.04～3.42万hm~2,灌溉人工草地占天然草地面积比例控制在3.64～4.10%,牲畜饲养量控制在113.54～118.85万羊单位。4.按照典型牧区研究成果及相关研究成果,分析了全国牧区农牧业适宜发展规模及预期效益,得到以下结论:①依据我国牧区水、土、草资源承载能力,确定我国牧区2020年和2030年适宜的农牧业灌溉规模分别为842.5万hm~2和936.1万hm~2,灌溉人工草地适建规模分别为155.6万hm~2和200.4万hm~2,,适宜的牲畜饲养量分别为2.64亿羊单位和2.88亿羊单位。②灌溉人工草地发展策略为优先对现有灌溉人工草地进行节水改造,到2020年全部完成,到2030年对部分达到设计使用年限的节水灌溉工程进行更新。到2030年共新增灌溉草地119.94万hm~2。青藏高原利用地表水及地形优势优先发展灌溉改良天然草地14.58万hm~2,主要灌溉形式为渠道输水灌溉。其余共发展灌溉人工草地105.36万hm~2,灌溉形式东北牧区以喷灌为主,内蒙古高原牧区和蒙甘宁牧区以地下水喷滴灌为主,新疆牧区以发展地表水自压滴灌为主,青藏高原牧区以渠道衬砌和低压管道灌溉为主。
【学位授予单位】：中国水利水电科学研究院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S812

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