近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所農(nóng)業(yè)資源利用與區(qū)劃團隊在作物種植結(jié)構(gòu)空間優(yōu)化方面取得重要進展，研究結(jié)果以“A new approach for spatial optimization of crop planting structure to balance economic and environmental benefits”為題發(fā)表在《Sustainable Production and Consumption》（IF 10.9）上。
在土地資源有限、水資源短缺的情況下，科學(xué)優(yōu)化作物布局是保證農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。已有作物種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究主要集中在數(shù)量優(yōu)化而非空間優(yōu)化，導(dǎo)致缺少明確的空間位置與布局，且涉及的過程復(fù)雜，許多參數(shù)呈現(xiàn)出不確定性。針對這些問題，研究提出一種集成MaxEnt模型、多目標(biāo)區(qū)間參數(shù)規(guī)劃（MOIPP）、生命周期評價（LCA）、Dyna-CLUE模型的新方法，該方法通過對優(yōu)化后的作物種植結(jié)構(gòu)數(shù)量進行空間分配，為空間優(yōu)化提供了一種新的途徑，能夠精準(zhǔn)繪制優(yōu)化后的作物種植布局。此外，它系統(tǒng)地考慮了作物種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的不確定性，如動態(tài)社會經(jīng)濟因素和環(huán)境排放影響。通過在目標(biāo)函數(shù)和約束條件中引入?yún)^(qū)間參數(shù)和變量間的相互作用，推進了不確定條件下的作物種植結(jié)構(gòu)空間優(yōu)化，為耕地高效利用提供了更為穩(wěn)健的基礎(chǔ)。
以黑龍江省為研究區(qū)，結(jié)果表明：坡度、人口和最冷季平均溫度分別是影響水稻、玉米和大豆分布的主要因子。水稻高度適宜種植面積占全省土地面積的10.3%，主要集中在三江平原。將優(yōu)化模擬的最優(yōu)種植結(jié)構(gòu)與2021基準(zhǔn)年進行比較，發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟效益可能下降1.7%~4.2%，但可減少9.3%~10.7%的作物碳足跡。這些發(fā)現(xiàn)強調(diào)了在優(yōu)化作物結(jié)構(gòu)時平衡經(jīng)濟和環(huán)境效益的重要性，將研究從作物種植結(jié)構(gòu)的數(shù)量優(yōu)化推進到空間優(yōu)化。
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所胡蒙蒙助理研究員為本文第一作者，余強毅研究員和吳文斌研究員為共同通訊作者。該研究得到北方干旱半干旱耕地高效利用全國重點實驗室、國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃等項目的資助。
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352550924003464#f0005
