干旱化对北方农牧交错带旱地农作制度及农用地格局的影响与适应研究

Under global warming, the aridification, is getting worse now, has made significant impacts on the farming systems and the structure of agricultural land in the northern farming-pastoral ecotone. It is very urgent to study the impact mechanism of aridification on dry-land farming systems and agricultural land structure and their adaptive mechanisms to aridification. Based on nearly-30-year meteorological data, socio-economic statistical data, combined with field surveys, the project is to analyze the characteristics of agricultural land changes, the characteristics of aridification, study the impact mechanism of aridification on crop space layout, planting structure, crop growth stage and crop yield formation, reveal the law of the impact of the aridification on farming systems, research into the farming systems vulnerability and risk in the future, and put forward the optimal measures to adapt to the aridification. This research could provide the theoretical basis for optimizing farming systems and agricultural land structure to promote sustainable agricultural development.

气候变暖背景下，北方农牧交错带干旱化趋势正在加剧，对农业生产及农用地格局产生了重大影响。研究干旱化对北方农牧交错带旱地农作制度及农用地格局的影响机理及其适应机制非常迫切。项目基于近30年农业气象观测数据、社会经济统计数据，结合田间调查，系统研究近30年北方农牧交错带农用地变化特征、干旱化特征及干旱化对作物空间布局、种植结构、作物生育期、产量形成的影响机理，揭示干旱化对农作制度及农用地格局的影响规律，明确未来干旱化趋势下农作制度的脆弱性及风险，提出农用地适应干旱化的空间优化配置方案，为因地制宜地制定科学合理的农业用地制度，促进农业可持续发展提供理论依据。

项目基于北方干旱化日益加剧这一事实，开展干旱化对北方农牧交错带农作制度及农用地格局的影响研究。（1）分别基于气象数据与遥感数据，研究了近50年来干旱化时空变化特征。研究表明，北方农牧交错带平均气温以0.40℃/10年的速率显著升高2.0℃，年均降水量总体减少40.0mm，干旱指数急剧下降; 对阴山南北麓农牧交错带的土壤湿度反演结果表明，干旱等级以轻旱和中旱为主，且中度干旱范围和面积有所扩大；以降水量为基础划定的北方农牧交错带面积扩大了22%。（2）干旱化对农户生产与生活带来较大影响，农户适应干旱化的行为包括主动性适应措施及被动性适应措施。一般干旱化区农户采用改变作物品种、购买耐旱种子等主动性适应措施来适应气候变化，而强烈干旱化区旱地农户一般是采取被动适应措施，如补种、推迟播种时间乃至弃耕等措施。（3）干旱化与农户行为使种植结构与土地利用格局发生剧烈变化。旱作麦类作物明显减少，以马铃薯种植为主的水浇地面积占比达60%以上，同时玉米占比达20%以上。退耕还林还草、灌溉、撂荒是区域主导的土地利用变化类型。（4）干旱化对农作制度的影响机理研究表明，最高气温每升高1℃导致其产量减少16.2%-28.4%，降水量减少10%导致产量减少6.6%-11.8%，但干旱化使作物水分利用效率提高了8.1%-30.6%，其中，马铃薯的水分利用效率与生态适应性最强，而春小麦最低；春小麦对温度升高不利影响的减产风险为11.1%，对降水变化不利影响的风险为9.3%，对二者综合作用的不利影响风险为10.3%；东北部、东部与中部地区生态脆弱性最高，是干旱化影响的高风险地区；种植结构调整及作物播期推迟等农作方式能有效减少干旱化带来的负面影响。（5）提出春小麦被玉米、马铃薯取代将成为必然趋势等农作制度适应干旱化对策，提出耕地适度集约利用理论及基于资源约束的耕地适度集约利用评价方法。上述研究对最大程度地解决干旱化对农业生产带来的不利影响，促进区域经济社会可持续发展具有重要理论与实践意义。