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1.研究内容： 项目探讨了稻作农业多功能性的原理，并讨论了既保护正外部性功能又减少负外部性功能的政策手段(生态补偿)和技术手段(稻-龟-鱼共生技术)。主要研究内容包括：(1)稻作农业多功能性构成与形成机制；⑵功能的评价模型与价值量化；⑶生态补偿理论与机制；⑷区域稻作农业可持续性研究一以湖南早、中和晚稻生态系统为例；(5)水稻-动物共生技术的可持续性分析-以稻-龟-鱼共生技术为例。 2.发现点与价值： ⑴发现稻作农业有多种功能，可归为市场产品和非市场产出供给两大类，它们是联合生产形成；非市场产出是具外部性的公共品，其价值远高于市场产品价值。这有助于改善人们对稻作农业价值的认识。其启示是稻作农业不仅关乎粮食产量也维系着有益于人类福祉的多种非市场功能，需要保障稻田规模和维护稻作生态系统健康。 ⑵创建了稻作农业非市场产出功能的能值评价模型，突破了经典能值分析模型不能评价生态系统的非市场价值的局限，比基于经济学的非市场价值评估方法更具客观性。这贡献于非市场或外部性功能评价方法和拓展了能值分析方法应用的文献。 ⑶通过探讨湖南早、中和晚稻生态系统的能值投入产出效率，发现区域稻作生态系统经营的可持续性不高，这贡献于稻作农业可持续性评估文献。其启示是需要采取有效的政策或技术措施以促进稻田生态系统可持续经营。 (4)基于机会成本视角，提出了农业生态补偿新思想，丰富了生态补偿研究文献；构建了稻作农业生态补偿机制，为政府部门设计或完善稻作农业可持续发展政策提供决策依据。 (5)发现稻-龟-鱼共生技术的能量、经济效益显著高于单种水稻技术，为研发保护稻作农业正外部性且减少负外部性的可持续生产技术提供科学依据。 3.同行评价： 该项目发表了系列论文和出版了专著。4篇代表性论文发表在《Journal of Integrative Agriculture》、《Agricultural Sciences in China》(该刊为《Journal of Integrative Agriculture》前身)、《Agroecology and Sustainable Food Systems》或《中国农业科学》这些国内外高水平学术期刊，被SCI论文他引25次，获得了同行肯定。代表性专著由中央编译出版社出版，受到农业部门关注。

2008年起，项目组以陕北风沙滩区内榆阳、神木等6县区为典型区(以下称为陕北农牧交错带)开展了砒砂岩与沙复配成土造田的沙地土地整治工程项目建设，至今在143个土地整治项目中得到了应用，总实施面积15.65万亩，总造田面积12.48万亩，为解决人地矛盾突出、有效补充耕地、确保18亿亩耕地红线和粮食安全做出了重要尝试。尽管工程实施中采用了多方面联合节水技术，但随着应用实践的不断推进，当水资源供给能力不足时新造田地将再次沦为荒地。因此，在水资源紧缺，生态环境脆弱的陕北农牧交错带，以节水利用为前提，探索水资源对沙地农业利用的适应性调控技术，提出水与沙地利用的空间适配格局，以有序的开发保障水土资源可持续利用，以水土资源可持续利用带动区域生态环境的良性循环尤为必要。 2014年起该研究提出了沙地农业利用生态效应的测算技术、水资源对沙地农业利用的适应性调控技术以及基于应用服务平台的沙地农业利用过程化管控技术等3项关键技术，揭示了水土资源-经济-生态间的互馈关系机理；提出了以多元调控情景下沙地农业利用的时空适配格局指导工程建设的复合利用新模式，突破了干旱半干旱区域水资源对沙地农业利用的胁迫作用的瓶颈，解决了沙地农业经济与水资源的可持续供给间的矛盾。采用过程化管控技术，突破了固定业务流程适应性差、业务流程增减与修改困难等技术难题，使变化条件下的沙地农业推广应用成为可能。该研究从如下3个方面实现了创新： 1.理论创新。在评估沙地农业利用生态效应的基础上，揭示了水土资源-经济-生态间的互馈关系与机理，解析了水资源在经济、生态中的关键性资源角色，为实现适应性调控技术的突破提供了理论依据。 建立了生态服务价值、沙地面积、农业用水量、总用水量和农林牧渔总产值等指标的多变量VAR模型，利用脉冲响应方法得出各指标的动态互馈关系。其中农业用水量对生态服务价值和农林牧渔总产值均产生负响应，即农业用水量对二者具有一定约束作用；沙地面积、生态服务价值对用水量产生正响应，表明用水量变化对沙地面积及生态服务价值的改变具有一定促进作用。另外，通过方差分解技术获得水资源对农林牧渔总产值、沙地面积及生态服务价值等指标变化的贡献度占比分别为58.86%、86.39%、70.93%，表明水资源在沙地农业利用中扮演着关键性资源的角色，水资源的有限性对沙地农业发展起到显著约束作用，也验证了开展水资源调控下沙地农业利用适配格局研究的必要性。 2.技术创新：在前期沙地农业利用工程建设的基础上，实现了沙地农业利用生态效应的测算技术、水资源对沙地农业利用的适应性调控技术以及基于应用服务平台的过程化管控技术等3项关键技术的创新，为保障沙地农业利用的资源和生态安全、促进沙地农业利用大面积、长时期推广提供了技术支持。①生态效应测算技术：沙地农业利用在生态服务价值改变、水资源减量及农业面源污染3个方面产生正负生态效应，采用地下水数值模拟获得水资源减量及农业面源污染的准确表达，并建立经济学模型对沙地农业利用的生态效应进行评价，在参与互馈关系分析时更具准确性和可靠性。②水资源适应性调控技术：从降雨情景、节水情景及种植结构情景等3个角度设置了63个方案集，以可开发沙地面积和沙地农业可用水量为约束，建立了经济、社会和生态效益最大为目标的沙地农业利用的水资源调控模型，并采用基于正交ε占优策略改进的NSGA-Ⅱ算法对模型求解。2018年，以地多水少的榆阳区为例，在节水20%、40%、60%共3种情景下，推荐沙地利用面积占比分别为13.4%、16.1%和19.3%。规划年(2025年)，随着黄河引水工程的实施，推荐沙地利用面积占比分别为26.4%、31.9%和39.1%，比现状年略有提高，表明了沙地农业利用受到水资源的限制明显。从研究区域整体来看2018年、2025年和2030年60%节水情景下开发规模不超过24.6%、35.9%、90.6%是实现区域资源利用与生态环境保护并重、促进自然与社会系统协调发展的有效手段。③过程化管控技术：以应用服务平台为依托，将沙地农业利用及水资源调控中所涉及的方法、模型及数据处理过程定制为组件，并以知识图技术为工具，链接工程与非工程措施间的交互，实现了水资源利用对沙地农业调控的过程性表达及动态管理。 3.应用创新：融合了沙地农业利用工程与水资源调控手段，构建了以资源-经济-生态协调为目标导向的沙地农业复合利用新模式；以应用服务平台为依托，以知识图技术为工具实现了对复合利用新模式的动态管理。 在工程规划和实施阶段充分落实“节水优先”，为水资源调控提供数据基础；以“空间均衡”理论为指导，通过水资源调控探索适应于资源条件的经济和环境格局，并用以动态地调整工程规划与设计、引导沙地农业有序开发利用，将工程技术与非工程技术相结合，构建了沙地农业复合利用新模式，并以应用服务平台为依托，以组件为基础，以知识图技术为工具.实现了新模式的过程性表达及动态管理。 该研究在沙地农业复合利用新模式的指导下，陆续在陕北农牧交错带风沙滩区开展沙地土地整治总实施面积15.65万亩，新增耕地面积12.48万亩，未超过推荐的沙地利用面积，不影响水资源与生态保护的可持续性。通过沙地农业利用，实现总直接经济效益约5.74亿元；总生态服务价值增值量5124万元，远大于水资源减量及农业面源污染损失产生的生态负效应479.73万元，表明除可观的经济效益外，沙地农业利用还具有明显的生态环境累积正效应。 成果获国家发明专利3项，实用新型专利6项，计算机软件著作权25项，论文129篇(SCI/SSCI/EI38篇)，专著2部。成果的应用践行了沙地治理利用与资源持续支持并重的新要求，在保障粮食安全、农民脱贫攻坚、振兴农村经济和改善生态环境等方面效益显著，被央视、人民日报、科技日报等数十家媒体报道，其中第三方评价认为具有原创性和重要的推广价值，达到了同类研究国际领先水平。

该项目基于农业高质量发展的新要求，围绕“农业资源高效利用→农业可持续发展省内外评价→农业资源可持续高质量利用模式→农业高质量可持续发展策略”的逻辑框架，在系统总结浙江农业资源利用情况的基础上，从内部出发对全省和省内25个国家农业可持续发展试验示范县(市、区)农业可持续发展水平进行综合评价，从外部出发对东部沿海地区农业可持续发展关键指标进行比较，并系统总结农业资源可持续高质量利用模式，从而提出高质量推进浙江农业可持续发展的策略。 第一，研究在对国内外现有农业可持续发展与农业资源利用效率的研究进行综述的基础上，对浙江省土地资源、水资源、森林资源、气候资源、农业劳动力、农业机械装备、农业科技和农业物质资料投入等农业资源利用情况进行综合把脉，把握浙江从“农业资源小省”转化为“农业可持续发展大省”的破局路径。 第二，研究率先基于资源利用效率视角，构建出涵盖农业资源禀赋、农业发展水平、农业科技水平、经济效益、社会效益、生态效益等多层次的农业可持续发展综合评价体系，并通过数据无量纲化处理和变异系数法等计量方法，从地域空间分布上对浙江省25个国家农业可持续发展试验示范县进行评价，找准省内农业可持续发展领先地域的优势与短板。 第三，研究首次从关键性指标出发，利用2017-2018年两年数据构建“四象限图”，对浙江与东部沿海地区农业可持续发展进行联动比较，从而全面把握浙江农业可持续发展的主要优势，精准找出土地约束、产品保供、机械运用、科技投入、减量增效、节水节能等方面短板。 第四，研究创新性提出空间视角的“节约资源、集约发展”、技术视角的“减少投入、减少污染”、产业视角的“产业融合、互联网+”以及循环视角的“生态循环、高效利用”四大模式，并将理论与实证相结合，找到8个相对应的案例对浙江农业资源可持续高质量利用模式剖析。 最后，研究从“规范公平”的政策体系、“机制创新”的服务体系、“支撑引领”的科技体系、“创新创业”的经营体系、“多元融合”的产业体系、“安全可控”的质量体系和“示范带动”的宣传体系这七大可持续发展体系出发，提出高质量推进策略，为浙江省及中国其他地区农业可持续发展政策制定提供借鉴。 经过项目组多年的系统研究与实证分析，项目阶段性报告获得2018年中国农业资源与区划学会科学技术奖二等奖，发表论文6篇，出版专著1部，获得软件著作权2项。该研究成果为政府部门全面了解浙江省农业可持续发展水平，把握浙江优势和短板，明确农业“十四五”发展方向，高质量促进农业可持续发展提供了重要的科学依据，相关决策建议得到了省发改委、省农业农村厅等部门的采纳和应用。

明确了绿洲主要作物苜蓿、棉花、小麦、玉米的水分利用效率并提出作物水资源高效利用技术；分析了民勤绿洲农业系统的能量和经济特征，根据水资源高效利用和牧草作物比例，提出了绿洲优化的农业系统结构；通过天然草地、牧草作物、作物秸秆供给与家畜需求的动态平衡，进行了草畜平衡分析，最终提出了集约化作物-家畜综合生产系统和荒漠-绿洲草地农业系统优化耦合模式。

通过文献调查、现场勘查等方法对河北省城市化发展现状、国家、省域相关区域规划、河北省典型村庄进行了调研，对河北省的绿色可持续城市化模式进行了分析、探讨，建立了包含“城市化与环境友好指数、城市化与经济友好指数、城市化动力低碳化程度、城市化社会满意度”等作为一级指标的绿色可持续城市化评价体系，提出了“媒介式”的就地城镇化、“以自然环境为基础、以农业资源市场化为动力”改走出去为引进来的低成本、低碳化的绿色城市化模式等绿色可持续城市化模式。该项目成果先在张家口、承德地区小城镇试点推广，逐步完善后向全省推广。有广阔的发展前景。

海河流域平原区是中国粮食主产区，也是农业开采主导的地下水超采区。近30年来在人与气候影响下该流域水资源呈衰变特征，农业区地下水超采严重，供水保障安全受到挑战，急需深入认识农业超采地下水的主要区域、主要作物及其灌溉用水与地下水超采时空关系和可调控性，但采用什么样理论方法能客观量化评价，仍是国际重大科技难题。该成果侧重阐明气候与人类活动影响下海河流域水循环演变、水资源衰变成因及其对区域水资源可持续利用和地下水的资源、生态及环境功能影响状况，以及区域地下水超采中农业影响程度、主导对象、与气候变化关系等关键问题，多领域的100余人，历时5年多，依托国家973、科技支撑课题和国家科学基金项目的研究，取得如下创新成果和效益。揭示气候变化与人类活动二元影响下水循环系统中地下水的资源功能、生态功能和环境功能之间关系及机制；针对区域地下水评价中忽略地下水的生态功能和地质环境功能问题，提出地下水功能的基本理念，创建区域地下水功能可持续性评价体系，在华北、西北和东北广泛应用，为解决区域地下水的各功能合理定位与利用问题提供科技支撑。首次查明不同气候下海河流域平原区耗水作物灌溉用水强度变化规律及其与作物布局结构、降水变化和地下水超采的关系、分布特征和可调控性，创编92幅成果图；开拓性解决气象、水文、地下水与灌溉农田的监测资料难以进行大区域耦合评价的难题，创建作物布局结构、用水强度与区域水资源承载力适应性状况的评价体系，为首次实现大区域评价、量化确认地下水超采中农业影响程度、主导对象与可调控性提供关键科技支撑。应用创建的理论方法，首次实现海河流域平原全区的灌溉农业对地下水依赖程度和地下水保障能力的量化评价与区划，阐明海河流域农业区水循环模式与水通量关系，揭示了灌溉农业对地下水超采影响的区域、程度和主导作物，提出海河流域平原区灌溉农业应优化调整区域、对象、强度和缓解农业超采地下水对策，被当地有关规划应用。发明专利1项；专著3部、期刊论文151篇，SCI收录12篇、EI收录45篇；他引1102次，SCI他引73次，促进相关学科前沿探索研究。以刘旭院士为组长的验收意见：解决了四大系统之间监测和研究尺度不统一而难以耦合的技术难题；创建作物布局结构与区域水资源特征之间适应性评价的指标体系，首次阐明华北及各超采区耗水作物布局结构与当地水资源承载力的适应性状况、趋势；提出针对性对策，为实现缓解地下水超采目标提供科学依据，具广阔应用前景。获“十大科技进展”专家评语：首次查明区域水资源变化与作物布局的区位关系，确保了粮食生产需水安全；发展区域地下水功能可持续利用性评价理论方法，为从根本上缓解华北地下水超采问题提供科学依据。由王光谦、陈志恺和刘兴土院士等鉴定意见：客观识别海河流域二元水循环演变过程、主控因子和水资源衰减规律，提出农业水循环模式，在理论、方法上取得显著进展，达到国际领先水平。查新结论：国内外无同类成果。

基于模糊数学理论，以保定山区农业可持续发展为对象，介绍模糊数学的原理及方法在山区农业发展中的应用。通过建立山区农业可持续发展的评价指标体系，利用模糊数学的模糊综合评价法对山区农业可持续发展状况进行评估。此外，与山区农业发展息息相关的气候、土壤、温度、湿度和肥力等影响因素，对它们进行基于模糊数学的适宜性分析和综合性评估。以气候、土壤的综合养分、水田的物理条件、保水保肥通气透水性为评价因子，给出了山区水田质量的模糊综合评判模型，为保定山区水田农业的生产决策提供了一定的理论依据和数学方法。还分析多个因素同时对山区农业发展的影响，给出山区农业发展在多因素影响下的综合评判模型。以亩产量、经济性状、植株性状及抗病抗倒性为评价因子，基于模糊数学理论，利用模糊综合评判方法对山区晚熟玉米杂交种进行评价，改变了沿用已久的把平均产量作为唯一评价依据的传统方法，为玉米新品种的鉴定及选育提供了理论基础。

在针对肇东市、大庆和海林市农资安全管理现状深入调研基础上，总结提炼出农资供应、流通、管控和服务等方面存在主要问题，并相应提出农资供应安全、农资流通安全体系、农资安全管控体系、农资安全服务体系等四大安全体系的建设思路和建议。通过项目的研究，对农资供应安全体系、农资流通安全体系、农资安全管控体系、农资安全服务体系等农资安全管理领域形成指导意义研究报告等专项理论成果。通过理论成果实际应用，提高中国农业管理过程中的农资安全管理水平和制度建设水平。

课题来源：为2011年省科技厅下达的科技支撑计划项目。旨在应用系统工程理论与方法研究县域新农村建设中生态农业的可持续发展问题。技术路线：通过资源、经济与社会调研，建立定量模型，展开预测、评估和策略研究，形成建议。创新："米易系统动力学模型"、"生态足迹模型"和"SwOt模型"。该项目成果已用于《米易县全程全域全面小康新农村建设总体规划》。该成果应用资源与环境生态理论，结合米易县自然、经济和社会现状，探讨米易县新农村建设的农业生态与可持续发展的重点与实现途径。其特色在于采用定量模型技术建立了"米易系统动力学模型"、"生态足迹模型"和"SwOt模型"；项目在总体预测、评估和策略建议的基础上，结合新农村建设研究了有关生态经济空间布局、生态人居等方面的阶段性建设和能力保障等问题，涵盖了重点建设项目与保障措施的针对性和操作性等方面的问题。

通过理论研究和实地调研相结合的方法，对河北省特色农业的开发与乡村休闲旅游进行调研,选取河北省特色农业发展及乡村旅游发展的有关数据，运用创意经济学、发展经济学、产业经济学及可持续发展理论和核心竞争力理论等多学科的研究理念，分析河北省特色农业开发的现状及乡村休闲旅游业发展的现状和存在的问题，找出适合河北省乡村休闲旅游可持续发展的发展战略，提出合理开发特色农业的对策以推动河北省农村经济的可持续发展。通过课题的研究将研究成果应用到河北省以特色农业开发为主的村子，以利于其更好地发展乡村旅游，或将研究成果应用到拟开展乡村休闲旅游的村落，指导其合理、科学地开发乡村休闲旅游资源。