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摘要
优化水、能源资源，调整农作物种植结构，以实现经济效益和生态效益最大化。以山西省为研究区，采用水足迹和能源消耗核算模型分析主要农作物的耗水及耗能特点，以水资源、能源、粮食等作为约束条件构建多目标规划模型，对主要农作物的种植结构进行优化。结果表明，各类农作物多年平均单产水足迹和能耗存在较大差异，大豆为极高耗水高耗能蓝水消耗型，谷子为高耗水极高耗能灰水消耗型，油料为高耗水高耗能灰水—蓝水消耗型，小麦为中等耗水中等耗能蓝水消耗型，玉米为低耗水低耗能蓝水—灰水消耗型，蔬菜为极低耗水极低耗能灰水—蓝水消耗型作物。优化后的种植结构方案中，玉米、谷子和油料种植面积比例下降，小麦和大豆种植面积比例提高，蔬菜种植比例变化不大。基于水热条件的差异，山西省作物种植结构具有一定的空间差异，玉米、谷子、大豆和油料在全域内均有种植，小麦主要种植于晋南区和晋东南区的平川和丘陵区，蔬菜主要分布于地域条件及水热条件相对优越的盆地。在水—能—粮关联关系的基础上，优化后的种植结构符合山西省“十四五”农业现代化规划，整体方案具有趋于低耗能、低耗水、低污染等特点，有利于促进农业的可持续发展。
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单位中国科学院地球环境研究所; 太原师范学院; 黄土与第四纪地质国家重点实验室; 陕西师范大学
