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一种基于水质约束的农业种植模式优化模型建立及应用
刘三省;付殿峥;闫端;解玉磊;李薇
【摘要】针对农田灌溉－作物种植系统，提出了一种包含改进的水质约束和其他
相关约束的农业种植管理优化模型。该模型以农田系统收益的最大化为目标函数，
在传统水量和农药、化肥限制约束基础上，兼顾了农田径流污染物浓度和河流径流
污染物浓度约束对系统的影响，以此对耕地作物种植模式进行优化。案例分析结果
表明，由于水质约束的存在，各耕地区域内不同作物种植模式明显不同，同时，最
优作物种植模式下的河流氮、磷浓度可达到GB3838—2002《地表水环境质量标
准》中三类标准要求。所建立的模型不但可为合理利用农业水资源提供依据，还可
为决策者制定科学的作物种植模式提供参考。%Aimedatfarmland
irrigation⁃crop⁃cultivationsystems,anewmodelwasdevelopedfor
optimizationofagricul⁃turalcultivationmanagement,encompassingthe
factorofwaterqualityandsomeothers.Withthemaximumbenefitofa
farmlandsystembeingitstargetfunctionandthetraditionalirrigation
volumeandthelimitationoftheuseofpesticidesandfertilizerbeingits
restraints,thismodelalsotakesintoaccounttheinfluenceof
concentrationofthepollutantsinfarmlandrunoffandriverflowonthe
system,inoptimizingcropcultivationmodeforthefarmlandsystem.A
caseanalysisshowsthattheexistenceoftherestraintofwaterquality
leadstoavarietyoffarmingmodesfordifferentfarmlands.Atthesame
time,foranoptimalfarmingmode,theconcentrationsofnitrogenand
phosphorusintheriverflowareallowedtoreachashighasthelimitset
forGradeⅢoftheGB3838-2002“StandardforSurfaceWater
EnvironmentQuality”.Sothat,themodelcannotonlyprovidesome
scientificbasisforrationalutilizationofagriculturalwaterresources,but
alsooffersomerefer⁃encetodecisionmakersindesigningscientific
farmingmodes.
【期刊名称】《生态与农村环境学报》
【年(卷),期】2015(000)001
【总页数】6页(P131-136)
【关键词】水质;污染;优化;农业种植管理
【作者】刘三省;付殿峥;闫端;解玉磊;李薇
【作者单位】区域能源系统优化教育部重点实验室/华北电力大学资源与环境研究
院，北京102206;区域能源系统优化教育部重点实验室/华北电力大学资源与环境
研究院，北京102206;中国科学院沈阳自动化研究所，辽宁沈阳110016;区域能
源系统优化教育部重点实验室/华北电力大学资源与环境研究院，北京102206;区
域能源系统优化教育部重点实验室/华北电力大学资源与环境研究院，北京
102206;区域能源系统优化教育部重点实验室/华北电力大学资源与环境研究院，
北京102206
【正文语种】中文
【中图分类】X32;TV93
目前，非点源污染已成为影响河流水环境质量的重要因素之一［1］。非点源污染
指在降雨－径流的淋溶和冲刷作用下，大气、地面和地下污染物进入
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