[发明专利]一种兼顾生产、环境和经济效益的区域农业种植结构多目标优化方法

说明书

本发明公开了一种兼顾生产、环境和经济效益的区域农业种植结构多目标优化方法，包括如下步骤：S1:获取研究区内多年农业种植系统相关资料；S2：根据研究区内作物实验观测资料，对各种经验或农业系统模型进行参数优化和验证，实现模型的本地化；S3:根据经验或农业系统模型，计算研究区内所述可选的农业种植系统的在作物产量、环境和经济方面的指标表现；S4：采用线性规划模型开展研究区内农业种植系统多目标优化，确定优化目标，以所述可选的农业种植系统的种植面积的相互转移量为变量，同时设置次要目标作为限制条件；以及S5：利用线性规划模型求出最优解，确定各个作物的最终优化面积和调整的方向，实现农作物种植结构优化。

技术领域

本发明涉及农业信息技术领域，更具体涉及一种兼顾生产、环境和经济效益的区域农业种植结构多目标优化方法。

背景技术

目前，国家正在致力于农业种植结构优化，从供给侧着手提质增效，努力提高生产、经济和环境效益，实现农业可持续发展。但是一个地区如何优化农业种植结构主要凭少数专家的讨论意见，没有科学定量的优化方法。因此，难以制定有效的农业种植结构优化方案，难以同时兼顾生产、经济和环境效益等多目标。

更具体地，目前一个地区农业种植结构主要由农民的意愿或市场价格左右，比较盲目，缺乏定量的优化和规划。农业种植结构调整方案主要少数专家讨论决定，采用定性方法，或者静态的评价指标体系，没有科学定量的动态的优化方法。不足之处是无法客观计算不同农业种植系统在生产、经济和环境效益等方面的表现，更无法对农业种植结构开展科学的多目标优化。无法根据当地的生产资源条件，在最大化某一主要目标时，同时兼顾满足其他目标。因为缺乏长远的科学规划，近年来我国农业出现结构性矛盾，矛盾的主要方面在供给侧。需要开展农业种植结构调整和优化，需要相应的科学理论指导和技术支持，但现有的技术无法满足这一需求。

另外，2020年第七十五届联合国大会上，我国向世界郑重承诺力争在2030年前实现碳达峰，努力争取在2060年前实现碳中和。农业生产系统是一个重要碳排放源，以前农业生产系统的碳减排技术主要是通过改进农业耕作(减耕和免耕)和管理(如施肥和灌溉)方法；主要是通过大田实验探索固碳减排管理方法，忽视在省市尺度上农业种植结构优化对固碳减排和提高资源利用率的作用。没有在省市尺度上，同时考虑产量、经济和固碳减排等多目标，提出固碳减排优化方案，达到固碳减排目标的同时保证粮食生产、经济和其他效益不降低。

因此需要改进目前的技术方法，以至少部分解决现有技术中存在的局限。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明采用先进的农业系统模型和线性规划模型相结合，解决同时考虑多目标的定量优化问题。兼顾生产、环境和经济效益等多目标，在省市两级尺度上分别开展农作物种植结构调整优化，提出了农作物种植结构调整优化方案。

根据本发明的一方面，提供一种兼顾生产、环境和经济效益的区域农业种植结构多目标优化方法，包括如下步骤：

S1:一种兼顾生产、环境和经济效益的区域农业种植结构多目标优化方法，包括如下步骤：

S1:获取研究区内农业种植系统的相关资料，包括该研究区内可选的农业种植系统、各农业种植系统的种植面积、产量，灌溉和施肥基础数据；

S2：根据研究区内作物实验观测资料，对各种经验或农业系统模型进行参数优化和验证，实现模型的本地化；

S3:根据经验或农业系统模型，计算研究区内所述可选的农业种植系统的在作物产量、环境和经济方面的指标表现，经济方面包括经济投入和产出，环境方面包括土壤有机碳、温室气体CO₂，N₂O和CH₄的特征排放量；

S4：采用线性规划模型开展研究区内农业种植系统多目标优化，确定优化目标，以所述可选的农业种植系统的种植面积的相互转移量为变量，同时设置次要目标作为限制条件；以及