農業快速擴張，對水資源供給造成壓力，也侵占森林、草地和濕地等生態系統的生態用地，打破生態系統連通性，擾亂自然生態系統碳循環過程。水土資源優化配置要考慮糧食安全和生態安全，涉及水文、生態、農業、地理、經濟等多個學科領域，也要考慮水資源和土地資源之間存在相互匹配與均衡的關系。因此，協調與權衡有限的水資源和土地資源，提升水資源利用效率，增加糧食生產能力，提高保護生態系統連通性，增強碳匯能力，是復雜的科學問題。
針對上述問題，研究以中國三江平原為例，結合分布式水文模型和改進的基于水-碳-糧食-生態耦合的水土資源空間優化配置模型，實現水資源、固碳量、糧食產量和生態系統連通性多維要素的協同與權衡。
團隊取得如下認識：三江平原水資源量在156億立方米至479億立方米之間波動。因水利工程和水土資源時空不匹配性，現有可利用水資源量無法可持續支撐三江平原4000萬畝水稻田種植規模；常規灌溉模式下，水稻、玉米和大豆的種植比例優化為2.2∶2.4∶1.4，可節約灌溉用水23億立方米，濕地面積增加10204公頃，總固碳量增加153億千克，空間優化后生態連通性提高2.8%；節水灌溉模式下，三種作物種植比例優化為2.3∶2.4∶1.3，能夠節約灌溉用水45億立方米，總固碳量增加137億千克，濕地面積增加5609公頃，空間優化后生態連通性提高2.3%。
未來，三江平原需要加強兩方面研究：加強供水工程建設，提高農業水資源利用效率，增強農業水資源供給保障能力，以及從多角度、多過程揭示生態系統功能與農業生產的關系。
相關研究成果發表在《農業水管理》（Agricultural Water Management）上。研究得到國家重點研發計劃項目和中國科學院戰略性先導科技專項的支持。
論文鏈接
基于水-碳-糧食-生態耦合的水土資源空間優化配置概念圖
本文鏈接：多維要素協同優化提升生態系統連通性研究獲進展http://m.sq15.cn/show-12-1930-0.html
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