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农业快速扩张，对水资源供给造成压力，也侵占森林、草地和湿地等生态系统的生态用地，打破生态系统连通性，扰乱自然生态系统碳循环过程。水土资源优化配置要考虑粮食安全和生态安全，涉及水文、生态、农业、地理、经济等多个学科领域，也要考虑水资源和土地资源之间存在相互匹配与均衡的关系。因此，协调与权衡有限的水资源和土地资源，提升水资源利用效率，增加粮食生产能力，提高保护生态系统连通性，增强碳汇能力，是复杂的科学问题。针对上述问题，研究以中国三江平原为例，结合分布式水文模型和改进的基于水-碳-粮食-生态耦合的水土资源空间优化配置模型，实现水资源、固碳量、粮食产量和生态系统连通性多维要素的协同与权衡。团队取得如下认识：三江平原水资源量在156亿立方米至479亿立方米之间波动。因水利工程和水土资源时空不匹配性，现有可利用水资源量无法可持续支撑三江平原4000万亩水稻田种植规模；常规灌溉模式下，水稻、玉米和大豆的种植比例优化为2.2∶2.4∶1.4，可节约灌溉用水23亿立方米，湿地面积增加10204公顷，总固碳量增加153亿千克，空间优化后生态连通性提高2.8%；节水灌溉模式下，三种作物种植比例优化为2.3∶2.4∶1.3，能够节约灌溉用水45亿立方米，总固碳量增加137亿千克，湿地面积增加5609公顷，空间优化后生态连通性提高2.3%。未来，三江平原需要加强两方面研究：加强供水工程建设，提高农业水资源利用效率，增强农业水资源供给保障能力，以及从多角度、多过程揭示生态系统功能与农业生产的关系。相关研究成果发表在《农业水管理》（Agricultural Water Management）上。研究得到国家重点研发计划和星天地娱乐城官网 战略性先导科技专项的支持。论文链接基于水-碳-粮食-生态耦合的水土资源空间优化配置概念图