摘要
棉花作为国家的战略资源，在保障国家经济和民生福祉方面具有至关重要的地位。得益于新疆的独特自然条件、国家政策支持以及农业技术的进步，新疆棉花产业经历了快速发展，已成为中国乃至全球重要的棉花生产基地。截至2021年，新疆棉花产量已占到全国总产量的89.5％,这不仅极大促进了当地农业的稳定发展，也显著提高了农民的收入水平。然而，随着棉花种植规模的快速扩张，种植空间布局与自然资源的不匹配问题逐渐凸显，棉花市场不确性和经济收益波动增加，产业可持续发展面临严峻挑战。迫切需要对新疆棉花种植空间格局的演变机制进行深入研究，为棉花种植空间布局优化及其高质量发展提供科学依据。 本研究以棉花种植空间格局为研究对象，基于农业区位理论、农业生产决策理论、可持续发展理论、冲突理论及多情景模拟优化理论，构建了“特征分析-机制探析-冲突分析-优化调控”的研究逻辑框架。通过结合定性与定量分析，运用数理统计与空间分析等多种方法，揭示了新疆棉花种植空间格局的时空变化，探索影响棉花种植空间格局演变的主要驱动因素。同时，运用结构方程模型（SEM）、随机森林法（RF）、基于Google Earth Engine（GEE）的遥感影像提取和多目标规划模型（MOP）等工具，从气候变化、技术进步、经济效益和政策调控等方面揭示新疆棉花种植空间格局演变机制，提出了生态适宜优先、经济高效优先、绿色低碳优先和协同发展四种目标发展情景，并结合耕地弹性管控约束，为新疆棉花种植空间格局的优化提供建议。 研究表明:（1）1991年至2020年新疆种植面积经历了四个阶段的扩张过程，种植单产和总产量显著增加。空间上棉花种植的集中趋势显著，新疆成为全国棉花种植的绝对主导产区，其面积远超其他地区。（2）技术进步、经济效益、政策支持对新疆棉花种植空间格局的影响强度依次递减。技术进步和经济效益是主要驱动力，而气候变化通过影响单位面积产量进而影响种植面积。灌溉技术的改进和化肥的使用对种植空间格局起到关键影响。（3）气候变暖背景下，南疆在棉花种植适宜性方面更具有比较优势。新疆棉花种植区与气候适宜区的匹配-冲突分析结果显示，减少天山北麓棉花种植，增加到南麓的塔里木河流域，有助于发挥农业气候资源比较优势，降低土地利用冲突。（4）2005年至2020年新疆棉花种植经济效益总体呈下降趋势，但南疆地区均高于北疆，而南疆棉花种植碳足迹系数低于北疆，南疆棉花种植优势突出。（5）结合耕地不同弹性管控约束条件，模拟得到的多情景新疆棉花种植面积调整的区域差异大，生态和经济优先情景下，南北疆面积增幅相似;协同发展情景下，北疆增幅低于南疆;低碳化情景下，南北疆整体减少。 论文主要创新点:一是生态、经济和社会多学科交叉，系统解析了新疆棉花种植空间格局演变的关键驱动因素;二是基于统计、遥感和调研等多源数据，构建了地块级新疆棉花种植空间匹配与冲突分析模型，同时引入耕地弹性管控约束，进行多情景作物种植空间格局优化分析。
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