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以生态脆弱的陕北榆林市神木县公草湾林场沙地农业利用中存在的水资源胁迫及土地资源的可持续性耕作问题为驱动，构建了有限的水资源结束下，沙地农业利用的适宜开发规模模型。首先核算区域地下水资源的数量，以分析研究区农业利用可供水量；以实验及理论分析为依据，采用砒砂岩改良沙地节水及灌溉节水对区域水资源支持力进行延伸，并以水资源为约束，通过建模与求解，合理的确定各分区沙地农业利用的适宜规模，本研究的主要内容及成果如下： (1)地下水资源量核算。利用GMS软件中的MODFLOW模块，建立地下水数值模拟的概念模型。用于模拟公草湾林场现状地下水位，计算地下水资源的可开采量，经模拟分析后，得出区域水文地质单元的地下水位总体呈由东北向西南方向变化的趋势，最高地下水位高程为1257m，最低地下水位高程为1241m，研究区延伸区域地下水补给量为707.263万m3/a。根据面积比拟法，求得研究区的地下水储量为291.46万m3/a，多年平均可开采量为123.29万m3/a。 (2)建立区域有限水资源约束下的沙地农业利用适宜开发规模优化模型。选取作物总净产值、作物总产量、生态效益三个指标来分别反映经济效益、社会效益、生态效益的同时，通过三个效益之和求出综合效益指标（通过最优相对隶属度求得）。建立在水资源、耕地面积等约束条件下，满足“经济—社会—生态—综合效益”多目标最优下，沙地农业利用的适宜开发规模的优化模型。这些指标既能反映该地区农业生产水平和节水农业发展状况，也能体现该地区环境保护、生态意识和生态农业环境建设水平，计算结果更加全面、有效。 (3)多方案分析结果。分别建立满足“粮”、“经”、“饲”的一元种植结构、“粮”、“经”、“饲”的二元种植结构及“粮、经、饲”的三元种植结构的各种代表性方案讲行求解，求出各种方案的经济、社会、生态及综合效益，进行对比分析，得出各种方案下的公草湾林场消地农业利用的适宜开发规模，结果如下： 一元种植结构中，沙地农业开发利用的经济效益最大化时，只种植花生，适宜开发规模为12757亩，总用水量为1097099.42m3，余水0.58m3；综合效益达到最大化时，只种植玉米，适宜开发规模为10840.9亩，总用水量为1097099.08m3，余水0.92m3。二元种植结构中，选择种植玉米和花生时，适宜开发规模为11286.9亩，其中玉米8314.7亩，花生2969.5亩，总用水量为1097099.21m3，余水0.79m3；种植玉米和沙打旺时，适宜开发规模为10425.8亩，其中玉米9832.5亩，沙打旺593.3亩，总用水量为1097098.02m3，余水1.97m3；种植花生和沙打旺时，适宜开发规模为11570.4亩，其中玉米10383.8亩，沙打旺1186.6亩，总用水量为1097097.17m3，余水2.83m3。三元植物结构中，种植玉米6763.4亩，花生3611.6亩，沙打旺593.3亩，适宜开发规模为10968.3亩，总用水量为1097096.34m3，余水3.66m3。 根据实际需求选取合理方案，为公草湾林场兼顾土地资源开发治理与可持续利用提供应用指导，促进区域水土资源的协调发展及生态环境的可持续。