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以生态脆弱的陕北榆林市榆阳区沙地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，核算区域地下水资源的数量，以分析研究区农业利用可用水量；基于砒砂岩与沙复配成土节水技术，通过农田实验，实地测量土壤含水率进而推求不同作物需水量；制定作物节水灌溉制度，求得沙地农业需水量；采用砒砂岩改良沙地技术及灌溉节水技术对区域水资源承载力进行延伸，并以水资源为约束，构建了有限的水资源约束下，沙地农业利用的适宜开发规模模型，通过建模与求解，确定沙地农业利用的适宜规模及最优农业种植结构。本研究的主要成果如下： （1）基于农田试验的沙地作物节水灌溉制度研究。对适宜当地生长的粮食作物玉米，经济作物马铃薯，利用中子水分仪，实验获得沙地作物生长期中的土壤含水率；以作物根系能够有效利用的含水量为阈值，依据砒砂岩与沙复配土壤的理化性质及作物不同生长阶段的计划湿润层深度，以一次灌水有效时间作为灌水的间隔时间，制定合理的沙地农业节水灌溉制度，求得沙地农业需水量。实验分析表明在1:2复配土中，两种作物的土壤含水率较为稳定，且产量最高。因此，最终采用砒砂岩与沙1:2复配比土壤中种植的作物为依据，玉米的灌溉定额为162.8m3/亩，马铃薯为155.1m3/亩。 （2）建立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、农业总需水量、生态综合效益三个指标来分别反映经济效益、社会效益、生态效益。建立在水资源、耕地面积等约束条件下，满足“经济—社会—生态效益”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。 （3）设立不同种植结构下沙地利用适宜开发规模的多元化情景方案。分别建立满足“粮”、“经”、“饲”的一元种植结构、“粮+经”、“粮+饲”、“经+饲”的二元种植结构及“粮+经+饲”的三元种植结构的代表性情景方案，对不同情景下各优化结果的经济、社会、生态效益进行对比分析，得出沙地农业利用的适宜开发规模。根据实际需求选取合理方案，并提出榆阳区水资源调控模式，为榆阳区沙地农业开发与可持续利用提供指导，促进区域水土资源的协调发展及生态环境的可持续发展。