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该研究取得的主要进展与结论如下:1.黄土高原地区生态条件严酷,人口与资源、人口与环境矛盾突出,农业生产总体水平低下,人均粮食占有量仅332kg.各生态类型区种植制度差别很大,农田作物生产水平相差悬殊,旱作农田产量水平检低,资源利用效率不高;2.针对中国作物生产模型开发应用起步较晚的实际情况,综合评述了作物生长模拟模型的概念与类型、结构与功能、开发原理与方法、开发历史与应用领域、存在问题与对策等研究进展情况,为促进作物生长模拟模型在中国的普及提供了较为详尽的基础资料;3.在广泛收集黄土高原农业生产和科研资料的基础上,组建了黄土高原地区DSSAT3和ALMANAC模型所需要的气象资料、土壤资料与作物生长特性资料数据库,覆盖了黄土高原各生态类型区;4.针对当前农田生产潜力研究中所普遍采用的"公式概算、田区定位试验、高产记录值调查"方法的不足,采用了作物生长模型DDSAT3模拟研究黄土高原各生态类型区冬小麦、春小麦、春玉米、夏玉米、春谷子、夏谷子、春大豆、夏大豆、春高粱、马铃薯和水稻等主要作物的光温生产潜力和降水生产潜力,获得了28个县(市)各作物在6-15年期间不同气候年型下的产量潜力值;5.利用作物生长模型DSSAT3模拟研究了黄土高原典型地区冬小麦、春小麦、春玉米、夏玉米等主要作物有不同播期、施氮量、灌水量、种植密度下的产量效应和产量年际变异情况,评价选择出了符合各典型地区生产实际情况的作物栽培优化方案,为大田生产和田间栽培试验提供了初选方案省时省力,方便易行,展示了作物生长模型在作物栽培管理中应用的潜力和前景;6.应用作物生产模型DDSAT3和ALMANAC,模拟研究黄土高原典型地区主要种植模式的产量效应与年际变异情况,并采用耗水系数、耗氮系数和经济收益值综合评价了种植模式的资源利用效率与经济效益,选择出了关中平原区、渭北高原区、银川平原区资源利用效率高、经济收益好的最优种植模式,分别为"小麦-玉米"、"春玉米"和"小麦/玉米";7.针对田间轮作试验周期长、工作量大的实际问题,采用作物生长模型模拟研究了黄土高原典型地区主要作物轮作方式的产量效益,提出了轮作耗水系数、轮作耗氮系数和轮作经济收益值的概念和计算公式,并应用于作物轮作方式的效益评价,得出了关中平原区、渭北高原区、银川平原区的最优轮作方式分别为"小麦-玉米→小麦-玉米"、"小麦→小麦-谷子→玉米"和"小麦/玉米→小麦/玉米".此外,还模拟研究了渭北与宁南旱地苜蓿的生产潜力,其多年平均值分别为22.52吨/hm<2>和9.58吨/hm<2>;8.挖掘粮食生产潜力,持续提高粮食产量,是黄土高原农业生产所面临的主要任务.研究结果显示,2000年、2010年、2020年黄土高原地区粮食产量潜力可分别达到345.08亿kg、415.72亿kg和520.03亿kg,分别较1994年增长16.41%、40.24%和75.42%.在人口与粮食产量同步增长期间,人均粮食产量将维持在340kg左右的水平.