基于種植業(yè)面源污染控制的星云湖流域種植業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

鄭田甜，趙筱青，顧澤賢，普軍偉，盧飛飛，苗培培

(云南大學(xué)資源環(huán)境與地球科學(xué)學(xué)院，云南 昆明 650500)

2005—2015年星云湖流域種植業(yè)面源污染逐年加重，種植業(yè)化肥流失量從404.1 增加到890.55 t·a-1，年均增長率為12.04%[1]。前期對(duì)星云湖流域種植業(yè)面源污染驅(qū)動(dòng)力的研究顯示，種植結(jié)構(gòu)的改變是種植業(yè)面源污染加重的最關(guān)鍵因素[2]。WU等[3]研究發(fā)現(xiàn)，通過增加稅收或減少補(bǔ)貼可以促使農(nóng)戶自發(fā)減少高污染生產(chǎn)資料的使用。朱小曼[4]從建立農(nóng)村環(huán)境管理體系、整合種植業(yè)生態(tài)系統(tǒng)等方面提出了種植業(yè)面源污染的防治對(duì)策。劉建昌等[5]借助區(qū)間數(shù)系統(tǒng)優(yōu)化模型和AGNPS模擬模型探討通過調(diào)整土地利用方式實(shí)現(xiàn)低成本控制農(nóng)業(yè)面源污染的目的。高明杰等[6]和梁美設(shè)等[7]從水資源的優(yōu)化配置方面探討了種植業(yè)的最優(yōu)結(jié)構(gòu)。綜上可知，國內(nèi)外的相關(guān)研究多集中在政策和稅收方面，且關(guān)于減少種植業(yè)面源污染的研究比較零散，多是基于水資源高效利用基礎(chǔ)上進(jìn)行種植業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究，雖然龔琦[8]研究了如何在湖泊水污染治理基礎(chǔ)上進(jìn)行農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，但只是從管理和農(nóng)村青壯年勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移服務(wù)的角度提出農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的相關(guān)建議。筆者借助Lingo語言，通過線性規(guī)劃模型對(duì)星云湖流域種植業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)促進(jìn)流域內(nèi)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

1 研究區(qū)概況

星云湖流域?qū)僭颇鲜∮裣薪▍^(qū)，涉及大街、江城、路居、雄關(guān)、前衛(wèi)、安化、九溪7個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，40個(gè)村(圖1)[9]。

圖1 研究區(qū)域區(qū)位圖

“十二五”期間作物播種面積年均增長3.1%，作物種植以經(jīng)濟(jì)作物、糧食作物和果樹為主：其中經(jīng)濟(jì)作物主要種植蔬菜(青蒜、花菜、白菜、洋蔥)、烤煙、油菜和花卉；糧食作物主要種植水稻和旱糧作物(玉米、薯類)[10]。2015年星云湖流域種植面積為15 694.09 hm2[10]，包括水田7 558.26 hm2、旱地7 226.43 hm2、果園909.40 hm2。按照種植類型劃分，經(jīng)濟(jì)作物的種植面積最大，占總面積的63.90%；按照行政區(qū)域劃分，江城鎮(zhèn)種植面積最大，九溪鎮(zhèn)種植面積最小[11]。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

研究所需的遙感數(shù)據(jù)來源于美國地質(zhì)勘探局(表1)，規(guī)劃數(shù)據(jù)來源于江川區(qū)原國土資源局和江川區(qū)人民政府。

表1 影像數(shù)據(jù)說明

Table 1 Image data description

影像日期(年-月-日)數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)類型衛(wèi)星名稱2005-02-01LE71290432005032PFS00ETM+Landsat 72005-04-13LE71290432005256PFS00ETM+Landsat 72010-02-15LE71290432010046SGS00ETM+Landsat 72010-11-06LT51290432010310BKT00TMLandsat 52015-03-09LC81290432015068LGN00OLI_TRISLandsat 82015-11-20LC81290432015324LGN00OLI_TRISLandsat 8

2.2 研究方法

2.2.1遙感解譯方法及解譯標(biāo)志

采用目視解譯法對(duì)影像數(shù)據(jù)進(jìn)行解譯。目視解譯是根據(jù)遙感影像的形狀、顏色等特征劃分為不同的類別(表2)，從而實(shí)現(xiàn)遙感圖像的分類[12]。

2.2.2坡度疊加的方法

從中國科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心(http:∥www.gscloud.cn/)下載玉溪市DEM(分辨率30 m)的數(shù)據(jù)，利用ArcGIS工具提取坡度信息，對(duì)坡度圖進(jìn)行分級(jí)，設(shè)置3個(gè)類別：<5°平地、5°～15°緩坡地和>15°陡坡地；坡度數(shù)據(jù)和種植類型面積數(shù)據(jù)連接，得到各種植類型的平、緩、陡坡地的種植面積。

2.2.3線性規(guī)劃模型方法

線性規(guī)劃模型是用來研究線性約束條件下目標(biāo)函數(shù)的極值問題，如今已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域[13-14]。將化肥流失量作為生態(tài)環(huán)境的考量指標(biāo)，同時(shí)作為種植業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目標(biāo)，構(gòu)建星云湖流域種植業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)。其中決策變量用x1表示水稻，x2表示旱糧作物，x3表示經(jīng)濟(jì)作物，x4表示果樹。通過種植比例、有效成分含量和流失系數(shù)的計(jì)算得出目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)公式為f(x)=8.599 7x1+2.848 7x2+78.140 6x3+2.553 1x4。

約束條件主要根據(jù)《星云湖流域水環(huán)境報(bào)告“十三五”規(guī)劃報(bào)告》《江川區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒》《玉溪市江川區(qū)國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃》及研究區(qū)的實(shí)際情況建立約束條件，分別表示為

(1)種植總面積約束：x1+x2+x3+x4=16 159.01 hm2。

(2)耕地面積約束：13 928.21 hm2

(3)園地面積約束：909.40 hm2

(4)糧食需求約束[15]：7 140(x1+x2)> 38 792 625.9 hm2，1.44x2>x1> 1.35x2。

(5)經(jīng)濟(jì)約束：19.29x3+4.05x4>161 079 hm2，

(6)非負(fù)約束：x1，x2，x3，x4> 0 。

表2 種植業(yè)類型遙感解譯標(biāo)志

Table 2 Remote sensing interpretation marks for planting types

種植類型色調(diào)空間分布形狀空間分布區(qū)位水稻多為綠色并呈均勻分布幾何形狀比較明顯,邊界清晰,呈片狀或條帶狀分布距離村莊近,靠近水源旱糧作物谷歌地圖呈灰色,顏色較暗淡,高分一號(hào)數(shù)據(jù)呈黃褐色幾何形狀比較明顯,邊界清晰,呈不規(guī)則片狀或條帶狀分布主要分布在居民點(diǎn)周圍的低海拔地區(qū),山前平原,丘陵緩坡地帶或者坡地經(jīng)濟(jì)作物一般為白色與綠色交錯(cuò)分布規(guī)?；植季嚯x村莊近,靠近公路,多為大棚種植果樹暗紅、紅褐色(543波段)邊界規(guī)整,呈規(guī)則的片狀或帶狀分布主要分布在半山腰地段

2.2.4Lingo軟件簡(jiǎn)介

Lingo軟件是使建立和求解線性、非線性和整數(shù)最佳化模型更快、更簡(jiǎn)單、更有效的綜合工具，可以提供強(qiáng)大的語言和快速的求解引擎來闡述和求解最佳化模型[16-17]。通過Lingo 15.0軟件，在Windows窗口建立一個(gè)文件，編寫相關(guān)語句，運(yùn)行得到水稻、旱糧作物、經(jīng)濟(jì)作物和果樹的最優(yōu)種植面積。

3 結(jié)果與分析

3.1 種植結(jié)構(gòu)變化

3.1.12005—2015年種植結(jié)構(gòu)面積的變化

實(shí)地調(diào)研結(jié)果表明，星云湖流域園地種植果樹、耕地種植糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物，其中糧食作物主要在5—9月耕種，經(jīng)濟(jì)作物中的蔬菜一年四季均可種植。由于糧食作物與經(jīng)濟(jì)作物的農(nóng)藥化肥施用量差距大，為了更好地研究種植業(yè)對(duì)湖泊的污染影響，將其劃分為水稻、旱糧和經(jīng)濟(jì)作物。2005—2015年星云湖流域內(nèi)種植面積總體呈增加趨勢(shì)，從14 921.02增長至15 694.09 hm2，其中水稻從2 625.04 減少至2 195.07 hm2，旱糧從1 609.86減少至1 519.69 hm2，經(jīng)濟(jì)作物從9 834.47增長至11 069.93 hm2，果樹從851.65增長至909.40 hm2。經(jīng)濟(jì)作物種植面積最大，其次為水稻和旱糧，果樹種植面積最小。

2005—2015年水稻、旱糧的種植面積總體上呈遞減趨勢(shì)，經(jīng)濟(jì)作物的種植面積呈遞增趨勢(shì)，而果樹種植面積呈先增加后穩(wěn)定的狀態(tài)(圖2)。其中，水稻的種植面積遞減最快，2005—2010年減少278.64 hm2，變化率為-10.61%；2010—2015年減少151.33 hm2，變化率為-6.45%；2005—2010年旱糧的種植面積減少5.56 hm2，變化率為-0.35%；2010—2015年減少84.61 hm2，變化率為-5.27%。2005—2010年經(jīng)濟(jì)作物的種植面積增加489.53 hm2，變化率為4.98%；2010—2015年增加745.93 hm2，變化率為7.23%；2005—2010年果樹的種植面積增加56.83 hm2，變化率為6.67%；2010—2015年穩(wěn)定在908 hm2左右。

圖2 2005—2015年星云湖流域農(nóng)作物種植面積變化

3.1.2各鄉(xiāng)鎮(zhèn)種植面積的變化

2005—2015年不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)種植面積變化也不同，種植面積最大的是江城鎮(zhèn)，為5 402.17 hm2；最小的是九溪鎮(zhèn)，僅為149.38 hm2(表3)。流域內(nèi)7個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的主要種植類型均為經(jīng)濟(jì)作物，其中種植比例最大的是安化鄉(xiāng)，占整個(gè)安化鄉(xiāng)種植面積的88.93%；種植比例最小的是大街鎮(zhèn)，占整個(gè)大街鎮(zhèn)種植面積的61.62%。流域內(nèi)7個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)中種植面積增長最快的是九溪鎮(zhèn)，10 a間增長了157.48%，其中前5 a增長了117.49%，后5 a增長了18.39%；7個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)中只有路居鎮(zhèn)的種植面積呈減少趨勢(shì)，10 a間增長率為-0.41%，其中前5 a為0.99%，后5 a為-1.39%。

水稻種植面積最大的是江城鎮(zhèn)，為1 103.60 hm2；種植面積最小的是安化鄉(xiāng)，僅為1.01 hm2。10 a間水稻種植面積減少最快的是九溪鎮(zhèn)，減少46.22%；最慢的是前衛(wèi)鎮(zhèn)，減少11.45%。旱糧種植面積最大的是江城鎮(zhèn)，為709.21 hm2，種植面積最小的是九溪鎮(zhèn)，為8.06 hm2。10 a間旱糧種植面積減少最快的是九溪鎮(zhèn)，減少66.81%，前衛(wèi)鎮(zhèn)和雄關(guān)鄉(xiāng)則分別增長了19.24%和34.75%。果樹種植面積最大的是大街鎮(zhèn)，為465.5 hm2；種植面積最小的是安化鄉(xiāng)，為5.37 hm2，10 a間種植面積比較穩(wěn)定。

從坡度角度分析，緩坡地的種植面積比陡坡地高87.92%，2005—2015年緩坡地的種植面積從13 485.33 增加到14 002.73 hm2，前5 a增長了206.52 hm2，后5 a增長了310.88 hm2，年均增長率為0.38%。2005—2015年緩坡地種植面積平均值為13 726.64 hm2，占總種植面積的81.91%。

表3 2005—2015年星云湖流域農(nóng)作物的種植面積

Table 3 Planting area of crops in Xingyun Lake Basin from 2005 to 2015hm2

鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)作物2005年2010年2015年陡坡地緩坡地陡坡地緩坡地陡坡地緩坡地大街鎮(zhèn)水稻7.61637.705.85552.214.84516.52旱糧作物31.36304.4050.75353.8853.89276.87經(jīng)濟(jì)作物58.552 079.9959.602127.4370.052 346.68果樹101.70360.12100.61365.03100.57368.47江城鎮(zhèn)水稻46.471 173.4626.221 034.9624.361 005.32旱糧作物279.44509.64191.26457.22256.85433.22經(jīng)濟(jì)作物531.892 716.33619.212 849.07673.102 932.62果樹11.21108.0011.33150.5411.33155.09前衛(wèi)鎮(zhèn)水稻10.73476.517.65464.035.11426.34旱糧作物15.73200.9224.73288.6620.21238.12經(jīng)濟(jì)作物101.542 570.48105.452 579.19106.302 658.60果樹31.14194.5528.92198.3229.22180.29路居鎮(zhèn)水稻7.63134.406.79129.874.8098.47旱糧作物30.56122.1526.27113.6917.68105.70經(jīng)濟(jì)作物53.35666.7568.37680.0371.78712.17果樹0.0315.280.0415.280.0215.28雄關(guān)鄉(xiāng)水稻0.06125.670.05114.340.04106.33旱糧作物7.6561.968.1958.0049.6344.17經(jīng)濟(jì)作物102.10660.51126.32693.43158.52882.31果樹0.0823.610.0824.610.0825.89安化鄉(xiāng)水稻0.011.090.010.960.010.94旱糧作物0.1834.030.1823.070.1819.24經(jīng)濟(jì)作物0.30234.826.90257.148.15271.27果樹0.021.370.157.780.056.73九溪鎮(zhèn)水稻0.243.460.153.310.041.95旱糧作物0.3111.530.078.330.023.91經(jīng)濟(jì)作物5.5552.3115.55136.3123.58154.80果樹0.254.290.635.160.9515.43

3.1.3農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)的空間轉(zhuǎn)移

農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移變化主要是耕地和園地內(nèi)部面積的轉(zhuǎn)移(圖3)。2005—2010年經(jīng)濟(jì)作物面積持續(xù)增加，平均每年增加97.906 hm2，主要發(fā)生在星云湖北部江城鎮(zhèn)內(nèi)336.03 hm2種植水稻的地塊轉(zhuǎn)向種植經(jīng)濟(jì)作物；其次是星云湖西北部位于江城鎮(zhèn)內(nèi)51.42 hm2種植旱糧的地塊轉(zhuǎn)向種植經(jīng)濟(jì)作物；其余為江城鎮(zhèn)內(nèi)水稻、旱糧之間較少的、零散的轉(zhuǎn)移，其中水稻有22.86 hm2轉(zhuǎn)向種植旱糧，4.39 hm2轉(zhuǎn)向種植果樹；旱糧有26.88 hm2轉(zhuǎn)向種植水稻，4.6 hm2轉(zhuǎn)向種植果樹。果樹的種植面積比較穩(wěn)定，僅有18.07 hm2轉(zhuǎn)向種植經(jīng)濟(jì)作物。

2010—2015年經(jīng)濟(jì)作物種植面積持續(xù)增加，平均每年增加148.19 hm2，主要發(fā)生在星云湖流域西部種植旱糧和果樹的地塊轉(zhuǎn)向種植經(jīng)濟(jì)作物。江城鎮(zhèn)內(nèi)有119.56 hm2地塊從種植旱糧轉(zhuǎn)向種植水稻，其余有少量零散的種植旱糧的地塊轉(zhuǎn)向種植水稻，果樹轉(zhuǎn)移量較少，基本保持穩(wěn)定(圖3)。

圖3 2005—2010年和2010—2015年星云湖流域農(nóng)業(yè)種植分布與作物結(jié)構(gòu)空間的轉(zhuǎn)移變化

3.2 星云湖流域種植業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

3.2.12020年種植業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)果

依照確定的目標(biāo)函數(shù)和構(gòu)建的約束條件，通過運(yùn)行Lingo 15.0軟件[16-17]，得到2020年星云湖流域種植業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)果：水稻的種植面積為3 471.56 hm2，旱糧為2 571.53 hm2，經(jīng)濟(jì)作物為7 966.92 hm2，果樹為2 149 hm2。相對(duì)于2015年，2020年優(yōu)化結(jié)果預(yù)測(cè)水稻面積從13.99%上升至21.48%，旱糧從9.68%上升至15.91%，經(jīng)濟(jì)作物從70.54%下降至49.30%，果樹從5.79%增長至13.30%。2020年規(guī)劃方案中，水稻、旱糧和經(jīng)濟(jì)作物的總種植面積為13 928.21 hm2，占比86.19%；其中果樹的種植面積為2 149 hm2，占比13.30%。優(yōu)化結(jié)果和2020年規(guī)劃方案相差不大，總體滿足規(guī)劃趨勢(shì)。

3.2.2優(yōu)化后的種植結(jié)構(gòu)化肥流失量

2020年星云湖流域優(yōu)化后的種植結(jié)構(gòu)下預(yù)測(cè)化肥流失量總計(jì)663.79 t，比2015年減少25.47%。其中總氮減少最明顯(表4)，從779.97 下降至580.98 t，其次為總磷和氨氮。2020年硝態(tài)氮和可溶性磷的流失量比2015年有所增加：硝態(tài)氮從7.62 增長至12.80 t，增長67.98%；可溶性磷從0.23增長至0.76 t，增長230.43%?？偟?、總磷和氨氮流失量減少是因?yàn)檫@3種污染物主要來源于經(jīng)濟(jì)作物，而優(yōu)化結(jié)果中經(jīng)濟(jì)作物的種植面積有所減少。硝態(tài)氮流失量增加是因?yàn)橄鯌B(tài)氮主要來源于旱糧作物，而優(yōu)化結(jié)果中旱糧的種植面積有所增加。

表4 2015年與2020年各類污染物流失量

Table 4 Loss of various pollutants in 2015 and 2020t

年份總氮總磷氨氮硝態(tài)氮可溶性總磷2015779.97110.5850.007.620.232020580.9882.81 40.8212.800.76

在種植類型方面，經(jīng)濟(jì)作物的化肥流失量最大，2015年占總化肥流失量的95%，2020年下降至90%，其次為水稻和旱糧，化肥流失量最少的是果樹(表5)。在坡度種植方面，緩坡地的化肥流失量占總流失量的90%左右，遠(yuǎn)大于陡坡：其一，緩坡地的種植面積大于陡坡地；其二，緩坡地的流失系數(shù)大于陡坡地；其三，緩坡地主要種植經(jīng)濟(jì)作物和水稻，而陡坡地主要種植旱糧和果樹，經(jīng)濟(jì)作物和水稻的流失系數(shù)和種植面積皆大于旱糧和果樹。

3.2.3優(yōu)化后的經(jīng)濟(jì)效益分析

根據(jù)《玉溪市江川區(qū)國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃》中蔬菜、花卉、煙草和油料的種植比例得出經(jīng)濟(jì)作物的產(chǎn)值為5.674萬元·hm-2。2020年江川區(qū)規(guī)劃中預(yù)測(cè)果園的年產(chǎn)值為4.05萬元·hm-2，根據(jù)優(yōu)化后各類農(nóng)作物的種植面積計(jì)算得到2020年經(jīng)濟(jì)作物的總產(chǎn)值為153 694.63萬元，果樹為8 703.45萬元，遠(yuǎn)大于2015年經(jīng)濟(jì)作物和果樹的經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值(124 318萬元)，和2020年規(guī)劃中經(jīng)濟(jì)作物和果樹的總產(chǎn)值(161 079萬元)相差不大。

表5 2015與2020年緩陡坡不同種植類型的化肥流失量

Table 5 Loss amount of chemical fertilizer in gentle slope and steep slope planting structure in 2015 and 2020t

年份水稻旱糧作物經(jīng)濟(jì)作物果樹緩坡地陡坡地緩坡地陡坡地緩坡地陡坡地緩坡地陡坡地201527.820.496.410.932.630.37825.9283.89202045.170.7911.141.625.820.83591.5060.08

4 討論

王潔[18]對(duì)滇池流域農(nóng)田化肥施用量進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)大棚生菜是化肥施用量最高的農(nóng)作物。楊帆等[19]對(duì)2013年全國種植業(yè)化肥施用狀況分析，發(fā)現(xiàn)糧食作物化肥施用量占種植業(yè)化肥總施用量的50.6%，但經(jīng)濟(jì)作物單位面積化肥施用量大于糧食作物，這與筆者的研究結(jié)果一致。經(jīng)濟(jì)作物單位面積化肥施用量高于糧食作物及果樹，且流域內(nèi)氣候適宜，經(jīng)濟(jì)作物生長期短，復(fù)種指數(shù)高，流失系數(shù)大，因此流域內(nèi)化肥流失主要來源于經(jīng)濟(jì)作物。

學(xué)者們多采用線性規(guī)劃模型研究種植業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化[13,20-23]。線性規(guī)劃模型廣泛應(yīng)用于數(shù)量結(jié)構(gòu)優(yōu)化上，在土地利用結(jié)構(gòu)宏觀數(shù)量方面有較大的優(yōu)勢(shì)。朱春江等[13]和肖新成等[24]對(duì)種植業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后糧食作物的面積比重均最大。優(yōu)化后的種植結(jié)構(gòu)在于減少經(jīng)濟(jì)作物的種植面積，增加果樹的種植面積。其一，果樹的化肥流失量小，可以在一定程度上減少種植業(yè)面源污染，而經(jīng)濟(jì)作物化肥流失量最高，復(fù)種指數(shù)最大；其二，果樹可以彌補(bǔ)經(jīng)濟(jì)作物種植所引起的經(jīng)濟(jì)收益降低的問題；其三，星云湖流域冬無嚴(yán)寒、夏無酷暑，年均溫達(dá)15.6 ℃，沒有凍害，適合果樹的生長，晝夜溫差大，適合果實(shí)糖分的積累，并且前衛(wèi)鎮(zhèn)趙官村作為果樹種植試點(diǎn)村，已取得較好的效果；其四，緩坡地的化肥流失系數(shù)高于陡坡地，果樹可以種植在山地上，從而將優(yōu)質(zhì)的緩坡地用來種植糧食作物。

5 結(jié)論

(1)2005—2015年星云湖流域種植面積總體呈增加趨勢(shì)，從14 921.02增加到15 694.09 hm2，種植面積最大的是江城鎮(zhèn)，最小的是九溪鎮(zhèn)。種植面積最大的是經(jīng)濟(jì)作物，最小的是果樹。緩坡地的種植面積遠(yuǎn)大于陡坡地。水稻的種植面積遞減最快，后5 a的減少速度較前5 a有所減慢；旱糧的種植面積呈逐年減少的趨勢(shì)，后5 a的減少速度較前5 a有所加快；經(jīng)濟(jì)作物的種植面積則呈逐漸增加的趨勢(shì)，后5 a的增加速度較前5 a有所加快；果樹的種植面積呈先增加后穩(wěn)定的趨勢(shì)。

(2)通過構(gòu)建線性規(guī)劃模型優(yōu)化2020年星云湖流域的種植結(jié)構(gòu)，優(yōu)化預(yù)測(cè)結(jié)果如下：水稻為3 471.56 hm2，旱糧為2 571.53 hm2，經(jīng)濟(jì)作物為7 966.92 hm2，果樹為2 149 hm2。優(yōu)化后化肥流失量總計(jì)663.79 t，其中總氮減少最多，其次為總磷、氨氮，而硝態(tài)氮和可溶性總磷的流失量有所增加。優(yōu)化后經(jīng)濟(jì)作物和果樹的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值為162 398.08萬元，遠(yuǎn)大于2015年的124 318萬元，和2020年規(guī)劃中經(jīng)濟(jì)作物和果樹的產(chǎn)值(161 079萬元)相差不大。