本研究针对目前天山北坡粮棉发展不协调,区域水资源紧缺的现状,在保证国家粮食安全的同时,实现区域自然资源的充分高效利用、农业高产高效持续发展,开展了该地区典型一年两作模式适宜性评价与区划研究,研究结果将对区域农业结构调整、农业经济平衡发展及社会的繁荣稳定具有重大意义。本文以沿天山北坡一带滴灌作物一年两作种植模式自然资源适宜性为主要研究对象,通过GIS技术分析研究了区域光热水资源的空间分布特征,得出不同一年两作模式生产潜力及资源生产效率,研究其生产潜力限制因子。在此基础上,依据天山北坡自然资源状况特点及一年两作模式对资源的要求构建了评价指标体系,选择传统的模糊综合评价法与基于实属编码加速遗传算法的投影寻踪分类模型进行评价,对评价结果进行比较,筛选较优的评价方法进行综合评价;根据一年两作模式综合适宜性评价等级制作模式区划图,并结合一年两作不同模式适宜等级的最适原则及经济效益最大化原则优化后制作一年两作模式综合区划图;最后,集成上述研究成果,开发“天山北坡‘一年两作’种植模式资源信息管理与评价系统”,使系统兼具可操作性和实用性,以期为农业生产、作物布局、种植结构调整及区域自然资源高效合理开发利用、农业生产的高产高效和可持续发展提供决策参考和理论支持。主要结论如下:(1)天山北坡自然资源变化特征在天山北坡一带无霜期、年积温和单作物生育期积温的空间分布一致性较高,积温的年际变化趋势一致,都呈增加趋势。另外光照资源丰富,“一年两作”模式种植不受限制。并对一年两作模式中各作物生育期自然资源的空间分布特征进行了研究,结果表明:冬小麦热量资源的空间分布特征为温泉县冬小麦生育期积温偏低,处在冬小麦生长所需积温的底线,为1733.7℃,往东逐渐增加,精河、石河子、阜康沿线积温较高,满足早熟冬小麦生长发育的需求,且剩余积温可进行复播,能够较好地实施“两早配套”一年两作模式的种植;奇台往东木垒县积温略低于奇台,也能满足早熟冬小麦的生长,但收获较晚,不能进行复播。复播作物生育期≥5℃、≥10℃的积温空间分布特征为天山北坡东西两端的温泉县、木垒县及奇台县的大部分区域麦收后积温较少,往中间逐渐增加,在沙湾、奎屯等区域达到最高。(2)天山北坡滴灌作物一年两作模式生产潜力研究运用机制法,利用近48年的气象资料对一年两作模式作物的光合生产潜力、光温生产潜力、气候生产潜力的时空变化特征及资源利用率和现实资源生产效率进行了比较研究,探明北疆沿天山北坡一带一年两作种植区限制一年两作模式高产的因子为热量资源,可通过选用“两早”品种合理搭配、免耕直播、覆膜增温等措施减少农耗,增加积温来改善。目前生产上一年两作种植模式灌溉系数平均不超过0.6,水分也是一年两作模式高产高效的障碍因子之一,需进行改善,增加灌溉量。(3)建立评价指标体系在明确了评价指标设置原则的基础上,针对一年两作模式资源适宜性的要求、结合天山北坡一带一年两作模式生产实际和已有的相关研究成果及生产经验,采用层次分析法与特尔菲法相结合对评价指标进行5轮综合打分、论证和筛选,构建了天山北坡滴灌作物一年两作模式适宜性评价指标体系,包括气象条件、经济效益、生态效益、社会效益四个方面18个评价指标,并确定了评价指标的权重;进一步对指标因子的标准化和单因子的隶属函数值进行了界定,最后提出了一年两作模式综合适宜性评价模型。(4)天山北坡滴灌作物一年两作种植模式适宜性评价与区划根据各评价指标的隶属函数计算隶属度,首先进行单指标因子的评价,在此基础上采用模糊综合评价和基于RAGA的PPC模型两种方法对一年两作模式中单一作物气候适宜性及一年两作各模式综合适宜性进行了评价,并对不同评价结果结合生产实际进行了比较,结果显示:冬小麦-青贮玉米气候适宜性评价采用层次分析法与模糊综合评价相结合的评价方法评价结果更符合实际,而复播大豆、复播油葵种植模式气候适宜性评价采用基于RAGA的PPC模型的权重与模糊综合评价法相结合的方法评价效果更佳;3个典型一年两作模式综合适宜性评价结果比较发现:小麦-青贮玉米、小麦-大豆和小麦-油葵3个模式均为采用层次分析法与模糊综合评价相结合的评价结果更佳。由此探索了一年两作不同种植模式适宜性评价较好的评价方法,以供生产实践参考。根据一年两作模式综合适宜性的评价结果,适宜性等级优先及经济效益最大化的原则对三种典型一年两作模式进行了综合区划。而区划结果具有一定的时效性,受市场农产品需求及配套技术与政策的调节。(5)系统开发与验证在上述研究的基础上,完成了天山北坡滴灌作物一年两作模式资源信息管理与评价系统的总体结构设计,具体包括一年两作种植模式库、基础资源数据库、适宜性评价指标数据库、适宜性评价模型库和决策支持系统等五大功能模块,采用Java语言编程,完成了数据库的开发、系统的试运行与初步验证工作。总体而言,本研究通过区域资源分析与一年两作模式作物生长的需求,建立了热量资源限制区一年两作模式的评价指标体系,进行了评价模型的优选,不仅对区域农业合理布局具有重要意义,而且为其他一年两作种植资源限制区种植模式的优化和推广进行有益的探索提供了理论支持。