作为典型的雨养农业区,陇东黄土高原在受季风影响形成的年降水梯度上并存着多种农业系统类型。本研究从南到北在降水梯度上,选择三个研究点,它们相邻间隔约110-130km,年平均降水量相差约110-130mm,代表了黄土高原主要降水范围。从2006年-2011年,选择150户定点农户作为研究对象(包括混合农户和作物农户),采用田野调查和田间试验相结合的方法获取详实农户资料,开展持续定位研究。系统梳理了黄土高原农业系统的自然环境和社会环境,分析了陇东黄土高原农业系统的结构,能量、经济上的耦合特征以及在降水梯度上变化特征,农业劳动力供需特征,阐明了农业系统的环境适应性和生产力调控。主要结论：(1)随着年降水量的增加,农户种植结构从饲草作物向籽实作物转变,主要作物种植集中度提高,种植面积年际间的波动呈现递减趋势；农户饲养规模下降(P<0.05),主要家畜养殖规模年际间波动平稳。同一研究点,混合农户和作物农户总种植面积无显著性差异(P>0.05)；混合农户籽实作物种植比例显著小于作物农户(P<0.05),苜蓿种植比例显著大于作物农户(P<0.05)。在实践中,北部农户通过饲喂反刍家畜,种植夏播作物和多年生牧草以应对年降水量少,季节分布和年际间差异大的挑战。南部农户在有限耕地上种植高经济价值的苹果树和籽实作物,以作物生产为主要农业收入。混合农户秸秆和厩肥的利用率显著高于作物农户(P<0.05)。(2)作物生产中,混合农户单位面积能量投入小于作物农户(P<0.05),随年降水量增加,总量上逐渐增加,构成上有机能占总投入能比例逐渐降低；单位面积能量产出高于作物农户(P<0.05),随年降水增加,总量上逐渐增加,构成上以籽实形式存在的能量占总产出能比例逐渐上升。家畜生产中,随年降水量的增加,总量上每羊单位(SU, sheep unit)能量投入增加,构成上精料在总投入能的占比逐渐增加,饲草占比降低；每羊单位产出减少。农户水平上,对于作物生产,同一地点,混合农户来自外部环境的能量投入显著小于作物农户(P<0.05),能量产出中流动到外部环境的量显著小于作物农户(P<0.05)；对于家畜生产,同一地点,混合农户来自外部环境的能量投入显著大于作物农户(P<0.05),能量产出中流动到外部环境的量显著大于作物农户(P<0.05)；同一研究点,混合农户的能量收益和能量利用效率显著高于作物农户(P<0.05),能量耦合指数和耦合均衡度均优于作物农户。(3)引入机会成本观点,分析农业系统的经济表现。随着降水量的增加,农户现金的投入和产出从家畜生产转换到作物生产；农户的净现金收入和现金使用效率下降(P<0.05)。在同一研究区,混合农户的净现金收入和现金使用效率均优于作物农户(P<0.05)。混合农户比作物农户使用更多的厩肥,替代了部分化肥的使用(P<0.001),利用秸秆、饲草等供给家畜日粮,获得系统耦合经济效益同时,也有利于缓解旱灾引起的经济损失,增强了农业系统的可持续性。通过增加系统耦合,农户提高农业生产收入的潜力巨大：同为混合农户,北部农户的净现金收入和现金使用效率是南部农户的3倍以上。混合农户家庭收入主要通过销售绵羊或山羊的畜产品取得；作物农户收入来源于非农活动。计算打工因素后的两类农户家庭收入：北部,混合农户家庭收入显著高于作物农户(P<0.05)；中部,两类农户家庭收入无显著差异(P>0.05)；南部,作物农户家庭收入显著高于混合农户(P<0.05)。研究区农户经济收入面临着农业生产方式双向转变的选择。(4)农户劳动力的供给具有以下特征：在农业生产和非农活动间调配；劳动年龄的具有延展弹性；劳动人口年龄偏大；教育水平偏低。作物生产劳动力需求特征：随着年降水量的增加,农事操作由简到繁,由广种薄收向精细密集转变；单位面积劳动力需求量显著增加(P<0.05)；存在于混合农户和作物农户之间的劳动力需求季节性波动差异逐渐减小。家畜生产劳动力需求特征：随着年降水量的增加,农事操作种类减少；存在于混合农户和作物农户之间的劳动力需求月度差值逐渐减少；混合农户的月度劳动力需求量减少,作物农户的月度劳动力需求量保持平稳,两者趋势一致。混合农户对劳动力需求的月度差异小于作物农户。在北部和中部,农业生产劳动力供需的月份盈余和亏缺交替出现；南部地区除9月外,其他月份均是劳动力供需盈余月份。(5)家畜生产在综合农业系统具有多功能性。包括产出厩肥,改善土壤肥力,减少化肥施用及其过量施用产生负的环境效应,利用秸秆等作物残茬,促进能量循环,弥补旱灾年份造成的经济损失,提供畜力,供给家庭肉食需求,应对农户紧急现金需要,提高农业系统稳定性。(6)运用作物-家畜综合生产系统耦合效应定量指标,分析综合系统能量和经济耦合特征。混合农户能量耦合主要依靠系统内部各子系统之间互作,作物农户主要依靠系统内部与外部之间的能量流动。随着年降水量的增加,家畜子系统对作物的能量耦合强度降低；综合系统对外部的经济依赖增强。总之,陇东黄土高原现存的生态恶化,农民贫困的根源是农业系统的不合理开发利用,解决问题的途径在于农业结构调整,种草养畜,实行草地农业,通过生产力的优化调配,增强农业系统的可持续性,稳定性,经济效益,以及环境适应性,进而为黄土高原农业系统优化演替提供理论依据和实践参考。