长春地区食物链氮素养分流动趋势与特征分析

氮素养分管理问题一直是国内外关注的热点。论文通过整理统计资料和文献数据,利用NUFER（Nutrient Flows in Food Chains, Environment and Resources Use）模型,研究了长春地区1993—2013年食物链的氮素流动趋势特征,旨在为该地区氮素的优化管理和相关政策制定提供参考。研究结果表明：1993年长春地区食物链系统氮素的总输入量为26.4×10⁴ t,至2013年增长至50.8×10⁴ t;食品生产方面,动物性食品的氮素流量由1993年的0.7×10⁴ t增长至2013年的2.3×10⁴ t,而植物性食品氮素流量则由7.1×10⁴ t减少至6.7×10⁴ t;食品消费方面,动、植物性食品氮素流量分别由1993年的0.5×10⁴和3.3×10⁴ t增长至2013年的1.4×10⁴和3.6×10⁴ t。20 a间,长春地区食物链各环节的氮素养分利用率均呈下降趋势,其中畜禽和作物生产系统的氮素利用率分别由14.5%和56.1%降至13.2%和48.0%,整个食物链系统的氮素利用率由16.9%下降为10.6%,而与此同时氮素的损失率则由38.2%提高为48.7%。可见,随着经济发展和社会变革,长春地区食物链系统的氮素流动量大幅增加,而氮素利用效率则大幅下降。现阶段,该地区农牧生产和家庭消费中应注意含氮废弃物的管理与循环利用,减少氮素损失,从而提高利用效率。     

中美商品贸易的碳排放转移研究

中美两国均为温室气体排放大国,且双边贸易额巨大。由于两国在基础设施、技术、能源综合效率和资源禀赋上存在差异,使得中美商品贸易中存在碳排放转移。论文采用投入产出法的思想,结合经济、能源与贸易三系统,建立了基于国际商品贸易的碳排放转移模型,并分别测算了1997年与2002年中美商品贸易中各相应部门的碳排放转移量。研究表明：①1997年与2002年,基于中美商品贸易的中国部门载碳量分别达到4010.13×10⁴t碳与5056.21×10⁴t碳,依次占中国相应部门载碳总量的6.61%与8.33%;而美国部门载碳量仅为290.65×10⁴t碳与335.61×10⁴t碳,相继仅占美国部门载碳总量的0.53%与0.66%;②1997年与2002年,中美商品贸易的碳转移总量依次达3719.75×10⁴t碳与4719.60×10⁴t碳,化学工业、金属冶炼及其压延加工业是主要的碳转移部门;③1997年与2002年,通过国际商品贸易,美国分别有相当于其相应部门碳排放总量的6.77%与9.32%的碳被泄露到了中国,中国为美国的碳减排做出了很大的潜在贡献,美国等发达国家应该为中国等发展中国家提供切实有效的气候与环境友好型技术援助。     

四川省非道路移动源大气污染物排放清单研究

根据调查收集到的2015年四川省工程机械、农业机械、铁路机车、船舶和民航飞机的保有量、活动水平等数据,采用"排放因子法"计算了非道路移动源大气污染物排放量,分析了2015四川省非道路移动源的尾气污染排放特征,并建立了3km×3km的网格化排放清单.结果表明,2015年四川省非道路移动源排放的PM₁₀为1.38×10⁴t,PM_2.5为1.25×10⁴t,NO_x为1.83×10⁵t,THC为2.98×10⁴t,CO为1.21×10⁵t.工程机械对污染物的贡献率相对较高,占比达到70%;其次为农业机械,对NO_x和PM的贡献占比分别达到15%.工程机械和农业机械的排放主要集中在夏季和秋季,而飞机、铁路机车和船舶的时间变化较不明显;而从空间分布来看,高排放源主要分布于成都平原地区和川南地区.     

基于化肥生产的硫资源流动规律研究

选择硫资源消耗最大的化肥生产过程为载体,应用自然资源流动的理论,结合不同化肥品种的生产对硫资源的流动规律及其时空变化进行了定量研究。结果表明,我国化肥生产中硫资源总转入率只有56%,有322×10⁴t硫转入磷石膏而流失。不同化肥品种转入率差别很大,磷酸二铵、磷酸一铵和重钙等高浓度磷肥中硫的转入率均不足7%,三元复合肥中硫的转入率为38%,过磷酸钙、硫酸钾、硫酸铵等品种中硫的转入率接近100%。高浓度磷肥产量与硫的转入率呈显著负相关,高低浓度磷肥的比例与硫的转入率呈极显著负相关。从1990～2002年,我国硫的总转入率从95.8%下降到57.6%。2002年,全国年产磷肥2×10⁴t(以P_{2O5计)以上的省份硫的转入率变幅为12.9%～99.7%。这些结果都表明,化肥品种结构对我国硫资源的转化起到决定性作用。因此,在制定我国化肥品种结构调整规划时应当考虑硫资源的合理利用问题。}     

京津冀大气污染传输通道城市燃煤大气污染减排潜力

以京津冀大气污染传输通道城市为研究对象,建立了燃煤电厂、燃煤锅炉、农村散煤三大污染源主要大气污染物排放计算方法,以2015年为基准年,梳理现有燃煤污染减排政策措施,对2017年“2+26”城市燃煤污染源SO₂、NOx、PM、PM₁₀、PM_2.5的减排潜力进行了分析.结果表明：实施燃煤电厂超低排放改造、燃煤锅炉淘汰或改造、散煤改电（气）等措施后,“2+26”城市2017年燃煤SO₂、NOx、PM、PM₁₀、PM_2.5排放量分别达到87×10⁴t、56×10⁴t、64×10⁴t、45×10⁴t、32×10⁴t,预计比2015年分别减少44%、48%、33%、32%、30%.燃煤电厂、燃煤锅炉、农村散煤替代各项污染物减排比例分别在55%~70%、31%~38%、18%~21%,未来农村散煤治理的减排潜力还较大.从各城市情况来看,多数城市燃煤SO₂、NO_x减排主要来自燃煤电厂超低排放改造;保定、廊坊等城市燃煤颗粒物减排量较大,得益于散煤治理工作的大力推进.     

从油气资源状况论我国未来能源发展战略

我国油气可采资源量分别为140×10⁸t和9.3×10¹²m³,但与世界平均水平相比,我国油气资源却相对贫乏。目前,我国石油资源勘探程度较高,储量、产量增长的潜力有限,石油在未来一次能源消费中的比例只能略有上升,保持在25%～26%;而天然气资源勘探程度却很低,正处在高速发展阶段。天然气在未来一次能源消费中的比例有望较快增长,预计从2000年的2.5%上升到2015年的9.4%;与之对应,煤炭消费比例会有所下降,但不会改变煤炭在一次能源消费中的首要地位。为此,根据我国油气资源、能源消费和能源需求变化等特点,对未来能源发展战略提出5条建议:节能降耗,提高能源利用率,实施可持续发展战略;大力发展洁净煤技术;依靠科技进步,加大油气勘探开发力度,优化能源结构;实施“走出去”战略,积极参与国际油气市场;积极开发新能源,实现能源供应多元化。     

中国菌糠露天焚烧污染物排放时空分布特征

基于我国2000~2017年食用菌年产量数据,采用排放因子法估算了菌糠露天焚烧的污染物排放量,利用Mann-Kendall法和聚类分析法分析了排放量的时空分布特征,使用回归分析法预测了污染物的排放趋势.结果表明：（1）2000~2017年全国菌糠露天焚烧污染物排放量持续上升,PM_2.5、CO₂、CO、CH₄、NMVOCs、PAHs、NO_x、SO₂累积排放量分别为1.40×10⁶,3.48×10⁸,1.99×10⁷,8.43×10⁵,2.08×10⁶,3.00×10⁴,6.34×10⁵,8.29×10⁴t;（2）污染物排放量较高的省区包括山东、黑龙江、浙江、湖南、江苏、福建和河南,排放量较低的省区包括贵州、宁夏、天津、北京、新疆、重庆、甘肃;（3）预计2021年菌糠焚烧污染物总排放量高达4.25×10⁷t,其对生物质焚烧污染物总排放量的贡献率约为19.82%.我国菌糠露天焚烧污染物排放规模较大,应予以重点关注.     

生物技术与植物纤维性废弃资源的综合利用

禾谷类作物的秸秆、棉籽壳、椰子壳、甘蔗渣、菠萝和香蕉叶等农业废弃物含有丰富的生物纤维,是一种可再生和再利用的植物纤维性资源。生物纤维是食品、医药、纺织、造纸、复合材料和精细化工等工业的重要原料。全球每年所产农业废弃物中生物纤维总量约2×10¹¹t,我国每年可产农作物秸秆约6×10⁸t,蔗渣和蔗梢约2000×10⁴t,油料秸秆约3000×10⁴t。生物技术的发展极大地促进了农业废弃物中生物纤维资源的开发和综合利用,催生了多种新型环境友好的“绿色”工业。论文分析了农业废弃物中生物纤维的理化特性以及工业化应用价值及途径,重点论述生物技术在以植物纤维性资源为原料生产单细胞蛋白、酶制剂、乳酸、木糖醇、生物可降解复合材料、燃料酒精和生物电能等方面的研发进展,并讨论植物纤维性资源综合利用目前存在的问题和挑战以及发展前景。     

干旱化与土地利用变化对中国北方草地与农牧交错带耕地自然生产潜力的综合影响评价研究

气候和土地利用变化通过不同的方式影响耕地的自然生产潜力,目前在时空尺度上定量分析典型生态边缘区气候干旱和土地利用变化对耕地自然生产潜力综合影响的研究还比较薄弱。论文首先采用桑斯维特纪念模型(Thornthwaite-Memorial Model)对北方草地与农牧交错带地区耕地自然生产潜力进行了计算。然后结合气象数据,分析了干旱化对研究区耕地自然生产潜力的影响。又在遥感数据生成的1990,1995和2000年1km土地利用/覆盖数据基础上,分析了土地利用变化对耕地自然生产潜力的影响。结果发现1970～2006年研究区总体上呈现出较强的变干趋势,但波动明显,干旱导致耕地自然生产潜力在1990～1995年和1995～2000年分别减少了约16.61×10⁶t和19.55×10⁶t。1990～1995年和1995～2000年耕地增加率分别为2.64%和2.55%,在此基础上,耕地自然生产潜力分别增加了5.36×10⁶t和4.48×10⁶t。从整个研究区尺度来看,1990～1995年和1995～2000年耕地自然生产潜力分别减少了了约11.24×10⁶t和15.08×10⁶t。从基于气象站点的泰森多边形尺度来看,研究区的西北区域,主要包括陕西、宁夏和甘肃部分地区,耕地自然生产潜力对于气候变化比较敏感,而包括河北、山西部分地区在内的研究区华北南部区域和内蒙古主要受到土地利用变化的影响。     

三峡库区重庆段农村面源污染时空格局演变特征

论文以三峡库区重庆段21 个区县为实例,利用空间自相关及冷热点分析方法,在区县级尺度上,研究了化学肥料施用、有机肥施用、农作物秸秆、畜禽养殖、水产养殖、农村生活污水、生活垃圾和农田土壤侵蚀等8 个来源中农业面源污染化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD5)、全氮(TN)、全磷(TP)的时空变化特征,结果表明:① 从Moran's I 值判断,2005-2011年间,三峡库区重庆段的COD、BOD5、TN、TP在区域上一直处于较高的集聚状态,2005-2008年集聚减弱,2008-2011 年集聚增强。② 从COD、BOD5、TN、TP排放总量来看,由农业面源污染引起的COD、BOD5、TN、TP 绝对排放量,2005 年分别为15.85×10⁴、7.35×10⁴、5.50×10⁴ 和0.97×10⁴ t·a^-1;2008 年分别为10.93×10⁴、6.45×10⁴、5.60×10⁴ 和1.04×10⁴ t·a^-1;2011 年分别为14.67×10⁴、8.68×10⁴、6.94×10⁴和1.14×10⁴ t·a^-1。COD、BOD5 绝对排放总量经历了先降后升的趋势,TN和TP绝对排放总量则一直处于增长的态势。③ 从冷热点分析结果来看,三峡库区腹地是热点区域的集中区,而三峡库区库尾都市核心区是冷点区域集中区。     

中国玉米生产-消费体系养分流动分析

采用物质流和养分流相结合的分析方法, 沿玉米生产的肥料投入到玉米消费过程, 研究氮、 磷养分流动; 以2004 年为例, 分析了中国玉米生产消费过程中氮、磷养分流动特点和资源的利用效 率。2004 年玉米生产投入化肥氮(N) 549.6×104t、磷( P2O5) 211.2×104t; 共收获养分氮(N) 342.9×104t、 磷( P2O5) 139.4×104t, 其中75%的氮和68%的磷被利用, 最终进入家庭的氮占22.3%, 磷为15.0%; 秸 秆中氮的还田率只有47%, 磷的较高, 在80%左右, 可见秸秆还田是归还土壤磷的有效措施。玉米 生产要消耗大量的资源, 2004 年生产1t 玉米养分, 消耗的化肥氮、磷养分相当于煤5.2t、磷矿资源 12.1t。因此, 优化玉米整个生产与消费体系中养分的流动, 对于提高养分资源利用效率和减少资源 浪费具有重要作用。     

中国食物生产消费系统碳素动态变化及其环境负荷

基于物质流原理,分析了1995~2016年中国食物生产消费系统的变化情况,测算并评价了食物生产消费系统碳素流动变化及食物碳消费导致的碳素环境负荷变化.结果表明：食物农业生产系统中碳汇和碳排总量整体均呈上升趋势,且碳汇增速明显高于碳排增速;食物生产系统碳素环境负荷中畜禽养殖产生的碳素环境负荷呈下降趋势,农用物资、农业活动及食物加工运输相关产生的碳环境负荷呈快速上升趋势.食物消费系统中,居民食物碳消费发生变化,居民碳消费结构从“以粮食碳消费为主”的饮食结构转变为“以粮食、肉类、食用植物油碳消费为主”的多元饮食结构,农村居民人均食物碳消费量由95.24kg/（人×a）降低至71.62kg/（人×a）,城镇居民人均食物碳消费量由52.06kg/（人×a）升至65.16kg/（人×a）.分析食物消费系统碳素环境负荷,进入大气的碳素环境负荷占主体地位,其次是土壤和水体,近年来进入土壤和水体的碳素比例增加.分析表明减少食物生产消费系统碳素环境负荷的措施,包括引导居民优化饮食结构,减少生活污水与厨余垃圾产生量,提高厨余垃圾与粪便还田比例,将系统中产生的废弃物内部循环利用等.     

中国农业植被净初级生产力模拟(Ⅱ)——模型的验证与净初级生产力估算

利用我国若干代表性区域6种主要作物(水稻、小麦、玉米、棉花、大豆、油菜)生产力的田间试验及统计数据,对中国农业植被净初级生产力模型Crop鄄C进行了验证。结果表明,该模型能利用常规的气象和土壤资料、化肥氮施用量等较好地模拟我国6种作物主产区的净初级生产力,模拟值与观测值的相关系数(R2)为0.80(n=786)。将Crop鄄C模型与GIS空间数据库耦合,估计了1980-2000年中国农业植被净初级生产力。模拟结果表明,自1980年以来,中国农业植被净初级生产力呈增加趋势,从1980年的472.9TgC增加到2000年的607.2TgC,秦岭淮河以北的华北地区和西北部分地区增加最为明显。     

中国磷消费结构的变化特征及其对环境磷负荷的影响

本研究先建立物质流分析模型,分析1980～2008年期间我国磷消费结构的变化特征及其对环境磷负荷的影响,随后探讨若干社会经济因素同我国磷消费污染之间的关联性.结果表明,城市生活和农村生活的人均磷养分输入分别由0.83 kg.a-1和0.75 kg.a-1增加到1.20 kg.a-1和0.99 kg.a-1,而城市生活磷养分循环比例则由62.6%下降到15.6%;畜禽养殖和种植业的磷养分输入持续增加,但前者磷养分循环比例由67.5%下降到40.5%,后者大量磷养分蓄积在农业土壤;人口、城市化水平、种植业发展水平以及畜禽养殖业发展水平与我国磷消费污染总负荷的相关系数达到0.90以上,说明它们是我国磷消费污染的重要诱因;环境Kuznets曲线研究表明我国目前仍处于初级发展阶段,牺牲环境质量以换取经济发展.研究表明,我国磷消费体系正向线性开放的代谢结构演变,磷养分流失持续增加,环境磷负荷大大加重.     

施肥和秸秆覆盖对成都平原区农田氮和磷流失的影响

近年来由于氮、磷肥料过量施用造成了严重的污染问题和富营养化现象,而且这种污染问题在稻田区域更加明显.因此,采用田间小区试验方法,通过对2018年和2019年田间实地监测,在自然降雨条件下,对成都平原区不同施肥量以及秸秆覆盖对湿沉降和地表径流氮和磷的影响进行研究.结果表明,湿沉降氮养分主要以铵态氮存在,磷养分主要以可溶性总磷存在,氮和磷沉降主要发生在6～8月这3个月.地表径流量与降雨量呈正比,而地表径流氮养分浓度与降雨量呈反比.在2018年和2019年,增氮处理TR3总氮流失量分别为4.75 kg·hm^-2和2.68 kg·hm^-2,比常规处理TR1流失量增加26.73%和43.32%,是流失量最高的处理;减氮处理TR4总氮流失量分别为2.91 kg·hm^-2和1.37 kg·hm^-2,比常规处理TR1流失量降低了36.33%和26.74%,是流失量最小的处理.优化施肥处理TR2和减氮处理TR4能够有效降低地表径流磷素的流失,集中高强度降雨会降低地表径流总磷中颗粒态磷的含量.氮养分的流失主要集中于7～...     

渤海氮磷营养盐的循环和收支

近年来无机氮与活性磷酸盐已成为渤海主要的污染物质.为了解氮、磷营养盐的循环规律,建立了一个生物、物理耦合的三维生态模型,模拟了渤海氮磷营养盐循环,估算了它们的收支情况.渤海营养盐浓度从春季到夏季下降,秋季到冬季上升,4～9月为消耗期,10～3月为补充期.磷酸盐冬季最高值位于渤海湾,辽东湾西北部全年都维持了比较高的浓度;无机氮的高值区始终位于莱州湾黄河口附近.光合作用和呼吸作用是营养盐最大的源和汇,碎屑的矿化可以补充光合作用消耗的营养盐的30%.河流输入每年可以补充P 0.55×10³t和N 52.7×10³t.     

松嫩平原玉米带土壤碳氮比的时空变异特征

土壤碳氮比(C/N)是土壤质量的敏感指标,是衡量土壤C、N营养平衡状况的指标,它的演变趋势对土壤碳、氮循环有重要影响.通过野外调查、采样和分析,运用地统计学方法和GIS技术,探讨1980～2005年松嫩平原玉米带土壤C/N的时空变化规律.结果表明,1980年和2005年土壤C/N的平均值分别为10.56和12.30.2...     

施用高效氮肥对农田N2O的减排效果及经济效益分析

收集高效氮肥N2O排放资料,利用整合分析法分析高效氮肥对N2O的减排效果.稳定性氮肥排放的N2O是普通肥料的0.66倍,减排效果显著;包膜缓释氮肥N2O排放量为普通氮肥的0.95倍,无显著减排效果.若将全国范围的普通氮肥替换为稳定性氮肥、且用N量不变时,稳定性氮肥在中国农田的N2O减排潜力均值为1.03×108 kgN/a,碳排放交易收入为16.86亿元/a;根据现有市场上稳定性氮肥的价格,每亩地每季补贴4.9元,碳排放交易收入和稳定性氮肥成本增加量相抵.由于稳定性氮肥能有效提高N利用率,保证农作物吸N总量不变时减少用N量,稳定性肥料N利用率提高8个百分点时,N2O减排经济效益(即碳排放交易收入-稳定性氮肥成本增加量)为94亿元/a.     

华北平原冬小麦-夏玉米轮作体系氮肥的氨挥发

 利用可多点原位测定氨挥发的风洞系统,监测了华北平原2002～2004年冬小麦-夏玉米轮作体系传统和优化氮肥管理下的氨挥发损失.结果表明,氨挥发主要发生在施肥后2～3周内,以施肥后连续采样15d的氨挥发累积量作为总排放量,相同施氮量下生长季夏玉米的氨挥发大于冬小麦.优化处理的氨挥发平均损失率(35.9%)显著高于传统处理(20.9%),但从氨挥发绝对量上看,传统处理为125.1kgN/hm²,优化处理为42.3kgN/hm²,降幅达66.2%.施肥和灌水方式显著影响氨挥发,撒施碳铵后翻耕的氨挥发损失为10.1%,追肥撒施的氨挥发损失平均为24.6%;撒施尿素后立即灌水,氨挥发损失为19.7%,5h后灌水氨挥发损失为34.0%,增加了72.6%.