中国农业绿色发展相关氮素指标的时空变化特征

氮素在农业和食物系统中的行为关乎资源、环境、食物安全和人体健康等重要问题,是反映农业绿色发展的关键指标。本文选取18个与农业绿色发展密切相关的氮素指标,并按照农业绿色发展程度从高到低分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ级,基于统计数据和文献资料,通过食物链养分流动模型(NUFER)定量相关氮素指标,分析其时空变化特征,探讨相关氮素指标的影响因素,为农业绿色发展提供改善意见和建议。结果表明,1980—2017年间全国氮素使用强度、环境排放及整体利用效率均呈现由Ⅰ级向Ⅳ级水平转变的下降趋势,秸秆循环利用效率、大部分氮素生产类以及食物消费类的指标均呈现由Ⅳ级向Ⅰ级水平转变的上升趋势。从空间分布看,氮素投入和环境损失较高的区域主要分布在华北地区、华东地区、华中地区以及华南地区;食物消费水平在各地区均有提升,其中东部地区提升更明显;东部和北部地区的单位植物和动物蛋白产量水平相对较高,但仍处于Ⅲ级水平;效率类指标在31个省份中,大部分地区处于Ⅲ和Ⅳ级水平。与1980年相比,2017年全国氮素指标Ⅳ级和Ⅲ级水平占比变化不大,但Ⅰ级水平占比由27.1%降低至8.3%,农业绿色发展水平整体呈下降趋势。七大地区中各个地区Ⅰ级水平占比均降低,并且大部分地区均低于30.0%,Ⅲ级和Ⅱ级水平的占比明显增加。在指标类型方面,与1980年相比,2017年氮素生产类和食物消费类指标等级在Ⅳ级水平占比降低,农业绿色发展水平呈上升趋势;氮素环境排放类和效率类指标等级在Ⅰ级和Ⅱ级水平占比之和也在降低,农业绿色发展水平呈下降趋势。这是由种植业和畜牧业氮素资源投入高、种植以及养殖结构改变、农牧系统生产脱节严重、社会经济发展不平衡等因素造成的。因此,需要针对不同类型指标的时空变化特征,通过测土配方施肥、改变种养结构和应用氮素减排技术与政策等手段实现氮素指标的优化,推动中国农业绿色发展。     

中国农业绿色发展指标体系的构建与例证

构建指标体系是开展不同尺度农业绿色发展定量分析的基础,可为农业绿色发展的度量评价、系统设计和实现路径探索等科学研究提供方法支撑。本文立足农业和整个食物"生产-加工-消费"系统,以农业绿色发展的科学内涵和实现目标为导向,围绕社会、经济和生态环境3个维度,以"食物生产-加工-消费"全链条为边界,构建了1套适合开展定量研究和评价中国农业绿色发展的指标体系。在收集统计数据和文献资料、计算社会和经济类指标的基础上,引入食物链养分流动模型(NUtrientflowsinFoodchains,Environmente and Resources use, NUFER),实现了对生产、资源与环境类指标的定量计算;此外,本研究还确立了指标选取原则、计算过程和分级标准等。基于该指标体系,采用"自上而下"的研究思路,从全国尺度,通过定量分析氮素,描述了中国农业绿色发展的总体特征,揭示了存在的问题,并探讨了未来的优化策略;从省域尺度,解析了海南省热带岛屿农业绿色发展的特色问题;从县域尺度,分析了河北省各县域农业发展的现状及资源环境代价,为农业绿色发展提供科学支撑和依据;通过对标分析剖析了中国奶业产业发展的差距,探讨了产业挖潜的路径。上述实证研究表明,利用本研究建立的农业绿色发展指标体系与分析模型,能够定量解析不同尺度的农业绿色发展水平和特征,进行农业绿色发展的资源环境代价定量分析;通过对标分析明确产业发展的差距,阐明产业绿色发展的瓶颈问题和限制因素,进而挖掘产业绿色发展的潜力。此外,该指标体系还可用于系统设计农业绿色发展实现路径的研究,为区域农业绿色发展关键技术的开发以及相关政策的制定提供科学支撑。     

河北省曲周县设施农业资源利用程度评价

近年来设施农业得到了迅速发展,大大提高了农业资源利用效率。该文借鉴土地当量比概念,以露地为对比从产量、产值和纯收益3个方面建立了设施农业资源利用程度评价的指标：产量当量比、产值当量比和纯收益当量比以及它们的计算模型,并以河北省曲周县为例进行实证分析。通过对曲周县塑料大棚为主的设施农业资源利用程度评价表明：曲周县设施农业资源利用程度大部分都处于较低水平,设施农业资源利用效率的提高仍有较大的空间。     

海南岛农业绿色发展指标时空变化特征

海南自建省以来农业生产规模、结构及生产方式均发生了很大改变,影响了其农业绿色发展程度。本文借助中国农业绿色发展指标体系,利用NUFER模型(NUtrientflowsinFoodchains,EnvironmentandResources use),选取并定量计算1988—2017年海南岛20项农业绿色发展指标,研究其时空变化特征,探究制约海南岛农业绿色发展的影响因素。研究表明:30年间海南省农业绿色发展水平总体呈下降趋势,较低级别(Ⅲ、Ⅳ级)指标数量由12个增加至15个,较高级别(Ⅰ、Ⅱ级)指标数量由8个减少至5个。随着蔬菜、水果等经济作物种植比例增加,畜禽养殖规模扩大与集约化程度提高,海南农业产值与社会发展水平不断升高,农业产值和农业机械化投入分别从0.62×104$·hm–2和3 kW·hm–2增加至16.1×104$·hm–2和13 kW·hm–2。30年来农业资源(氮素、磷素、农药和农膜)过量投入,其中农药和农膜的使用强度增幅最大,分别从8.0kg·hm–2和0kg·hm–2增加至41.9 kg·hm–2和34.7 kg·hm–2;由于生产力水平较低,导致养分(农田氮素盈余量、农田氮素径流量、农业源氨挥发等)环境排放量大幅增加,农业源氨挥发和单位播种面积农田氮素盈余增幅最大,分别从61.0 kg·hm–2和152.1 kg·hm–2增加至131.4 kg·hm–2和297.9 kg·hm–2。农业资源投入过量、农牧分离导致的环境污染是制约海南岛农业绿色发展的主要原因。在空间上,由于中部为山地林区,是国家重点生态功能保护区,开发力度较小,因此沿海平原的资源投入增长更快、养分环境损失量更多,经济增长、社会发展和农业生产3类指标提升更为迅速。今后海南岛应合理优化沿海地区种植结构,提高生产管理水平,加强农牧结合减少资源损失,实现海南岛农业绿色发展。     

中国奶业全产业链绿色发展指标的时空变化特征

奶业是关乎国民健康和食品安全的战略性农业产业,本文从社会发展、经济效益、产品生产、资源投入和生态环境5个方面选取28项指标,发展和完善了中国奶业全产业链绿色发展指标体系和分级标准。基于该指标体系,利用NUFER-animal模型,定量分析了1990—2017年中国奶业绿色发展指标的时空分布特征,剖析了产业绿色发展的限制因素,阐明了优化途径。结果表明:中国人均奶制品消费量稳步提高,从2.0kg?cap.?1?a?1增加到12.5kg?cap.?1?a?1;奶牛单产水平不断提高,从2.4t?head?1?a?1增加到7.0t?head?1?a?1,种养系统氮素利用效率由8.4%提升至14.4%;单位牛奶的资源投入和环境代价均呈下降趋势,生产单位牛奶的蓝水足迹由0.5 m3?kg?1降低到0.2 m3·kg?1,耕地资源投入量由18.5 m2?kg?1降低到3.3 m2?kg?1;养殖系统氨挥发量指标由21.9 g(N)?kg?1降低到7.0 g(N)?kg?1,但仍远远高于欧美国家水平;牛奶生产和加工成本逐年增加,利润却低于欧美等先进国家的水平。空间特征分析表明:农牧交错带和东部沿海地区产品生产、资源投入和生态环境绿色发展水平相对较高,北方地区牛奶及奶制品的生产、消费水平均高于南方地区。发展种养一体化产业链融合绿色发展技术与模式、构建产销一体化产业链融合绿色发展利益共享机制和形成全产业链质量追踪服务体系与国民消费信任机制是促进中国奶业振兴和绿色发展的有效途径。     

基于GIS的县域粮食生产资源利用效率评价

该文通过构建生产潜力计算模型,利用GIS技术,定量计算了县域尺度的中国(台湾省除外)粮食生产潜力,以此为基础,结合收集到的全国县域尺度粮食现实产量数据,计算了中国不同地区粮食生产的资源利用效率.结果表明:中国的粮食生产潜力普遍表现为东南高于西北的空间分布格局;县域平均光合、光温、光温水、水资源、土地生产潜力依次为65.12,16.82,13.74,15.27和11.07 t/(hm2·a);县域平均光合资源、光温资源、水资源和土地资源利用效率分别为10.93%、41.43%、46.93%和65.4%,粮食生产的资源利用效率还有进一步提高的空间.中国县域之间粮食生产资源利用效率差异显著,内蒙古高原及长城沿线以及黄土高原地区为县域粮食生产资源利用效率较低的区域,西北、黄淮海、四川盆地区为资源利用效率较高的地区.     

肇东市发展绿色农产品的对策

保护和改善农业生态环境是开发绿色食品的首要前提和基本保证。本文介绍了肇东市绿色食品工程，从治理和改善农业生态环境入手，研究保护和改善农业环境，建设绿色食品生产基地，开发绿色农产品生产，实现资源永续利用的对策。     

基于数据包络分析模型的江苏省农业水资源利用效率评价

[目的]研究江苏省2002—2011年农业水资源利用效率,为提高该省农业水资源利用率提供依据。[方法]采用数据包络分析(DEA)模型中C2 R和BC2两种模型,选取的投入指标为农作物播种面积、农田灌溉用水量、农田灌溉耗水量和农业在岗职工人数;产出指标为有效灌溉面积、农村居民人均农业收入、农业生产总值和农作物产量。[结果](1)在2002—2011年期间,江苏省农业水资源利用效率处于较高的水平,DEA有效年份占50%;(2)造成DEA无效既有技术原因也有规模原因,存在投入冗余和产出不足;(3)随着时代发展,江苏省农业水资源利用投入冗余和产出不足整体呈现逐渐降低趋势。[结论]江苏省农业水资源利用情况得到了逐步改善。     

高质量发展视角下江苏省城市土地绿色利用效率时空分异与影响因素研究

[目的] 在高质量发展视角下探讨城市土地绿色利用效率的内涵，定量分析江苏省城市土地绿色利用效率的时空变化与影响因素，为江苏省提升城市土地绿色利用效率提供科学参考。 [方法] 利用Super-SBM-Undesirable模型、GIS空间分析和面板数据模型，系统研究了2008-2020年江苏省城市土地绿色利用效率的区域差异和变化特征。从“分权化、绿色化、全球化”三方面，检验其对城市土地绿色利用效率的影响。 [结果] ①江苏省城市土地绿色利用效率处于较高水平，多数城市2018年前呈下降趋势，2018年之后出现上升趋势。空间上整体表现出“北低南高，西低东高”的格局。 ②江苏省各地区城市土地绿色利用效率波动差异明显，苏北与苏中为先增大后减小，苏南为先减小后增大。 ③森林覆盖率、公园绿地面积、外商直接投资和产业结构对城市土地绿色利用效率呈促进作用，城市发展水平对其为U形非线性影响。财政压力是导致城市土地绿色利用效率下降的主要原因。 [结论] 未来要倡导高质量发展模式，从加强区域一体化，促进地方产业结构转型升级，改变经济发展方式等方面分地区制定不同的优化调整措施，以提高江苏省城市土地绿色利用效率。     

中国农业绿色发展指标体系构建及其"十四五"趋势预判

构建农业绿色发展评价指标体系有利于定量评价中国农业绿色发展水平,为实现路径探索、政策制定等提供有益参考。基于此,该研究在充分理解农业绿色发展科学内涵的基础上,综合考量系统性、数据可得性等原则,构建了中国农业绿色发展评价指标体系。而后应用熵值法、主成分分析法和层次分析法等分别计算各指标权重值,同时基于组合赋权法求出各指标最终综合权重值,对2007-2019年中国农业绿色发展水平进行评价。在此基础上,应用灰色Verhulst模型预测"十四五"时期的发展趋势。研究结果显示：2007-2019年中国农业绿色发展水平总体上呈稳步上升趋势且逐渐迈向绿色发展路径;"十四五"中国农业绿色发展将进入快车道,农业绿色发展综合指数将达到77.9,比2019年提高了11.67%;"资源节约与高效利用"与"政策支持与科技支撑"指标是影响中国农业绿色发展的重要指标。因此,各级政府应将其作为后续施政重点,以稳步推进农业高质量绿色发展,助力农业现代化进程。     

水土保持是北京生态屏障及绿色奥运之基础

北京以“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”的现代理念取得了2008年奥运会主办权,赢得国际社会的广泛认同,水土保持是北京实现绿色奥运理念,走向可持续发展的重要组成部分。从北京市水土保持工作实践出发,旨在阐明通过加强水土保持工作,为北京建立良好的生态环境,以期将绿色奥运的理念落到实处。     

黄土丘陵区农业可持续发展的科学途径

依据黄土丘陵区生态-经济系统演变过程中的正反两方面事例,分析了制约该区农业、经济可持续发展的主要限制因素,探讨了改善该区生态环境、实现农业持续发展的科学途径。并以此认为,退耕还林还草恢复林草植被,是实行农耕制度革命的重要举措,应该与产业结构调整密切结合,实现生态经济可持续发展。     

陕西省城市绿色发展水平时空演变及障碍因子分析

为了深入了解陕西省城市绿色发展状况,为指导陕西省城市绿色发展提供有益参考,构建了评价城市绿色发展水平的指标体系,以陕西省10个地级城市2008-2016年面板数据为基础,运用TOPSIS模型和障碍度模型对陕西省城市绿色发展水平时空演变特征及障碍因子做了分析。结果表明:（1）整体上看,2008-2016年陕西省10个地级城市的绿色发展处于中等水平,演变趋势以波动上升为主。各市水平的提升幅度差异较大,水平演变轨迹表现为多种类型,其中,西安属于高水平稳步提升型,提升幅度达27.7%,榆林属于高水平向较低水平稳步降低型,降低幅度达13.4%。各市之间的水平差距表现出逐渐增大的趋势。（2）2008-2016年,水平处于第一层次的城市显著减少,第二层次的城市显著增加,逐步演变为西安一市独优的空间格局。水平居后的城市主要聚集在关中东部和陕南东部。（3）各市的主要障碍因子在不同年份变化不大,但各市之间比较,各自的主要障碍因子差异明显。从整体上看,第三产业劳动生产率、第二产业劳动生产率、城市每万人在校大学生数量、公共汽车数量以及城市居民人均可支配收入是制约陕西省城市绿色发展水平最主要的障碍因子。     

农业工程科技创新推进农业绿色发展

农业绿色发展是农业发展观的一场深刻革命。该文全面论述了农业工程科技创新对农业绿色发展的重要作用,深入分析了中国在农业资源利用、产地环境治理、生态系统保育和农产品绿色供给等方面取得的成效和存在的问题。提出了围绕农业绿色发展,农业资源监测、水土资源利用、农业投入品使用、农业机械化和农业废弃物资源利用等农业工程科技创新的前沿进展和主攻方向。从强化农业绿色发展理念、建立技术创新与推广体系、完善标准体系和加强政策支持4个方面提出了政策建议。该文可为农业绿色发展背景下农业工程科技研发提供重要的指导和参考。     

哈尔滨城市绿地土壤营养分析与植物种植对策

城市绿地土壤是植物景观建设的基本保障.采集哈尔滨城市街道广场绿地、高校附属绿地和苗圃生产绿地土壤(0-20 cm),分析土壤的pH值、氮、磷、钾和碳氮比等土壤理化指标.结果表明:哈尔滨城市绿地土壤碱解氮含量处于二级、三级水平,土壤速效磷、速效钾含量以一级为主,并呈现富集趋势;绿地土壤碳氮比数值普遍＜15,土壤养分供给处于中等水平;绿地土壤pH值多数＞8.5,以碱性或强碱性为主.在土壤理化分析的基础上,提出通过栽植耐盐碱植物、施用有机肥料、种植绿肥植物、更换碱性土壤、增设隔水沟渠、降低融雪剂危害等植物种植对策,促进哈尔滨城市绿地植物景观建设的可持续发展.     

基于低影响开发的天津市绿色雨水基础设施应用研究

城市雨水的收集与利用是实现城市可持续发展,保护城市水文特性的重要途径之一.针对天津市降雨及建设规划特点,以该市某居民小区雨水利用工程为例,对雨水利用技术进行了优化分析,提出基于低影响开发理念的雨水综合利用系统建设构想,并通过计算提出了适用于天津市的绿色雨水基础设施建设规模.分析了该设施应用效果及控制参数选择,研究结果可为城市住宅小区的雨水利用系统规划建设提供参考依据.     

农田土壤生态系统多功能性研究进展

健康土壤培育是耕地产能提升的先决条件,也是应对粮食安全和环境保护挑战,保障土壤可持续利用,实现农业绿色发展和构建生命共同体的基础。健康土壤培育的核心是实现土壤生态系统多功能性。在生态文明建设的新时代,土壤生态系统多功能性评价、培育过程及机制研究已成为全球土壤健康行动的焦点和前沿。本文系统梳理了土壤功能、土壤生态系统服务与土壤生态系统多功能性的概念,讨论了土壤生物多样性对多功能性的影响、土壤功能间的协同与权衡关系,总结了土壤功能评价及量化的方法,并提出了突破单一追求粮食高产目标,发展基于多功能性综合调控的农田健康土壤培育新思路。提出在不同层级上提高土壤多功能性的途径：在全国尺度调整土地利用方式及农业结构、区域尺度协调资源配置、景观尺度构建农业设施建设与景观格局、田块尺度优化田间土壤管理技术,全面提升土壤健康和多功能性。未来需要通过多学科交叉深入探索不同时空尺度的土壤多功能性形成与维持机理,与现代科技相结合,完善土壤功能管理相关政策与落地方案,强化土壤多功能性在可持续环境政策与管理中的多维作用,为山水林田湖草生命共同体协调发展和“碳达峰、碳中和”国家战略的实施提供重要支撑。