云南省化肥施用强度及其环境风险评估

对云南省化肥面源污染的现状进行了分析,通过环境风险评价模型对云南省环境风险进行评价。结果表明,2015年云南省各市(州)普遍存在农田化肥施用过量的情况,环境污染风险指数为中等,其中10个市(州)为中等风险,其余5个市(州)为低风险,怒江州为低安全。氮肥污染较为严重,其污染风险程度为中等风险。氮肥、磷肥、钾肥整体施用比例基本合理,但区域间施用差异较大,分布规律呈现中部、东部较高,两省交界处化肥施用强度较低,化肥施用强度最高的是红河州,为1504.68 kg/hm2,是最低怒江州(223.61 kg/hm2)的6.7倍。     

中国化肥投入区域差异及环境风险分析

【目的】为了全面认识中国各省区农业化肥使用的区域差异及对生态环境的潜在威胁,准确把握其环境风险程度,加强风险管理,促进农业可持续发展,对中国化肥投入的分布特征和环境风险进行分析。【方法】考虑氮磷钾3种化肥不同的环境污染效应,建立带有权重系数的化肥使用环境风险指数计算模型,评价中国化肥投入的环境风险。应用定性定量相结合的层次分析法,确定氮磷钾三因子的权重系数。根据原国家环境保护总局2007年设定的生态县建设化肥使用强度小于250 kg·hm^-2 的标准,按照目前发达国家氮磷钾比例1﹕0.5﹕0.5的施肥实践,确定氮磷钾三元素的环境安全阈值。【结果】目前中国农田化肥使用量平均达到480 kg·hm^-2, 大多数省区农田化肥投入过量。其基本趋势是东南投入高,西北投入少。2012年化肥使用强度最大、超过690 kg·hm^-2 的前5个省份是福建、广东、河南、湖北、江苏;化肥使用强度低于200 kg·hm^-2 的7个省区是西藏、青海、甘肃、黑龙江、贵州、内蒙古、山西。总化肥使用强度最大的福建（908.7 kg·hm^-2）是西藏自治区（137.99 kg·hm^-2）的6.6倍。氮肥使用强度的区域差异与氮磷钾总肥一致,其中氮肥使用强度最大的广东省（448.5 kg·hm^-2）是西藏自治区（62.59 kg·hm^-2）的7.2倍;氮磷钾施肥不平衡的现象普遍存在,磷肥使用强度最大的河南省（259.8 kg·hm^-2）是最小的贵州省（44.04 kg·hm^-2）的6倍;钾肥使用强度最大的福建省（264.73 kg·hm^-2）是最低的青海省（30.83 kg·hm^-2）的8.6倍,钾肥的使用在青海、西藏、甘肃、贵州等省区明显不足。中国农业化肥使用环境污染的潜在风险较大,仅有西藏、青海、贵州、甘肃和黑龙江5个省区属于尚安全状态,河南、福建、广东和湖北属于重度风险状态,其他省区属于轻度风险和中度风险状态。近10年来,中国的化肥消费量以每年3%的速率增加,高环境风险区域扩大较快。2012年与2005年相比,尚安全的省区减少了3个,重度风险的省区增加了3个,总体环境风险进一步加剧。【结论】中国化肥使用强度大,环境风险高,区域分异明显。其原因有多种,其中土壤条件、施肥技术和管理不当是直接原因,农业政策和经营体制等深层次问题是根本原因。     

陕西省化肥施用时空分异及面源污染环境风险评价

【目的】明确陕西省化肥施用现状,科学评价化肥施用环境风险,为该区域农业面源污染防控提供参考。【方法】基于陕西省1987-2016年30年化肥施用相关统计数据,分析了该省化肥施用时空分异特点,并采用相关分析模型对其化肥施用面源污染环境风险进行评价。【结果】1987-2013年陕西省化肥施用量、施用强度整体呈现递增趋势,而2013年之后全省化肥施用量、施用强度稳中有降。1987-2016年氮肥比例呈下降趋势,而磷肥和钾肥比例稳步提高,氮磷钾施用比例由1987年的1∶0.20∶0.06逐步调整为2016年的1∶0.41∶0.46。2016年陕西省化肥施用强度达799.48 kg/hm²,属于高度过量水平;陕西省化肥施用强度空间分异明显,其中关中化肥施用强度最高,陕南次之,陕北最低。2016年陕西省总肥施用风险指数为0.76,化肥施用风险总体属于重度风险等级,其中关中风险最大,陕南次之,陕北最小。【结论】陕西省化肥施用强度高,面源污染环境风险大,且不同区域空间分异明显。在确保作物产量的基础上,为有效实施面源污染环境风险管控,陕北可基本维持现有施肥强度,但在施肥结构上应注意减氮增磷补钾;关中应以降低化肥施用强度为抓手,在减肥的基础上注意稳氮提磷减钾;陕南应在降低化肥施用强度基础上继续优化施肥结构,注意减氮增磷补钾。     

陕西省化肥施用量增长变化特征分析

为了控制化肥施用总量增长,降低化肥施用强度,依据2000～2015年的化肥消费量数据,运用趋势分析法、弹性系数法和对比分析法对陕西省化肥施用量的增长变化进行了研究。结果表明:(1) 2000²015年陕西省化肥消费量持续增加,化肥消费总量从2000年的131.19×107kg增长到了2015年的231.95×107kg,增长了76.80%,明显高于全国增幅。(2)化肥施用结构发生了较大变化,复合肥、钾肥的用量比例持续提高,氮肥、磷肥所占比例持续下降。(3)化肥施用强度不断上升,2015年陕西省化肥施用总强度达到了810.12 kg/hm2,是发达国家的3.6倍,是生态县施用上限的3.24倍,过度施肥问题严重。     

南水北调中线工程水源地化肥施用时空分布特征及其环境风险评价

为全面认识南水北调中线水源地农业化肥施用的时空分布差异及对生态环境的潜在威胁,加强化肥施用风险管控,以南水北调中线水源地县级2002—2014年化肥施用量及耕地面积年鉴数据为基础,结合实地调查,运用化肥污染环境风险评价模型,对水源地化肥投入的时空变化分布特征和环境风险进行分析和评价。结果表明:2002—2014年水源地化肥施用明显过量且逐年增加,净增长214.44 kg·hm~(-2),年平均增长率为3.03%。水源地化肥施用强度是发达国家化肥施用安全标准上线的2.74倍,是全国化肥施用强度平均值的1.50倍,是我国生态县建设化肥施用负荷标准的2.47倍,且区域间存在差异。水源地整体化肥施用的风险指数呈逐年增加趋势,从2002年的0.67增至2014年的0.74,增幅为10.45%。多数地区化肥施用风险程度处于中等风险水平,其中西峡县、城固县、汉滨区和邓州市处于严重风险状态,宁陕县、神农架林区和紫阳县处于安全状态。水源地氮肥施用整体处于中等风险状态,磷肥施用风险整体处于低风险和尚安全状态。研究区化肥施用负荷过高是由体制、政策、技术、观念以及经济发展水平等多方面原因造成的,种植模式、施肥技术及管理方式是其直接原因,而农业体制和政策是其内在原因。相关部门应采取有效措施对化肥施用进行"控量增效"管理,如实行农业集约化经营,优化种植结构,加强农民环保意识和农技知识教育,提高农民科学施肥技术,普及推广配方施肥及测土施肥等。     

陕西省化肥施用量增长变化特征分析

为了控制化肥施用总量增长,降低化肥施用强度,依据2000～2015年的化肥消费量数据,运用趋势分析法、弹性系数法和对比分析法对陕西省化肥施用量的增长变化进行了研究。结果表明:(1) 2000~2015年陕西省化肥消费量持续增加,化肥消费总量从2000年的131.19×107kg增长到了2015年的231.95×107kg,增长了76.80%,明显高于全国增幅。(2)化肥施用结构发生了较大变化,复合肥、钾肥的用量比例持续提高,氮肥、磷肥所占比例持续下降。(3)化肥施用强度不断上升,2015年陕西省化肥施用总强度达到了810.12 kg/hm2,是发达国家的3.6倍,是生态县施用上限的3.24倍,过度施肥问题严重。     

西安市化肥施用面源污染环境风险评价研究

专项定量评估化肥施用面源污染环境风险,精准识别化肥施用面源污染高风险区域,进而制定有效措施,对面源污染管控工作至关重要。利用西安市1991-2018年化肥施用相关统计数据,全面分析了全市化肥施用时序演变和空间分异特征,并评价了化肥施用面源污染环境风险程度。结果表明：西安市化肥施用量在经历1991-2014年的快速增长后,于2015-2018年出现“四连降”;氮磷钾化肥施用结构比例由1991的1∶0.24∶0.13逐步调整为2018年的1∶0.34∶0.37;1991-2018年间化肥施用强度随时间递增趋势明显,2018年化肥施用强度为1991年的3.60倍;化肥施用环境风险整体增大趋势明显,总肥风险已由1991年的“尚安全”程度上升为2018年的“重度风险”程度。西安市化肥施用面源污染环境风险空间差异明显,其中长安区为“低度风险”区域,临潼区、高陵区和鄠邑区为“中度风险”区域,灞桥区、阎良区和蓝田县为“重度风险”区域,未央区和周至县为“严重风险”区域。在确保农作物产量基础上,西安市应从施肥技术、科技攻关、政策法规等层面入手,制定有效管控措施。     

中国化肥面源污染环境风险时空变化

为了合理施肥,防治化肥面源污染,对中国化肥施用的环境风险进行研究。通过建立化肥施用环境安全阈值模型和环境风险评价方法,计算中国各省区时空维度化肥施用环境安全阈值,评价化肥施用环境风险程度及变化。研究结果表明:中国化肥施用环境安全阈值近25年来在200~300 kg·hm~(-2)之间变化,平均值为243 kg·hm~(-2),近15年来的平均值为251 kg·hm~(-2),与国家环保部生态乡镇建设规定的化肥施用强度标准基本吻合;总化肥施用在1994年由环境安全转为低度风险,氮、磷、钾单质化肥施用分别在1988、1999、2008年由环境安全转为低度风险状态;2014年中国总化肥施用环境安全阈值平均为285 kg·hm~(-2),化肥施用环境风险指数平均为0.54,氮、磷、钾化肥风险指数平均分别为0.54、0.53、0.49,化肥施用总体处于低度环境风险;2014年西藏等11个省区化肥施用处于环境安全状态,辽宁等16个省区处于低度环境风险状态,河南、海南和天津三省区处于中度环境风险,陕西处于严重环境风险。总之,中国化肥施用环境风险自1994年进入低度风险状态,并呈现上升的趋势,自2006年以后有所降低。2014年全国各省区的化肥施用环境风险程度总体为低度环境风险,但省区之间差异较大,各类风险呈现出聚集分布的特点。     

基于GIS的海河流域农田氮磷肥施用环境风险评价

以海河流域为研究区,基于化肥施用环境安全阈值预测模型及环境风险指数评价模型,对流域35个地级市农田氮磷施用强度及氮磷风险指数进行定量估算,并结合GIS空间分析能力,分析各地级市氮磷肥施用对环境污染的风险等级。结果表明,近11 a来,海河流域平均化肥施用强度为366.16 kg/hm2,是我国生态县化肥施用强度安全标准的1.46倍,是发达国家化肥施用安全标准的1.63倍。2005—2015年,氮、磷肥低度施肥区主要分布在流域西部,中度以上施肥区主要分布在中南部。从风险程度看,50%以上的氮磷肥处于尚安全区及低度风险区,中度以上风险主要分布在北京、天津及河北、河南、山西的个别地级市,但氮、磷肥风险在空间分布上存在显著差异;综合风险空间分布结果显示,90%以上为尚安全区及低度风险区,中度风险分布在朝阳市、天津市和新乡市。整体来看,流域化肥施用环境风险程度逐年降低,这与我国政府制定的较少农田化肥施用量的相关政策有必然的联系。     

化肥配施微生物肥对水稻甬优15产量与氮肥利用率的影响

田间试验结果表明,微生物肥与化肥适量搭配施用对水稻的增产增效作用明显,与单独施用化肥相比,氮肥利用率得到提高。在单季稻甬优15上推荐最佳搭配用量为,微生物肥30 kg·hm-2,氮肥(N)210 kg·hm-2,磷肥(P2O5)72 kg·hm-2,钾肥(K2O)90 kg·hm-2。     

种植业结构调整对化肥施用量的影响

1978年至2015年中国农用化肥施用量持续增长,2016年首次出现负增长,但化肥施用强度并未有实质性下降,单位耕地面积的化肥施用折纯量仍然高达443.53 kg·hm-2,极大超过了发达国家为防止化肥对环境造成危害所设置的225 kg·hm-2的安全上限。本研究利用1994—2016年26个省份的面板数据,采用描述性统计分析和计量经济模型,科学剖析种植业结构调整,特别是蔬菜、水果面积增加同化肥施用强度增长之间的关系。结果表明,蔬菜、瓜果等经济作物的种植面积增加是化肥施用强度高、化肥施用量增长的重要原因,此外,地区经济发展水平、农作物总面积对农用化肥施用量增加有显著正向影响,化肥生产价格对化肥施用量有显著负向影响。     

化肥投入对河北省玉米体系活性氮排放与碳足迹影响

本研究以河北省玉米生产体系为对象,采用生命周期评价法对玉米体系2004—2018年产生的碳氮排放进行计算,以期为玉米生产中施用化肥对环境造成的影响进行定量化评估。结果表明：河北省玉米各类化肥投入中,早期以施用氮肥为主,后期以施用复混肥较多,与2004年相比,2018年氮肥用量下降60.2%,而复混肥用量增加274%;河北省玉米生产体系历年化肥投入造成总活性氮排放分别为NH₃挥发43.8 kg/hm²,NO^-₃淋洗24.1 kg/hm²,N₂O排放1.35 kg/hm²;河北省近15年来玉米单产增加42.5%,化肥总投入量增加17.2%,氮碳足迹分别下降31.2%、61.5%;总体呈现出环境代价逐步减小,但化肥投入偏高、氮肥效率提升缓慢的趋势。因此,为维持玉米现有产量和品质的同时,进一步降低化肥投入产生的活性氮排放与碳足迹,建议开发出同步玉米生长发育的专用型复混肥。     

冬小麦-夏玉米轮作系统化肥农药投入调查研究

采用随机问卷调查的方法调查了山东省桓台县唐山镇、陈庄镇、果里镇1996、2003年农业生产中化肥、农药投入及粮食产出的现状,分析探讨了该县化肥、农药投入的合理性以及对农村环境存在的潜在威胁。调查结果表明,桓台县施用的化肥品种以碳酸氢铵、尿素磷酸二铵和各种复混肥为主;农药以各种高毒、高残留杀虫剂为主,如敌敌畏、对硫磷等。其中2003年的化肥单位耕地面积施用量1233.93kg·hm-2,纯N施用量718.96kg·hm-2,农药(商品量)12.39kg·hm-2,粮食产量14690.40kg·hm-2,分别比1996年增长了44.87%、16.15%、63.24%、3.89%。经分析,桓台县目前化肥、农药投入水平过高,化肥对粮食的增产效应已经不显著,且投肥结构不合理,N用量过高,P2O5投入较为合理,K2O用量严重不足。化肥、农药的过量施用对环境存在着严重的潜在威胁。     

淮河流域氮肥农药施用的合理性及其环境影响

根据1990-2008年统计数据和相关参数,通过估算农田系统氮素平衡和农药施用水平来分析淮河流域中下游典型区氮肥农药施用的合理性及其对环境的影响.结果表明,淮河流域研究区N素盈余量和农药施用量呈增加趋势,1990-2008年按耕地平均,N素盈余量由227 kg·hm-2增加到453 kg·hm-2,农药使用量从7.43kg·hm-2增加到22.63kg·bm-2.从空间差异来看,在研究区的8个县中,6个县耕地N素盈余量在400 kg·hm-2以上,2个县耕地氮素盈余量超过600kg·hm-2;5个县农药使用量在20.00kg·hm-2以上,2个县农药使用量超过30.00kg·hm-2.8个县中N素盈余量和农药施用量最高的分别是最低的2.54倍和5.29倍.综合潜在风险分级结果为:沈丘、淮滨、凤台、寿县属于高风险区,五河、霍邱、颍上属于中等风险区,临泉属于较低风险区.可见,该地区氮肥和农药施用量大,且分布不平衡.     

一次性施肥稻田田面水氮素变化特征和流失风险评估

为评估单季稻一次性施肥模式中氮素径流损失风险,通过田间试验研究了一次性施肥模式中缓释氮肥类型、施用比例和氮肥施用量对田面水氮素含量的影响。结果表明:与尿素分次施肥处理(225 kg N·hm-2)相比,不同缓释氮肥(180 kg N·hm-2)一次性施肥后田面水铵态氮浓度为稳定性肥料(NIU)常规分次施肥(Urea)树脂包膜尿素(RCU)聚氨酯包膜尿素(PCU);氮肥施用量为180 kg N·hm-2时田面水铵态氮浓度随缓释氮肥施用比例增加而下降,但180 kg N·hm-2和144 kg N·hm-2处理间田面水铵态氮含量没有明显差异。尿素分次施肥和一次性施肥处理的稻田氮素径流损失风险都在施基肥后5 d。研究表明,一次性施肥模式通过缓释氮肥的应用和氮肥减量等措施,虽然基肥用量大于尿素分次施肥处理,但没有增加稻田氮素径流损失风险。     

农用化学品在蔬菜生产中的使用及对地下水水质的影响--以河北省曲周县蔬菜生产区为例

采用农户问卷调查、现场采样及测试分析等方法,研究了农用化学品在蔬菜生产中的使用及对地下水的影响。结果表明,2002年曲周县蔬菜生产中平均使用量为1650.4kg·hm-2,其中来自化肥的养分投入为1126.7kg·hm-2,农药使用量为22.73kg·hm-2。蔬菜生产中过量施用氮肥较严重,同时农药滥用现象也普遍,高毒农药甲胺磷、氧化乐果仍在大量使用。从2002年10月到2003年4月,对该区地下水的硝酸盐污染进行了3次取样监测,结果是地下水硝酸盐超标率为9.3%。本研究为规范蔬菜种植区的农用化学品施用提供了基础数据。     

基于稻草还田的氮肥优化管理研究

采用田间试验比较研究了在水稻秸秆还田环境下不同施氮模式对土壤N素供应、氮肥利用率及其对水稻生产力的影响。结果表明,稻草还田改善了土壤的供氮能力,不论在背景氮较低的砂性土壤上还是在背景氮较高的粘性土壤上,稻草还田配施减量氮肥(N1、N3处理全年施氮量180kg.hm-2,其中桃江主试验中N1处理早稻施氮80kg.hm-2,60%为基肥,40%为分蘖肥施用;晚稻施氮105kg.hm-2,50%为基肥,40%为分蘖肥,10%为穗肥施用;桃源氮替代试验中N1、N3处理早稻施氮81kg.hm-2,晚稻施氮99kg.hm-2,N1处理早、晚稻氮肥施用分配比例为基肥30%,分蘖肥30%,穗肥40%,N3处理早稻氮肥50%为基肥,50%为分蘖肥施用,晚稻氮肥50%为基肥,40%为分蘖肥,10%为穗肥施用)处理,相对于移走稻草 高量氮肥(N2处理其中桃江主试验早稻施氮量115kg.hm-2,晚稻施氮量为150kg.hm-2,分别以60%为基肥,40%为分蘖肥施用;桃源氮替代试验早稻施氮量为108kg.hm-2,50%为基肥,50%为分蘖肥施用,晚稻施氮量为132kg.hm-2,50%为基肥,40%为分蘖肥,10%为穗肥施用)处理之间稻田系统生产力无显著差异,但每年节约60～80kg纯氮化肥的投入,提高了其边际成本报酬率。分次施氮的效果表明,稻草还田下等量氮肥不同施氮模式(N1、N3)处理之间,水稻产量差异不显著,但水稻吸氮高峰集中在分蘖旗至孕穗期,N1模式减少了基肥施氮量,防止了因作物未能及时吸收导致的土壤速效氮的损失,而适当增加作物后期施氮量又能有效缓减作物后期生长大量吸氮的要求与微生物分解稻草固持矿质氮之间的矛盾,改善了土壤的供氮状况,其效果最优。因此,在全年稻草还田量为7500kg.hm-2的红壤稻田系统,根据投入氮肥的边际收益,全年适宜配施氮量为180kg.hm-2,且各时期施氮量优化比例为基肥30%、分蘖肥30%、穗肥40%。     

豫北高产灌区小麦生产与肥料施用状况研究

利用统计数据,结合农户调查资料,对温县、浚县两个典型区域小麦生产和肥料施用状况进行了分析。研究表明,不同农户之间小麦产量、小麦播种量、化肥用量和施用方法等差别较大。温县2006年小麦单产平均达7 960 kg/hm2,有27.31%的农户氮肥用量低于120 kg/hm2,有9.23%的农户不施用磷肥,11.81%的农户不施用钾肥,氮肥一次性基施比例占调查农户的32.17%。浚县2006年小麦单产平均为7 210 kg/hm2,小麦每公顷播种量大于200 kg的占调查农户的73.31%,有1/2以上的农户过量施用氮肥;有13.79%的农户不施用磷肥,有35.45%的农户不施用钾肥,氮肥一次性基施占调查农户的11.38%。     

中国农业化肥投入现状与地区差异性分析

分别从农业化肥投入总量、强度、结构及其粮食增产效应等方面对中国化肥投入现状及存在的问题进行全面分析,并详尽阐述了中国化肥投入的时空差异特征。研究发现,高强度的化肥投入对粮食增产的作用已变得不显著,表明我国化肥投入已过量,单纯靠增加化肥投入以实现粮食增产只能带来农业经营成本增加并加大环境风险;化肥投入结构仍不合理,化肥利用效率偏低;与经济发展的区域格局一样,我国单位耕地面积的化肥投入强度也呈现出东、中、西逐级递减的特点,同时,几乎所有省区的化肥投入强度已超过225 kg/hm2的施肥上限,东部沿海部分地区更是超过了500 kg/hm2。     

1987-2013年广东省农业化肥和农药施用量特征分析

化肥和农药的使用对农业生产具有极大的促进作用,但也伴随着环境污染问题。本研究对广东省1987-2013年的化肥施用总量,氮肥、钾肥、磷肥、复合肥、农药的施用量和单位面积施用量、化肥施用强度等进行分析。研究发现:自1987年开始,广东省农业化肥施用总量、氮肥、钾肥、磷肥、复合肥、农药施用量逐年递增,但增幅各不相同;钾肥和复合肥增长较多;化肥施用强度不断增加,2012年比1987年增长了2.87倍,远远超过了国际上公认的化肥施用安全上限(225 kg/hm2)。广东农业化肥和农药施用量在改革开放初期、城镇化发展初期、种植结构调整期和政策调整期,均表现出不同的特征。