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。     

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。     

河北省县域农业绿色发展指标时空变化特征

为剖析河北省县域农业绿色发展的主要问题及限制因素,本文以河北省135个县(区)为研究对象,围绕社会、经济、生产力、资源和生态环境5个维度,选取了26项农业绿色发展指标,基于专家意见和统计资料,参照农业绿色发展程度将入选指标从高到低划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ级,并定量分析了1996年和2016年河北省县域尺度的农业绿色发展指标时空变化特征。结果表明, 20年间河北省农业生产条件不断改善,农业机械化水平与农田灌溉水平均有不同程度的提升;农业经济效益大幅增长,单位面积农业产值与人均可支配收入分别增长了1.96倍和3.05倍;农业生产能力持续提升,表现为单位面积热量产量及植物蛋白产量持续上升,氮素利用效率有所回升;资源投入持续增加,表现为氮、磷、农药及农膜的使用强度不断增加;环境风险仍处于较高水平。从空间变化来看,河北省东北部和南部地区社会发展、经济和农业生产的农业绿色发展程度呈提高趋势;而资源和生态环境指标绿色发展程度总体表现为下降趋势,呈现出西北部和东南部地区高的特征。5类指标绿色发展程度等级处于Ⅰ级水平的县域数量占比较高,呈现明显的空间差异。河北省农业绿色发展的主要瓶颈问题来自资源短缺、环境污染和生态破坏,造成以上问题的原因是资源投入过高、种养结构改变和农牧分离严重,下一步需要提高资源利用效率,保持产地环境的清洁和生态系统的稳定,快速推进河北省县域的农业绿色发展。     

中国绿色农业的发展

“绿色农业”是最近几年提出来的新的农业发展模式。该文对“绿色农业”提出的过程及内涵作了简要描述;对中国绿色农业的发展成就,从12个方面进行了总结和概括;最后,指出中国绿色农业存在的问题和发展前景。     

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...     

绿色转型视域下平顶山市农业发展对策

农业绿色转型是实现农业可持续发展的必然途径。为给河南省平顶山市农业绿色转型提供参考,阐述了绿色农业的内涵及农业绿色转型的必要性,通过对平顶山市农业绿色转型的现状进行分析,指出当前平顶山市面临着农民对绿色农业认知不清、农业绿色转型短期内效益不高、绿色农业技术水平相对落后三大挑战,并提出“加强涉农人员培训,创新农业人才培养;完善财政补贴政策,充分调动农民积极性;提高新技术应用水平,赋能农业绿色转型”等对策建议。     

农业绿色发展中机械化与信息化发展的思考

农业绿色发展的根本出路在于农业机械化和信息化.我国农业经营规模和方式多样化,经营者对农业机械化和信息化的认识不一,导致经营决策不科学,在农业机械化发展前期阶段存在科技含量较低、形式多乱杂、系统化和配套率较低、作业范围狭窄带来重复投入较多等问题,这些问题的存在已不能适应农业绿色发展的需要.基于此,分析我国农业绿色发展中机...     

农业绿色发展措施探讨

发展农业绿色是农业发展观的一场深刻革命,是实现农业生产生活生态协调统一、可持续发展和农业农村现代化的必由之路。介绍了绿色农业的内涵及其重要意义,分析了当前绿色农业发展中存在的问题,并针对性地提出提升农民对农业绿色发展的认知,以科技创新缩小农产品供求差距,加强绿色品牌建设与营销,加强技术、资金投入及专业人才引进力度等措施。     

论绿色农业发展的有效路径

《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》提出,要实现生产生活方式绿色转型,优化农业生产结构和区域布局。我国农业正处在转变发展方式、优化经济结构、转换增长动力的攻关期,可见发展绿色农业是农业未来的发展方向,更是农业农村部门的使命。本文分析了新发展背景下绿色农业的发展方向和绿色农业生产发展面临的问题与挑战,从而总结当前推动绿色农业发展的路径,为“十四五”期间的农业现代化发展提供参考。     

依托资源优势 发展绿色农业

绿色农业是推动农业和谐、可持续发展的主导模式,是当代农业发展的必然选择和必由之路。莱阳绿色农业起步较早,基础坚实,科技型、外向型优势明显。建设国家级绿色农业示范区,可以总结形成独具特色的绿色农业发展模式,为全国类似地区起到示范带动作用。     

中国食物链养分流动与管理研究

为寻求食物生产与消费系统中粮食安全、资源高效和环境友好的协调和农业绿色发展途径,研究团队构建了\"土壤-作物-畜牧-家庭-环境\"(简称食物链系统)研究体系,运用物质流动和养分代谢理论方法创立了养分流动模型,深入研究了该系统养分流动规律及调控机理,经过近十多年系统研究,获得结果如下:(1)提出食物链养分流动金字塔概念模型,创建了食物链系统养分流动模型。通过分析养分在\"土壤-作物-畜牧-家庭-环境\"系统的行为特征,发现养分从\"土壤-作物-畜牧\"向\"家庭\"的流动呈金字塔状,其形状决定了系统生产力、养分效率和环境效应。处于金字塔顶端的\"家庭\"消费驱动了系统养分流动,决定了养分效率;\"土壤-作物-畜牧\"位于金字塔底层,支撑顶层\"家庭\"消费,决定了系统养分通量,也是养分调控的核心。在此基础上,开发了食物系统养分流动模型——UFER,构建了参数体系,实现了国家和区域尺度食物链氮磷流量、利用效率和环境排放的定量分析。(2)揭示了食物链系统氮磷养分流量、利用效率及其资源环境代价的时空变化特征。阐明了我国土壤-作物系统、农牧系统和整个食物链系统氮磷养分流量、养分效率和环境排放的时空分异特征;明确了土壤作物、畜牧和家庭各子系统对整个食物链养分环境排放的贡献;提出了食物氮(磷)代价概念,发现我国食物生产和消费的资源环境代价增速很快,已远远超过发达国家。(3)明确了食物链系统养分流动的驱动因素,阐明了提高养分效率和降低环境排放的调控机理。明确了决定食物链系统养分效率的关键环节,发现城镇化、食物结构变化和畜牧业发展是食物链养分流动加速的主要驱动因子;阐明了增加粮食和饲料进口、优化膳食结构和改善农牧业养分管理技术等对食物链系统优化的效应及作用机制。发现农牧结合和粪尿资源化利用是大幅度减少化肥需求和环境排放的关键途径,是实现农业绿色发展和食物链养分优化管理的重要突破口。     

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。     

长江经济带农业绿色增长的时空格局及影响因素研究

加快发展方式转变,促进农业绿色增长是缓解农业污染、提高农业效率的重要举措。长江经济带是我国重要的农业生产区域和产粮基地,为科学分析长江经济带农业绿色经济增长水平及其影响因素,本文采用能值方法定量研究了2003—2017年长江经济带农业绿色生产总值。在此基础上,利用空间计量经济模型分析其时空格局与影响因素。结果表明:1) 2003—2017年长江经济带农业绿色生产总值总体稳定上升,且增幅小于农业传统生产总值,农业绿色生产总值占农业传统生产总值的比重呈下降趋势。2)长江经济带农业绿色生产总值的区域差异明显,其空间格局仍未改变传统经济增长东部高、西部低的空间分布特征。3)长江经济带农业绿色增长在全局上具有显著的空间集聚特征,但这种集聚效应呈逐步减弱趋势。4)经济发展水平、科技创新能力、基础设施投资、劳动力素质和农业政策五大因素对本地区农业绿色增长产生正向影响;科技创新能力、基础设施投资对周边地区农业绿色增长产生积极作用。总体上看,长江经济带农业绿色生产总值稳定上升,且呈现\"东部高、西部低\"的空间分布特征;经济发展水平、科技创新能力等5大因素综合驱动该时期农业绿色增长的时空变化。     

江苏省农牧系统磷元素流动特征及其影响因素分析

探明江苏省农牧系统磷素流动特征及其影响因素,可为农牧生产体系可持续发展提供理论依据。通过文献调研、数据分析等方式,结合NUFER(NUtrient flows in Food chains, Environment and Resources use)模型,定量分析了江苏省1998—2018年间农牧生产体系的磷素流动特征,明确了农牧系统磷元素流动影响因素。结果表明:1998—2018年,江苏省农牧系统磷素输入总量由423.19 Gg下降至382.86 Gg,主要减少的输入项为化肥和外源饲料,其中单位耕地面积化肥磷素投入量由78.78kg·hm~(-2)降至67.27kg·hm~(-2),外源饲料磷供应量由58.07 Gg降至46.54 Gg;农牧系统输出项中,磷素输出总量由194.24 Gg增至255.06 Gg,主要输出项为作物主产品和动物副产品,其中作物主产品磷素携出量增幅较大,由77.53 Gg增至131.86 Gg;农田生产子系统的磷素利用率由31.82%上升至52.46%,畜牧生产子系统的磷素利用率变化较小,维持在27.67%～35.31%。农牧系统磷素利用率趋势与农田生产子系统的利用率趋势较为一致,由16.55%上升至32.24%;单位农牧产品磷素损失呈下降趋势,由0.26kg(P)·kg~(-1)下降至0.12kg(P)·kg~(-1)。1998—2018年间,江苏省农牧业发展迅速,磷素总输入量逐年下降,农牧产品产量逐年上升,磷素环境总损失量(径流、侵蚀、淋溶和粪尿损失)逐年下降。受化肥投入量减少、测土配方、种植及养殖结构调整等因素影响,农牧系统磷素利用率略高于全国平均水平,养分管理取得初步成效,但仍有一定的进步空间。为促进江苏省农牧业可持续发展,应进一步控制磷肥输入、加大有机肥和本地饲料输入量、提高秸秆和畜禽粪便综合利用率、调整种植结构和养殖布局,发展小麦、玉米、水蜜桃、草莓种植业,限制蛋鸭养殖业。     

海南岛土壤质量系统评价与区域特征探析

研究建立了海南岛热带地区土壤质量系统评价模型 ,并对该岛土壤质量进行综合评价 ,结果表明海南岛土壤养分有效性为主要限制因子 ,水分有效性和根系适宜性状较好 ,土壤综合质量中等偏上。与林地相比其他土地利用方式土壤质量均有所下降     

山西省农牧生产体系磷流动空间变异特征

为揭示山西省农牧生产体系磷流动空间分布特征,进一步为养分资源综合管理提供科学建议,本研究使用食物链养分流动模型(NUFER)与Arc GIS相结合,以2011年山西省11个地市农牧生产体系为研究对象,计算了农牧生产体系中的磷流动、损失及账户平衡,并对各个生产体系的磷利用效率(PUE)、有机废弃物中磷的循环利用效率、磷的损失途径等重要指标进行了综合评价,描述了2011年山西省各地市农牧生产体系与区域尺度的磷流动变化特征。研究结果表明,山西省各地市农牧体系磷的投入和损失差异较大,农田生产体系投入范围在22.5~83.0 kg·hm~(-2),而整个农牧生产体系损失区间在2.7~8.8 kg·hm~(-2);磷的投入和损失均总体呈现东南部高、西北部低的空间分布格局;各地市农田磷素均有盈余但程度不均,为9.4~48.4 kg·hm~(-2)。农田生产系统的磷素利用效率(PUEc)高于全国平均水平;农牧生产体系的磷利用效率(PUEc+a)较低,全省平均水平仅为30.3%,主要是由于农牧分离较为严重;有机废弃物的循环利用效率较低(60%)。省域东南部存在潜在环境风险,晋城、晋中等地市有大量的粪尿磷未得到回收利用,可作为周边农业主产区的农田养分资源。因此通过提高农牧生产体系的养分管理水平和区域间养分资源协同管理,能够大幅提高磷的利用效率,同时有效降低环境风险,实现山西农业可持续发展。     

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。