基于物质流分析的高集约化农区环境风险评价

该文将经济-环境系统研究领域的物质流分析方法运用在高集约化农区的环境风险评价中,构建了高集约化农区环境风险指数模型,并以湖南省桃江县为案例区,分析测算了2001-2012年的物质输入-输出变化,对高集约化农区环境风险进行了初步评价。结果显示:1)以人口压力、农业产值、耕地面积和农业技术水平为主要驱动力,农产品的生产增加,但物质投入和物质输出指标在12 a间波动上升,物质投入的增加导致了污染排放的同步增长;2)人均物质投入、人均物质产出持续提高,资源生产率和环境效率降低,创造单位农业经济产值的资源消耗和污染排放量有所下降;3)总体环境风险在2004年之后增加,但以2010为转折点开始得到有效控制;4)基于物质流分析的环境风险评价方法可较全面的反映高集约化农区环境风险的演变规律及结构特点,较好的揭示环境风险的发展程度及变化特征。     

不同水肥管理对京郊设施菜地氮素损失及氮素利用效率的影响

定量分析不同水肥管理下设施菜地的氮素损失途径及氮素利用效率,可为合理制订菜地水肥管理措施提供科学依据。2009年在北京市顺义区设施番茄大棚设置了6种水肥管理模式：（1）传统施肥＋传统畦灌（N1F1）;（2）优化施肥＋优化畦灌（N2F2）;（3）减量施肥＋优化畦灌（N3F2）;（4）传统施肥＋传统滴灌（N1D1）;（5）优化施肥＋优化滴灌（N2D2）;（6）减量施肥＋优化滴灌（N3D2）。利用田间观测数据对EU—Rotate_N模型进行了校验,并计算了各水肥管理下设施菜地的氮素淋失、气体损失和氮素利用效率。结果表明,各处理的土壤氮素淋失量占施肥总量的1％-9％,气体损失占施肥总量的5％-14％,各处理氮素淋失表现为N1FI〉N3F2=N2F2〉N1D1〉N2D2〉N3D2。滴灌处理的淋失量比对应畦灌处理减少了72％-87％,气体损失量比畦灌处理平均降低了40％,其氮素利用效率比对应畦灌处理提高32％。36％。在保证蔬菜产量影响不大的情况下,优化施肥和滴灌均能有效地降低氮素淋失和气体损失,提高氮素利用效率。     

不同水肥管理对京郊设施菜地氮素损失及氮素利用效率的影响

定量分析不同水肥管理下设施菜地的氮素损失途径及氮素利用效率,可为合理制订菜地水肥管理措施提供科学依据。2009年在北京市顺义区设施番茄大棚设置了6种水肥管理模式：（1）传统施肥+传统畦灌（N1F1）;（2）优化施肥+优化畦灌（N2F2）;（3）减量施肥+优化畦灌（N3F2）;（4）传统施肥+传统滴灌（N1D1）;（5）优化施肥+优化滴灌（N2D2）;（6）减量施肥+优化滴灌（N3D2）。利用田间观测数据对EU-Rotate_N模型进行了校验,并计算了各水肥管理下设施菜地的氮素淋失、气体损失和氮素利用效率。结果表明,各处理的土壤氮素淋失量占施肥总量的1%~9%,气体损失占施肥总量的5%~14%,各处理氮素淋失表现为N1F1>N3F2≈N2F2>N1D1>N2D2>N3D2。滴灌处理的淋失量比对应畦灌处理减少了72%~87%,气体损失量比畦灌处理平均降低了40%,其氮素利用效率比对应畦灌处理提高32%~36%。在保证蔬菜产量影响不大的情况下,优化施肥和滴灌均能有效地降低氮素淋失和气体损失,提高氮素利用效率。     

农地流转对洞庭湖区水稻产量与氮素污染的影响

该文通过构建ABM（agent-based model）与SFA（substance flow analysis）的耦合模型,模拟农地流转对水稻种植与氮素环境效应的影响,为决策者权衡粮食生产与环境风险两者之间的关系,制定合理的调控政策提供参考依据,并以洞庭湖双季水稻种植区大栗港镇为案例,对该耦合模型进行了实证研究。结果表明：1）随着农地的流转,耕地逐渐向规模种植农户转移,提高了双季稻种植比例和区域水稻总产量;2）因农地流转所致的作物种植制度的变化,导致氮素通过挥发、反硝化、径流以及淋失方式损失的环境输出量呈现先减少后增加的变化趋势,分别从2000年的286.5、77.3、46.4和100.0 t减少到2003年的252.2、67.0、40.4和86.5 t,再增加到2014年的324.03、82.6、49.4和107.2 t,此外,氨挥发是此区域氮素损失最主要的途径,而氮淋失是南方水稻田氮素进入水体中最主要的方式;3）随农地流转,农村土地规模化经营面积的扩大,在耕地地力等级较好的区域,其氮淋失量与氮盈余增长放缓,反而在耕地地力等级较差的区域,其氮淋失量与氮盈余量增加明显。     

基于物质流分析的农业土地利用系统氮素效应分析——以湖南省桃江县为例

为系统分析和评价农业土地利用环境效应,了解农业系统中物质循环规律,提高物质利用效率,本文采用物质流分析方法,通过构建区域尺度农业土地利用系统的物质流分析框架和评价指标体系,以湖南省桃江县为案例区,综合评价了该区域农业土地利用系统中氮素利用效率及环境健康状况。结果表明:(1)1980—2013年,桃江县农业土地利用系统生产输入氮素量和环境输入氮素量显著增加,2013年比1980年分别增加了1.2倍和0.4倍;其中,生产输入方式是桃江县氮素输入总量的主要来源,占2013年总输入量的77%。(2)1980—2013年,桃江县氮素输出总量逐年波动增长,而产品输出氮素量却增加不多,但环境输出氮素量比1980年增长了1.4倍。(3)与此同时,桃江县农业土地利用系统氮肥投入强度逐年增长,至2013年其值达到328.4 kg·hm~(-2),超过了警戒值(250.0 kg·hm~(-2));此外,桃江县氮素物质利用效率逐年降低,物质生产效率还处于较低水平,还需进一步采取措施,调整农业结构,提高农产品附加值。(4)1980—2010年桃江县农业土地利用系统生态稳定性和环境健康质量逐年恶化,然而,在2010—2013年桃江县的环境健康质量有所好转,其氮素养分负荷由2010年的208.8 kg·hm~(-2)回落至2013年的154.1 kg·hm~(-2)。