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。     

浙江省农用化肥时空分析及环境风险评价

基于化肥投入强度、使用效率和安全阈值的概念,利用农田化肥使用的环境风险评价模型,分析了浙江省1978—2017年农用化肥情况.结果表明:浙江农用化肥总量和耕地化肥使用强度从1978年到2017年呈现先升高再降低的趋势,地区间存在明显差异.2017年,浙江省农用化肥风险指数为0.69,处于中度风险,其中钾肥使用处于低风险...     

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。     

江苏省化肥使用的时空变化及环境安全使用量探讨

分析江苏省化肥使用量在时间和空间的变化,探讨江苏省化肥的环境安全使用量.研究表明:江苏省自1979年到2009年单位耕地面积化肥使用量的年平均增长率是4.5％.江苏省1979-1989年、1990-1999年、2000-2009年3个不同时段的粮食产量和化肥使用量的相关系数分别是0.862、0.835、0.671,粮食产量明显受土地报酬递减率的制约.苏北地区的单位耕地面积化肥使用量是苏南地区的2.2倍,其中徐州市的化肥使用量是南京市的3.2倍.目前江苏省化肥使用量大大超出了环境安全使用量.通过模拟和对比分析,认为江苏省平均化肥使用量不宜超过600～ 650 kg/hm2,各地可以根据当地情况适当降低化肥用量,通过改进施肥措施等技术提高粮食产量.     

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。     

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。     

中国蔬菜种植化肥施用强度时空演变及影响因素

为探究现阶段中国蔬菜种植中的化肥施用情况,利用2009—2018年中国省级面板数据(统计数据未含港、澳、台地区,下同)分析了蔬菜化肥施用强度的时空演变特征及空间相关性,构建个体固定效应下的空间杜宾模型分析了蔬菜化肥施用强度的影响因素及其空间溢出效应。结果表明:在时间上,蔬菜化肥施用强度总体呈现基本平稳后波动上升的变化趋势,蔬菜种植中依然存在较大的化肥减量潜力;在空间布局上,各省份蔬菜化肥施用强度存在显著的空间自相关性,呈现出一定程度的空间集聚特征。东南沿海省份的蔬菜化肥施用强度总体高于内陆省份,华北地区省份主要表现为“高—高”集聚特征,少量东南沿海省份表现为“低—低”集聚特征;农村居民人均收入、蔬菜规模化经营程度及农业现代化水平对蔬菜化肥施用强度有显著的负向影响;非农业劳动力占比对蔬菜化肥施用强度有显著的正向影响;农村居民人均收入、蔬菜规模化经营程度和非农业劳动力占比具有显著的空间溢出效应。     

福建省化肥施用强度时空分布及影响因素分析

为掌握福建省化肥施用强度及影响因素,对化肥施用强度相关统计数据进行分析。结果表明,2018年度福建省化肥用量为110.74万t,全省平均化肥施用强度为34.11 kg/亩,超过国家生态化肥施用强度标准(17.67 kg/亩),其主要影响因素是化肥用量高及总种植面积减少。本文可为福建省化肥用量调整、改善施肥结构提供理论依据,为有效降低化肥施用强度,促进福建生态文明试验区建设具有重要意义。     

江苏省化肥施用强度时空演变及差异分析

[目的]研究江苏省化肥施用规律并为化肥减量提出建议。[方法]以江苏省2000—2016年化肥施用量及农作物播种面积为原始数据,计算得到该时期江苏省化肥施用强度,并在此基础上计算化肥施用的变异系数及泰尔指数以研究其时空变化。[结果]江苏省化肥施用强度经历了受城镇化影响上升后受农业结构及相关政策影响下降的过程,在2007年达到最大值,为463.40 kg/hm~2;变异系数与泰尔指数变化趋势基本相同,2000—2014年逐年上升,近年有下降趋势,表明江苏省化肥施用强度区域差异经历了一个先上升后下降的过程;江苏省化肥施用强度受自然条件、社会经济发展及农业发展水平影响在空间上呈"北高南低"的特征;随着时间延长,大多数城市的化肥施用强度逐渐下降。[结论]从发展节肥技术、加快推进农业现代化、加强政府引导3方面提出化肥减量的建议。     

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。     

慈溪市蔬菜农药残留时空变化及质量安全风险评估

对慈溪市农产品批发市场、散户种植和蔬菜生产基地的7大类500个蔬菜样本的20种农药残留情况进行了定点跟踪监测。结果表明,2008年蔬菜农药总残留量具有先上升后下降的动态变化趋势;其中豆类、茎类和叶菜类蔬菜农药残留超标率高于其他种类蔬菜,散户蔬菜高于农批市场蔬菜和基地蔬菜;从安全指数和农药污染综合值评价,乙酰甲胺磷、三唑磷、氧乐果、毒死蜱、氰戊菊酯和氯氟氰菊酯是影响慈溪市蔬菜质量安全的主要因素。     

施肥后玉米镉污染风险评价分析

[目的]明确施肥后玉米的镉(Cd)污染风险,为指导Cd污染未超标土壤上玉米合理施肥及安全生产提供参考.[方法]采用大田试验,在玉米季分别设不施肥(CK)、施入氮钾肥(NK)及氮钾肥配施不同用量钙镁磷肥(NP1K、NP2K、NP3K、NP4K)等6个处理,研究施肥后玉米产量及秸秆和籽实的Cd吸收累积量,分析其与种植后土壤pH、速效磷、碱解氮、速效钾、有效Cd、全Cd等的相关性,并对土壤Cd平衡进行探讨.[结果]氮钾肥施用及氮钾肥配施钙镁磷肥均能显著促进玉米生长(P<0.05,下同).与CK相比,NK处理显著提高玉米秸秆和籽实的Cd含量及其累积量;在氮钾肥配施钙镁磷肥各处理下,尤其当施磷量(P2O5)高于150 kg/ha时,秸秆Cd含量显著低于CK,而籽实Cd含量与CK相当或显著降低;秸秆和籽实的Cd含量及其累积量随磷肥施用量的增加呈下降趋势.相关性分析结果表明,籽实Cd含量分别与土壤有效Cd、碱解氮、速效钾呈显著正相关,与土壤速效磷、pH呈显著或极显著(P<0.01)负相关.秸秆Cd含量与速效磷呈显著负相关,与速效钾呈显著正相关.土壤Cd平衡表明,只有在秸秆全量还田,且高量施用磷肥(P2O5600kg/ha)的情况下,土壤Cd才会累积,且安全年限较长.[结论]在Cd污染未超标土壤上施人适量氮钾肥或氮钾肥配施钙镁磷肥基本上不会构成玉米地和玉米的Cd污染超标风险.     

中南丘陵区土地利用格局时空变化分析——以湖南省醴陵市为例

利用1993年和2003年遥感影像资料,结合地理信息系统技术,分析了湖南省醴陵市土地利用格局时空变化特点.结果显示:1) 1993-2003年醴陵市的土地利用结构变化不大,土地利用类型均以林地和水田为主,二者占研究区总面积的80%以上;其次是城乡建设用地,占研究区总面积的8%左右,其他用地面积都在5%以下.2) 土地利用变化以水田、旱地、园地、未利用地的减少和城乡建设用地、林地、水域的增加为主要特征,其中变化量最大的是水田,10年中减少了1 780.62 hm2,其次是林地和城乡建设用地;减少最快的是旱地,年平均减少75.4 hm2,城乡建设用地增加最快,年平均增加136.0 hm2.     

Reducing environmental risk of nitrogen by popularizing mechanically dense transplanting for rice production in China

The high nitrogen (N) application rates typically used in Chinese cropping systems have led to diminishing returns for yields and have also imposed substantial environmental costs. Here, we estimate that the annual N loss from rice production in China reached approximately 2.6×10⁹ kg from 2011 to 2015, and we demonstrate that adoption of the mechanically dense transplanting technique by producers is an effective method to reduce N loss from rice cropping systems without suffering a yield penalty.     

长期定位施肥下设施土壤重金属积累及生态风险的研究

为了了解在长期不同施肥处理下改良设施土壤的同时,设施土壤中重金属的含量与污染状况,本文以长期定位施肥的设施土壤(建于2009年)为供试土样,研究了不同施肥处理对设施土壤中重金属(Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn)积累的影响,并对其进行重金属污染及潜在生态风险评价。结果表明,不同施肥处理下,土壤中除Cd以外的其他5种重金属在土壤中的含量均未达到污染水平。Cd、Cr、Zn在鸡粪、秸秆、K_2SO_4、生石灰与复合肥共同施入时积累速率最大,Cu、Ni、Pb在鸡粪、秸秆与复合肥同时施入时积累速率最大。目前,Cd仅在CK处理下无污染,其他处理均产生污染,其中在鸡粪、秸秆、K_2SO_4、生石灰与复合肥5者共同施入时污染最严重,且20年后污染将加剧。同时该处理下的土壤Zn将于近20年后超标,造成污染。该处理下土壤的综合污染状况也最为严重。而不同施肥处理均可增加土壤重金属生态风险,其中5者同时施入时生态风险最强。研究表明,鸡粪、秸秆、K_2SO_4、生石灰与复合肥不同组合的长期施入可导致设施土壤重金属不同程度的积累,产生污染,增加其生态风险。     

Spatio-Temporal Changes in the Rice Planting Area and Their Relationship to Climate Change in Northeast China: A Model-Based Analysis

Rice is one of the most important grain crops in Northeast China (NEC) and its cultivation is sensitive to climate change. This study aimed to explore the spatio-temporal changes in the NEC rice planting area over the period of 1980–2010 and to analyze their relationship to climate change. To do so, the CLUE-S (conversion of land use and its effects at small region extent) model was first updated and used to simulate dynamic changes in the rice planting area in NEC to understand spatio-temporal change trends during three periods: 1980–1990, 1990–2000 and 2000–2010. The changing results in individual periods were then linked to climatic variables to investigate the climatic drivers of these changes. Results showed that the NEC rice planting area expanded quickly and increased by nearly 4.5 times during 1980–2010. The concentration of newly planted rice areas in NEC constantly moved northward and the changes were strongly dependent on latitude. This confirmed that climate change, increases in temperature in particular, greatly influenced the shift in the rice planting area. The shift in the north limit of the NEC rice planting area generally followed a 1°C isoline migration pattern, but with an obvious time-lag effect. These findings can help policy makers and crop producers take proper adaptation measures even when exposed to the global warming situation in NEC.     

环境因子对鲍和牡蛎精子运动能力及受精率的影响

研究了环境因子如K^ 、Na^ 、Ca^2 、Mg^2 、Cl^-、SO4^2-以及蔗糖、pH、氨海水对皱纹盘鲍（Haliotis discus Hannai）和太平洋牡蛎（Creastrea gigas）精子运动及受精率的影响。精子在0.4-0.5mol/L的NaCl、KCl溶液中运动能力为1005，但受精能力较差或完全不受精。在替代海水中无Ca^2 的情况下，牡蛎不受精，但鲍有较低的受精能力。Mg^2 作用不明显。在0.5-0.6mol/L蔗糖溶液中鲍精子能运动，且有较低的受精能力，但牡蛎精子完全不能运动和受精。氨海水对精子运动有一定的刺激作用。在pH为6.0-8.0时精子运动能力较强，但受精的pH适宜范围为7.0-8.0，同时鲍和牡蛎在精子运动和受精方面有明显差异。