华北平原典型区域农牧系统氮素流动及其环境效应 ——以河北省为例

【目的】以华北平原典型地区河北省为例,明确农牧系统氮素养分流动特征和环境效应,分析农牧系统氮素循环利用率和农牧业结合的程度,探讨农牧系统氮素的优化管理途径,为农牧业养分循环和绿色可持续发展提供科学依据。【方法】以河北省“农田-畜牧”生产系统为边界,在整理统计资料、文献数据和调研数据的基础上,利用物质流分析方法,分别定量1980-2015年河北省农田体系、畜牧体系和农牧系统的各个氮素输入和输出项,同时利用氮素利用率、氮素盈余量和氮素回田率等指标分析氮素流动特征与环境效应。农牧系统的氮素输入项主要包括化肥、生物固氮、干湿沉降、灌溉、人粪尿还田、外源饲料;氮素输出项主要包括农田体系主产品的本地消费、外销,畜牧体系主产品的本地消费、外销,农牧系统大气排放、水体排放;内部的氮素循环项主要包括农田系统副产品还田、农田系统主、副产品作为本地饲料、畜牧系统副产品还田。【结果】1980-2015年,河北省农田生产体系氮素年均输入量增加1.9倍,而作物收获氮量仅增长1.5倍,导致农田氮盈余量和损失量分别增加1.7和1.9倍,氮素利用率由47.2%降至41.4%。与有机肥氮投入相比,化肥氮投入占农田总氮投入60%以上,近年来接近70%。区域间农田养分平衡差异大,氮素输入方面,邯郸市和唐山市较高（＞600 kg·hm^-2）,承德市最低（＜200 kg·hm^-2）;氮素盈余方面,唐山市最高,为267.8 kg·hm^-2,衡水市最低,为51.6 kg·hm^-2。畜牧体系氮素输入量也明显增加,在2005年达到最大值,为1980年的7.7倍;畜禽产品和粪尿氮素产生量同时呈现增加趋势,尤其是粪尿氮素产生量由21.8×10⁴ t增加到115.3×10⁴ t;各区域间动物粪尿氮素产生量存在明显差异,其中氮素产生量最高为邯郸市（377.3 kg·hm^-2）,最低为衡水市（122.6 kg·hm^-2）。外源饲料氮素依赖率由60.5%增至72.7%,畜牧粪尿氮素还田率由70.4%降至30.2%,但畜牧体系氮素利用率由6.4%增至16.3%。从农牧系统整体来看,1980-2015年氮素输入总累计量高达9 038.9×10⁴ t,化肥氮素投入量约占总氮素投入量的55.7%,外源饲料氮素投入量占总氮素投入量的33.1%,农牧产品累计总输出氮为2 537.4×10⁴ t,占总累计输入氮量的28.1%,向大气、水体累计排放的总氮量高达4061.2×10⁴ t,约占总累计输入氮量的44.9%。【结论】1980-2015年河北省农牧系统氮素投入量大幅度增加,氮素富集和环境排放严重,氮素利用率偏低,不同区域单位面积氮素平衡存在较大差异,农田生产与畜禽生产之间养分循环严重脱节。因此,应该充分利用本地饲料资源,提高有机肥的还田率,走农牧结合的道路,从而降低因“农牧分离”造成的“高投入-低效率”代价,促进农牧业可持续发展。     

河北省农田生态系统氮养分平衡状况研究

借助物质流分析中"输入=输出+盈余"的物质守恒原理和农田生态系统氮养分平衡模型,利用1980～2005年河北省农业统计资料和文献查询获取的参数,估算了河北省不同年度和不同地区的氮养分输入、输出以及养分的盈余量.结果表明河北省氮养分盈余总量是逐年增加的,不同地区的投入量也远远大于作物带走的养分量,氮养分盈余带来的环境安全问题必须引起高度地重视;化肥和有机肥是河北省农田生态系统氮养分收入的主要输入项,但生物固氮、灌溉和湿沉降等其它途径带入的氮养分也不可小视,如果忽视这部分养分对农田生态系统的作用必然会造成氮肥的过量施用.     

河西走廊绿洲灌区循环模式"农田-食用菌"生产系统氮素流动特征

河西走廊绿洲灌区在农业产业化进程加快的同时,也带来了水资源和生态环境的压力.本文利用养分流动和模型分析的方法,分析河西走廊绿洲灌区典型“农田-食用菌”生产系统(农田-食用菌集约生产模式、农田-食用菌单户生产模式、农田单作)的氮元素流动特征.结果表明:农田作物秸秆通过食用菌体系还田使氮素利用率提高了10％左右,秸秆还田氮输入量(165.6kg· hm-2·a-1)占农田氮素总输入量的37.1％,使化肥氮输入量减少,因此秸秆氮的合理循环利用可作为减少化肥投入的有效途径.但农田氮素仍有盈余,单位面积氮盈余量高达217.0 kg·hm-2· a-1,未能实现循环模式内养分平衡的理想效果,因此优化氮素管理、确定合理的大田作物和食用菌面积、调整农业产业结构是解决该问题的关键.     

秦岭北麓地区农田土壤养分平衡状况演变分析

【目的】研究陕西秦岭北麓地区近30年农田土壤养分平衡状况的演变趋势,为评价该区域土壤肥力变化并分析其产生的环境效应提供参考。【方法】以位于陕西秦岭北麓的周至、户县和长安3个区县为研究对象,采用养分平衡法分析这一地区1980-2009年农田土壤养分的平衡状况。【结果】自1980年以来,研究地区农田化肥和有机肥的投入量均呈增加趋势,其中化肥投入量占养分总投入量的比例由1980年的47.2%增加到2009年的75.4%增幅较大;而有机肥投入量所占比例却由1980年的34.8%减少到2009年的18.8%。农田土壤中N一直处于盈余状态,P₂O₅则由亏缺转向明显盈余,K₂O一直亏缺,但平衡率呈减小的趋势。【结论】陕西秦岭北麓地区应采取“减氮、控磷、增钾”的措施,以控制该区域农田土壤因N、P₂O₅盈余过量而可能带来的农业面源污染问题。     

东北地区农田土壤氮、磷平衡及其对面源污染的贡献分析

采用农田生态系统氮、磷平衡计算方法,对东北地区土壤氮、磷养分平衡状况及其对面源污染的贡献进行了研究。结果表明,东北三省农田化肥用量随时间的增加而增大,但不同种植区间化肥投入差异较大;氮、磷肥用量是造成农田土壤氮、磷平衡空间差异的直接因素,两者呈极显著相关关系;由于化肥投入量的增加,东北三省农田土壤氮、磷平衡均由建国初期的亏缺转为盈余,赢余量呈现随时间增加而增大的趋势,但区域间差异较大。与80年代相比,2002年由东北三省农田土壤总氮平衡和总磷平衡进入水体环境的氮、磷负荷均有所增加,各省农田进入水体环境氮、磷负荷的升高幅度分别为:辽宁,氮负荷29%,磷负荷3%;吉林,氮负荷93%,磷负荷229%;黑龙江,氮负荷39%,磷负荷125%。果树蔬菜种植面积比例的增加是造成农田土壤氮素盈余增加的原因之一,两者呈极显著相关关系。随着辽河流域果树、蔬菜种植面积的逐年增加,果树和蔬菜农田土壤养分过度累积对辽河水体面源污染的贡献不容忽视。     

现代密集型农业生产模式下农田土壤肥力质量演化趋势——以关中灌区澄城县为例

以1982年全国土壤普查材料为背景值,对2010年关中灌区农田土壤养分状况进行系统研究,分析了澄城县土壤养分的变异趋势。结果表明,关中灌区土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷含量均比1982年土壤普查时有较大程度的提高,速效钾整体呈现出下降趋势。当地农业用地土壤养分的提高与化肥投入量和秸秆还田等现代化农业耕作方式有关。     

北京市平谷区农田土壤养分评价与变化特征

2005年平谷区农田耕层土壤养分分析结果表明,全区耕层土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾的平均含量分别为14.51g/kg、0.89g/kg、32.80mg/kg和136.79mg/kg,有机质和全氮含量总体处于中等水平,速效磷和速效钾含量总体处于高水平。在集中分布区,土壤有机质含量的次数分布曲线近似于呈偏正态分布,全氮近似于呈正态分布,速效磷和速效钾近似于呈偏态分布。各养分的变异程度由小到大依次为有机质、全氮、速效钾、速效磷。与1980年全国第二次土壤普查平谷区养分含量结果相比,全区农田土壤有机质含量增加了21.8%,全氮含量增加了17.1%,速效磷含量增加了246.0%,速效钾含量下降了8.1%。     

浅论农田物质循环与养分平衡的关系

通过对农田物质循环和养分平衡关系的论述，指出了适时、适量地对农田追施氮磷钾的重要性和必要性，以确保农田单位面积产量的增加。     

北京市农田生态系统氮素养分平衡与负荷研究——以密云县和房山区为例

为揭示北京市农田生态系统氮素养分平衡与负荷状况,利用物质流分析中"输入=输出+盈余"的物质守恒原理,以氮素养分为介质建立农田生态系统氮素平衡模型.根据北京地区密云、房山2007年统计资料和文献查询获取的参数,估算了密云、房山氮养分输入、输出以及养分盈余,并分析了养分产生的环境效应.结果表明,2007年损失进入大气和水体环境中的养分总量分别为4 255.26 t和7 728.95 t,盈余在农田生态系统土壤中的养分总量分别为7 320.51t和14 566.64 t,通过损失途径进入环境和盈余在农田生态系统中的单位面积耕地氮养分负荷高风险地区集中在密云、房山的东部地区.通过对比研究.分析氮养分损失态和盈余态负荷基本趋势,找到了污染潜势产生原因.提出了促进农出氮平衡与降低氮养分负荷相应的调控对策和措施.     

禹城市耕地养分时空演变研究

[目的]为了解禹城市区域耕地养分现状和变化情况,掌握中低产田改造结果,进一步提升土地生产力,稳定粮食产量。[方法]比较了山东省禹城市1980和2008年耕地养分的时空变化。[结果]土壤有机质、速效磷的含量均提高1倍以上,而土壤全氮和速效钾的含量也得到较大提高。空间上,2008年各种土壤养分缺乏区面积均大面积下降,1980年盐渍化土壤大面积分布情况得到极大改善,仅1%左右的面积存在轻度盐渍化威胁。[结论]近30年的中低产田改造和盐碱地治理,禹城市耕地土壤质量得到显著提高。     

陕北农牧交错带耕地变化及驱动因子分析

根据陕北农牧交错带社会经济统计资料、土地利用调查数据等 ,对该区 5 0年来的耕地变化及驱动因子进行了分析。结果发现 ,耕地变化态势表现为耕地面积总量减少 ,有效灌溉面积和水田比重大大提高 ,旱地比重明显下降 ;粮食作物面积比重有所上升 ,而经济作物、其他作物比重下降 ;耕地投入增加 ;耕地质量趋于下降。造成耕地变化的主要因素是 :人口增长、城市扩张、工矿与交通建设、农业用地内部结构调整、畜牧业发展及退耕还林还草等。最后 ,提出了合理开发利用资源的战略措施     

耕地集约利用与新型城镇化的耦合关联研究 ——以福建省为例

耕地集约利用与新型城镇化的协调发展对于推动乡村振兴和城乡统筹发展具有重要意义。以福建省9个设区市为研究对象,构建耕地集约利用与新型城镇化耦合协调发展评价指标体系,基于灰色关联度模型,定量评价2008—2018年两系统各要素间的耦合关联程度。同时运用熵权TOPSIS模型和耦合协调发展度模型,研究二者的综合发展水平及其耦合协调发展水平时空特征。结果表明:耕地集约利用与新型城镇化的关联度为0.761,达到较高关联,耕地集约利用为新型城镇化提供发展动力,新型城镇化为耕地集约利用提供要素支持;新型城镇化水平呈逐年上升趋势,而耕地集约利用水平保持稳定;两系统的耦合度先上升后下降,耦合度阶段总体上由中度耦合进入高度耦合,空间分布上呈现出由东西高南北低到南北高中间低演变的特点;二者的协调发展水平总体呈上升态势,协调发展等级由轻度失调衰退过渡为勉强协调发展,空间上主要表现为东高西低的分布格局;相对发展程度状况呈现出耕地集约利用滞后的发展态势。因此,福建省应在现有的资源禀赋上科学投入,以提高耕地集约利用水平,均衡新型城镇化发展差异,完善制度配套,推动协调发展。     

城市和工业化对山东半岛农田系统的影响

[目的]对城市和工业化对山东半岛农田系统的影响进行研究。[方法]以山东半岛为研究区,通过遥感解译、数据空间分析、社会统计数据分析,了解城市和工业化对农田系统的影响。[结果]山东半岛的荒地面积在研究时段先减后增,耕地面积逐渐减少,而果园和林地的面积逐年增加。造成这种差异趋势的主要原因是政府政策和农民利益最大化等因素共同作用的结果。同时,工业和城市化发展使用于农业生产的化肥施用量和农业机械总动力逐渐增加。这种发展趋势对环境、工业和城市化带来了不同影响。[结论]为了社会经济和环境的和谐发展,政府应制定更多的政策来协调社会经济和环境的发展。     

城镇化对粮食产区耕地利用效率的影响

耕地是粮食产区经济发展的重要支撑要素，探究城镇化对耕地利用效率的影响及其作用机制，对保障国家粮食安全、促进乡村振兴有着重要的决策参考价值。本文基于2004—2019年吉林省39个县市的面板数据，运用随机前沿生产函数测算了各县市的耕地利用效率，在此基础上采用中介效应模型探究城镇化对耕地利用效率的影响机制。结果表明：城镇化对粮食产区耕地的粮食产出效率和农业总产值效率有着不同的作用方向，样本县市耕地的粮食产出效率均值为0.67，逐年呈上升趋势，但农业总产值效率均值为0.26，逐年呈下降趋势；城镇化通过提升农业机械化水平、土地规模化、经济发展水平和产业结构升级促进了耕地的粮食产出效率，但抑制了农业总产值效率，其中经济发展水平的中介作用最为明显。因此，本文提出粮食产区在未来城镇化进程中，要通过增加绿色、有机等高附加值粮食作物的种植比例，提高相关因素对耕地农业总产值效率的促进作用，达到粮食产出和农业总产值效率双增长的目标。     

基于GIS的耕地利用动态变化分析——以四川省崇州市为例

根据崇州市土地利用现状变更资料,利用GIS技术,对该市2006～2010年末的空间数据进行了统计分析,阐述了该市5年以来耕地动态变化的趋势,特点及原因。结果显示:崇州市2006～2008年耕地有所增加,主要原因是耕地保护措施的加强,以及未利用地和草地转换为耕地,从2009年开始,耕地减少较多,主要原因是城市化水平的加剧,以及土地利用结构的调整。     

城市和工业化对山东半岛农田系统的影响(英文)

[目的]对城市和工业化对山东半岛农田系统的影响进行研究。[方法]以山东半岛为研究区,通过遥感解译、数据空间分析、社会统计数据分析,了解城市和工业化对农田系统的影响。[结果]山东半岛的荒地面积在研究时段先减后增,耕地面积逐渐减少,而果园和林地的面积逐年增加。造成这种差异趋势的主要原因是政府政策和农民利益最大化等因素共同作用的结果。同时,工业和城市化发展使用于农业生产的化肥施用量和农业机械总动力逐渐增加。这种发展趋势对环境、工业和城市化带来了不同影响。[结论]为了社会经济和环境的和谐发展,政府应制定更多的政策来协调社会经济和环境的发展。     

城市化与土地利用变化研究--以成都市为例

本文以成都市为研究区域,分析城市化进程中土地利用变化的特征,采用回归分析方法,研究土地利用变化和城市化的相关关系及城市化进程对土地利用变化的影响程度。通过分析,发现城市化的快速发展是造成耕地减少和建设用地增加的主要原因,说明城市化与土地利用变化密切相关。     

新疆耕地资源变化与社会经济发展的相关性研究

以1978～2008年的新疆的相关统计资料为基础,借鉴并参考前人的研究,分析了新疆耕地资源数量动态变化的趋势,同时运用逐步回归分析法,探讨了耕地数量动态变化与社会经济因子之间的关系。结果表明,新疆的耕地数量呈现出缓慢增长的趋势,人均耕地面积逐年下降,农业人口的增加以及社会经济的快速发展给耕地带来了不小的压力;农业人口数、人均GDP和城市化水平对耕地资源数量变动的驱动作用比较明显。因此,新疆应在经济发展和耕地保护方面予以协调,采取多样化的措施提高经济发展质量,保护耕地质量。     

农地城市流转驱动力与农地保护研究

无论在发达国家,还是在发展中国家,农地城市流转现象是其实现工业化和城市化所必须付出的一种代价,已经成为经济发展和城市化、工业化进程中的一个普遍现象。人多地少的国情决定我国农地保护的重要性,但是对处于城市化的加速发展阶段的中国,农地流转必将会持续一段时间,可见,中国农地保护面临的形势不容乐观。笔者在他人研究的基础上,认为农地是在地方政府、村经济集体、农民、企业以及居民几大动力主体的相互作用下,在制度缺陷、经济增长、区位状况、城市化以及价值观念驱动力的共同作用下,不断地向城市转移的。最后,提出了保护农地,必须树立科学发展观等对策。     

土地变更调查成果在耕地保护中的应用研究

阐述了土地变更调查主要成果,对该成果在控制耕地转为非耕地、耕地占补平衡和监督评价等耕地保护中的应用进行了探讨,提出了深化应用的建议:建立土地变更调查长效机制;集成数据成果;构建信息共享和社会化服务平台。