北方农牧交错带农牧系统养分流动特征及环境效应研究进展

北方农牧交错带跨度大、范围广、农牧兼有，是研究北方农牧业最具代表性的区域。养分流动直接反应养分循环状况，是农业生态系统平衡的重要表征之一，研究农牧系统养分流动对于发展可持续农牧业，减少环境养分负荷等具有重要意义。总结了农牧系统氮、磷、钾3种主要养分流动特征及其环境效应，提出了农牧系统养分循环亟待深入研究的重要方向，以期为后续农牧系统养分循环的理论研究、提高养分利用率技术手段的研发以及环境政策措施的制定提供借鉴与参考。     

农牧交错带农牧系统氮素流动与环境效应——以山西省为例

【目的】探明山西省农牧交错带农牧生产系统的氮素流动特征及其环境效应,进一步为山西实施区域养分资源管理、加快农牧交错带产业结构调整提供科学依据。【方法】在整理统计资料、文献数据和实地调研的基础上,使用食物链养分流动模型（nutrient flows in food chains, environment and resources use,NUFER）和GIS,估算山西省农牧交错带（主要涉及大同、朔州、忻州、吕梁、临汾和太原等6个地市）42个县区农牧生产系统的氮素账户平衡、流动路径及损失途径。【结果】不同县区农田化学氮肥投入存在“两极分化”的现象,投入水平范围在6.7-253 kg·hm^-2,极值间相差38倍;各县区农田氮素的投入结构也表现出较大差异,主要跟当地化学氮肥施用习惯及农业种植结构有很大的关系;单位农田面积农作物主产品的氮素携出量范围在19.11-96.75 kg·hm^-2,空间上整体呈现南北高、中部低的变化趋势;不同县区农田氮素盈余量在-16-202 kg·hm^-2,氮素亏缺与盈余情况并存;区内畜牧生产系统中外源饲料氮素投入差异较大,朔州市的山阴县外源饲料氮素投入高达0.94×10⁴ t,而忻州的五寨、临汾的隰县、大宁和蒲县,则可以通过作物生产系统来满足畜牧生产系统的饲料需求,也充分反映了各县区畜牧业养殖规模和农牧产业结构存在较大差异;区内单位面积农田动物主产品氮素携出量范围在1.51-27.50 kg·hm^-2,极差25.99 kg·hm^-2,说明各县区畜牧生产系统的生产力水平差异较大,单位农田面积动物主产品的氮素携出量＞13 kg·hm^-2的分布在区域北部朔州市的山阴、怀仁、大同等县区,表明这些县区畜牧生产系统中的氮素利用率较高;单位耕地面积畜禽粪尿氮素负荷较高（＞50 kg·hm^-2）的县区主要分布在区域北部;农牧生产系统氮素损失的空间分布格局明显：一级区（＞200 kg·hm^-2）分布在区域北部,二级区（120-200 kg·hm^-2）分布在区域南部和北部,三级区（＜120 kg·hm^-2）主要分布在区域中部,今后应重点关注区域北部农牧业生产过程中的氮素损失及环境问题。【结论】农业生产结构不合理、“农牧分离”是造成农牧生产系统氮素利用率低下的主要原因,今后农田养分资源综合管理要在空间上合理配置氮素资源,在养分投入上既要考虑化学氮肥和粪尿氮素的投入,还要兼顾来源于环境投入部分的氮素,更要注重和畜牧生产系统的耦合,以最小的环境代价生产更多的农牧产品。     

云南省农牧生产系统氮素流动时空变化特征与环境效应

【目的】研究云南省农牧生产系统的氮素流动途径并评价其环境效应,提高农牧业氮素利用率,改善农业生态环境,为制定符合云南省农业发展规律的政策提供科学依据,实现社会经济生态的可持续发展。【方法】通过运用食物链养分流动模型（nutrient flows in food chains, environment and resources use,NUFER）,从时间序列的角度分析1995-2014年云南省农牧业氮素养分流动时间分异特征,结合GIS,从空间格局角度分析2014年云南省16个地州农牧业氮素养分流动空间分布特征。【结果】1995-2014年云南省农牧系统氮素投入量逐年递增,从1995年的2.1×10⁶ t增至2014年的3.5×10⁶ t。氮肥的施用和饲料进口是造成农牧系统氮素投入量增加的主要原因。农田主产品吸氮量与动物生产系统主产品吸氮量在时间上呈现同向增长的关系,农产品吸氮量1995-2014年间上涨2.1倍,动物生产系统主产品吸氮量上涨8.5倍,其中2000年、2006年变化最为剧烈。云南农牧业快速发展的过程中,由于作物播种面积扩大、栽植技术提高,畜牧业养殖规模扩大,模式改良所引起的氮素吸收效率提高。云南省农牧生产系统氮素流动表现出极大的不平衡性;氮素投入呈现放射式分布特征,中心投入量高,四周投入量逐渐递减。吸氮量则表现出与区域社会经济发展状况相协同的特点,经济发达地区吸氮量较高,经济发展滞后的区域,吸氮量较低。由于地形条件引起的径流、侵蚀、淋洗,以及由于施肥方式不合理所引起的氨挥发是导致农牧生产系统中氮素损失的重要原因。根据云南省氮素投入、吸收和损失规律,可将各地州划分为高投入高排放（大理、昆明、红河）、高投入低排放（曲靖、丽江、楚雄等）、低投入高排放（迪庆、昭通等）和低投入低排放（怒江、普洱）4大类型。【结论】云南省传统施肥方式导致施肥过量,大量肥料通过氨挥发的方式排入大气中,动物养殖过程中产生的粪尿中氮素通过径流、淋溶进入水体,造成农业生产过程中经济效益的降低、环境污染。从空间格局上看,大理、昆明、红河的氮素损失较高。今后亟需改进化肥施用方式,提高化肥利用率,改进畜牧业养殖模式,提高粪尿有机还田的数量。针对主要区域重点治理,采用因地制宜的农牧体系氮素优化管理技术、增加粪尿养分循环和提高氮养分效率,减少氮素向大气和水体中的排放数量,从而实现农牧体系氮素的合理循环。     

基于Mann-Kendall的北方农牧交错带植被时空变化分析

中国北方农牧交错带是时农时牧过渡带,植被生态特征是反映区域生态质量的重要指标,分析该区域的植被生态特征的时空变化规律具有重要意义。基于时间序列MODIS-NDVI数据和土地覆被数据,利用均值法、分段线性回归法和Mann-Kendall趋势分析法,对北方农牧交错带2001-2013年间各种植被的生态特征时间变化情况、不同生态脆弱区的空间差异情况进行分析。结果表明,在时间尺度上,北方农牧交错带植被生态特征处于缓慢恢复态势,并且近几年植被恢复速度大于前十年;从空间上尺度来看,陕西和黑龙江所在区域是植被恢复面积比率最大、恢复速率最快、植被恢复情况最为明显的区域;青海和河北的植被近年来整体处于恢复的趋势,但是也有相对较大面积的区域植被出现显著的退化趋势;生态脆弱和人类活动变化是导致青海和河北区域植被恢复相对不明显的原因。     

近20年重庆市农牧生产体系氮素流动特征及驱动力分析

【目的】通过评价重庆地区农牧系统的氮素流动特征,明确氮素的主要损失途径及驱动因素,提出未来农牧生产中氮素管理措施,为实现重庆地区农牧系统氮养分的高效利用提供数据支撑。【方法】通过查阅文献及统计数据并结合调查研究,采用NUFER（nutrient flow in food chain, environment and resources use）评价方法,以重庆市农牧生产系统为主要研究对象,定量1996-2015年间农牧系统的氮素流动特征,明确其环境代价。在此基础上,探讨人类活动与农牧系统氮素流动特征变化之间的关系,并通过对2020年不同氮素管理情景分析,探索区域氮素的可持续利用途径。【结果】1996-2015年,重庆市农牧系统氮素输入总量增长19.2%,2015年达到1 006 Gg,其中化肥贡献57%以上;氮素输出总量增长16.5%,2015年达到844 Gg,环境损失为最大的氮素输出项,占输出量的61.7%左右,其中农田生产和畜禽养殖系统分别贡献45.1%和54.9%;农牧系统内氮素循环总量增长42.7%,2015年达到448 Gg,其中秸秆还田和畜禽粪尿还田氮量分别达到32.7和95.0 Gg,20年间分别增长55%和44%。1996-2015年重庆市蔬菜瓜果等经济作物种植比例从10%升至28%,粮食作物种植比例从82%降至62%,肉蛋奶等动物主产品输出量增加83%。农牧生产结构的变化与氮素利用和损失的变化呈现显著的线性正相关关系,但人均GDP (gross domestic product)的增长与氮素利用和损失的变化没有呈现明显的线性关系,表明影响系统氮素流动特征的主导因素应该是农牧生产结构变化,而经济发展水平的变化只是起到了刺激农牧产品消费的作用。通过情景分析,若在2020年实现《重庆市农业农村发展“十三五”规划》的农产品生产目标,保持目前的氮肥投入和氮素管理现状,将会增加18 Gg氮素损失,同时降低氮素利用率1.2%;通过提高系统内部氮素循环利用率,优化作物生产养分管理,可在实现生产目标的同时,分别减少氮肥投入和氮素损失量15%和4.2%,提高农牧系统氮素利用率1.3%以上。【结论】在近20年中,重庆市农牧生产系统氮素流动特征发生了很大变化,氮素输入强度和环境损失在不断增加,而农牧生产结构改变是其变化的主要驱动力。在重庆未来农牧生产中,减少畜禽生产系统氮素的直接排放,加大畜禽粪尿和秸秆循环利用力度,优化作物生产系统氮素管理措施和提高氮素利用效率,是实现农牧生产和生态环境的平衡发展的有效措施。     

基于循环经济的我国北方农牧交错带农业发展研究

通过分析循环经济的基本内涵及右玉县的区域概况,阐明了发展农业循环经济对我国北方农牧交错带的意义,探讨了北方农牧交错带农业循环经济发展模式。     

东北地区农牧系统氮、磷养分流动特征

【目的】东北地区是中国重要的商品粮基地及畜牧产品生产地,农牧产品大量生产影响养分流动的趋势,而不同地区的养分流动又存在一定差异,明确不同地区农牧系统养分流动特征,揭示其存在的问题,并针对不同的流动特征提出合理的优化策略,为区域农牧系统氮、磷养分的管理提供理论依据。【方法】通过整理1984-2014年统计资料数据和查阅相关文献参数,利用NUFER模型（nutrient flows in food chain, environment and resources use）,以东北地区3个省份的农牧系统为研究对象,估算各省域农牧系统中氮、磷养分的流量、损失量,并对各省域氮、磷养分的循环利用情况、损失途径及利用率作出综合评价,探究东北地区氮、磷养分在农牧生产系统中变化趋势及特征。【结果】1984年吉林、辽宁、黑龙江地区农牧系统氮素总输入量分别为669、746、716 Gg;磷素总输入量分别为121、222、169 Gg,至2014年氮素输入量增长至1 899、1 572、2 256 Gg;磷素输入量达到471、393、769 Gg,氮、磷养分的投入量表现为黑龙江＞吉林＞辽宁。氮素养分损失率吉林地区最高,磷素养分损失率辽宁地区最高。氮、磷养分循环再利用方面,吉林地区的循环利用率最高,辽宁地区最低。近30年,吉林、辽宁、黑龙江地区农田生产系统氮素养分利用率分别下降10%、11%、32%;磷素养分利用率分别下降16%、2%、23%。畜禽生产系统中,氮素养分的利用率分别增加3%、11%、10%,磷素养分利用率分别增加0.8%、1.9%、3.2%。农牧结合生产系统氮素养分利用率分别由1984年的26%、36%、52%降至2014年的13%、21%、22%,整体表现为黑龙江＞辽宁＞吉林;磷素养分利用率由1984年的25%、25%、31%降至2014年的9%、14%、10%,表现为辽宁＞黑龙江＞吉林。【结论】1984-2014年,东北地区农牧系统氮、磷养分投入大幅增加,不同省域间表现出明显差异。黑龙江地区的氮、磷养分可利用总量均最高,而氮、磷养分的循环再利用率则表现为吉林地区最高。东北地区农牧结合系统中,黑龙江地区氮素利用率高于其他地区,辽宁地区的磷素利用率高于吉林和黑龙江地区。吉林和辽宁地区的氮、磷养分损失率分别高于其他地区。因此,需要针对不同地区的养分流动特征提出农牧管理方面合理化建议,为东北地区的农牧业可持续发展提供依据。     

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。     

农牧一体化与农牧民增收研究——以北方农牧交错带为例

文章将以北方农牧交错带的不同地区为例,主要通过探索不同农牧一体化模式在各地区的发展以及对农牧民增收的绩效,比较得出更为适合相应地区的农牧一体化发展模式,以期为当地第一产业实现既快速高效而又生态可持续的发展提供借鉴。文章最终得出结论:在我国北方农牧交错带的农牧业组织方式与结构中,农牧一体化的各种模式相对于单独经营种植业、养殖业的效益更高,而其中农牧纵横结合一体化效益最高,且以合作社为主体的纵横结合一体化在促进北方农牧交错带的农牧业发展中潜力巨大。     

雁门关农牧交错带燕麦“3414”肥效试验

为完成中国燕麦产业技术体系下达的任务,对雁门关农牧交错带燕麦施氮、磷、钾无机肥施肥量和配比进行研究。试验结果表明,不同氮、磷、钾配比组合对燕麦产量有不同程度的影响,影响燕麦产量的主要环境因子是氮素,在和雁门关农牧交错带地力相似的生态区,推荐施纯N 150 kg/hm~2、P_2O_5160 kg/hm~2、K_2O 30 kg/hm~2。     

浅析晋北农牧交错区苜蓿产业发展的主要途径

山西省雁门关地区作为北方农牧交错带的重要组成部分和草食畜牧业发展的优势区域,我们应该积极推进苜蓿产业现代化,发展高产、优质、高效、绿色产业,推动区域苜蓿产业升级发展,提高区域苜蓿产业综合生产力,因此,在多年的科学研究和实地调研的基础上,对晋北农牧交错区紫花苜蓿产业发展主要途径提出了几点建议。     

北方农牧交错带农村经济可持续发展评价——以河北省张北县为例

基于北方农牧交错带的自然现状及区域特点,从农村经济可持续发展的角度出发,从生态环境系统、经济系统和社会系统3方面构建了北方农牧交错带农村经济可持续发展评价体系,采用层次分析法确定指标权重,并以河北省张北县为例进行评价与分析。评价结果显示,张北县农村经济发展的可持续性较低,建议现阶段以改善生态环境、完善产业结构、提高人口素质为增强经济可持续性的主要手段。     

内蒙古多伦农牧交错带农业综合开发草地建设效益分析

我国北方农牧交错带不仅是重要的绿色生态屏障带,而且也是重要的经济带。但是,由于粗放的经营方式和恶劣的自然条件,使得该区域土地退化,农牧业生产力低,人民生活贫困。通过对内蒙古多伦农牧交错带农业综合开发草地建设效益分析发现,改良天然草地、多年生人工草地和青贮饲料地的植被地上生物量和经济效益都有明显的增加。因此,在农牧交错带发展高产青贮饲料地和人工草地建设既可以提高经济效益又可保护生态环境。     

北方农牧交错带农田水分生产潜力开发研究进展与思考

不合理的土地利用方式与利用强度导致农业用水不合理是造成北方农牧交错带生态退化的重要原因,适度开发利用农田水分是当前发展农业生产和重建生态系统的关键。分析了农田水分研究进展、农田水分生产潜力研究进展及当前农田水分生产潜力开发面临的新形势与新任务,提出要遵循适度原则合理开发利用北方农牧交错带农田水分生产潜力。初步辨识了农田水分生产潜力适度开发的基本内涵,提出了北方农牧交错带农田水分生产潜力适度开发的研究框架与关键科学命题。当前,要遵循农田水分适度开发的思想指导当地农业生产,恢复生态,促进北方农牧交错带的可持续发展。     

雁门关农牧交错带燕麦“3414”肥效试验

为完成中国燕麦产业技术体系下达的任务,对雁门关农牧交错带燕麦施氮、磷、钾无机肥施肥量和配比进行研究。试验结果表明,不同氮、磷、钾配比组合对燕麦产量有不同程度的影响,影响燕麦产量的主要环境因子是氮素,在和雁门关农牧交错带地力相似的生态区,推荐施纯N 150 kg/hm²、P₂O₅ 160 kg/hm²、K₂O 30 kg/hm²。     

北方农牧交错带水资源与生态环境问题初探

北方农牧交错带存在着严重的水资源与生态环境问题,通过分析存在的各种问题,探讨了其形成机制。问题的本质是经济用水挤占了生态用水,因而最终导致了人地关系的失调;其驱动力是人口迅速增长造成对脆弱的水资源系统的压力剧增,从而形成人类驱动力下水—经济—生态的时空耦合及恶性循环机制,导致了农牧交错带水资源及生态环境问题的产生。     

农牧交错带社会组织发展现状及对策

农牧交错带是农牧生态系统的边缘交汇区域,其生产方式、文化、经济、生态等皆与其他地区有所不同。社会组织是农牧交错地区中社会化治理的一支重要力量,在政府的大力推动下,社会组织承担的社会功能逐渐增多,但其发展与运行过程中会受到各方力量的掣肘。基于此,本文从农牧交错带的特点入手,分析农牧交错带社会组织发展现状及存在的问题,并给出相应的发展建议。     

中国农牧交错带研究进展

[目的]综述中国农牧交错带研究进展。[方法]从不同土地利用类型对土壤、降水及水源涵养、气候和覆被4个方面的影响出发,对我国农牧交错带热点问题的研究现状进行了总结,并对农牧交错带研究今后的发展提出了建议。[结果]中国农牧交错带研究取得了较大进展,但仍不够深入和全面。建议：目前我国的农牧交错带研究应围绕怎样解决农田和草地退化这一核心问题展开深入研究;对农牧交错带研究较薄弱的方面进行多领域融合式的深入分析;将农牧交错带的研究成果充分用于生态环境的恢复、提高生产力等实际生产生活中;将农牧交错带各方面的研究归结到全国以至全球的高度上,进行各领域更加全面的延伸。[结论]为我国农牧交错带的生态保护提供了参考。     

中国农牧交错带研究进展

[目的]综述中国农牧交错带研究进展。[方法]从不同土地利用类型对土壤、降水及水源涵养、气候和覆被4个方面的影响出发,对我国农牧交错带热点问题的研究现状进行了总结,并对农牧交错带研究今后的发展提出了建议。[结果]中国农牧交错带研究取得了较大进展,但仍不够深入和全面。建议：目前我国的农牧交错带研究应围绕怎样解决农田和草地退化这一核心问题展开深入研究;对农牧交错带研究较薄弱的方面进行多领域融合式的深入分析;将农牧交错带的研究成果充分用于生态环境的恢复、提高生产力等实际生产生活中;将农牧交错带各方面的研究归结到全国以至全球的高度上,进行各领域更加全面的延伸。[结论]为我国农牧交错带的生态保护提供了参考。     

中国农牧交错带30年响应气候变异趋势分析

农牧交错带是典型的生态脆弱区和环境变化敏感区,有气象-环境放大镜作用,及时准确地了解农牧交错带的气候时空变异状况,对环境响应全球气候变化具有重要的生态学意义。利用中国大陆752个站点1982—2012年的逐年降水、气温数据资料,运用反距离空间加权法、掩膜提取、变异系数运算等对中国北方和川滇农牧交错带降水、气温进行分区对比分析。结果表明:(1)除北方农牧交错带丘陵草原区(Ⅳ区)降水量增加外,其他4区均呈减少趋势,气候变化对北方农牧交错带草甸草原区(Ⅰ区)影响最大(降水量变异系数VCp=18%),川滇农牧交错带山地草原区(Ⅴ区)受其波动性最小(VCp=7%)。(2)1982—2012年间,研究区总体增温速率为0.45℃/10年,总体变异系数达29%;30年平均变异系数空间上存在差异性,表现为草甸草原区(Ⅰ区)(温度变异系数VCt=14%)丘陵草原区(Ⅳ区)(VCt=12%)荒漠草原区(Ⅲ区)(VCt=9%)灌丛草原区(Ⅱ区)(VCt=7%)山地草原区(Ⅴ区)(VCt=6%)。(3)30年来400 mm等雨量线有向东、向北发展趋势,空间动态变化范围(102°~111°E、35°~40°N)与北方农牧交错带区域(105°45'~124°42'E、36°01'~49°36'N)重合度达89%,且重合度有升高之势。