吉林省玉米农田保护性耕作的环境影响评价

以吉林省玉米农田4种保护性耕作为例,应用生命周期评价方法(Life Cycle Assessment,LCA)系统综合地评价吉林省玉米农田不同保护性耕作模式对环境的潜在影响。结果表明,四种保护性耕作模式的能源消耗、温室气体排放、环境酸化和富营养化的潜在环境影响分别平均比传统耕作模式减少14.62%、82.82%、15.37%和15.28%,主要由氮肥的生产及施用引起;水体毒性、土壤毒性及人体毒性则分别比传统耕作高7.40%、6.42%和7.38%,主要由农药的施用引起。综合各种环境影响类型,尽管4种保护性耕作模式较传统耕作模式能显著减缓全球变暖,但对其他环境类型的改变不明显,其中水体毒性为该种植系统中最主要的环境影响类型,富营养化次之。     

我国农业生命周期评价框架探索及其应用——以河北栾城冬小麦为例

根据国内外研究成果,尝试建立农业生命周期评价框架.该框架同样包括目标和范围定义、清单分析、影响评价和结果解释四个步骤,但范围应该包括传统的一二三产业和新兴的废弃资源处理产业;清单分析应该包括涉及不可再生资源、可再生资源和环境负荷三个方面等13项具体指标;影响评价则可根据特征化、标准化、加权评估来进行研究.以河北栾城冬小麦生产为例,介绍了农业生命周期评价方法和程序,并通过与丹麦小麦生产的生命周期环境影响对比,分析了我国华北地区冬小麦生产生命周期中存在的各种潜在风险.结果表明,我国小麦生产能耗较高;水土资源的压力较大;各种环境负荷中,以富营养化、水体毒素、环境酸化和土壤毒素最为严重,分别是世界人均潜在环境负荷的338.83%和166.05%、42.90%、25.70%,我国是以较大的潜在环境风险为代价来获得较高的土地利用效率.     

油页岩制取油田钻井液添加剂的生命周期环境影响评价

基于生命周期评价(LCA)理论,采用Eco-indicator99(生态指数法)环境影响评价体系,以油页岩作原材料,酶制剂和片碱作辅料制备复合型油田钻井液添加剂的生产过程为研究对象,分析了基于油页岩提取油田钻井液添加剂这一新型生产工艺的该产品从原料获取到制备生产各阶段的生命周期环境影响。研究结果表明:1t油田钻井液添加剂生命周期环境负荷单一值为46.5806 Pt,其中油田钻井液添加剂制备阶段造成的环境负荷(44.4382 Pt)占95.40%,且制备阶段对环境损害类型资源消耗产生的环境负荷(521.4471 MJ surplus)最大,具有较大的节能减排潜力;油田钻井液添加剂产品生命周期主要环境影响类型从环境负荷影响程度由大到小依次为:大气无机污染物、化石燃料、气候变化、致癌类物质、生态毒性、酸化/富营养化。研究结果可为提高基于该工艺制取油田钻井液添加剂生产过程的节能减排能力以及优化油页岩全组分物质资源可持续利用提供基础支撑。     

上海农业生产中的自身污染与对策

上海市郊农业生产中的自身污染，目前主要有农药、化肥、畜禽粪尿和农用塑料薄膜。７０年代以前，上海曾施用过有机汞、有机氯等农药，对环境的影响较大。８０年代以来，影响较大的农药主要是有机磷和菊酯类；化肥主要是氮肥施用过多，导致蔬菜硝酸盐含量过高；畜禽粪尿已成为郊区突出的新污染源，造成水体的严重污染；各类农用塑料薄膜也是必须重视的新潜在污染物。     

户用沼气模式生命周期减排清单与环境效益分析

相对于传统农业活动,以沼气为纽带的生态农业生产具有清洁的能源生产和高度闭环的废物回收处置等明显优势,在全国范围内得到入户推广。本文综合考虑沼气工程建造、使用和综合利用等生命周期过程,分析了典型户用沼气池综合利用各阶段环境节能减排清单,并在此基础上评价其环境效益。结果表明,"猪-沼-稻-果"综合农业利用模式下单位沼气池节能减排效果明显,其中CO2、PM10、CH4和CO净减排量分别达3 060.700kg、19.820kg、12.960kg和75.590kg,总净节能达9 068.4MJ。其中,玉米秸秆、沼液沼渣的利用和燃煤替代对温室效应的减缓明显,畜禽粪便的利用和燃煤的替代减缓了环境酸化以及富营养化过程,而光化学氧化的减缓主要来自玉米秸秆的利用而减少的CO、VOC的排放,沼气工程对人体毒害的减缓主要是来自燃煤替代而减少的SO2和PM10排放。户用沼气利用对各种环境影响均有减缓作用,其中对光化学氧化、富营养化、环境酸化和温室效应的改善最为显著,对于降低能源耗竭、减缓对人体的毒性也起到了较好的作用。     

施氮对稻麦轮作系统综合增温潜势的影响

采用典型区域田间试验结合生物地球化学模型（DNDC模型），以上海市崇明岛为例对稻麦轮作系统作物产量和温室气体排放进行了模拟研究。结果表明：DNDC模型能较好地模拟田间实测到的稻麦轮作系统温室气体排放通量。在常规用量的80%~150%之间增施氮肥对作物产量无显著增加，但稻麦轮作系统综合温室效应呈递增趋势。东滩农业园区稻麦轮作系统最优施氮量为常规用量的6298%，此时单位产量增温潜势（Global Warming Potential,GWP）最小，作物产量为12 8775 kg/(hm2〖DK〗·a)，综合温室效应较常规施氮降低3670%。长江下游地区稻麦两熟制农业生态系统能够通过合理控制农田氮肥用量减少温室气体排放净通量，降低作物单位产量GWP     

太湖梅梁湾微囊藻毒素归宿研究取得新进展

淡水水体蓝藻水华及其毒素持续、大范围的发生严重干扰了水生态系统功能,对人类健康造成直接和间接的危害。我国经济建设的快速发展加剧了水体富营养化进程,致使许多饮用水源水体中发生大规模的蓝藻水华,成为水质量安全的重大隐患之一。近期太湖蓝藻水华爆发导致无锡市公共饮用水危机就是一个例证。有毒蓝藻水华毒素的环境归宿过程及其在水体中的主要自然消亡途径是近年来国际研究的热点之一。只有认识蓝藻毒素的环境归宿过程才能更好地评价其造成的环境风险,进而制定相应的消除或减低风险的规避策略。近年来,中国科学院水生生物研究所宋立…     

天然水体中微囊藻毒素归宿的初步研究

微囊藻毒素是有毒蓝藻释放的肝毒性代谢物,对环境和人们健康具有潜在危害,成为各国普遍关注的热点,并已列入我国地表水环境质量特定检测项目。在暴发严重蓝藻水华的滇池水环境治理工程中,对水华污染水体中微囊藻毒素的含量进行了全年监测,结果表明水样中微囊藻毒素含量的变化范围为0.17~0.82 μg/L,比水体中蓝藻生物量的藻毒素含量低了至少一个数量级。为研究水体中藻毒素的归宿,通过有关微囊藻毒素的吸附、光降解、微生物降解等一系列现场和实验室研究,结果表明光降解是滇池水体中微囊藻毒素浓度降低的主要途径,同时微生物降解、生物积累和颗粒物吸附也是水体中微囊藻毒素浓度降低的因素。探讨了蓝藻水华污染水体的藻毒素归宿途径,并提出了有待研究的问题。     

农产品安全生产:农户农药施用知识与技能培训

农产品安全生产作为食品安全的源头和保障,事关社会稳定与经济发展的大局。为深入了解农户的生产行为,有效破解农产品安全风险防范这一关键问题,文章以改进农户的农药施用行为为切入点,基于河南、山东、江苏、浙江、黑龙江等五个典型农业生产省份100个行政村的986个样本农户的调查数据,采用倾向评分匹配法(PSM),根据具有相似培训参与倾向的未参与农户行为来估计已参与农户的反事实行为,以衡量和测度农户农药施用知识与技能培训对其农产品安全生产的影响效果。研究结果表明:在一定程度上,政府、农技人员、农业合作组织、农药经销商、亲友邻居、大众传媒等多种类型的农药施用知识与技能培训对于减少农户的农药施用量均具有正向影响;且不同类型的农药施用知识与技能培训对农户农药选择、农药施用频率以及农药施用量的影响不同,其中,由政府主办的培训与接受亲友邻居、农技人员、农药经销商和农业合作组织的技术指导对于减少农药施用量的效果最为显著。基于此,文章提出的具体对策建议是:一是政府应重视农户农药施用知识与技能培训在防控农产品安全生产中的作用,加强培训的宣传推广力度;二是提高农技人员的知识素养,完善农业合作组织;三是加大对农药经销商的管理力度,增强农药经销商的信誉度;四是结合地区经济发展差异、农户文化程度等因素考虑农药施用知识与技能培训的实施规模;五是构建和完善多层次、多元化的培训方式,促进安全生产信息的传播,以最大限度地发挥农药施用知识与技能培训对农户的正面影响作用。     

浅谈国内外江河湖库水体富营养化状况

随着人类对环境资源开发利用活动日益增加，特别是进入本世纪以来，工农业生产大规模地迅速发展，工业化带来了“城市化”现象，使得大量含有氮、磷营养物质的生活污水排入附近的湖泊，水库和河流，增加了这些水体的营养物质的负荷量，为了提高农作物产量，施用的化肥和牲畜粪便逐年增加，经雨水冲刷和渗透，进入水体的营养物质不断增多，以上这些人为因素的影响，极大地减少了水体由贫营养向富营养过渡所需要的时间，国内外的现状调查结果表明，在全球范围内30％－40％的湖泊和水库遭受不同程度富营养化影响，我国近年来湖泊富营养化呈发展趋势，从20世纪80年代后期的41％上升到90年代后期的77％，水库富营养化问题也较严重，处于富营养状态的水库个数和库容分别占所调查水库的30．8％和11．2％，总体而言，水体发生富营养化的程度和范围呈发展趋势，城市湖泊及邻近城镇的水库水体富营养化程度较高，湖泊和水库等相对静止的水体发生富营养化现象重于河流，但河流富营养化问题也不容轻视，富营养化已成为世界范围内水环境保护中的重大环境问题。     

基于Hydrus-1D模型的太湖流域农田系统水分渗漏和氮磷淋失特征分析

在土壤水分长期定位观测基础上,应用Hydrus-1D模型对太湖流域典型稻麦轮作农田土壤水分渗漏进行动态模拟,并结合深层土壤溶液取样及氮磷浓度测定,分析了当前耕作方式下农田水分渗漏和氮磷淋失特征。结果表明,土壤水渗漏与降雨、灌溉及前期土壤含水率有关;麦季深层渗漏量小但持续时间长,而稻季单次渗漏量大却持续时间短。模拟时段内铵态氮和可溶解性总磷的淋失主要发生在稻季,淋失量分别为2.62、0.49 kg/hm²,分别占稻麦轮作期总淋失量的96.0%、96.0%,而硝态氮淋失主要发生在麦季,淋失量为57.97 kg/hm²,占总淋失量的80.2%;无机氮淋失的主要形态为硝态氮,其淋失量占总淋失量的96.4%。综合看来,硝态氮应作为主要阻控对象,以减少农田面源污染对地下水及太湖水体的污染风险。此外,氮磷淋失在6、7月份即休耕期和水稻生长早期容易达到峰值,应得到重视。     

农业面源污染现状与防治进展

通过对国内外农业面源污染研究资料的分析,认为农业面源污染的形式主要有:化肥污染、农药污染、农膜污染、秸秆燃烧污染、养殖业污染及水土流失等。农业面源污染导致了土地退化,在全世界不同程度退化的12亿hm2耕地中,约12%由农业面源污染引起;是河流和湖泊的重要污染源,导致美国40%的河流和湖泊水质不合格;是引起地表水氮、磷富营养化的主要因素,欧洲国家由农业面源污染排放的磷为地表水污染总负荷的24%-71%;中国的农业面源污染造成的水体氮、磷富营养化也显著超过来自城市的生活点源污染和工业点源污染。提出目前比较好的防治措施有:最佳农田管理措施、植被过滤带和人工湿地。建议我国控制农业面源污染必须从政策和法律上对农业生产活动进行规范,采用先进的理论和技术实行源头控制,并辅助以过程控制和末端控制。     

The environmental impact assessment of wheat and barley production by using life cycle assessment (LCA) methodology

This study was conducted to assess the impact of cereals (wheat and barley) production on environment under rainfed and irrigated farming systems in northeast of Iran. Life cycle assessment (LCA) was used as a methodology to assess all environmental impacts of cereal grain production through accounting and appraising the resource consumption and emissions. The functional unit considered in this study was one ton grain yield production under different rates of nitrogen application. All associated impacts of different range of N fertilizer application were evaluated on the basis of the functional unit. In this study, three major impact categories considered were climate change, acidification, and eutrophication. In order to prepare final evaluation of all impacts on environment, the EcoX was determined. Results represented that, under low consumption of N fertilizer, the environmental impacts of both rainfed farming systems of wheat and barley was less than irrigated farming systems. Considering grain yield as response factor to different fertilizer application level, irrigated farming systems of wheat and barley with the range of 160–180 and?>220 (Kg?N?ha^?1) showed the maximum impact on environment. It seems LCA is an appropriate method to quantify the impact of utilized agricultural inputs and different managements on environment.     

Subsurface nutrient modelling using finite element model under Boro rice cropping system

Boro rice, an emerging low-risk crop variety of rice, cultivated using residual or stored water after Kharif season. To enhance the quality and production of rice, potassium (K) and phosphorus (P) are the common constituents of agricultural fertilizers. However, excess application of fertilizers causes leaching of nutrients and contaminates the groundwater system. Therefore, assessment and optimization of fertilizer dose are needed for better management of fertilizers. Towards this, the present study determines the path, persistence, and mobility of K and P under the Boro rice cropping system. The experimental site consisted of four plots having Boro rice with four different fertilizer doses of nitrogen (N), P, K viz. 100%, 75%, 50%, and 25% of the recommended dose. Disturbed soil samples were analysed for K and P from pre-sown land to tillering stage at 0–5, 5–10, 10–15, 15–30, 30–45, and 45–60 cm depths. Simultaneously, K and available P were also simulated in the subsurface soil layers through the HYDRUS-1D model. The statistical comparisons were made with RMSER, E, and PBIAS between the modelled values and laboratory-measured values. Although, the results showed that all the treatments considered had agreeable simulations for both K and P, the K simulations were found to be better as compared to P simulations except for 25% where P simulations outperformed K. The simulated concentration at all doses was found most appropriate when measured for the subsurface layers (up to 45 cm), while showed an underestimation in the bottom layers (45–60 cm) of soil.

     

Climate trends and impacts on crop production in the Koshi River basin of Nepal

Understanding crop responses to climate is essential to cope with anticipated changes in temperature and precipitation. We investigated the climate–crop yield relationship and the impact of historical climate on yields of rice, maize and wheat in the Koshi basin of Nepal. The results show significant impact of growing season temperature and precipitation on crop production in the region. Rice, maize and wheat cultivated at altitudes below 1,100, 1,350 and 1,700 m amsl (above mean sea level), respectively, suffer from stress due to higher temperatures particularly during flowering and yield formation stages. Responses of crop yields to a unitary increment in growing season mean temperature vary from ?6 to 16 %, ?4 to 11 % and ?12 to 3 % for rice, maize and wheat, respectively, depending on the location and elevation in the basin. In most parts of the basin, we observe warming trends in growing season mean temperatures of rice, maize and wheat over the last few decades with clear evidence of negative impacts on yields. However, at some high-elevation areas, positive impacts of warming are also observed on rice and maize yields. If the observed trends in temperature continue in future, the impact is likely to be mostly negative on crop production in the basin. However, crop production may gain from the warming at relatively higher altitudes provided other conditions, e.g., water availability, soil fertility, are favorable.     

Ecologically optimal nitrogen application rates for rice cropping in the Taihu Lake region of China

Excessive nitrogen (N) fertilization in intensive agricultural areas in the Taihu Lake region of East China has resulted in low N utilization efficiency and serious environmental problems, giving rise to the need for an urgent reduction in the N fertilization rate. However, no holistic evaluations of rice (Oryza sativa L.) yield effect and environmental effects of N fertilization have been conducted when recommending an optimal N rate. The current study provides an economic indicator and an evaluation model to account for the environmental effects of different N losses after N fertilizer application in the ecological and economic N rate for one rice season in the Taihu Lake region. Based on the assembled data and economic index, a general economic evaluation model to measure efficiently the cascading costs of the chemical N cycle at the regional scale was developed. Thereafter, fertilizer-stimulated benefit curves and fertilizer-induced cost curves were generated to determine an economically and ecologically optimal N application rate. The results revealed that the maximum net benefits were 3,123 yuan ha⁻¹ at 202 kg N ha⁻¹ for one rice season in the Taihu Lake region. Additional N application up to a rate of 263 kg N ha⁻¹ would increase rice production, but the increase in the total marginal costs would be slightly greater than the increase in marginal benefits. Among the marginal costs, the fertilizer and acidification costs were the greatest expenses, amounting to 1,716 yuan at 263 kg N ha⁻¹, followed by eutrophication and global warming costs. When compared with the conventional N fertilization rate, this recommended rate could decrease the amount of N applied to rice from 10 to 40%, thereby, enabling optimum economic and ecological results.     

长江三峡水库水污染控制若干问题

论述了三峡水库几个重要水环境问题,对近年来三峡水库水污染控制科学研究工作进行回顾,评述了一些重要研究成果,就三峡水库水质模拟、水体富营养化、水库泥沙截留淤积和重金属污染等问题进行了深入探讨。基于国际水协会最新推出的河流水质模型,提出了三峡水库水环境模拟研究的观点和方法;基于湖泊（水库）生态动力学模型原理,在对水体中磷元素预测的基础上,从营养盐含量、水深、流速、温度因素等与富营养化非线性映射关系出发,初步建立三峡水库水体富营养化人工神经网络模型,对三峡水库水体富营养化潜势进行研究,分析讨论了一些初步结果;论述了水库泥沙截留淤积及其与水体中污染物,特别是重金属污染的相互作用;建议三峡水库近期内应予以重视的一些重要水环境科学问题。     

太湖流域农田生态系统管理与非点源污染控制

太湖是我国的五大淡水湖之一,正面临着严重的水体富营养化问题。随着点源污染得到逐步治理,农田非点源污染已成为太湖水体富营养化的主要污染源。概述了太湖流域农田生态系统管理与非点源污染控制,指出随着流域内化肥用量以及农田氮磷盈余量的不断增加,流域内农田非点源污染负荷将进一步加大。农田中的氮磷通常通过农田排水和地表径流等途径进入地表水体。为有效控制农田非点源污染,应实施科学合理的农田生态系统管理：避免氮磷肥的过量使用,适当增施有机肥和钾肥,推广应用测土配方施肥,加强微生物肥和控效肥等新型肥料的研制和推广,实行保护性耕作,合理安排农事活动时间,以此减少非点源污染物形成;调整土地利用方式,优化土地资源配置,对潜在的非点源污染物进行有效的截留。     

太湖典型丘陵水源地水质时空变化及影响因素分析——以平桥河流域为例

基于太湖流域典型丘陵水源地平桥河流域12个采样点的水质监测数据,综合运用聚类分析和主成分分析法对平桥河流域水质时空变化及影响因素进行分析。聚类分析显示,按照水质相似性将平桥河流域水质分为枯水期、平水期、丰水期3个季节时段和中上游丘陵河谷区、下游紧邻平桥镇的平原区、下游暗沟出口区3个典型空间区域。主成分分析显示:(1)枯水期水质以氮污染为主导因素,磷和有机污染次之,受流量减小、流速缓慢导致的营养盐富集的影响加大;平水期水质以氮污染为主导因素,磷污染次之,受茶园等大量施肥导致的农业面源污染的影响;丰水期水质以氮和磷污染为主导因素,受到水稻种植等农业活动和大量降雨径流的影响。(2)中上游丘陵河谷区水质以氮和磷污染为主导因素,有机污染次之,受到茶园种植等农业活动导致的面源污染的影响;下游紧邻平桥镇的平原区水质以氮和磷的污染为主导因素,有机污染次之,受到居民生活污水和农业生产的影响;下游暗沟出口区水质以氮污染为主导因素,有机污染和磷污染次之,受到生活污水、农业生产和畜禽养殖的影响。研究结果可为太湖流域丘陵区水源地保护和管理提供参考。