中国食物链氮素资源流动特征分析

活化氮引起的资源环境问题成为国际关注的热点。研究利用养分流动方法,利用模型量化氮素流动特征的指标,阐明我国食物链氮素流动特征。结果表明：随着GDP增长,在食物消费拉动下,2005年人均化肥、饲料、食物氮素消费量分别为1980年的2.1、2.2和1.3倍,养活一个中国人的资源代价在增加。中国食物链氮素库存量和流量大幅增长,1980年到2005年农田氮素总流量从2104×10⁴t增加到4355×10⁴t,动物生产体系氮素流量从745×10⁴t提高到2255×10⁴t,家庭消费系统氮素流量从313×10⁴t增加到436×10⁴t。然而,2005年食物链氮素生产效率仅为9%,废弃物循环率下降。与此同时,食物链氮素流动排放造成巨大的环境压力,2005年食物链系统进入环境的氮素为4 288×104 t,是1980年的2.4倍。     

秸秆还田对双季稻产量及氮磷径流损失的影响

为探索减少稻田氮磷流失的有效耕作措施,以南方典型黄壤双季稻田为研究对象,采用田间长期定位观测试验,研究了连续7 a(2008—2014年)秸秆还田(RFS)替代38.7%的N、40.8%的P₂O₅和42.7%的K₂O晚稻化肥投入与常规化肥(RF)处理对双季稻产量、地表径流中ρ(TN)、ρ(NH₄+-N)、ρ(NO₃--N)、ρ(TP)、ρ(DP)(DP为溶解态总磷)的影响.结果表明:与常规化肥处理相比,秸秆还田处理不仅可从源头上减少晚稻化肥投入,还可降低稻田径流液中氮、磷养分含量,分别使TN和TP流失量减少12.6%、9.7%;氮流失主要以DIN(可溶性无机氮)为主,DIN/TN(DIN输出量在TN输出量中所占比例)为66.2%～70.8%;磷流失主要以DP(可溶性磷酸盐)为主,DP/TP(DP输出量在TP输出量中所占比例)为60.1%～65.9%;秸秆还田处理下早稻较常规化肥处理有增产趋势,增幅为4.5%～10.1%,晚稻有减产风险,但减产差异不显著,平均减幅为6.3%.因此,秸秆长期还田是一种秸秆资源有效利用和节肥增效减失的耕作方式.      

基于化肥生产的硫资源流动规律研究

选择硫资源消耗最大的化肥生产过程为载体,应用自然资源流动的理论,结合不同化肥品种的生产对硫资源的流动规律及其时空变化进行了定量研究。结果表明,我国化肥生产中硫资源总转入率只有56%,有322×10⁴t硫转入磷石膏而流失。不同化肥品种转入率差别很大,磷酸二铵、磷酸一铵和重钙等高浓度磷肥中硫的转入率均不足7%,三元复合肥中硫的转入率为38%,过磷酸钙、硫酸钾、硫酸铵等品种中硫的转入率接近100%。高浓度磷肥产量与硫的转入率呈显著负相关,高低浓度磷肥的比例与硫的转入率呈极显著负相关。从1990～2002年,我国硫的总转入率从95.8%下降到57.6%。2002年,全国年产磷肥2×10⁴t(以P_{2O5计)以上的省份硫的转入率变幅为12.9%～99.7%。这些结果都表明,化肥品种结构对我国硫资源的转化起到决定性作用。因此,在制定我国化肥品种结构调整规划时应当考虑硫资源的合理利用问题。}     

优化秸秆管理提高麦玉农田碳氮效率与经济效益

优化周年秸秆管理,可促进小麦-玉米周年集约化种植系统增产增收和碳氮高效.基于2012年开始的大田定位试验,设置5种秸秆管理方式：C100(100%还田)、 C75(75%还田+25%收获)、 C50(50%还田+50%收获)、 C25(25%还田+75%收获)和C0(100%收获),分析不同秸秆管理下小麦-玉米周年农田碳氮投入量的差异,以及碳氮投入比对作物籽粒产量、碳氮效率和经济效益的影响.结果表明：(1)小麦-玉米周年秸秆还田量不同导致碳氮投入量差异显著,每减少25%的秸秆还田量,来自作物的碳和氮的年均投入分别减少1.76 t·hm^-2和34.28 kg·hm^-2;碳氮投入比随小麦-玉米周年秸秆还田量减少而降低,C100处理到C0处理的周年碳氮投入比分别为18.62、17.03、15.64、12.54和9.61.(2)小麦、玉米及周年籽粒产量均随着碳氮投入比的降低先增加后降低,且秸秆管理对小麦籽粒产量的影响大于玉米;与C100和C0相比,C50的小麦和玉米籽粒平均产量分别高13.34%～13.67%和16.10%～17.71%,周年籽粒产量...     

我国森林资源产品流动及其变化特征分析

论文运用物流分析的基本思想,基于我国森林资源产品产量、贸易量统计资料,采用统一单位“原木当量”(m₃),估算了1981～2000年森林资源采伐和产品加工环节的资源流量,进而分析我国森林资源产品流动的变化特征。结果表明,我国从“六五”(1981～1985年)到“九五”(1996～2000年)期间,消耗森林资源量分别为10230×104、11678×104、13444×104和16962×104m₃/a,呈加速增长趋势。其中,来自国外的资源流量占总流量的比重呈增加趋势,“六五”期间占19.1%,到“九五”期间上升为48.3%。流入资源以原木、木浆、纸及纸板、胶合板为主,它们主要来自北美、东亚、东南亚地区,有来源多地区化的变化趋向。森林资源在“六五”期间主要流向原木锯材类产品加工,随着产品流向结构的逐步改善,更多的资源流向人造板类产品的生产消费;纸类产品生产消费的资源流量增加迅速,但主要来自国外。     

拉萨河谷地区青稞农田生态系统服务功能的评价——以达孜县为例

以拉萨河谷地区达孜县为例,运用市场价值法、替代工程法、影子价格法等方法对青稞农田生态系统生产农产品、固定CO2、释放O2、涵养水分、维持营养循环等服务功能进行了计算。结果表明:达孜县青稞农田生态系统各项服务功能的总价值为37249.77×104元,各项服务功能的价值依次为:农产品价值16973.38×104元(45.57%)、释放O2价值10649.81×104元(28.59%)、固定CO2价值7875.03×104元(21.14%)、营养循环价值1478.23×104元(3.97%)、涵养水分价值273.32×104元(0.73%)。由此可知熏达孜县青稞农田生态系统为其经济生产力提供了巨大的生态服务,其农产品生产服务功能尤为突出。     

华北平原玉米-小麦轮作农田N2O交换通量的研究

以华北地区冬小麦-夏玉米轮作农田为研究对象,运用静态箱法对正常施肥及正常施肥结合秸秆还田农田N2O交换通量进行了连续1 a对比研究.正常施肥及正常施肥结合秸秆还田样地N2O全年的累积排放量分别为7.61 kg.hm-2和12.6kg.hm-2,其中秸秆还田引起N2O排放明显增加主要发生在玉米生长季节.两种处理样地在玉米季N2O的排放量占全年累积排放的57%～86%,表明华北玉米-小麦轮作体系中N2O排放主要集中在玉米季.各次施肥后10 d内N2O的累积排放量约占全年总排放量的71%～88%,显然现有化肥极大促进了华北农田N2O排放.     

紫云英还田与化肥减量配施对稻田土壤细菌群落组成和功能的影响

紫云英是豫南稻区土壤培肥的重要有机肥资源,探究紫云英还田与化肥减量配施对稻田土壤理化性质和细菌群落特性的影响,旨在为该区域的土壤培肥和化肥减量提供依据.开展连续12 a田间定位试验,设置了6个施肥处理(空白对照,CK;单施化肥,F100;80%化肥和22.5t·hm^-2紫云英还田量配施,MV1F80;80%化肥和45 t·hm^-2紫云英还田量配施,MV2F80;60%化肥和22.5 t·hm^-2紫云英还田量配施,MV1F60;60%化肥和45 t·hm^-2紫云英还田量配施,MV2F60).通过采用高通量测序方法比较不同施肥处理对土壤细菌群落多样性、组成和结构特性的影响;采用FAPROTAX功能预测的方法分析不同施肥处理间功能类群的丰度差异,并结合土壤理化性质,探究改变土壤细菌群落结构与功能特性的关键土壤环境因子.结果表明,紫云英还田与化肥减量配施降低了土壤容重,提高了土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)和全钾(TK)含量,较CK提高的范围分别为12.7%～35.5%、38.2%～65.7...     

测土配方施肥对湖北省N2O减排的贡献

为弄清测土配方施肥项目实施后对氧化亚氮(N_2O)排放产生的影响及其带来的经济效益.本研究通过比较传统施肥和测土配方推荐施肥的农田氮(N)投入量,依据《2006年IPCC国家温室气体清单指南》方法,分别估算了农田N_2O的直接排放和间接排放.结果表明,测土配方施肥项目从2004年开始实施至2013年的10年时间里,共减少氮肥的施用量74.39×104t(折纯N),作物产量增加1898.05×104t;10年里共减少N_2O排放总量为2.24×104t,其中由氮肥施用量减少带来的N_2O减排量为1.57×104t,作物产量提高带来的N_2O减排量为0.67×104t;湖北省不同区域的N_2O减排量与该地区项目实施面积密切相关,项目实施10年来襄阳市N_2O减排总量最大,为0.31×104t,其次是荆州市,减排量为0.26×104t,神龙架林区N_2O减排总量最小,仅为0.0034×104t;不同作物对N_2O减排的贡献以玉米减排总量最大,为0.54×104t,占减排总量的24.17%,其次为水稻,减排量为0.49×104t,芝麻减排总量最小,仅0.018×104t.按照湖北省碳交易市场最新交易价格25元·t-1C来计算,湖北省实施测土配方施肥项目10年来仅N_2O减排所带来效益可达1.74亿元.测土配方施肥项目不仅在湖北省粮食增产上有重要贡献,对减少N_2O排放也有重要贡献,并带来一定的经济效益.     

黄土旱塬24 a不同秸秆还田土壤碳、氮、磷和胞外酶计量特征

探索黄土旱塬区农田土壤碳、氮和磷生物地球化学循环特征,可为农作物高效生产和土地可持续利用提供科学依据和技术支撑.以山西寿阳24 a玉米旱作试验田为对象,研究长期秸秆覆盖还田、直接还田、过腹还田和不还田对土壤元素和胞外酶活性化学计量比的影响,并计算向量角度和长度用于指示微生物面临的资源限制情况,向量角大于45°和小于45°分别表示微生物受磷限制和氮限制,偏离45°越大表示限制程度越大,向量长度越长表示微生物受碳限制越严重.结果表明：(1)长期秸秆还田土壤C/N和C/P分布在9.81～14.28和14.58～21.92之间,均值分别为12.36和17.51,分别较试验初期降低了6.0%和4.2%;土壤N/P分布在1.27～1.57之间,均值为1.42,较初期提高了2.2%.土壤C/N和C/P均呈现出先降低后升高的变化趋势,土壤N/P基本呈现出持平趋势,且不同秸秆还田处理之间土壤元素计量比均无显著性差异.(2)相比24 a长期不还田处理,长期秸秆覆盖还田处理土壤β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)和β-1,4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶(NAG)活性显著提高了134.4%和107.5%(P<0.0...     

化肥减量有机替代对紫色土旱坡地土壤氮磷养分及作物产量的影响

化肥减量配施有机肥是实现环境友好,保持耕地质量的国家战略,对防治土壤污染和实现农业可持续发展具有重要意义.以三峡库区紫色土旱坡地为研究对象,通过田间试验研究了在油菜/玉米轮作模式下,对照处理、常规施肥、优化施肥、生物炭（化肥减量配施生物炭）及秸秆还田（化肥减量配施秸秆还田）这5个处理对土壤氮、磷形态、作物氮磷含量、肥料利用率及作物产量的影响.结果表明,土壤铵态氮含量在油菜季的秸秆处理最高,为4.51 mg·kg^-1.各处理玉米季的土壤铵态氮和碱解氮含量均明显高于油菜季.化肥减量配施有机肥可以保障并提高土壤全氮的含量.其中,秸秆处理的油菜季和玉米季土壤全氮含量均最高,分别为0.56 g·kg^-1和0.60 g·kg^-1.秸秆处理的油菜季土壤有效磷含量最高（0.76 mg·kg^-1）.化肥减量配施有机肥的土壤全磷含量较常规处理没有显著差异（P>0.05）.化肥减量配施有机肥表现出略有增产的趋势,其中生物炭处理的油菜产量最高（2328 kg·hm^-2）;常规处理的玉米产量最高（5838 kg·hm^-2）.无论油菜季还是玉米季,各化肥减量处理较常规处理都普遍提高了氮肥和磷肥的农学利用率.在紫色土地区中,化肥减量配施生物炭和秸秆还田均有利于改善土壤养分、提高化肥利用率,达到减少氮肥、磷肥施用量和提高作物产量的效果.     

春季桑沟湾海域贝类养殖对海水中营养盐的影响研究

根据2011年春季对桑沟湾海域8个监测点的营养盐的变化特征和历史资料的研究,分析了桑沟湾水域溶解性无机氮(DIN)、总氮(TN)、活性磷酸盐(PO34-)和总磷(TP)浓度变化及它们之间的相互关系,估算了贝类养殖的排泄物对海水污染的贡献率。结果表明,溶解性无机氮的平均浓度为0.106 1 mg/L,NO3-N为主要存在形式,占溶解性无机氮平均含量的78.3%,NH3-N、NO2-N分别占溶解性无机氮平均含量的14.2%和7.5%。总氮的平均浓度为0.234 7 mg/L,溶解性无机氮浓度占总氮浓度的45.2%。活性磷酸盐的平均浓度为0.013 3 mg/L,总磷的平均浓度为0.024 78 mg/L。春季桑沟湾贝类养殖对该海域海水磷含量的贡献率比氮的贡献率大,N/P为17.63,营养水平基本属于贫营养。     

秸秆还田配施化肥对土壤养分及冬小麦产量的影响

为探究关中地区秸秆还田配施化肥对土壤养分和冬小麦产量的影响,研究采用裂区试验设计,主区为：秸秆不还田（S₀）和秸秆还田（S）;副区为：不施肥（WF）、氮肥（NF）和氮磷肥（NPF）.应用生态化学计量的方法,探究秸秆还田配施化肥下土壤碳氮磷含量变化及其和产量的关系.结果表明,秸秆和施肥互作对表层（0~20 cm）土壤有机碳、全氮和全磷含量均产生显著影响（P<0.05）.与S₀WF处理相比,SNPF处理显著提高表层（0~20 cm）土壤有机碳和全氮含量（P<0.05）.秸秆和年份互作对表层（0~20 cm）土壤全氮含量产生显著影响（P<0.05）,随着秸秆还田时间的增加,在2021年SWF处理下表层（0~20 cm）土壤全氮含量显著高于S₀WF （P<0.05）.秸秆和施肥及其互作对20~40 cm土层有机碳和全氮含量无显著影响（P>0.05）,但对20~40 cm土壤全磷含量产生显著影响（P<0.05）,与SWF处理相比,SNPF处理显著增加了20~40 cm土层全磷含量（P<0.05）.秸秆还田配施化肥对土壤化学计量特征也产生显著影响.与S₀WF处理相比,S₀NPF处理能够降低表层（0~20 cm）土壤C：N,提高表层（0~20 cm）土壤C：P和N：P.与SWF处理相比,SNF处理能够降低表层（0~20 cm）土壤C：N.秸秆还田配施化肥对冬小麦产量也产生显著影响,2020年和2021年SNPF处理与S₀WF处理相比分别增产24.23%和28.9%.相关性分析表明,产量与C：N （P<0.05）和C：P （P<0.01）呈显著正相关关系.全氮和N：P与处理年份呈极显著正相关关系（P<0.001）.综上所述,在关中地区秸秆还田配施氮磷肥处理（SNPF）会改善土壤养分,改变土壤化学计量特征,同时提高产量.因此,本研究结果表明秸秆还田配施氮磷肥（SNPF）是优化区域农田养分管理,提高粮食生产能力的有效途径.     

日光温室土壤养分平衡及其累积特性

为探讨栽培年限对日光温室土壤养分平衡状况及其动态累积特性的影响,以黄土高原南部陕西杨凌的13个日光温室为研究对象,连续4 a监测其养分投入量、蔬菜产量、土壤养分含量等变化,以评价温室栽培系统养分平衡状况及土壤养分的累积特性. 结果表明:温室土壤每年N、P₂O₅、K₂O的平均投入量分别为18.04、15.65和17.79 kg/km2,其中来自有机肥的N、P₂O₅、K₂O分别占各养分投入总量的64%、58%、53%,氮、磷、钾投入过量问题突出;表层土壤w(有机质)、w(TN)、w(矿质氮)、w(速效磷)和w(速效钾)均随栽培年限的延长而不断增加;与建棚时相比,栽培第1年和第2年温室土壤各养分含量增幅迅速,第3年和第4年养分累积速度相对减慢. 随着温室栽培年限的延长,土壤剖面硝态氮累积量显著增加;虽然研究区井水中ρ(NO₃--N)平均值低于GB 5749—2006《生活饮用水卫生标准》标准,但随着温室栽培年限的延长,硝酸盐向深层土壤淋溶及进入地下水的风险值得关注.      

鄱阳湖流域人为氮磷输入演变及湖泊水环境响应

人类活动导致的氮磷营养盐富集是我国湖泊富营养化问题形成的重要驱动力.鄱阳湖是我国最大的淡水湖泊,随着流域经济社会的迅速发展,湖体营养盐水平上升,降低了鄱阳湖及长江中下游地区的水环境质量.然而,人类对鄱阳湖流域氮磷输入的影响程度尚不明确,湖体氮磷浓度与流域人为氮磷输入的关系也缺乏定量研究.因此,本研究基于人为净氮输入模型(NANI)、人为净磷输入模型(NAPI)和多元统计回归模型,评估了鄱阳湖流域1949—2013年人类活动导致的氮磷输入量,构建了人为氮磷输入与湖泊氮磷浓度的响应模型.结果表明,研究期内鄱阳湖流域的人为净氮输入和人为净磷输入分别增长6倍和15倍,化肥施用是20世纪80年代以来的主要增长因子;鄱阳湖氮磷浓度与流域人为氮磷输入显著相关,根据多元回归模型的可决系数,NANI可解释88%的湖体TN浓度变化,NAPI和湖泊平均水位可解释64%的TP浓度变化.提高氮磷的循环利用率同时维持湖泊生态水位对于降低鄱阳湖富营养化水平具有重要意义.     

基于SCS模型的跨界小流域物质通量估算

为研究无观察资料跨界小流域的降雨－径流过程,物质通量及生态补偿问题,采用SCS(Soil Conservation Service)模型计算东莞石马河流域的月径流量,通过分析不同断面水样化学指标并结合径流量,估算了2012年石马河主要物质通量以及不同行政区污染物贡献百分比.结果表明,石马河流域最大月径流量出现在2008年6月,为9.12×108m3,最小值为8.61×106m3;不同时期的流域水质污染类型差异显著,2012年2月的水样重金属Mn、Zn、Cu和Fe的浓度范围分别为0.38~0.75、0.09~0.49、n.d.~0.09和0.55~9.86mg/L,6和11月则受N和P的污染,TN和TP浓度范围分别为6.66~30.05mg/L和0.05~2.49mg/L;2012年石马河重金属、N和P通量为318.16、12029和203.35t;在3次调查中,行政区对石马河N和P贡献率为惠州(59.78%和45.22%)>东莞(35.50%和38.92%)>深圳(4.71%和15.86%),重金属平均贡献率的排序为东莞(43.90%)>惠州(42.57%)>深圳(13.52%).     

Nutrient distribution within and release from the contaminated sediment of Haihe River

We assessed nutrient characteristics, distributions and fractions within the disturbed and undisturbed sediments at four sampling sites within the mainstream of Haihe River. The river sediments contained mostly sand (> 60%). The fraction of clay was < 3%. Total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) concentrations ranged from 729 to 1922 mg/kg and from 692 to 1388 mg/kg, respectively. Nutrient concentrations within the sediments usually decreased with increasing depth. The TN and TP concentrations within the fine sand were higher than for that within silt. Sediment phosphorus fractions were between 2.99% and 3.37% Ex-P (exchangeable phosphorus), 7.89% and 13.71% Fe/Al-P (Fe, Al oxides bound phosphorus), 61.32% and 70.14% Ca-P (calcium-bound phosphorus), and 17.03% and 22.04% Org-P (organic phosphorus). Nitrogen and phosphorus release from sediment could lead to the presence of 21.02 mg N/L and 3.10 mg P/L within the water column. A river restoration project should address the sediment nutrient stock.     

碳氮比对蔬菜废弃物好氧发酵腐熟度及臭气排放的影响

为了提高蔬菜废弃物发酵效率、减少臭气排放、确定其好氧发酵最佳碳氮比,以蔬菜废弃物为主料、猪粪和玉米秸秆为辅料进行好氧发酵,设置C/N为20、25、30 3个处理,探讨不同C/N对发酵产品腐熟度及臭气排放浓度的影响,以温度、含水率、pH、电导率(EC)、腐植酸光学特性(E₄/E₆值)、种子发芽指数以及全氮、全磷、全钾含量变化评价发酵产品的腐熟度。T1处理(C/N为20)高温期持续时间最长为6 d,种子发芽指数最高为82.23%,其腐熟效果最好,且全氮、全磷、全钾含量分别提高了24.22%、78.94%、51.45%; 从臭气排放浓度来看,T2 (C/N为25)处理组NH₃排放浓度最高达368000 μg/m3,T3(C/N=30)处理组H₂S排放浓度最高达671 μg/m3,TI处理TVOC排放浓度最高,但最高与最低排放浓度差仅为4.3×10-6。因此,建议蔬菜废弃物、猪粪、玉米秸秆联合好氧堆肥的C/N为20,可满足好氧发酵无害化和减少臭气排放的要求。