基于模型和物质流分析方法的食物链氮素区域间流动——以黄淮海区为例...VIP专享VIP免费

基于模型和物质流分析方法的食物链氮素区域间流动——以黄淮海区为例马林;魏静;王方浩;高利伟;赵路;马文奇;张福锁【摘要】研究利用养分流动的方法建立区域氮素流动模型,试图分析氮素养分在区域间的流动状况.以黄淮海区为例,提出氮素调控策略.结果表明:2005年,黄淮海区化肥、饲料、植物食物和动物食物氮素盈缺率分别为33%、-120%、38%和65%.养分势是区域食物链养分流动的原动力,此外,人口数、城镇化率、耕地面积、GDP、运输距离、运价、市场价格和政府调控等也是影响食物链氮素养分在区域间流动的重要因素.2005年,黄淮海区是化肥、食物氮素的源,而是饲料氮素的汇.北京地区无论化肥、饲料和食物氮素都为汇.北京地区单位耕地承载外地区调入的氮素养分负荷为872kg/hm2.即使这些养分全部在本区域返还农田还存在很大的环境风险.因此,对环北京都市圈食物链氮素养分应该进行区域间协同管理.【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2009(029)001【总页数】9页(P475-483)【关键词】黄淮海;驱动机理;养分循环;养分资源管理;模型【作者】马林;魏静;王方浩;高利伟;赵路;马文奇;张福锁【作者单位】河北农业大学资源与环境学院,保定,071001;教育部植物土壤相互作用重点实验室,中国农业大学资源与环境学院,中化化肥农大研发中心,北京,100094;河北农业大学资源与环境学院,保定,071001;教育部植物土壤相互作用重点实验室,中国农业大学资源与环境学院,中化化肥农大研发中心,北京,100094;河北农业大学资源与环境学院,保定,071001;河北农业大学资源与环境学院,保定,071001;河北农业大学资源与环境学院,保定,071001;教育部植物土壤相互作用重点实验室,中国农业大学资源与环境学院,中化化肥农大研发中心,北京,100094【正文语种】中文【中图分类】F205;Q148;Q988氮素作为蛋白质的重要组分，是植物、动物和人类都必需的营养元素，它在“农田-畜牧-食品-家庭”这一食物链养分流动体系中的适量供给是保证粮食增产和人类健康的基础；此外，由于区域氮素生产与消费的不平衡，导致大量养分在区域间频繁流动。氮素作为基本化学元素，很少以元素形态进行流动，主要通过化肥、饲料、食品等实体物质进行流动[1]。近些年来，区域、国家及全球层次氮素流动研究已经成为国际研究热点。人们在农田和农业生态系统的氮素循环与平衡方面进行了大量工作，研究了各个过程的氮素流动参数和数量[2～5]。欧盟还将氮素平衡作为养分管理法规的重要工具[6,7]。我国2003年启动了948重大引进项目，在国家层面上，站在食物链的高度，借鉴物质流分析的方法[8]，量化了氮素在“资源-化肥-农田-畜牧-家庭-环境”体系的纵向流动，分析了我国食物链氮素纵向流动特征。但是，对于区域间氮素横向流动研究还属空白。黄淮海区位于中国中东部，经济基础和农业生产条件优越，本区历年来都是我国重要的农产品生产基地，已成为“北粮南调”的重要保障基地[9]；此外，在京津大都市圈需求的拉动下，省份间养分流动频繁；因此，研究黄淮海区以化肥、饲料、食品等为载体的氮素在区域间的流动成为关乎首都都市圈食物和生态安全的重要保障。物质流分析方法可以定量不同体系之间的数量关系和运行机制，已经成为20世纪90年代以来环境管理和政策制定的重要技术手段；采用模型定量物质流过程，使研究具有高效性和灵活性。为此，本研究采用物质流分析的方法，建立区域氮素流动模型；阐明黄淮海区氮素养分区域间流动机理；分析氮素养分在区域间的流动；提出黄淮海区和京津都市圈氮素调控策略。1材料与方法本研究通过查阅相关文献、资料以及专家咨询和实地调研，分析区域作物生产与消费体系氮素流动特征，建立食物链氮素区域间流动模型，阐明黄淮海区氮素区域间流动循环状况。1.1研究系统界定本研究以食物链养分流动的重要载体化肥、饲料、植动物食物和废弃物氮素养分作为研究对象，将研究对象分为3个系统。作物和畜禽生产系统是整个流动的核心，家庭消费系统是流动的驱动力。研究区域为整个黄淮海区(由于分县数据获取困难，本研究以北京市、天津市、河北省、河南省、山东省数据代表整个黄淮海区)即黄淮海区三省两市。1.2模型框架模型以氮素在整个食物链的流动为研究...