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《河北农业大学》 2008年
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城镇化对我国食物消费系统氮素流动和农田氮素循环的影响

魏静  
【摘要】: 随着收入的增长以及城市化水平的提高,城乡食品消费结构发生显著变化,必将改变氮素养分流动模式及其农田生态系统的养分循环,进而带来巨大的生态环境压力和严重的污染问题。为此,本研究利用调查数据、文献资料和统计数据,采用物质流分析的方法,就城镇化发展对我国食物消费体系氮素流动特征、循环利用及其环境排放的影响、城镇化对全国、北京及河北不同年代农田氮素循环的影响进行了初步探讨,以期为解决城镇化过程中城镇本身的生态环境问题及农田养分循环中的生态环境问题提供依据。研究结果表明: 2002年我国城镇居民人均消费氮量为4.770kg,高于农村居民(4.314kg)10%。1982年到2002年,随着城镇化率的提高,城镇居民消费的食物氮提高了145.3%,农村减少了8.1%;城镇排入水体环境的氮增加了18.4倍,而氮素循环利用率只有13.0%,降低了40个百分点。情景分析结果表明,如果在人口增加的同时,食物结构达到国家营养纲要要求、日本及欧美的水平,到2010年我国总氮消费量比2002年将增多196.1万吨~419.3万吨,城镇产生的粪尿和垃圾中氮将增加179.7万吨~368.3万吨。因此,伴随城镇化快速发展,在带来食物氮素需求和环境排放氮素大幅度增加的同时,也会对动植物生产带来巨大压力。 城镇居民食用氮与排泄的粪尿氮高于农村居民。人均排入水体氮量,1982年城镇与农村居民大体相当,1992年、2002年城镇居民是农村居民2.8倍;粪尿氮排入水体比率,1982年城镇与农村基本相当,在7.5%左右,但到2002年城镇粪尿氮排入水体比率高达56.7%,比农村要高34个百分点。情景分析结果表明,如果在人口增加的同时还要改善食物结构增加蛋白质摄入量,2020年粪尿氮总产生量将增加121万吨~418万吨,排入水体氮量也将增加41万吨~182万吨。提高粪尿还田率、污水处理率及氮的去除率可以降低粪尿氮排入水体比率。 城市规模也影响食物氮素消费,人均消费氮量大城市最高,中小城市次之,小城镇最低,随着城市规模的提高,城镇居民生活进入大气及水环境中的氮都在增加,尤其是进入水环境中的氮大城市是小城镇居民的1.7倍,还田的氮则减少了3.5倍,大城市氮循环利用率仅为5.0%,比中小城市、小城镇分别低了5.1和12.5个百分点。2002年城镇人口50212万人,如果人口都集中在大城市,比全部集中在中小城市或小城镇向水体排放氮将分别多17.9万吨和53.4万吨;反之,如果人口都集中在中小城市或小城镇要比都集中在大城市多向农田归还17.9万吨和53.4万吨纯氮。城市规模越大,氮素循环利用率越低。可见,目前随着城镇化率提高及人们生活方式的改变,氮循环利用率将大幅度下降。 在全国这个相对封闭大的系统中,城镇化率与全国农田氮素循环的各指标都存在显著正相关关系。总氮投入量越大,土壤养分的盈余量越多。情景分析结果表明,2005年其它条件不变,只是城镇化率提高10个百分点,这就意味着总氮投入量增加167.4万吨;如果在人口增加的同时还要改善食物结构,单位面积氮的投入量还将增加。 北京近郊、远郊各区(县)城镇化率与农田养分循环的各个指标间相关不显著,但市区内各区城镇化率与农田养分循环的各个指标间却相关显著。以供应当地食物消费为主的市区各区农田土壤养分投入随着当地城镇化发展而显著提高。农田养分循环的各个指标都随北京市整体的城镇化率的提高而提高,说明北京各区(县)城镇化率并不直接影响农田养分循环的这些指标,而是通过北京市整体城镇化率的提高,拉动食物需求,进而影响农业产业结构,间接影响农田养分循环。 河北各县当地城镇化率和农田养分循环各指标相关性并不显著,河北各县城镇化率相对较低,最高还不到30%,最低只有2.5%,当地的城镇化率不足以直接影响到农田的养分循环。与全国相对封闭的大系统相比,河北各县的农牧业生产相对开放,如养殖大县、蔬菜大县都是以供应外地为主,城镇化发展对农田养分循环的影响是通过周围地域大中城市城镇化率的提高,拉动食物需求,进而影响农业产业结构,间接影响农田养分循环。
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