农牧交错带农牧系统氮素流动与环境效应——以山西省为例

摘要：

[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19.11-96.75kg·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0.94X104 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·hm2)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.

关键词：农牧交错带、NUFER模型、农牧生产系统、氮流动、环境效应、山西省

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资助基金：国家重点研发计划2016YFD0200105;山西省青年科技研究基金201601D21118;山西省农业科学院科技攻关项目YGG1507

在线出版日期：2018-04-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：456-467