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        中國(guó)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展相關(guān)氮素指標(biāo)的時(shí)空變化特征*

        2020-08-01 06:33:42崔石磊張建杰佟丙辛馬文奇
        關(guān)鍵詞:綠色農(nóng)業(yè)水平

        崔石磊, 張建杰,2, 佟丙辛, 馬 林, 馬文奇**

        中國(guó)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展相關(guān)氮素指標(biāo)的時(shí)空變化特征*

        崔石磊1, 張建杰1,2, 佟丙辛1, 馬 林3, 馬文奇1**

        (1. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院 保定 071000; 2. 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院 太原 030031; 3. 中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所農(nóng)業(yè)資源研究中心 石家莊 050022)

        氮素在農(nóng)業(yè)和食物系統(tǒng)中的行為關(guān)乎資源、環(huán)境、食物安全和人體健康等重要問(wèn)題, 是反映農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的關(guān)鍵指標(biāo)。本文選取18個(gè)與農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展密切相關(guān)的氮素指標(biāo), 并按照農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展程度從高到低分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ級(jí), 基于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)資料, 通過(guò)食物鏈養(yǎng)分流動(dòng)模型(NUFER)定量相關(guān)氮素指標(biāo), 分析其時(shí)空變化特征, 探討相關(guān)氮素指標(biāo)的影響因素, 為農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展提供改善意見和建議。結(jié)果表明, 1980—2017年間全國(guó)氮素使用強(qiáng)度、環(huán)境排放及整體利用效率均呈現(xiàn)由Ⅰ級(jí)向Ⅳ級(jí)水平轉(zhuǎn)變的下降趨勢(shì), 秸稈循環(huán)利用效率、大部分氮素生產(chǎn)類以及食物消費(fèi)類的指標(biāo)均呈現(xiàn)由Ⅳ級(jí)向Ⅰ級(jí)水平轉(zhuǎn)變的上升趨勢(shì)。從空間分布看, 氮素投入和環(huán)境損失較高的區(qū)域主要分布在華北地區(qū)、華東地區(qū)、華中地區(qū)以及華南地區(qū); 食物消費(fèi)水平在各地區(qū)均有提升, 其中東部地區(qū)提升更明顯; 東部和北部地區(qū)的單位植物和動(dòng)物蛋白產(chǎn)量水平相對(duì)較高, 但仍處于Ⅲ級(jí)水平; 效率類指標(biāo)在31個(gè)省份中, 大部分地區(qū)處于Ⅲ和Ⅳ級(jí)水平。與1980年相比, 2017年全國(guó)氮素指標(biāo)Ⅳ級(jí)和Ⅲ級(jí)水平占比變化不大, 但Ⅰ級(jí)水平占比由27.1%降低至8.3%, 農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展水平整體呈下降趨勢(shì)。七大地區(qū)中各個(gè)地區(qū)Ⅰ級(jí)水平占比均降低, 并且大部分地區(qū)均低于30.0%, Ⅲ級(jí)和Ⅱ級(jí)水平的占比明顯增加。在指標(biāo)類型方面, 與1980年相比, 2017年氮素生產(chǎn)類和食物消費(fèi)類指標(biāo)等級(jí)在Ⅳ級(jí)水平占比降低, 農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展水平呈上升趨勢(shì); 氮素環(huán)境排放類和效率類指標(biāo)等級(jí)在Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)水平占比之和也在降低, 農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展水平呈下降趨勢(shì)。這是由種植業(yè)和畜牧業(yè)氮素資源投入高、種植以及養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)改變、農(nóng)牧系統(tǒng)生產(chǎn)脫節(jié)嚴(yán)重、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡等因素造成的。因此, 需要針對(duì)不同類型指標(biāo)的時(shí)空變化特征, 通過(guò)測(cè)土配方施肥、改變種養(yǎng)結(jié)構(gòu)和應(yīng)用氮素減排技術(shù)與政策等手段實(shí)現(xiàn)氮素指標(biāo)的優(yōu)化,推動(dòng)中國(guó)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展。

        農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展; NUFER模型; 氮素指標(biāo); 時(shí)空變化特征

        中國(guó)作為世界農(nóng)業(yè)大國(guó)之一, 用僅占世界7%的耕地滿足了全球約22%人口的糧食需求[1], 為解決全球糧食安全問(wèn)題做出重要貢獻(xiàn)。過(guò)去幾十年, 為了保證農(nóng)產(chǎn)品有效供給, 集約化農(nóng)業(yè)快速發(fā)展, 化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜等資源投入大幅增加, 同時(shí)也付出了巨大的環(huán)境代價(jià)[2-3]。因此, 轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式、實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展勢(shì)在必行[4]。氮素作為維持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ), 在農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展中發(fā)揮著不可替代的作用。目前, 因氮素管理不當(dāng)導(dǎo)致的水體富營(yíng)養(yǎng)化、土壤酸化以及溫室氣體大量排放等一系列環(huán)境問(wèn)題十分突出[5-7], 并且存在較強(qiáng)的時(shí)空差異性[8], 成為農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展不可忽視的因素。由此可見, 利用相關(guān)氮素指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)中國(guó)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展對(duì)中國(guó)農(nóng)業(yè)未來(lái)發(fā)展具有重要意義。

        氮素一直是國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。在國(guó)際上, 聯(lián)合國(guó)提出了2030年可持續(xù)發(fā)展議程, 列出17個(gè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)[9], 其中有8個(gè)涉及農(nóng)業(yè)和食物系統(tǒng)。歐洲、美國(guó)以及印度等也開展了國(guó)家尺度的氮評(píng)估工作, 以食物系統(tǒng)氮素為研究對(duì)象, 從經(jīng)濟(jì)、政策、環(huán)境、人文、資源、生物多樣性等方面進(jìn)行整體評(píng)價(jià)[10-12]。國(guó)際上指出氮素已經(jīng)超越了地球生物化學(xué)元素流動(dòng)的安全閾值[13]。在國(guó)內(nèi), Cui等[14]利用模型對(duì)國(guó)家尺度的氮素進(jìn)行了分析, 結(jié)果表明1980年以來(lái)中國(guó)大量的氮素投入導(dǎo)致了嚴(yán)重的環(huán)境影響, 在未來(lái)幾十年氮素負(fù)面環(huán)境影響仍可能會(huì)加劇。Gu等[15-16]評(píng)估了氮素在中國(guó)農(nóng)業(yè)、森林、草地等7個(gè)重要系統(tǒng)的氮素流動(dòng), 得出快速增加的氮素對(duì)人類健康、耕地的可持續(xù)性以及中國(guó)及其周邊環(huán)境造成了日益嚴(yán)重的威脅; 并且運(yùn)用質(zhì)量平衡方法, 分析了中國(guó)農(nóng)田、圈養(yǎng)牲畜飼養(yǎng)場(chǎng)和放牧草地3個(gè)農(nóng)業(yè)子系統(tǒng)的氮素利用效率對(duì)糧食安全和環(huán)境的影響, 并指出未來(lái)農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨著提高生產(chǎn)力和減少氮素?fù)p失的多重挑戰(zhàn)。Ma等[17]的研究結(jié)果表明, 在食物鏈系統(tǒng)中, 氮素的利用效率和損失在區(qū)域尺度存在較大差異。Wang等[18]的研究表明, 在縣域尺度, 熱點(diǎn)區(qū)域糧食生產(chǎn)更密集的同時(shí), 氮素的損失占總損失量的一半以上, 并提出了針對(duì)不同區(qū)域的污染控制技術(shù)。中國(guó)畜禽業(yè)的發(fā)展雖然提高了動(dòng)物源蛋白產(chǎn)量, 但同時(shí)也導(dǎo)致了溫室氣體排放加重和水體氮素?fù)p失增加[19]。在張建杰等[20]構(gòu)建的農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展指標(biāo)體系中, 與氮相關(guān)的指標(biāo)占到1/3以上??梢? 農(nóng)業(yè)和食物系統(tǒng)氮素行為特征已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要衡量指標(biāo)[4], 然而, 目前氮素的研究工作多集中在評(píng)價(jià)氮素本身對(duì)農(nóng)業(yè)的貢獻(xiàn)和環(huán)境影響, 少有研究以氮素作為核心指標(biāo)進(jìn)行農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展或農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的評(píng)價(jià)[21]。

        DPSIR(驅(qū)動(dòng)力-壓力-狀態(tài)-影響-響應(yīng))框架能夠全面反映研究系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)存在的問(wèn)題, 被廣泛應(yīng)用于解決可持續(xù)發(fā)展、環(huán)境管理、水土資源等方面的問(wèn)題, 具有可行性和可操作性[22]。為此, 本文從農(nóng)業(yè)和食物系統(tǒng)氮素流動(dòng)特征出發(fā), 結(jié)合DPSIR框架, 選擇與農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展密切相關(guān)的氮素指標(biāo)并按照農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展程度進(jìn)行分級(jí), 研究中國(guó)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展相關(guān)氮素指標(biāo)的時(shí)空變化特征, 以期為中國(guó)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的氮素優(yōu)化管理提供依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 指標(biāo)的選取、分類原則以及分級(jí)依據(jù)

        本研究基于DPSIR框架, 借助中國(guó)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展指標(biāo)體系及其分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[20], 選取了涵蓋整個(gè)食物系統(tǒng)的18個(gè)與氮素相關(guān)的指標(biāo), 并按照食物系統(tǒng)的氮素流向把指標(biāo)分為生產(chǎn)類、利用效率類、環(huán)境排放類和食物消費(fèi)類4個(gè)類別(表1)。

        中國(guó)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展指標(biāo)體系是張建杰等[20]根據(jù)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的科學(xué)內(nèi)涵、基本特征和主要目標(biāo), 從社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境等3個(gè)維度入手, 建立的適用于科學(xué)研究的指標(biāo)體系。指標(biāo)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)原則是通過(guò)查閱文獻(xiàn)、分析區(qū)域發(fā)展水平、結(jié)合專家咨詢的方式將每個(gè)入選指標(biāo)的綠色發(fā)展程度分為4個(gè)等級(jí), 用Ⅰ級(jí)表示綠色發(fā)展程度最好、Ⅱ級(jí)次之、Ⅲ級(jí)較差、Ⅳ級(jí)最差。

        1.2 氮素指標(biāo)的定義

        本文所選18個(gè)氮素指標(biāo)全部來(lái)源于張建杰等[20]建立的中國(guó)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展指標(biāo)體系, 其定義和詳細(xì)的說(shuō)明見表1和張建杰等[20]文章。

        1.3 數(shù)據(jù)來(lái)源

        本研究數(shù)據(jù)來(lái)源包括統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)數(shù)據(jù)兩部分, 具體各個(gè)指標(biāo)的數(shù)據(jù)來(lái)源見表1。

        統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù): 1980—2017年全國(guó)(不包括香港、澳門、臺(tái)灣地區(qū))及31個(gè)省(市、自治區(qū))人口、化肥投入量、耕地面積、農(nóng)作物播種面積及產(chǎn)量、畜禽存欄量和出欄量以及畜禽產(chǎn)品產(chǎn)量, 來(lái)自于中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒[23]、中國(guó)畜牧獸醫(yī)年鑒[24]、中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒[25]及中國(guó)農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)資料[26]、國(guó)家統(tǒng)計(jì)局官方網(wǎng)站發(fā)布的數(shù)據(jù)[27]。

        文獻(xiàn)數(shù)據(jù): 1980—2017年期間全國(guó)(不包括香港、澳門、臺(tái)灣地區(qū))以及31個(gè)省份種植業(yè)不同作物養(yǎng)分含量、生物固氮, 土壤氮沉降、反硝化、氮淋溶、徑流排放系數(shù), 農(nóng)牧業(yè)的NH3和N2O排放系數(shù)、反硝化系數(shù), 畜禽產(chǎn)品分配系數(shù)、畜禽產(chǎn)品氮養(yǎng)分含量、畜禽排泄系數(shù), 來(lái)源于Ma等研究結(jié)果[17,28-29]。

        1.4 指標(biāo)計(jì)算方法

        本文使用NUFER(NUtrient flows in Food chains, Environment and Resources use)模型[28], 對(duì)氮素指標(biāo)進(jìn)行定量計(jì)算。具體計(jì)算方法參照張建杰等[20]的研究。NUFER模型是Ma等[28]開發(fā)的國(guó)家和區(qū)域尺度食物鏈系統(tǒng)氮磷流動(dòng)模型, 模型以“土壤-作物生產(chǎn)-畜禽生產(chǎn)-家庭消費(fèi)”為邊界, 計(jì)算系統(tǒng)中氮磷流動(dòng)特征、利用效率以及環(huán)境損失。

        指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化處理: 為了便于分析氮素指標(biāo)在時(shí)間維度的變化特征, 本文定義了氮素指標(biāo)變化率。氮素指標(biāo)變化率是以1980年數(shù)值為基準(zhǔn)值(100%), 計(jì)算1981—2017年氮素指標(biāo)相對(duì)于基準(zhǔn)值的變化率, 以此來(lái)表征氮素指標(biāo)的變化, 計(jì)算公式(1)如下:

        式中:A為指標(biāo)相對(duì)于1980年在年的變化率,B為指標(biāo)在年的數(shù)值,1980為1980年指標(biāo)的數(shù)值。

        本文把全國(guó)分成7大分區(qū)[30], 進(jìn)行全國(guó)氮素4大類(生產(chǎn)類、利用效率類、環(huán)境排放類、食物消費(fèi)類)指標(biāo)及其農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展水平的比較, 具體把7大分區(qū)、全國(guó)和4大類指標(biāo)所包含的所有省、市、自治區(qū)的每個(gè)指標(biāo)按照4個(gè)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展等級(jí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì), 計(jì)算4個(gè)等級(jí)的占比, 計(jì)算公式如下:

        D=E/F′100% (2)

        式中:為地區(qū)或指標(biāo)類別等級(jí)所處百分比,為所處等級(jí)省、市、自治區(qū)的個(gè)數(shù),為所有等級(jí)省、市、自治區(qū)的個(gè)數(shù),為地區(qū)或指標(biāo)類別名稱(=華北地區(qū)、東北地區(qū)、華東地區(qū)、華中地區(qū)、華南地區(qū)、西南地區(qū)、西北地區(qū)、全國(guó)、生產(chǎn)類、利用效率類、環(huán)境排放類、食物消費(fèi)類);為等級(jí)(=Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ)。

        表1 中國(guó)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展相關(guān)氮素指標(biāo)

        LU為livestock unit, 表示標(biāo)準(zhǔn)牛當(dāng)量(折合500 kg奶牛), 不同動(dòng)物的折換比例分別為: 奶牛, 1∶1; 肉牛、水牛和黃牛、驢、騾、馬, 0.8∶1; 豬, 0.3∶1; 羊, 0.1∶1; 蛋雞, 0.014∶1; 肉雞, 0.007∶1; 兔子, 0.002∶1。LU is livestock unit, which means the standard cattle equivalent (equivalent to 500 kg cows). The conversion ratio of different animals is 1∶1 for cows; 0.8∶1 for beef cattle, buffalo and yellow cattle, donkeys, mules, horses; 0.3∶1 for pig; 0.1∶1 for sheep; 0.014∶1 for layer; 0.007∶1 for broiler; 0.002∶1 for rabbit.

        2 結(jié)果與分析

        2.1 氮素生產(chǎn)類指標(biāo)的時(shí)空變化

        由圖1可知, 1980—2017年全國(guó)氮素生產(chǎn)類指標(biāo)變化率呈上升趨勢(shì)。氮素使用強(qiáng)度1980—2014年由Ⅰ級(jí)降至Ⅳ級(jí)水平, 農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展水平降低, 之后轉(zhuǎn)變?yōu)棰蠹?jí)水平; 單位動(dòng)物蛋白產(chǎn)量和單位面積植物蛋白產(chǎn)量2017年均比1980年增加約150.0%, 并且指標(biāo)等級(jí)由Ⅳ級(jí)升至Ⅲ級(jí)水平; 畜牧農(nóng)業(yè)源飼料氮自給率增加了50.0%, 但一直處于Ⅳ級(jí)水平。

        圖1 1980—2017年中國(guó)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展氮素生產(chǎn)類指標(biāo)的時(shí)間變化

        表2表明1980年31個(gè)省份氮素使用強(qiáng)度處于Ⅰ級(jí)水平, 其他3個(gè)指標(biāo)均處于Ⅳ級(jí)水平。與1980年相比, 2017年氮素使用強(qiáng)度包括華北地區(qū)和華東地區(qū)在內(nèi)的23個(gè)省份轉(zhuǎn)變?yōu)棰蠹?jí)和Ⅳ級(jí)水平; 單位動(dòng)物蛋白產(chǎn)量和單位面積植物蛋白產(chǎn)量各個(gè)省份等級(jí)均有所提高, 其中單位動(dòng)物蛋白產(chǎn)量在西北地區(qū)、東北地區(qū)以及華北地區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)棰蠹?jí)水平; 畜牧農(nóng)業(yè)源飼料氮自給率各地區(qū)變化不明顯, 僅黑龍江省和吉林省轉(zhuǎn)變?yōu)棰窦?jí)水平。

        2.2 氮素利用效率類指標(biāo)的時(shí)空變化

        如圖2所示, 1980—2017年畜牧系統(tǒng)氮素利用效率和秸稈循環(huán)利用效率呈上升趨勢(shì); 糞尿循環(huán)利用率和農(nóng)田系統(tǒng)氮素利用效率呈先降低后上升的趨勢(shì)。畜牧系統(tǒng)氮素利用效率變化速率最快, 增加了1.5倍, 但仍處于Ⅳ級(jí)水平; 秸稈循環(huán)利用效率2016年以后達(dá)到Ⅱ級(jí)水平; 農(nóng)田系統(tǒng)氮素利用效率在2007年以后有所上升, 并在2017年達(dá)到Ⅲ級(jí)水平; 糞尿循環(huán)利用率2011年以后有所升高, 但自2004年一直處于Ⅳ級(jí)水平。

        圖2 1980—2017年中國(guó)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展氮素利用效率類指標(biāo)的時(shí)間變化

        由表3可知, 1980年畜牧系統(tǒng)氮素利用效率、秸稈循環(huán)利用效率和農(nóng)田系統(tǒng)氮素利用效率整體處于Ⅳ級(jí)和Ⅲ級(jí)水平, 其中農(nóng)田系統(tǒng)氮素利用效率有明顯的南北差異; 糞尿循環(huán)利用率內(nèi)蒙古、西藏和西北地區(qū)處于Ⅳ級(jí)水平, 其他地區(qū)處于Ⅱ級(jí)水平。與1980年相比, 2017年31個(gè)省份僅糞尿循環(huán)利用率指標(biāo)等級(jí)整體降低, 并且處于Ⅳ級(jí)和Ⅲ級(jí)水平; 其他指標(biāo)的指標(biāo)等級(jí)整體上升, 其中畜牧系統(tǒng)氮素利用效率華北地區(qū)、東北和華東部分地區(qū)共16個(gè)省份轉(zhuǎn)變?yōu)棰蠹?jí)水平。

        2.3 氮素環(huán)境排放類指標(biāo)的時(shí)空變化

        1980—2017年氮素環(huán)境排放類指標(biāo)總體呈先上升后下降的趨勢(shì), 增長(zhǎng)幅度除農(nóng)業(yè)源溫室氣體(GHG)排放強(qiáng)度之外, 均為1.5~3.0倍(圖3a, 3b), 農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展等級(jí)均由Ⅰ級(jí)向Ⅳ級(jí)水平方向轉(zhuǎn)變的同時(shí), 農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展水平呈降低趨勢(shì)。2017年僅農(nóng)業(yè)源溫室氣體排放強(qiáng)度農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展等級(jí)最低, 處于Ⅳ級(jí)水平。

        表2 1980年和2017年中國(guó)各省(市、自治區(qū))農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展氮素生產(chǎn)類指標(biāo)的變化

        表3 1980年和2017年中國(guó)各省(市、自治區(qū))農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展氮素利用效率類指標(biāo)的變化

        由表4可知, 1980年氮素環(huán)境排放類指標(biāo)區(qū)域差異分布明顯, 僅華北、東北、西北以及西藏地區(qū)處于Ⅰ級(jí)水平。與1980年相比, 2017年環(huán)境排放類指標(biāo)除東北地區(qū)和西北地區(qū)仍處于Ⅰ級(jí)水平外, 其他地區(qū)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展等級(jí)均降低, 其中華北地區(qū)、華中地區(qū)以及華東地區(qū)降至Ⅲ級(jí)和Ⅳ級(jí)水平。

        2.4 氮素食物消費(fèi)類指標(biāo)的時(shí)空變化

        由圖4可知, 1980—2017年人均蛋白質(zhì)攝入量和動(dòng)物蛋白消費(fèi)比例呈上升趨勢(shì), 由Ⅳ級(jí)水平升至Ⅱ級(jí)水平, 農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展水平呈上升趨勢(shì); 食物自給率呈下降趨勢(shì), 但一直處于Ⅰ級(jí)水平; 食物系統(tǒng)氮素利用效率呈先下降后上升的趨勢(shì), 由Ⅱ級(jí)降至Ⅳ級(jí)水平。

        表5顯示, 1980年人均蛋白質(zhì)攝入量和動(dòng)物蛋白消費(fèi)比例31個(gè)省份均處于Ⅳ級(jí)水平; 食物自給率22個(gè)省份處于Ⅰ級(jí)級(jí)水平, 僅華南及其周邊地區(qū)處于Ⅳ級(jí)水平; 而食物系統(tǒng)氮素利用效率僅天津市、遼寧省以及河南省等8個(gè)省份處于Ⅱ級(jí)和Ⅰ級(jí)水平, 其他23個(gè)省份處于Ⅲ級(jí)和Ⅳ級(jí)水平。與1980年相比, 2017年31個(gè)省份除食物系統(tǒng)氮素利用效率處于Ⅱ級(jí)和Ⅰ級(jí)水平的省份減少外, 其余指標(biāo)均增加。其中, 動(dòng)物蛋白消費(fèi)比例增加最多, 31個(gè)省份均處于Ⅱ級(jí)和Ⅰ級(jí)水平, 其中處于Ⅰ級(jí)水平的省份主要集中在華北和華中地區(qū)。

        圖3 1980—2017年中國(guó)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展氮素環(huán)境排放類指標(biāo)的時(shí)間變化

        2.5 1980年和2017年地區(qū)以及指標(biāo)類型農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展等級(jí)變化

        如圖5a、5b所示, 1980年全國(guó)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展等級(jí)Ⅲ級(jí)和Ⅳ級(jí)水平占比達(dá)59.2%; 區(qū)域上, 華北地區(qū)、東北地區(qū)和西北地區(qū)Ⅰ級(jí)水平占比高, 分別為45.8%、45.8%和53.3%, 而華東地區(qū)、華中地區(qū)、華南地區(qū)和西南地區(qū)Ⅳ級(jí)水平占比分別為60.3%、50.0%、64.8%和51.1%。與1980年相比, 2017年在全國(guó)水平, Ⅲ級(jí)和Ⅳ級(jí)水平占比總和變化不大, 但Ⅰ級(jí)水平占比由27.1%降低至8.3%; 區(qū)域上, 7個(gè)地區(qū)Ⅰ級(jí)水平占比均降低, 并且大部分地區(qū)低于30.0%, 其中華北地區(qū)、東北地區(qū)和西北地區(qū)降低最明顯, Ⅲ級(jí)和Ⅱ級(jí)水平占比明顯增加, 尤其華北地區(qū)、華東地區(qū)、華中地區(qū)、華南地區(qū)以及西南地區(qū)Ⅱ級(jí)水平占比增加明顯。

        圖4 1980—2017年中國(guó)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展氮素食物消費(fèi)類指標(biāo)的時(shí)間變化

        由圖6a、6b可知, 1980年氮素生產(chǎn)類指標(biāo)Ⅳ級(jí)水平占比為75.0%, Ⅰ級(jí)水平占比25.0%; 與1980年相比, 2017年氮素生產(chǎn)類指標(biāo)Ⅰ級(jí)和Ⅳ級(jí)水平占比分別降低至5.6%和36.3%, 而Ⅱ級(jí)和Ⅲ級(jí)水平占比分別增至16.9%和41.2%。圖6c、6d顯示出, 1980年氮素利用效率類指標(biāo)Ⅲ級(jí)和Ⅳ級(jí)水平占比總和為73.4%, 而Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)水平占比分別為0.8%和25.8%; 2017年, Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)水平占比分別降為0.0%和16.9%。由圖6e、6f可以看出, 與1980年相比, 2017氮素環(huán)境排放類指標(biāo)Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)水平占比呈減少趨勢(shì), 分別由46.8%和24.2%降至24.2%和22.6%; Ⅲ級(jí)和Ⅳ級(jí)水平占比呈增加趨勢(shì), 分別由22.6%和6.4%增至35.5%和17.7%。圖6g、6h表明, 氮素食物消費(fèi)類指標(biāo)Ⅱ級(jí)和Ⅳ級(jí)水平占比變化最明顯, 分別由1980年的8.1%和57.3%轉(zhuǎn)變?yōu)?017年的41.1%和23.4%。

        表5 1980年和2017年中國(guó)各省(市、自治區(qū))農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展氮素食物消費(fèi)類指標(biāo)的變化

        圖5 1980年(a)和2017年(b)全國(guó)以及各地區(qū)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展等級(jí)占比

        Fig. 5 Proportions of agricultural green development levels in the whole country and each regional scales in 1980 (a) and 2017 (b) in China

        圖6 1980年和2017年4類氮素指標(biāo)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展等級(jí)占比

        3 討論

        3.1 氮素生產(chǎn)類指標(biāo)的時(shí)空變化特征

        氮素生產(chǎn)類指標(biāo)可以在一定程度上反映農(nóng)牧系統(tǒng)內(nèi)的氮素供給、投入和產(chǎn)出的變化。從本文結(jié)果可以看出, 1980—2017年氮素使用強(qiáng)度持續(xù)增加, 農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展等級(jí)從Ⅰ級(jí)降至Ⅳ級(jí)水平, 超過(guò)Chen等[31]研究的3大主要糧食作物最低環(huán)境代價(jià)的平均施氮量(210.0 kg·hm-2); 在空間上, 由于功能區(qū)域劃分以及人口密度的不同[32-33], 2017年氮素使用強(qiáng)度在華北地區(qū)、華東地區(qū)、華中地區(qū)以及華南地區(qū)降為Ⅲ級(jí)和Ⅳ級(jí)水平。在時(shí)間上, 37年間單位面積植物蛋白產(chǎn)量增加了約1.5倍, 升至Ⅲ級(jí)水平; 在空間上, 2017年26個(gè)省份仍遠(yuǎn)低于潛力產(chǎn)量水平。由于集約化養(yǎng)殖以及養(yǎng)殖技術(shù)的發(fā)展[19], 單位動(dòng)物蛋白產(chǎn)量逐年增加, 上升至Ⅲ級(jí)水平; 畜牧農(nóng)業(yè)源飼料氮自給率雖呈增加趨勢(shì), 但仍處于Ⅳ級(jí)水平, 并且在空間上, 各個(gè)省份也處于較低水平, 這是由于只考慮種植業(yè)對(duì)畜牧飼料氮素的供給水平而未考慮牧草的氮素供給。綜上可見, 氮素生產(chǎn)類指標(biāo)在時(shí)間上表現(xiàn)為氮素使用強(qiáng)度高、動(dòng)植物生產(chǎn)力低、農(nóng)業(yè)源飼料自給率低的特征; 空間上, 具有氮素使用強(qiáng)度和單位動(dòng)物蛋白產(chǎn)量北部?jī)?yōu)于南部地區(qū)、單位動(dòng)物蛋白產(chǎn)量東部?jī)?yōu)于西部地區(qū)、農(nóng)業(yè)源飼料自給率空間差異小的特征。

        3.2 氮素利用效率類指標(biāo)的時(shí)空變化特征

        氮素利用效率類指標(biāo)是評(píng)估農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中氮素使用性能的重要指標(biāo), 一直是學(xué)者所關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題[16]。1980—2017年間畜牧系統(tǒng)氮素利用效率一直處于Ⅳ級(jí)水平, 與Bai等[19]1980—2010年畜牧系統(tǒng)的研究相近(4.4%~11.5%), 但低于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的畜牧系統(tǒng)氮素利用效率(24.0%)[34]; 在空間上, 31個(gè)省份的畜牧系統(tǒng)氮素利用效率綠色發(fā)展等級(jí)只有東北地區(qū)、華北地區(qū)、華東地區(qū)在內(nèi)的16個(gè)省份由Ⅳ級(jí)升至Ⅲ級(jí)水平。糞尿循環(huán)利用率逐年降低, 至2017年降至Ⅳ級(jí)水平; 在空間上, 人口分界線[33]南部地區(qū)轉(zhuǎn)變明顯, 均是由于化肥的大量施用、農(nóng)牧結(jié)合不緊密以及勞動(dòng)力老齡化等因素造成的[17,35]。農(nóng)田系統(tǒng)氮素利用效率和秸稈循環(huán)利用率有所增長(zhǎng), 但均未達(dá)到Ⅰ級(jí)水平, 其中農(nóng)田系統(tǒng)氮素利用效率2017年為Ⅲ級(jí)水平, 高于Ma等[17]2005年的研究結(jié)果(25.0%), 低于Jarvis等[36]關(guān)于歐洲西北地區(qū)種植系統(tǒng)的研究結(jié)果(53.0%); 在空間上, 31個(gè)省份農(nóng)田系統(tǒng)氮素利用效率處于較低水平, 而由于秸稈還田技術(shù)的推廣以及國(guó)家嚴(yán)禁焚燒秸稈政策的提出[37], 秸稈循環(huán)利用率在全國(guó)各個(gè)地區(qū)上升明顯。由此可知, 氮素利用效率類指標(biāo)在時(shí)間上具有畜牧系統(tǒng)氮素利用效率、農(nóng)田系統(tǒng)氮素利用效率和糞尿循環(huán)利用率降低, 而秸稈循環(huán)利用效率升高的特征; 在空間上, 畜牧系統(tǒng)氮素利用效率和農(nóng)田系統(tǒng)氮素利用效率空間變化不明顯, 而糞尿循環(huán)利用率降低和秸稈循環(huán)利用效率升高具有明顯的南北部差異的特征。

        3.3 氮素環(huán)境排放類指標(biāo)的時(shí)空變化特征

        氮素排放引起的環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)逐步受到了國(guó)家的重視。本研究表明, 1980—2017年間農(nóng)田氮素盈余、氮徑流、氮淋洗損失均增加, 至2017年均處于Ⅲ級(jí)水平, 其中農(nóng)田氮素盈余超過(guò)歐盟標(biāo)準(zhǔn)(80.0 kg·hm-2)[38]2.0倍, 并且超過(guò)Sun等[39]提出的高風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境污染界線(180.0 kg·hm-2)和Zhang等[40]提出的復(fù)種地區(qū)氮盈余范圍(110.0~190.0 kg·hm-2), 說(shuō)明氮素土壤損失嚴(yán)重; 在空間上, 由于功能區(qū)域[32]的不同, 南部地區(qū)氮素?fù)p失更多。在1980—2017年間, 農(nóng)業(yè)系統(tǒng)氨揮發(fā)不斷增加, 與Ma等[17]2005年的研究結(jié)果(117.0 kg·hm-2)相近。農(nóng)業(yè)源溫室氣體排放強(qiáng)度大, 2006年達(dá)最高(Ⅳ級(jí)水平), 魏琦等[41]和閔繼勝等[42]分別關(guān)于環(huán)境污染物排放量指標(biāo)和中國(guó)溫室氣體排放的研究結(jié)果和趨勢(shì)與本文結(jié)果一致; 在空間上, 考慮到了內(nèi)蒙古、西藏、甘肅省、青海省和新疆的草地面積, 2017年農(nóng)業(yè)源GHG排放強(qiáng)度僅西北地區(qū)、東北地區(qū)和西藏地區(qū)仍處于Ⅰ級(jí)水平。 1980—2017年間生產(chǎn)單位食物氮素環(huán)境代價(jià)持續(xù)增加; 在空間上, 西部地區(qū)生產(chǎn)單位食物氮素環(huán)境代價(jià)明顯高于東部地區(qū)。綜上可知, 氮素環(huán)境排放類指標(biāo)在時(shí)間上具有環(huán)境排放高和污染嚴(yán)重的特征; 在空間上, 區(qū)域環(huán)境排放差異明顯的特征, 具有明顯的東西部和南北部的差異。

        3.4 氮素食物消費(fèi)類指標(biāo)的時(shí)空變化特征

        社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及生活水平的提高, 導(dǎo)致氮素食物消費(fèi)發(fā)生了變化[43]。1980—2017年間人均蛋白質(zhì)攝入量和動(dòng)物蛋白消費(fèi)比例均上升至Ⅱ級(jí)水平, 接近中國(guó)營(yíng)養(yǎng)協(xié)會(huì)推薦膳食營(yíng)養(yǎng)蛋白質(zhì)攝入量為標(biāo)準(zhǔn)以及營(yíng)養(yǎng)推薦范圍[44]。馬林等[17]的研究結(jié)果表明, 居民動(dòng)物食物消費(fèi)占比不斷提高, 與本文結(jié)果的變化趨勢(shì)一致??臻g上, 2017年動(dòng)物蛋白消費(fèi)比例各個(gè)省份整體由Ⅳ級(jí)上升至Ⅱ級(jí)和Ⅰ級(jí)水平, 這是由經(jīng)濟(jì)的驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的[45], 例如華北和華中等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)動(dòng)物蛋白消費(fèi)比例均達(dá)到了Ⅰ級(jí)水平。郭迷[46]的研究表明, 居民生活指標(biāo)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展水平在京津冀以及廣東省周邊地區(qū)處于高水平, 與本文研究結(jié)果一致。1980—2017年間食物自給率一直處于很高的水平, 喻朝慶[47]的研究表明, 中國(guó)一直保持著較高水平的糧食供給, 與本文食物自給率處于Ⅰ級(jí)水平的結(jié)果一致。在空間上, 26個(gè)省份能夠?qū)崿F(xiàn)氮素食物的自給, 說(shuō)明全國(guó)糧食處于安全水平。食物系統(tǒng)氮素利用效率很低, 處于Ⅳ級(jí)水平, 與Ma等[17]的研究結(jié)果趨勢(shì)相同; 在空間上, 全國(guó)各地區(qū)均處于較低水平, 食物系統(tǒng)氮素利用效率普遍很低。綜上所述, 氮素食物消費(fèi)類指標(biāo)在空間上, 具有人均蛋白質(zhì)攝入量和動(dòng)物蛋白消費(fèi)比例升高、食物自給率高、食物系統(tǒng)氮素利用效率低的特征; 在空間上, 31個(gè)省份人均蛋白質(zhì)攝入量和動(dòng)物蛋白消費(fèi)比例均上升, 其中東部地區(qū)尤其是沿海地區(qū)增加明顯, 而食物自給率高, 食物系統(tǒng)氮素利用效率變化不明顯。

        3.5 中國(guó)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展相關(guān)氮素指標(biāo)時(shí)空變化的影響因素分析及優(yōu)化途徑

        受快速增長(zhǎng)的中國(guó)人口、城鎮(zhèn)化水平的提高以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的驅(qū)動(dòng), 大量氮素資源被投入到生產(chǎn)當(dāng)中[45], 在提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的同時(shí), 也使得氮素成為農(nóng)業(yè)面臨的突出資源和環(huán)境問(wèn)題之一[13], 并由此對(duì)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展產(chǎn)生顯著影響。綜合分析, 中國(guó)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展相關(guān)氮素指標(biāo)時(shí)空變化特征的影響因素主要包括:

        1)1980年以來(lái), 政府對(duì)施用化肥的政策鼓勵(lì)[17]、種植結(jié)構(gòu)和總播種面積的改變[48]、區(qū)域功能和種植業(yè)集約化程度的不同[31]是影響氮素使用強(qiáng)度、單位面積植物蛋白產(chǎn)量、農(nóng)田系統(tǒng)氮素利用效率、農(nóng)田氮素盈余、農(nóng)田氮素徑流、農(nóng)田氮素淋洗、農(nóng)業(yè)系統(tǒng)氨揮發(fā)、農(nóng)業(yè)源溫室氣體排放強(qiáng)度、生產(chǎn)單位食物氮素環(huán)境代價(jià)、食物自給率、食物系統(tǒng)氮素利用效率時(shí)空變化特征的主要因素。可以通過(guò)“測(cè)土配方施肥”[49]、推廣良種良法配套[50]、農(nóng)機(jī)農(nóng)藝結(jié)合、加強(qiáng)對(duì)種植業(yè)的種植管理、調(diào)整區(qū)域種植結(jié)構(gòu)等技術(shù)和方法[51]來(lái)解決, 并且針對(duì)環(huán)境較好的西部地區(qū), 可以在保護(hù)環(huán)境的前提下, 發(fā)展種植業(yè)和畜牧業(yè), 使經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和環(huán)境保護(hù)協(xié)同發(fā)展。

        2)畜禽養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)的改變、規(guī)?;约凹s化養(yǎng)殖場(chǎng)數(shù)量的增加[19]、畜禽飼料的改良以及配套的養(yǎng)殖措施的改進(jìn)以及區(qū)域功能的不同[32,35]是影響單位動(dòng)物蛋白產(chǎn)量、畜牧系統(tǒng)氮素利用效率時(shí)空變化特征的主要因素??梢酝ㄟ^(guò)優(yōu)化畜禽飼料營(yíng)養(yǎng)和蛋白含量[35]、實(shí)施畜禽養(yǎng)殖全鏈條管理、促進(jìn)畜禽養(yǎng)殖的規(guī)?;图s化、根據(jù)區(qū)域特點(diǎn)適當(dāng)調(diào)整畜禽養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)[19]等措施改善。

        3)農(nóng)牧的結(jié)合程度低[19]、農(nóng)村勞動(dòng)力老齡化[17]是影響秸稈循環(huán)利用效率、糞尿循環(huán)利用率、畜牧農(nóng)業(yè)源飼料氮自給率時(shí)空變化特征的主要因素??梢栽谵r(nóng)牧結(jié)合中, 提高農(nóng)牧業(yè)機(jī)械化水平、推廣動(dòng)物糞尿進(jìn)行處理后回田和秸稈還田技術(shù)[37]、提高本地飼料本地化水平的方式來(lái)優(yōu)化。

        4)1980年以來(lái)社會(huì)的發(fā)展以及經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)、居民飲食結(jié)構(gòu)的改變、區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不均衡和城市化進(jìn)程的差異是影響人均蛋白質(zhì)攝入量[43]、動(dòng)物蛋白消費(fèi)比例時(shí)空變化特征的主要因素。應(yīng)通過(guò)促進(jìn)區(qū)域社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的均衡發(fā)展、引導(dǎo)居民食物消費(fèi)的多樣化[44]等措施改善。最后, 國(guó)家應(yīng)加強(qiáng)農(nóng)技知識(shí)的推廣, 鼓勵(lì)和支持大型有機(jī)肥料加工企業(yè)的發(fā)展, 并制定類似“化肥農(nóng)藥零增長(zhǎng)”的規(guī)劃要求, 并借鑒歐盟環(huán)境保護(hù)法規(guī)[52-53], 加快制定相關(guān)法律法規(guī)例如: 西部大開發(fā)等政策[54]的制定, 同時(shí)要加強(qiáng)國(guó)家尺度的各項(xiàng)重點(diǎn)行動(dòng)和政策的評(píng)估。

        4 結(jié)論

        1980—2017年以氮素指標(biāo)表征的中國(guó)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展水平整體處于降低趨勢(shì), 但不同指標(biāo)類型以及指標(biāo)間農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展等級(jí)存在較大差異, 具有明顯的時(shí)空變化特征。1980—2017年間氮素生產(chǎn)類指標(biāo)、氮素利用效率類指標(biāo)、環(huán)境排放類指標(biāo)和食物消費(fèi)類指標(biāo)綠色發(fā)展程度在Ⅲ級(jí)和Ⅳ級(jí)水平的占比基本無(wú)變化, 但是在Ⅰ級(jí)水平占比明顯降低。在空間上, 與1980年相比, 2017年處于綠色水平的氮素指標(biāo)比例下降, 氮素相關(guān)的農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展水平整體處于降低趨勢(shì), 并且區(qū)域之間發(fā)展不平衡, 總體上呈現(xiàn)北部和西部農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展水平較好, 南部和東部農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展?jié)摿薮蟮奶卣?。產(chǎn)生上述時(shí)空變化特征的原因主要是種植業(yè)和畜牧業(yè)氮素資源利用不合理、種植以及養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)的改變、農(nóng)牧系統(tǒng)氮素循環(huán)脫節(jié)嚴(yán)重、區(qū)域功能不同、區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡等因素。因此, 農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展必須重視“種植業(yè)-畜牧業(yè)-消費(fèi)”整個(gè)食物系統(tǒng)氮素的評(píng)估和優(yōu)化管理, 并針對(duì)區(qū)域和指標(biāo)的變化特征采用精準(zhǔn)化施策, 以促進(jìn)氮素的高效利用和環(huán)境減排, 實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)和食物系統(tǒng)氮素指標(biāo)的優(yōu)化, 推動(dòng)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展。

        [1] 馬文奇, 張福鎖, 陳新平. 中國(guó)養(yǎng)分資源綜合管理研究的意義與重點(diǎn)[J]. 科技導(dǎo)報(bào), 2006, 24(10): 64–67 MA W Q, ZHANG F S, CHEN X P. Significance and keystone of research of integrated nutrient resource management in China[J]. Science & Technology Review, 2006, 24(10): 64–67

        [2] FALKOWSKI P, SCHOLES R J, BOYLE E, et al. The global carbon cycle: A test of our knowledge of earth as a system[J]. Science, 2000, 290(5490): 291–296

        [3] GALLOWAY J N, DENTENER F J, CAPONE D G, et al. Nitrogen cycles: Past, present, and future[J]. Biogeochemistry, 2004, 70: 153–226

        [4] 馬文奇, 馬林, 張建杰, 等. 農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展理論框架和實(shí)現(xiàn)路徑的思考[J]. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)(中英文), 2020, DOI: 10.13930/j.cnki.cjea.200238 MA W Q, MA L, ZHANG J J, et al. Theoretical framework and realization pathway of agricultural green development[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2020, DOI: 10.13930/j.cnki.cjea.200238

        [5] LIU X J, ZHANG Y, HAN W X, et al. Enhanced nitrogen deposition over China[J]. Nature, 2013, 494(7438): 459–462

        [6] FOWLER D, COYLE M, SKIBA U, et al. The global nitrogen cycle in the twenty-first century[J]. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 2013, 368(1621): 20130165

        [7] GAO Z L, MA W Q, ZHU G D, et al. Estimating farm-gate ammonia emissions from major animal production systems in China[J]. Atmospheric Environment, 2013, 79: 20–28

        [8] 郭四代, 張華, 郭杰, 等. 基于空間計(jì)量模型的中國(guó)環(huán)境污染評(píng)價(jià)及影響因素分析[J]. 生態(tài)學(xué)雜志, 2018, 37(2): 471–481 GUO S D, ZHANG H, GUO J, et al. Evaluation and impact factors of environmental pollution of China based on spatial metric model[J]. Chinese Journal of Ecology, 2018, 37(2): 471–481

        [9] United Nations. Transforming Our World: The 2030 Agenda for Sustainable Development[R]. New York: United Nations, Department of Economic and Social Affairs, 2015: 1–41

        [10] SUTTON M A, HOWARD C M, ERISMAN J W, et al. The European Nitrogen Assessment: Sources, Effects and Policy Perspectives[M]. Cambridge: Cambridge University Press, 2011

        [11] TOMICH T P, BRODT S B, DAHLGREN R A, et al. The California Nitrogen Assessment: Challenges and Solutions for People, Agriculture, and the Environment[M]. Oakland: University of California Press, 2016

        [12] ABROL Y P, ADHYA T K, ANEJA V P, et al. The Indian Nitrogen Assessment: Sources of Reactive Nitrogen, Environmental and Climate Effects, Management Options, and policies[M]. Duxford, UK: Elsevier, 2017

        [13] STEFFEN W, RICHARDSON K, ROCKSTR?M J, et al. Planetary boundaries: Guiding human development on a changing planet[J]. Science, 2015, 347(6223): 1259855

        [14] CUI S H, SHI Y L, GROFFMAN P M, et al. Centennial-scale analysis of the creation and fate of reactive nitrogen in China (1910–2010)[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2013, 110(6): 2052–2057

        [15] GU B J, JU X T, CHANG J, et al. Integrated reactive nitrogen budgets and future trends in China[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2015, 112(28): 8792–8797

        [16] GU B J, JU X T, CHANG S X, et al. Nitrogen use efficiencies in Chinese agricultural systems and implications for food security and environmental protection[J]. Regional Environmental Change, 2017, 17(4): 1217–1227

        [17] MA L, VELTHOF G L, WANG F H, et al. Nitrogen and phosphorus use efficiencies and losses in the food chain in China at regional scales in 1980 and 2005[J]. Science of the Total Environment, 2012, 434: 51–61

        [18] WANG M R, MA L, STROKAL M, et al. Hotspots for nitrogen and phosphorus losses from food production in China: A county-scale analysis[J]. Environmental Science & Technology, 2018, 52(10): 5782–5791

        [19] BAI Z H, MA W Q, MA L, et al. China’s livestock transition: Driving forces, impacts, and consequences[J]. Science Advances, 2018, 4(7): eaar8534

        [20] 張建杰, 崔石磊, 馬林, 等. 中國(guó)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展指標(biāo)體系的構(gòu)建與例證[J]. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)(中英文), 2020, DOI: 10.13930/j.cnki.cjea.200069 ZHANG J J, CUI S L, MA L, et al. Construction of a green development index system for agriculture in China and examples

        [21] KANTER D R, WINIWARTER W, BODIRSKY B L, et al. A framework for nitrogen futures in the shared socioeconomic pathways[J]. Global Environmental Change, 2020, 61: 102029

        [22] 王海賓, 陳曉文, 于婧. DPSIR框架研究綜述[J]. 經(jīng)濟(jì)研究導(dǎo)刊, 2013(19): 4–5 WANG H B, CHEN X W, YU J. Research review of DPSIR framework[J]. Economic Research Guide, 2013(19): 4–5

        [23] 中華人民共和國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局. 中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒[M]. 北京: 中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社, 1980–2017 National Bureau of Statistics of the People’s Republic of China. China Statistical Yearbook[M]. Beijing: China Statistics Press, 1980–2017

        [24] 中國(guó)畜牧獸醫(yī)年鑒編輯委員會(huì). 中國(guó)畜牧獸醫(yī)年鑒[M]. 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社, 1985–2017 Editorial Committee of China Animal Husbandry and Veterinary Yearbook. China Animal Husbandry and Veterinary Yearbook[M]. Beijing: China Agriculture Press, 1985–2017

        [25] 國(guó)家統(tǒng)計(jì)局農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)調(diào)查司. 中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒[M]. 北京: 中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社, 1985–2017 Department of Rural Socio Economic Investigation, National Bureau of Statistics. China Rural Statistical Yearbook[M]. Beijing: China Statistics Press, 1985–2017

        [26] 中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)部. 中國(guó)農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)資料[M]. 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社, 1985–2017 Ministry of Agriculture of the People’s Republic of China. Chinese Agricultural Statistics[M]. Beijing: China Agriculture Press, 1985–2017

        [27] 中華人民共和國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局. 全國(guó)年度數(shù)據(jù)[DB/OL]. 1980–2017. http://data.stats.gov.cn/easyquery.htm?cn=E0103 National Bureau of Statistics of the People’s Republic of China. National Annual Data [DB/OL]. 1980–2017. http:// data.stats.gov.cn/easyquery.htm?cn=E0103

        [28] MA L, MA W Q, VELTHOF G L, et al. Modeling nutrient flows in the food chain of China[J]. Journal of Environmental Quality, 2010, 39(4): 1279–1289

        [29] MA L, GUO J H, VELTHOF G L, et al. Impacts of urban expansion on nitrogen and phosphorus flows in the food system of Beijing from 1978 to 2008[J]. Global Environmental Change, 2014, 28: 192–204

        [30] 趙濟(jì). 中國(guó)自然地理[M]. 北京: 中國(guó)高等教育出版社, 1995 ZHAO J. Physical Geography of China[M]. Beijing: China Higher Education Press, 1995

        [31] CHEN X P, CUI Z L, FAN M S, et al. Producing more grain with lower environmental costs[J]. Nature, 2014, 514(7523): 486–489

        [32] 李昊旻. 中國(guó)畜牧養(yǎng)殖污染的生態(tài)環(huán)境脅迫效應(yīng)分析[D]. 長(zhǎng)沙: 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué), 2013 LI H M. Analysis of stress effects of livestock manure pollution on eco-environment in China[D]. Changsha: Hunan Agricultural University, 2013

        [33] 胡煥庸. 中國(guó)人口地域分布[J]. 科學(xué), 2015, 67(1): 3–4 HU H Y. China’s population is geographically distributed[J]. Science, 2015, 67(1): 3–4

        [34] 馬林, 魏靜, 王方浩, 等. 中國(guó)食物鏈氮素資源流動(dòng)特征分析[J]. 自然資源學(xué)報(bào), 2009, 24(12): 2104–2114 MA L, WEI J, WANG F H, et al. Analysis on the feature of nitrogen flow from food chain perspective in China[J]. Journal of Natural Resources, 2009, 24(12): 2104–2114

        [35] 佟丙辛, 張華芳, 高肖賢, 等. 華北平原典型區(qū)域農(nóng)牧系統(tǒng)氮素流動(dòng)及其環(huán)境效應(yīng)——以河北省為例[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2018, 51(3): 442–455 TONG B X, ZHANG H F, GAO X X, et al. Nitrogen flow and environmental effects of crop-livestock system in typical area of North China Plain — A case study in Hebei Province[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2018, 51(3): 442–455

        [36] JARVIS S, HUTCHINGS N, BRENTRUP F, et al. Nitrogen flows in farming systems across Europe[M]//SUTTON M A. The European Nitrogen Assessment: Sources, Effects and Policy Perspectives. Cambridge, UK: Cambridge University Press, 2011: 211–227

        [37] 王月寧, 馮朋博, 侯賢清, 等. 秸稈還田的土壤環(huán)境效應(yīng)及研究進(jìn)展[J]. 北方園藝, 2019, (17): 140–144 WANG Y N, FENG P B, HOU X Q, et al. Soil environmental effects and research progress of straw returning to field[J]. Northern Horticulture, 2019, (17): 140–144

        [38] DE KLEIN C A M, MONAGHAN R M, ALFARO M, et al. Nitrogen performance indicators for dairy production systems[J]. Soil Research, 2017, 55(6): 479–488

        [39] SUN B, SHEN R P, BOUWMAN A F. Surface N balances in agricultural crop production systems in China for the period 1980–2015[J]. Pedosphere, 2008, 18(3): 304–315

        [40] ZHANG C, JU X T, POWLSON D S, et al. Nitrogen surplus benchmarks for controlling N pollution in the main cropping systems of China[J]. Environmental Science & Technology, 2019, 53(12): 6678–6687

        [41] 魏琦, 張斌, 金書秦. 中國(guó)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展指數(shù)構(gòu)建及區(qū)域比較研究[J]. 農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題, 2018, (11): 11–20 WEI Q, ZHANG B, JIN S Q. A study on construction and regional comparison of agricultural green development index in China[J]. Issues in Agricultural Economy, 2018, (11): 11–20

        [42] 閔繼勝, 胡浩. 中國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)溫室氣體排放量的測(cè)算[J]. 中國(guó)人口?資源與環(huán)境, 2012, 22(7): 21–27 MIN J S, HU H. Calculation of greenhouse gases emission from agricultural production in China[J]. China Population, Resources and Environment, 2012, 22(7): 21–27

        [43] 郭孟楚. 中國(guó)膳食結(jié)構(gòu)變化對(duì)食物鏈氮素流動(dòng)的影響及優(yōu)化途徑[D]. 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué), 2018 GUO M C. Impact of diet change on nitrogen flows in the food chain and optimization strategies in China[D]. Beijing: China Agricultural University, 2018

        [44] 中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì). 中國(guó)居民膳食營(yíng)養(yǎng)素參考攝入量[M]. 北京: 中國(guó)輕工業(yè)出版社, 2006 Chinese Nutrition Society. Chinese Dietary Reference Intakes[M]. Beijing: China Light Industry Press, 2006

        [45] HOU Y, MA L, GAO Z L, et al. The driving forces for nitrogen and phosphorus flows in the food chain of China, 1980 to 2010[J]. Journal of Environmental Quality, 2013, 42(4): 962–971

        [46] 郭迷. 中國(guó)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展指標(biāo)體系構(gòu)建及評(píng)價(jià)研究[D]. 北京: 北京林業(yè)大學(xué), 2011 GUO M. Research of agricultural green development and a preliminary study on the evaluation system[D]. Beijing: Beijing Forestry University, 2011

        [47] 喻朝慶. 水-氮耦合機(jī)制下的中國(guó)糧食與環(huán)境安全[J]. 中國(guó)科學(xué): 地球科學(xué), 2019, 49(12): 2018–2036 YU C Q. Food and environmental security in China under the water-nitrogen coupling mechanism[J]. Scientia Sinica: Terrae, 2019, 49(12): 2018–2036

        [48] CHEN X H, MA L, MA W Q, et al. What has caused the use of fertilizers to skyrocket in China?[J]. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 2018, 110(2): 241–255

        [49] 張福鎖. 測(cè)土配方施肥技術(shù)[M]. 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社, 2011: 3–22ZHANG F S. Soil Testing and Fertilization Recommendation[M]. Beijing: China Agricultural University Press, 2011: 3–22

        [50] 張福鎖, 馬文奇, 陳新平, 等. 養(yǎng)分資源綜合管理理論與技術(shù)概論[M]. 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社, 2006ZHANG F S, MA W Q, CHEN X P, et al. Introduction to the Theory and Technology of Integrated Management of Nutrient Resources[M]. Beijing: China Agricultural University Press, 2006

        [51] 高強(qiáng), 孔祥智. 中國(guó)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的總體估價(jià)與趨勢(shì)判斷[J]. 改革, 2014, (11): 80–91 GAO Q, KONG X Z. Overall evaluation and the trend of China’s agricultural structure adjustment[J]. Reform, 2014, (11): 80–91

        [52] OENEMA O. Governmental policies and measures regulating nitrogen and phosphorus from animal manure in European agriculture[J]. Journal of Animal Science, 2004, 82(S13): E196–E206

        [53] 王敬國(guó), 林杉, 李保國(guó). 氮循環(huán)與中國(guó)農(nóng)業(yè)氮管理[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2016, 49(3): 503–517 WANG J G, LIN S, LI B G. Nitrogen cycling and management strategies in Chinese agriculture[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2016, 49(3): 503–517

        [54] 韓冬梅, 劉靜, 金書秦. 中國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村環(huán)境保護(hù)政策四十年回顧與展望[J]. 環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展, 2019, 44(2): 16–21 HAN D M, LIU J, JIN S Q. Historical review for recent forty years and future prospects of agricultural and rural environmental protection policies in China[J]. Environment and Sustainable Development, 2019, 44(2): 16–21

        Spatiotemporal variation of nitrogen indicators related to agricultural green development in China*

        CUI Shilei1, ZHANG Jianjie1,2, TONG Bingxin1, MA Lin3, MA Wenqi1**

        (1. College of Resources and Environmental Sciences, Hebei Agricultural University, Baoding 071000, China; 2. College of Resources and Environment, Shanxi Agricultural University, Taiyuan 030031, China; 3. Center for Agricultural Resources Research, Institute of Genetics and Developmental Biology, Chinese Academy of Sciences, Shijiazhuang 050022, China)

        Nitrogen is an important indicator of green development of agriculture, which is related to resources, environment, food security and human health in agricultural and food production systems. In this study, themodel of NUtrient Flows in food chains, Environmental and Resources use (NUFER) was used to quantify 18 nitrogen indicators related to agricultural green development in China based on collected statistics and data from the scientific literature. Based on the potential values and thresholds reported in the literature, the levels of agricultural green development of each indicator were divided, from high to low, into levels Ⅰ, Ⅱ, Ⅲand Ⅳ. These were used to evaluate and analyze the variations in the spatiotemporal characteristics of the nitrogen indicators, and to identify the factors influencing the relevant nitrogen indicators, which allowed us to suggest improvements for agricultural green development. From 1980-2017, the nitrogen use intensity indicators, environmental emission indicators and most of the efficiency use indicators decreased from level Ⅰ to level Ⅳ. The straw recycling efficiency indicator, most of the nitrogen production indicators and the food consumption indicators increased over time from level Ⅳ to Ⅰ. From the spatial distribution perspective, nitrogen input and environmental losses increased in the north, east, central, and south regions of China. The diet consumption level increased in all regions and was more pronounced in the eastern regions. Compared with 1980, the unit animal protein production and unit area plant protein production levels in the east and north of China were higher in 2017, but still at level Ⅲ.The levels of the efficiency indicators of agricultural green development in all regions of China were low, and most regions were still at level Ⅲ and Ⅳ in 2017.Compared to 1980, the nationwide proportion of nitrogen indicators at levels Ⅳ and Ⅲwere relatively stable in 2017, and the proportion of indicators at level Ⅰ decreased from 27.1% to 8.3%. From 1980 to 2017, the levels of agricultural green development across the whole China decreased. Among the seven major regions, the proportion of level Ⅰ in each region decreased (with most areas below 30.0%), while the proportion of levels Ⅲ and Ⅱsignificantly increased. In terms of indicator types, the proportion of nitrogen production and food consumption indicators at level Ⅳ decreased in 2017 compared with 1980, and the sum of the proportion of nitrogen environmental emissions and efficiency indicators at levels Ⅰ and Ⅱ also decreased. The reasons for these trends include the irrational use of nitrogen resources in crop-livestock systems, changes in planting and breeding structures, inadequate integration of agriculture and livestock husbandry, and uneven development of the economy and society. Therefore, based on the characteristics of the spatiotemporal changes of these different types of indicators, it is necessary to optimize the use of nitrogen to improve the nitrogen indicators by means of soil fertilization, changing the cultivation structure, applying nitrogen emission reduction technologies and policies, and promoting agricultural green development in China.

        Agricultual green development; NUFER model; Nitrogen indicators; Spatiotemporal variation characteristics

        S19; S158.5

        10.13930/j.cnki.cjea.200159

        崔石磊, 張建杰, 佟丙辛, 馬林, 馬文奇. 中國(guó)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展相關(guān)氮素指標(biāo)的時(shí)空變化特征[J]. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)(中英文), 2020, 28(8): 1141-1155

        CUI S L, ZHANG J J, TONG B X, MA L, MA W Q. Spatiotemporal variation of nitrogen indicators related to agricultural green development in China[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2020, 28(8): 1141-1155

        * “十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFD0200403)資助

        馬文奇, 主要從事養(yǎng)分資源管理與利用研究。E-mail: mawq@hebau.edu.cn

        崔石磊, 研究方向?yàn)橹参餇I(yíng)養(yǎng)調(diào)控與養(yǎng)分高效管理。E-mail: acuishilei@163.com

        2020-03-04

        2020-05-21

        * The study was supported by the National Key Research and Development Project of China (2016YFD0200403).

        , E-mail: mawq@hebau.edu.cn

        Mar. 4, 2020;

        May 21, 2020

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