中国主要粮食作物生产—消费体系养分流动分析与评价研究

论文摘要

氮磷等养分作为植物生产的重要物质资源，其管理好坏直接关系到中国的“人口-资源-环境-粮食安全”等重大问题；而养分流动又是养分管理的理论基础，因此，我们不得不重新审视我国粮食作物生产-消费体系的养分资源流动去向。本文以氮、磷、铁养分为研究对象，采用物质流和虚拟资源的理论和方法，通过养分去向框架的构建、文献资料分析，对我国三大粮食作物的生产和消费行为进行系统研究，计算我国国家层次上养分纵向流动、养分横向流动及虚拟资源流动状况，评价养分流动的资源效率以及环境代价。结果表明：1．口粮作物小麦、水稻的养分利用效率显著大于饲料粮玉米，玉米食物链的延长拉大养分流动的距离，造成养分转化为产品时的诸多消费；而小麦养分的利用效率要大于水稻，即水稻在进入家庭体系的过程中养分的损失要大于小麦。作物N、P2O5、Fe养分最终以植物产品和肉、蛋、奶等动物产品的形式进入家庭营养体系，小麦进入家庭的养分比例分别为55.2％、31.7％和10.5％，水稻进入家庭的养分比例分别为47.3％、22.3％和4.8％，玉米进入家庭的养分比例分别为13.0％、7.2％和2.2％。粮食加工过程中养分生产效率均很低，小麦稍高于水稻。从养分食用效率看，小麦、水稻氮养分的效率相差不多，约65％，小麦磷、铁的食用效率保持在30％左右，水稻与其相差10个百分点，大量的养分保存在副产物或加工损失掉了，水稻加工中养分损失更多。2．2004年家庭口粮消费一个面粉氮、磷养分的资源代价煤11.6、磷矿石79.5，消费一个大米氮、磷养分的资源代价煤14.0、磷矿石63.4，而将小麦、水稻用作饲料，每消费一个动物产品氮、磷的资源代价更高；饲料粮玉米用作口粮的资源代价煤7.3，磷矿石20.0，用作饲料粮的资源代价煤56.6、磷矿石407.1，玉米饲料粮资源代价很高，尤其是磷；用作口粮的资源代价玉米＜小麦＜水稻。3．作物养分的横向流动伴随虚拟化肥养分资源的流入流出，养分资源的流动呈现“北粮南运”和“南肥北调”的格局。作物养分流出省份是用肥最集中的地区，同时也是化肥调入的地区。国际与省际虚拟化肥资源流动数量是建立在生产单位作物养分所需的化肥纯养分基础上的，2003年我国出口粮食伴随氮、磷养分流出，相当于出口尿素162.5×104t，出口普钙238.0×104t，进口粮食伴随氮、磷养分流入，相当于进口尿素4.3×104t，进口普钙7.3×104t，出口虚拟养分量明显大于进口量；国内养分流出省份生产单位作物养分所需要的化肥纯养分要偏高于流入省份，流动结果比较合理。4．传统的有机肥施用逐渐被化肥取代，有机肥施用养分占总施用养分的比例氮10％、磷20％左右，比例逐年减少；三大粮食作物的秸秆氮还田率不足50％，玉米输入地区猪粪便耕地的承载量、粪便养分的承载量都很高，福建、广东、浙江和四川四个省份超出限量标准，输出地区猪粪便的有机养分利用不充分，需要化肥的补充。我国化肥生产水平低下，化肥养分利用率低，粪便养分还田率低，这些都会加大资源环境代价。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 养分资源纵向流动的研究
• 1.2.2 养分资源横向流动的研究
• 1.3 研究目的和意义
• 1.4 研究思路
• 2 研究方法
• 2.1 养分流动去向框架的构建
• 2.1.1 养分纵向流动分析框架
• 2.1.2 养分横向流动分析框架
• 2.2 数据处理与计算
• 2.2.1 生产中养分投入量的计算
• 2.2.2 作物养分消费量的计算
• 2.2.3 粮食加工部分养分去向的计算
• 2.2.4 作物养分流通量的计算
• 2.2.5 猪粪便养分耕地承载力的计算
• 2.3 养分资源流动的评价
• 2.3.1 养分纵向流动效率（E）分析
• 2.3.2 养分横向流动的虚拟资源流动分析
• 2.4 养分流动参数的确定和数据的获取
• 2.4.1 农作物生产过程中养分投入参数的确定
• 2.4.2 养分纵向流动所需参数的确定
• 2.4.3 养分横向流动所需参数的确定和数据的获取
• 2.4.4 基于养分横向流动的虚拟资源流动所需参数的确定和数据的获取
• 3 结果与分析
• 3.1 养分纵向流动去向分析
• 3.1.1 口粮作物——小麦、水稻
• 3.1.2 饲料粮作物——玉米
• 3.2 作物生产-消费体系养分流动效率分析
• 3.2.1 口粮作物——小麦、水稻
• 3.2.2 饲料粮作物——玉米
• 3.3 养分横向流动去向分析
• 3.3.1 口粮作物——小麦、水稻
• 3.3.2 饲料粮作物——玉米
• 3.4 粮食作物生产-消费体系基于养分横向流动的虚拟资源流动分析
• 3.4.1 口粮作物——小麦、水稻
• 3.4.2 饲料粮作物——玉米
• 4 讨论
• 4.1 养分流动去向及效率
• 4.2 养分的虚拟资源流动
• 4.3 资源、环境效应
• 4.4 养分流动去向框架的构建
• 4.5 参数的变异性
• 5 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 硕士期间发表论文
• 作者简介
• 致谢
• 附录