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內容簡介

《環渤海區域：農業碳氮平衡定量評價及調控技術研究》係統地總結瞭環渤海地區不同尺度農業生態係統碳氮平衡定量評價及其碳氮調控策略與技術研究的成果。主要係統概述瞭點位、小流域和大區域尺度開展農業生態係統碳氮平衡定量評價研究的方法學——野外生態係統監測與生物地球化學模擬模型結閤；在係統監測層麵，論述瞭典型農田生態係統作物碳氮代謝規律、溫室氣體排放規律、土壤氮素礦化及淋失過程以及典型畜禽養殖場碳氮循環規律與特徵；在點位尺度定量評價方麵，驗證和校正瞭農業生態係統生物地球化學模型，定量評價瞭典型農田生態係統碳氮平衡、典型畜禽養殖場碳氮平衡特徵；在區域尺度定量評價方麵，構建瞭區域尺度農業生態係統碳氮平衡定量評價係統，定量評價瞭小清河流域農業生態係統碳氮平衡特徵、環渤海區域農業生態係統碳氮平衡特徵；在調控策略與技術層麵，論述瞭環渤海區域農業生態係統碳氮調控策略，闡明瞭環渤海地區典型模式係統碳氮調控技術。本書可為開展不同尺度農業生態係統碳氮平衡定量評價研究和同類區域製訂農業非點源汙染綜閤防控方案提供藉鑒。
《環渤海區域：農業碳氮平衡定量評價及調控技術研究》可供農學、生態學、土壤與肥料學、環境科學等相關領域的研究人員使用，也可供農業技術推廣人員、農業及環境管理決策部門人員閱讀與參考。

內頁插圖

目錄

前言
第一篇 緒論
第1章 研究背景與研究內容
1.1 研究背景和意義
1.2 國內外研究進展
1.3 研究目標與主要研究內容
參考文獻
第2章 技術路綫和研究方法
2.1 技術路綫
2.2 研究方法
2.3 農田監測點試驗設計
2.4 農田試驗指標測定
2.5 畜禽養殖係統試驗設計及樣品采集與分析
參考文獻
第3章 研究區域概況
3.1 環渤海區域概況
3.2 環渤海區域農業發展情況
3.3 環渤海區域主要農業生態環境問題及其成因
3.4 小清河流域概況
參考文獻

第二篇 生態係統監測研究
第4章 典型農田生態係統作物碳氮代謝規律研究
4.1 鼕小麥/夏玉米輪作係統
4.2 鼕小麥/露地蔬菜(大蔥)輪作係統
4.3 設施蔬菜農田生態係統
4.4 春玉米農田生態係統
參考文獻
第5章 典型農田生態係統溫室氣體排放規律研究
5.1 鼕小麥/夏玉米輪作農田生態係統
5.2 鼕小麥/露地蔬菜(大蔥)輪作農田生態係統
5.3 設施蔬菜種植係統
5.4 春玉米農田生態係統
參考文獻
第6章 典型農田土壤氮素礦化及淋失過程研究
6.1 鼕小麥/夏玉米輪作農田生態係統
6.2 鼕小麥/露地蔬菜(大蔥)輪作農田生態係統
6.3 設施蔬菜農田生態係統
6.4 春玉米農田生態係統
6.5 果園生態係統
參考文獻
第7章 畜禽養殖場典型監測點碳氮循環特徵
7.1 典型規模化奶牛養殖場碳氮循環特徵
7.2 典型規模化肉雞養殖場碳氮循環特徵
7.3 典型規模化蛋雞養殖場碳氮循環特徵
7.4 典型規模化生豬養殖場碳氮循環特徵
參考文獻

第三篇 點位尺度定量評價
第8章 農業生態係統碳氮平衡定量評價模型有效化研究
8.1 DNDC和Manure-DNDC模型係統概述
8.2 DNDC模型的參數校正
8.3 Manure-DNDC模型的改進和參數校正
8.4 DNDC和Manure-DNDC模型的驗證
8.5 DNDC模型敏感性分析
參考文獻
第9章 典型農田生態係統碳氮平衡定量評價
9.1 鼕小麥/夏玉米輪作農田生態係統碳氮平衡評價
9.2 鼕小麥/露地蔬菜(大蔥)輪作農田生態係統碳氮平衡評價
9.3 設施蔬菜農田生態係統碳氮平衡評價
9.4 春玉米農田生態係統碳氮平衡評價
參考文獻
第10章 畜禽養殖場典型監測點碳氮平衡定量分析
10.1 典型規模化奶牛養殖場碳氮平衡定量評價
10.2 典型規模化肉雞養殖場碳氮平衡定量評價
10.3 典型規模化蛋雞養殖場碳氮平衡定量評價
10.4 典型規模化生豬養殖場碳氮平衡定量評價
參考文獻

第四篇 區域尺度定量評價
第11章 流域農業生態係統碳氮循環定量評價
11.1 Manure-DNDC-SWAT模型的構建及有效化
11.2 小清河流域GIS數據庫的建立
11.3 小清河流域碳氮平衡的模擬研究
11.4 小清河流域氮素汙染負荷模擬研究
11.5 小流域尺度模擬結果的驗證
11.6 研究結果的不確定分析
參考文獻
第12章 環渤海區域農業生態係統碳氮平衡定量評價
12.1 區域農田化肥投入量的變化
12.2 區域農田化肥利用率的變化
12.3 化肥適宜量分析
12.4 農田土壤本底碳氮分布格局
12.5 區域數據庫的建立與模型的連接
12.6 環渤海區域農業生態係統碳氮平衡定量評價
12.7 區域模擬結果不確定性分析
參考文獻

第五篇 調控策略與技術
第13章 環渤海區域農業碳氮調控策略研究
13.1 環渤海地區農業非點源氮素汙染控製關鍵區分析
13.2 環渤海區域農業碳氮調控策略
13.3 典型小流域優化管理措施分析
13.4 環渤海區域碳氮調控及農業非點源汙染防治工程
參考文獻
第14章 環渤海地區典型模式係統碳氮調控技術研究
14.1 環渤海典型農業生態係統碳氮調控技術體係
14.2 典型種植模式氮肥施用總量控製
14.3 典型農田生態係統碳氮調控技術
14.4 典型畜禽養殖場碳氮調控技術
參考文獻

精彩書摘

第1章研究背景與研究內容
農業生態係統是指以發展農業生産為目的，以人地協調共生為特徵的、人工可調控的陸地生態係統。碳氮元素是農業生産最基本的自然物質基礎，涉及農業生態係統從環境生物環境的生物地球化學循環過程（李長生，2001；Schlesinger，1997）。近年來，隨著全球變化和環境汙染的日益加劇，全球碳氮循環尤其是陸地生態係統碳氮循環及其平衡成為當前研究的難點和熱點（Lal，2004；韓興國等，1995）。本項目麵嚮國傢農業可持續發展和生態安全的戰略需求，針對環渤海地區集約化農業生産與渤海近海水域環境汙染所麵臨的現實問題，定量分析流域農業生態係統碳氮平衡特點，探明典型流域的農業氮汙染負荷，提齣區域農業生態係統碳氮平衡和非點源汙染的調控策略和管理技術措施。
1.1研究背景和意義
1.1.1環渤海作為北方農業集約化地區，現代農業發展麵臨資源環境的巨大製約
環渤海地區陸域麵積112萬km2，總人口2.6億，被譽為中國經濟第三個“增長極”。這裏是我國經濟發展的熱點區域，沿海城市化與臨海工業發展迅猛，同時該區還是我國重要的農業基地，耕地麵積占全國耕地麵積的1/4多，糧食産量占全國糧食産量的23%以上，特彆是渤海沿岸13個地市（天津、大連、營口、唐山、濰坊、煙颱等）屬於農業集約化程度較高的地區，種植、養殖業十分發達。但高度集約化生産的弊端已經顯現，以山東為例，單位耕地麵積化肥用量高達685kg/hm2，相當於全國平均用量的1.92倍；養殖場的畜禽糞便幾乎不經任何處理；由於利用率低（氮肥利用率僅為30%～35%），大量化肥和養殖場廢棄物以地錶徑流、淋溶、氣態揮發等形式進入環境，造成汙染。特彆是在集約化蔬菜種植區，地下水氮汙染更為嚴重。2008年5月，國傢海洋局北海分局首次發布《2008年渤海海洋環境公報》，公報指齣渤海中部海域環境良好，近岸海域汙染較重，海水中主要汙染物是無機氮、活性磷酸鹽和石油類。渤海三大灣中，萊州灣海水環境汙染程度較重，渤海灣次之，遼東灣相對汙染程度較輕。環渤海地區現代農業的發展，必須破解集約化生産與保護資源環境、提高農業生産力與節本增效等諸多新的難題與矛盾。
1.1.2有效控製農業非點源汙染，是確保渤海水域水體安全的迫切需要
渤海水域的水體汙染治理已經刻不容緩，國傢雖然啓動瞭“碧海行動計劃”，但與滇池、太湖富營養化治理一樣收效甚微。總的來看，由於農業生産和農村生活方式的不閤理，陸源汙染物是引起渤海近岸海域汙染的主要原因，調查錶明，87%的入海汙染物來自陸地，其中由入海河口排入的占95%（趙章元和孔令輝，2000）。除工業和生活汙水外，種植業生産、畜禽養殖等汙染通過河流入海攜帶或隨徑流入海也占很大比例。以山東省主要入海河流小清河為例，小清河流域屬溫帶季風氣候，降水變率大，大約70%的降水集中在每年的6～9月，由於豐水期降水相對比較集中，在暴雨期間，小清河攜帶大量汙染物進入萊州灣，成為萊州灣陸源汙染物的重要來源。1996年鼕，山東省開始小清河綜閤治理工程，到2000年，流域內主要排放口濃度排放達標率為95%，點源汙染已得到一定程度的控製，但是水質卻沒有較大的改觀（惠二青，2003）。根據2007年山東省環境質量狀況公報，小清河乾流9個斷麵中，除源頭睦裏莊斷麵以外，其他8個斷麵水質均劣於Ⅴ類標準，主要汙染物為化學需氧量、氨氮（譚永明，2009）。黃現民和王洪濤（2008）分析瞭山東省環渤海地區農業生産和農村發展現狀，指齣麵源汙染的産生主要是由種植業化肥及農藥的施用量大、利用率低，畜禽養殖業規模發展快，缺乏糞汙處理設施，大量排放未經處理的糞汙、農村生活垃圾和生活汙水收集處理率低、隨意排放等原因造成的。農業非點源汙染已經嚴重影響環渤海地區農業的可持續發展，同時也限製社會經濟的進一步發展。因此，推廣農業清潔生産，有效控製農業非點源汙染已經到瞭刻不容緩的地步。
1.1.3開展區域尺度農業碳氮平衡評價、組裝集成調控技術，是建立環渤海地區農業汙染綜閤防控技術體係的現實需要
農業生産帶來的環境問題，主要來源於種植和養殖過程中農業生態係統的碳氮收支平衡過程。碳氮平衡與循環過程既是單獨循環途徑又是相互聯係、相互影響的。從世界範圍來看，氮素汙染是農業麵源汙染的最主要形式，其有效控製成為農業非點源汙染綜閤防治的關鍵。我國已基本提齣瞭“源頭控製、過程阻斷、末端利用”、發展清潔生産和開展鄉村清潔工程的農業麵源汙染防控策略，但與之相配套的技術體係還遠遠沒有建立起來。總體而言，國內對非點源汙染負荷及控製研究，主要集中在人工模擬試驗和野外觀測研究階段，雖然在揭示汙染物存在形態、分布特徵上具有一定進展，但是非點源汙染是一個復雜的自然過程，對農業生態係統中的氮平衡、畜禽養殖過程中氮的循環、徑流和土壤侵蝕的模擬以及汙染物的遷移轉化過程的研究並不完善，而且高昂的投入使得觀測隻能在極為有限的範圍內進行，這就給非點源汙染的識彆帶來瞭不確定性，更形成不瞭區域層麵的宏觀認識，進而造成調控策略的偏差。我國是一個農業大國，農業生産環境復雜，簡單化的指令性管理與技術不能完全有效地指導區域農業生産及生態環境保護。因此，有必要在引進消化國外先進模型的基礎上，根據我國區域農業碳氮平衡特徵，進行係統的研究、集成和創新，為非點源汙染研究提供有效手段，更為區域現代農業發展和流域汙染綜閤防控提供科學依據。
……

前言/序言

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