（植物营养学专业论文）中国营养体系养分流动循环（cnfc）模型研究.pdf

摘葵 面对“人口一滚源一环境粮食”问题，我们不褥不考虑饥饿是谱会蒋浚融响中国的大 船? n 本文蔹葬分资源为磷突对象，璃莽分漉动冬键繇纛孽方法，建立t 中国营葬体系葬分溅韵 与瓣醛模型”。模型弦瓣黯对整棼熬纛求秘对强蟪瓣影旗为疆动力，激蓉券元素在“楗躲一动物一 人类”的流动冀链象，撼养分缀环研究扩展到熬个社会潮。蝎m i c m s o l e x c e l2 0 0 3 建立数据库， 使用v i s u a lb a s i c 缡糕，建立了中国骛棼体系葬分滚动与德环数据库和计算机系统，可以实现宠 髓计弊我国各个年份养分在箨个体系中的流动情况。 模型勘麓系统分为查询系统、计算系统。蠢询系统就是c n f c 模黧1 0 版本，可驻实现 1 9 8 0 2 0 0 4 年，种植业系统、畜牧业系统、家庭系统各个输入、输如项目氮、磷养分数量的查询 葫链。簧舞系统藏怒q 蜉e 模鼙2 , 0 凝本，瑶虢蜜现耱挺整系统、畜牧监系统、家趣系统各个输 入、输出磺鑫的氨、辚葬努瓣鑫动诗舞秘能。模蘩结栗表锈： 。2 0 0 4 年中国转挺业生产系统中裁、磷葵分戆入撬分别为4 4 8 8 万嚷、9 3 8 万髓，辘出攫分 剐为3 2 6 6 秀睫、6 4 1 万吨。种撼业系绫豹氮素、磷素分别麓余1 2 2 2 万吨、2 9 7 万拣。 2 1 9 8 0 - 1 9 8 5 年，种植业系统氮索盈余量为负值，亏缺6 8 9 万盹。1 9 8 6 年以届，种植业系统 氮索盈余麓变为正谯，疆余1 3 5 6 9 万魄。1 9 8 0 1 9 8 9 年，荦孛槭业系统磷索盈余薰为负值，亏缺1 0 4 2 万吨。1 9 9 0 年以后，种植业系统磷素盈余量交为正值，盈余2 7 9 8 万吨。 3 。1 9 8 0 年，释援难系统进入大气私承体秘餐囊努臻魏4 6 9 万吨、1 8 9 万淹，o 瘁年，粹撬 娥系统进入大气和永体斡氮索分剐为1 0 8 3 万吨、2 4 7 万魄，分剐为1 9 8 0 年的2 3 傣、1 + 3 倍。1 9 8 0 年，整牧娩系统进入大气秘承钵豹氨豢努剃为1 2 9 万堍、1 3 3 万媳，2 0 0 4 年，錾牧她系绫进入大 气秘水体魏氦素分剿为3 3 3 万噫、3 5 7 万戆，分别为t 9 8 0 华的2 , 6 嵇、2 , 7 攮。1 9 8 0 年，家庭系 统进入大气和水体的氮素分别为5 3 万吨、11 9 万吨，2 0 0 4 年，家庭系统进入大气和水体的瓤索 分别为5 6 万吨、2 3 8 万吨，分别为1 9 8 0 年的1 1 倍、2 ，0 倍。畜牧业进入环境的莽分e e 例正在逐 年增大。 4 2 0 0 3 年辽中餐、吉椿省、黑就疆省畜禽爨舔耕邋承载重势剐为2 4t h m l 2 、2 0t h m - 2 、 1 t h m - z ，耕地畜禽粪藤承载糠在空间上分布极不平衡。2 0 0 4 年河魏省畜禽粪尿耕蟪承载量为3 8 t h m - ：、攀键瓣逮粪藤煞承载攫必1 8 2k 髫h m a 、单位耪地粪燕 骥承载量为5 4 堍h m 。，承载爨太瓣 主要分每在磊家庭、凄幽、箨郄、缳定蟪嚣。 5 。对2 0 0 4 年中隧秘撼业系统养分流动进行优化，最多能节省氮紊资源6 3 3 万吨。对2 0 0 4 枣中雹畜牧业系统莽分滚动避杼优化，最多能节锶氮素资灏1 2 9 9 万吨。忧化后，中国种掇业系 统进入大气和进入水体的氮索将减少到5 8 9 万吨和1 2 4 ，了吨，分别减少5 4 和5 0 ：中嘲葺牧 j 激系统进入大气和承休的氯索将减少刘2 5 8 万崤释3 0 2 万吨，分瑙减少7 7 酾s 5 。 荚穗词；氮；磷；生态系统；环境；食物安全；政策法规 r e s e a r c ho l ln u t r i e n tf l o wa n dc y c l em o d e li nc h i n an u t r i t i o ns y s t e m a u t h e r ：m al i n t u t o r ：纽w e n q i b f a j o r ：p l a n t n u t r i t i o n a b s t r a e t i nt h e2 1s t c a n t u r y , c h i n aw i l lf a c et h ep r o b l e mo f p o p u l a t i o n * r e s o u r c e s e n v i r o n m e n t * g r a i n ，i tm a k e su sh a v et ot h i n ka b o u tw h e t h e rt h eh u n g e re 窿撵s o u n d c h i n a sd o o ro n c em o r e ? t h i sa r t i c l et a k e sl m l r i e n tr e s o u r c e sa sr e s e m c ho b j e c t w e e s t a b l i s h “n u t r i e n tf l o wa n dc y c l em o d a li nc h i n an u t r i t i o ns y s t e m ”t h r o u g ht h em e t h o do ft h e n u t r i e n tf l o w t h em o d e lt a k e st h en a t i o n a l i t y sd e m a n dt ot h en u t r i t i o na n dt h ei n f l u e n c et o t h ee n v i r o n m e n ta s8d r i v i n gf o r c e ，m a dt a k e sn u t r i e n tf l o wi np l a n t ，a n i m a la n df a m i l y s y s t e ma sac h a i nl i n k w ee x p a n dt h en u t r i e n tf l o wa n dc y c l er e s e a r c ht ot h ee n t i r es o c i a l c i r c l e ，w ee s t a b l i s hd a t a b a s e w i t hm i c r o s o f te x c e l2 0 0 3 。w eu s ev i s u a lb a s i c6 0t op m g r a m 嚣1 em o d e lf u n c t i o n a ls y s t e mi sc o m p o s e do fi n q u i r ys y s t e m c o m p u t i n gs y s t e m 稚l o i n q u i r ys y s t e mi sj u s tt h ec n f cm o d e l1 0e d i t i o n s ，i tc a l lr e a l i z et h ei n q u i r yf i m c t i o no f t h en u t r i e n tq u a n t i t yo fna n dpo fe a c hi n p u ta n do u t p u ti t e mo ft h ep l a n ts y s t e m 。a n i m a l s y s t e ma n df a m i l ys y s t e mf r o m19 8 0t o2 0 0 4 c o m p u t i n gs y s t e mi sj u s tt h ec n f c m o d e l2 0e d i t i o n s ，i tc a nr e a l i z et h ea u t o m a t i ec o m p u t a t i o nf u n c t i o no ft h ena n dp n u t r i e n to fe a c hi n p u ta n do u t p u ti t e mo ft h ep l a n ts y s t e m ，a n i m a ls y s t e ma n df a m i l y s y s t e m 镌em o d e lr e s u l ti n d i c a t e s ： 1 t h en i t r o g e n ，p h o s p h o r u sn u t r i e n ti n p u tv n u eo fp l a n ts y s t e mo fc h i n ar e s p e c t i v e l y w a s4 4 8 8m i l l i o nt o n sa n d9 3 8m i l l i o nt o n si n2 0 0 4 。a n dt h en i t r o g e n 。p h o s p h o r u s n u t r i e n to u t p u tv a l u eo fp l a n ts y s t e mo fc h i n ar e s p e c t i v e l yw a s3 2 ，6 6m i l l i o nt o n sa n d 6 4 1m i l l i o nt o n s t h e n i t r o g e n , p h o s p h o r u se a r n i n g s o fc h i n ap l a n t s y s t e m r e s p e c t i v e l yw e r e1 2 2 2m i l l i o nt o n sa n d2 9 7m i l l i o nt o n s 2 ，f r o m1 9 8 0t o1 9 8 5 ，t h en i t r o g e ne a r n i n go f t h ep l a n ts y s t e mw a gn e g a t i v e ，a n di tl a c k e d 巷，8 9m i l l i o nt o n s b u ta f t e r1 9 8 6 ，t h en i t r o g e ne a r n i n go f t h ep l a n ts y s t e mh a sb e c a m ea p o s i t i v ev a l u em a di ti s1 3 5 6 9m i l l i o nt o n s s oi st h ep h o s p h o r u s f r o m1 9 8 0t o1 9 8 9 ，i t l a c k e d1 0 ，4 2m i l l i o nt o n s + b u ta f t e r1 9 9 0 ，t h ep h o s p h o r u se a r n i n gw a s2 7 ，9 8m i l l i o n t o n s 。 3 。i n1 9 8 0 ，t h en i t r o g e nw h i c he n t e r sa t m o s p h e r i ca n dt h ew a t e rb o d yo fp l a n ts y s t e m r e s p e c t i v e l yw e r e4 6 9m i l l i o nt o n sa n d1 8 9m i l l i o nt o l l s 。b u ti n2 0 0 4 ，t h en i t r o g e n w h i c he n t e r sa t m o s p h e r i ca n dt h ew a t e rb o d yo fp l a n ts y s t e mr e s p e c t i v e l yw e r e10 8 3 m i l l i o nt o n sa n d2 4 7m i l l i o nt o n s , w h i c hw e r e2 3t i m e sa n d1 3t i m e st h a to fi n1 9 8 0 。 i n19 8 0 偾en i t r o g e nw h i c he n t e r sa t m o s p h e r i ca n dt h ew a t e rb o d yo fa n i m a ls y s t e m r e s p e c t i v e l yw e r e1 2 9m i l l i o ni o n sa n d1 3 3m i l l i o nt o n s b u ti n2 0 0 4 、t h en i t r o g e n w h i c he n t e r sa t m o s p h e r i ca n dt h ew a t e rb o d yo fa n i m a ls y s t e mr e s p e c t i v e l yw e r e3 3 3 m i l l i o nt o n sa n d3 5 7m i l l i o nt o n s 。w h i c hw e r e2 6t i m e sa n d2 ，7t i m e st h a to f i n1 9 8 0 i n1 9 8 0 ，t h en i t r o g e nw h i c he n t e r sa t m o s p h e r i ca n dt h ew a t e rb o d yo ff a m i l ys y s t e m r e s p e c t i v e l yw e r e0 5 3m i l l i o nt o n sa n dl 。1 9m i l l i o nt o n s 。b u ti n2 0 0 4 ，t h en i t r o g e n w h i c he n t e r sa t m o s p h e r i ca n dt h ew a t e rb o d yo ff a m i l ys y s t e mr e s p e c t i v e l yw e r e0 5 6 m i l l i o nt o n sa n d2 3 8m i l l i o nt o n s ，w h i c hw e r el 。1t i m e sa n d2 0t i m e st h a to fi n1 9 8 0 ， 曩豫p r o p o r t i o no fn u t r i e n tw h i c he n t e r se n v i r o n m e n ti na n i m a ls y s t e mi si n c r e a s i n g y e a rb yy e a r 4 。t h e1 0 a do fa n i m a le x c r e t i o np e rh e c t a r eo fc r o p l a n do fl i a o n i n g ，j i l i na n d h e i l o n g i i a n gr e s p e c t i v e l yw e r e2 4t h m - 2 2 0t 。i n n a n d 11t h r n h a2 0 0 3 i t d i s t r i b u t e d 孙t h es p a c ew a sn o te x t r e m e l yb a l a n c e d t h el o a do fa n i m a le x c r e t i o np e r h e c t a r eo fc r o p l a n do fh e b e iw a s3 8t h m 2i n2 0 0 4 雹 1 el o a do fa n i m a le x c r e t i o nn p e rh e c t a r eo fc r o p l a n di s 1 8 2k g h m 2 。a n dpi s5 4k g h m 。t h eg r e a t e rm a i n l y d i s t r i b u t e di ns h i j i a z h u a n g , t a n g s h a n , h a n d a na n db a o d i n g 5 。i n2 0 0 4 ，w eo p t i m i z ec h i n ap l a n ts y s t e m ，w h i c hw o u l ds a v et h en i t r o g e nr e s o u r c e s 6 3 3m i i l i o nt o n sm o s t l y w eo p t i m i z ec h i n aa n i m a ls y s t e m ，w h i c hw o u l ds a v et h e n i t r o g e n r e s o u r c e s1 2 9 9m i l l i o nt o n sm o s t l y a f t e ro p t i m i z i n g ，t h en i t r o g e nw h i c h e n t e r sa t m o s p h e r i ca n dt h ew a t e rb o d yo f c r o pp r o d u c t i o ns y s t e mw o u l dr e d u c et o5 。8 9 m i l l i o nt o n sa n d1 2 4m i l l i o nt o n s ，w h i c hw o u l dr e d u c e5 4 ，5 0 r e s p e c t i v e l y a n d t h en i t r o g e nw h i c he n t e r sa t m o s p h e r i ca n dt h ew a t e rb o d yo fa n i m a ls y s t e mw o u l d r e d u c e 韬2 。5 8m i l l i o nt o n sa n d3 。0 2m i i l i o nt o n s ，w h i 穗w o u l dr e d u c e7 7 a n d8 5 r e s p e c t i v e l y k e y w o r d s ：n i t r o g e n ；p h o s p h o r u s ；e c o s y s t e m ：e n v i r o n m e n t ；f o o ds e c u r i t y p o l i c ya n d r u l eo f l a w 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在器爆撂导下逃孝子鹦磅究工作及取褥静疆究 残暴。据我艨知，除了文中霉孥剽翔戳糠注秘皴蘧 熬娥方箨，论文中曩；惫含箕镳入巴缀 发表或撰写过的研究成果，也不包禽为获褥塑g 垦嶷些蠢壁域冀瞧教育壤橇娓学 镘或涯书恧键用过躲褪辫。与我一同工嚣黥网惑对本研究所徽静任何贡献翡汪在论文 中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文 乍蠢签名：弓参太 签字嗣期； 硼年幽劲爨 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解煎i 盎然态鲎有关保留、使用学位论文的规定。 霄投绦留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁焱，允许论文被套阅和僚 阋。本入授权蓬煎壅篷蠢鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 硷索，可潋采用彩印、缩印藏扫摇等复箭手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后通用本授权书) 学位论文作者签名 与瘩人 导师签名： 投丢 签字猸蒲：沙彤年扩月矽嗣 签字酾期：吼易年占用日 学位论文作者毕业嚣去向： 工作单位： 通讯滚整： 电话： 酃编： 中国营养体系养分流动循环( c n f o 模型研究 1 1 研究背景 l 引言 中国作为世界上人口最多的国家，其食物安全和居民营养改善，始终是国内外共同关注的重 大问题。食物与营养发展问题能否很好的得到解决，不但事关人民身体健康，安居乐业，而且关 乎国家长治久安和中华民族的繁荣昌盛| 1 1 。众所周知，食物是人类生存的物质基础。自从新中国 成立以来，随着我国经济的发展和人民生活水平的提商，我国国民的食物状况已经发生了深刻的 变化开始进入一个新的重要发展阶段。尤其是进入2 0 世纪八十年代以后，我国食物需求量增 长速度加快，食物结构显著改善。国民膳食中主要营养素出现了较快的增长趋势。到一九九零年， 每人每日供给的热能达到2 6 8 0 大卡，蛋白质7 0 2 克，脂肪5 6 8 克，已接近世界平均水平口】。2 0 世纪九十年代是我国人民消费水平向小康迈进的重要发展阶段，食物供需状况迅速变化。这一时 期我国国民经济持续发展，农业和农村经济发展进入了新阶段，实现了农产品供给由长期短缺到 总量基本平衡、丰年有余的历史性转变，人民生活水平不断提高。推动了食物需求持续增长，全 民营养状况得到全面改善p j 。参照2 0 1 0 年中国营养发展总体目标，目前中国城镇与农村摄入热量 均已达到要求；城镇居民蛋白质摄入尚欠，脂肪摄入量超标较多，食物消费结构有待进一步调整 优化；农村居民蛋白质和脂肪摄入量都偏低，食物消费水平和膳食营养水平尚需进一步提高”j 。 为了进一步改善国民膳食营养水平，保障食物安全，国家事务与营养咨询委员会制定了社会发展 三个阶段的食物安全目标，基本小康社会( 2 0 1 0 年) 粮食总产量5 4 7 8 6 万吨，肉类总产量7 2 7 5 万吨，禽蛋总产量2 6 5 0 万吨，奶类总产量2 3 9 0 万吨，全面小康社会( 2 0 2 0 年) 粮食总产量6 5 6 0 0 万吨，肉类总产量7 9 7 5 万吨，禽蛋总产量3 2 8 0 万吨，奶类总产量3 8 9 0 万吨，向富裕阶段过渡 时期( 2 0 3 0 年) 粮食总产量7 4 6 0 0 万吨：肉类总产量8 3 8 0 万吨，禽蛋总产量3 8 1 0 万吨，奶类 总产量5 2 3 0 万吨口】。在国民对食物需求的拉动下，我国农业生产结构也发生了显著的变化，畜牧 业、园艺业和渔业相对发程较快 6 1 。2 1 世纪，这种变化趋势将更加明显这就为我国农业发展提 出了更大的挑战。 尽管中国在保障粮食安全方面取得了举世瞩目的成就，但是从一定程度上看，我i 雪粮食安全 是在大量消耗自然资源，并付出一定环境代价的基础上得到保障的_ l 。当前，食物与营养发展中 还存在很多问题。食物生产、消费、营养不协调，生产结构不能满足营养结构改善的需要j 。此 外，粮食安全问题也受到政府政策的影响，由于政府政策对于耕地利用方式的改变，使得我国在 1 9 9 9 2 0 0 3 年粮食产量下降引起了政府和社会各界的极大关注【9 l 。我国作为世界人口大国，随 着经济的发展、人口的不断增加，耕地的逐年减少，粮食安全成为国家安全的关键l l 。2 1 世纪， 我国将面对人口持续增陈，国民饮食结构的改变，对动物质食品需求的增长，资源和能源的限制， 以及由于农业过渡发展所带来的环境污染等一系列“人口一资源环境一粮食”问题t 使我们不得 不考虑饥饿是否会再次敲响中国的大门? 。未来，对于粮食安全问题，我们将面临能源逐渐 枯竭的状况，因此保护环境，加大资源循环利用和可持续发展的任务责无旁贷【1 1 1 2 1 世纪，作 为满足国民营养需求的农业，其发展遇到了资源与环境双重瓶颈。循环经济理论是突破农业发展 瓶颈的理论依据。1 9 6 6 年，美国经济学家鲍尔丁提出了循环经济的概念，此后，循环经济的理忿 河北农业大举硕士学谯( 毕业) 论文 年来，我国实现了国内生产总值翻两番的战略图标，然而我国经济增长方式尚来从根本上转变， 仍然没有摆脱传统驹离投入、商消耗、低效益的发展模式，在经济赫遵增长的同时，资源移能源 的短缺、生态环境的恶优等问题嗣益突出。专家营斌认为。中国社会如果继续沿用粗放型的经济 增袄方式，资源蒋难敬为继，环境将不堪霪负，率黼社会将凭法持续健康发展。因此，发震循环 经济，建设节约鹫社会照我们躺难一出路。“十一蕊”规翊中提出了要淝节约资源作为基本国策， 发展缀环经济，保护生态繇凌，掘快建设瓷滠带约鏊、环境友妊型享会，促进经济发袋与太强、 爨源、骂境耱游酒。发矮缓邵经济，燕建设费源节约型、环辘发鼢鳖挺会霸实溪霹持续发震辫露 要途径【1 2 j 。 1 2 闽内外研究现状 零研巍戡棼分冀磺窕对象，在整个营舞髂鬟中努晨辑究。营棼体系即俸秘、喜禽生产与消费 体系，它包括作物的生产与消费，畜禽的生产目消费。营养体系包括种植业系统、畜牧业系统、 家庭系统。珏弊分资源综合管理按术作为攒导，辔箍物质流动分橱的方法，辩展葬分流动分析研 究，并建立模黧。醴下从养分资源综合管理、物质流动分析方法、农救模型学三方蕊的国内外研 究避箴进行耀滚。 1 2 1 养分资源综台管理技术国内外研究现状 莽势箨为维持棱熬、动耱、人类生妖串熬璧螫携凄，瞧其有爨潍魏属褴。翠在主个氆纪，入 们藏从植物生理的焦度辩始了营舞物威循环和乎鬻研究l l “。1 9 7 6 年程a g l s 把州a m 穰野的农业生 态系统矿威萤饕元素瓣嚣的国际会议土，邂过欧、荚、蛭备州6 5 个辍家耪憨嚣不辫类型农觳生 态系缆的实倒对世界范腻内氮、磷、钾铸矿质养分的平衡进行了综合分析，这是农业生态系统屡 次养分循环研究的一个爨程碑4 i 。近率来，农獭养分的平衡融经成为评价和降低集约化农业环境 污染酌重要工热，并且w 作为可持续农翻管理的一个标志”“。养分综含管理已经成为农业可持续 发爨的美穗技零，受到黧瀑较会鹃广泛关注，成为掰究鹣熬赢。荑蓬、德鬻、英国等西方发遮国 家和一些晷器缀织耱继癌动了六凝静葬分镣理轿究矮磊妊荧困农邋帮2 0 0 1 年4 弼并始静垒菡 性磺究项基2 0 2 号“壤资源管理”及2 0 6 号“鸯机肥及农北废赛舷豹利爆”；国踩水稻磺究蹶 ( 1 心) 1 9 9 9 霉鏖裁了农潮莠分管疆技本黉鼯研究瓣终；荚灏洛桑实验瓣1 9 9 8 冬磨魂了棼分键舔、 平衡岛管理研究项目镣。目前，国际上对莽分资源综管理提出了些新的思想，如i r r i 的s s n m ( s i t e - s p e c i f i cn u t r i e n tm a n a g e m e n t ) 、f s n m ( f i e l d - s p e c i f i cn u t r i e n tm a n a g e m e n t ) 翘能够辩求 稻生长期间氮索营养状况实时脏控的s r n m ( s e a s o n - b a s e dr e a l - t i m en u t r i e mm a n a g e m e n t ) 蠢， r o t h a m s t e d 建立了瑙予筑素箍荐施肥静系统s u n d i a l - f r s ，并矗战功缝在东南亚、非溯和歃溯 应鬲。这些技术为氨索翡精确营疆挺供丁宵力工县，有饭好酌应掰前暴。秘辩，我潮已经徽了一 系歹鸯关农业生态系绫嚣分锤琢职平嚣豹辑究，挺艇了蒡势鹱嚣与乎捃中农爨莽努收入鞠支斑戆 参数，势诗舞了我国蹙醚建区翦农墨生态游分裂孚鬻l 】母。尤其重鬟教犍生态悉统瓣嵇究。擐多卷 市县都做过所襁地区农嘲生态系统养分乎糖状况的研究，得出了j 琏些年来器分收支憾况l l7 - 2 1 锫 如鳓等对我国典型地医农业生态系统i 牙调查孝珏臻究，掇出了氮、磷、钾葬分收入支逖参数“， 并且通对我国4 0 多年来农田养分1 ：搿状况做了详细研；。我嗣农田养分平衡历史大概分为兰个 2 中国营养体系养分流动循环( c n f c ) 模型研究 并且还对我国4 0 多年来农田养分平衡状况傲了详细研究。我国农田养分平衡历史大概分为三个 阶段：六十年代以前为第阶段，筑、磷、钾三大养分全面出现赤字；七十年代中期为第二除段， 氮、磷养分由全瓤呈现赤字转向基零平衡，钾仍呈现亏缺；七十年代中期至今为第三阶段，氮磷 有盈余，钾继续亏缺【16 l 。邀是我国生态系统莽分循环和平衡研究领域的新成果，为今后慰全面和 精确瓣磷究葵定了基础。2 0 0 3 年，中国农照大学张福镶教授缓织躲养分爨濠综合管理教术| 透与 中国技术体系的建立和应用项目，使农田生态系统养分循环与平衡研究在我国垒面展开。 嚣外一些发达国家毒予较早实褒工韭纯，霹畜牧渡系统葵分疆强与平鬻靛穗戆霹究起步也较 旱。键多研究者以农场为例研究农业生态系统，划分为农田生态系统尊口畜牧生产系统。w i t h e r s 对三个奶牛农场进行对娃：试验，通过饲料和化肥输入量的不同，研究磷在两个子系统的缀环积转 化，馘箕减少输入和输出之间的盈余量，在傈证不损害经济利益的前提下，即节省资金挝入又 减少对环境的潜在危险b ”。非洲国窳很注重黼牧生产系统养分平衡模式构研究。m o h a m e ds a t e e m 把霏潮鬻较生产舔统努为鞠大类，努掰是：簸牧系统，农韭放牧系统，漉合农场系统，蕊晶葺狻 系统。不同的系统模式，券分流动方式不同。m o h m e ds a l e e m 还提出了提高养分平衡的相关策 跨弘 。一些喜牧渡发这款溜家蠡蕊兰，越豢教韭磷素蓉理靛磊秀究比较零。麸1 9 8 7 年开戆，薅兰 政府就深取降低有机肥施用量的措施来减少农场对环境的污染。1 9 9 8 2 0 0 8 年，考虑农业生产需 求和环境需要，瓣定磷熬攮太允许照余量为9k g 姆铲- 蛐8 “。爨琢上诲多国家剽瘸畜牧生产体系 中氮素流动与平衡作为养分管理的工具，旗歪成为制定法律法觏的依据和指标。当前，我国很多 各地都把畜牧业放在优先发展行业，创造一切条件发展畜牧业。随着规模化畜禽养殖业的迅速发 展，畜禽粪便掰带来的环境污染离簸越来越突出，在入墨稠密静东帮缝区和大申城市帮区，畜禽 粪便已成为主要污染源之一口”。肖研究结粜显示，黼禽粪尿污染问题在我国也开始显现，1 9 9 9 年，我黧畜禽葵疆戆褒瘩c o d 撵敬燕超遘惫国王韭菠痰秘生溪污拳的c o d 捧敖豢彤j 。螯禽粪鬈 已成为颇源污染的主要来源l 。上海、广东省、北京、薰庆等部分地区畜禽粪尿污染更加严藏p ”。 畜鑫券猿照嚣凌污染的主黉趣题是，畜鑫粪蠖接敷爨大，处理方法楚单，费源他率低。针对我国 目前养趟场畜禽粪便污染情况，有人提出了几种养分综合利用模式来减少污染j 。但是，我国隧 翦从养分平衡角度，对畜牧业养分进行综合管理的研究还很少。 改革开放以乘，我国膳民的收入发生了变纯，鼠稀影响了食物结构帮饮食舒为f 3 8 ，传统的膳 食结构以各类食物为主，特点是低脂肪、低能基密度、高碳水化合物和旖膳食纤维。近2 0 年来， 这释爵瓣饮食习淫正在逐濒丢失，惩琵靛答爽( 主要是麓辕) 摄入藿迅速减少，动穆整食骢豹摄a 璧 急剧增加。饮食结构改变导致了肥胖率增离，高血压、糖尿病、血脂异常病人增多【3 ”。饮食结构 渡变及袋民城枣铯率增攘，将太丈敬交葬分漉蠢，增大对嚣臻的医力印e 德l 黧i s e r r n a n n 教授酋次考虑作物生产与消费整个体系，建成了德国农田一静牧一加工一家庭 一废物她理一环壤体系氮索循环与平巍模型，并研究了1 9 9 5 - - 1 9 9 8 年德国氮索平衡状况，还分析 了未来不同营养模式下德国营养体系中氮索平衡的前景f ”】。剃晓莉，许俊香对藏匿“农田一畜牧- 营养环境”氮素、磷素养分循环与平衡进行丁研究，建立了我国营养体系养分流动框架”。”1 。 1 2 2 物质流动分析方法国内外研究现状 榜缓流分辑怒戬耪瘊平筵( m a t e r i a lb a l a n c e ) 为核心暴剿，界定了物质输入等子耱藤羧密， 瓣农、韭大学臻士学经( 毕娥) 论文 累效应，提出改善方案】。物质流动分析是研究经济社会中原料提取、使用、菇弃、处置、荐生 剽耀等一系掰锈震漉魂过程孛熬结毒每与翡力祝铡麴系统穷法，识剐每个嚣苇减步凌躲、缓解鑫然 资源消耗和减少环境影响的可行途径。遮一方法通过定量的计算超越描述性的分析，找出经济系 统巾物质流动与环境随题之间的关联，扶丽为解决这些阔鞭提供定爨依据1 。物质滚动分辑的理 论嫠础是物璇循环与能量守恒定律，物质循环是指自然界中组成生物有机体的基本元索，在生态 系缆的生态群落与无机环境之间形成的商规律的复原系列。在这个循环往复、不断还廉的环形系 列中，龟捂奢成与分髂等一系捌物痰转换与能量佟递过程。自然孬率的自然资源实体也是按照自 身特有的分解与化合机理，遵循一定的轨道周而篾始地进行不断的循环。能爆守恒与转化定律是 鑫然器耪蹑逶动豹重要鳇普遍援簿之一，摆毙量霹鏊簸一释形式转往为另一释髟式，嚣在转纯l 建 程中能量的总量不变。自然资澜流动的过程是自然资源衰竭、垃圾废弃物增加的过程，这个过程 是不啦人的意志为转移丽窖瑷存在斡。饿是，人类可鞋适发戆把握鞠调控这摹孛转化弱爨与度，遥 进一些措施增加自然资源在入隳社会经济系统中的循环谈数、使用时间、使用效率，减少自然资 源的流出量，从而减缓自然资源的流失速率1 4 1 l 。 物质流分析( m a t e r i a lf l o wa n a l y s i s ，m f a ) 作为研究社会一经济系统物质资源新陈代谢的 一种方法，其撼本思想的创立起源于1 0 0 多年前即j ，物质流动分析根据研究对象和层次分为三类， 元素渡、大家摄耪精线产菇流动、葸兹袋漉韵；麴表1 薪霹+ 元素豹秘震滚努折( s u b s t a n c ef l o w a n a l y s i s s f a ) 通常选择对于社会经济发展和资源环境产生重大影响的金属元素( 例如镉、铅、 锯等) 或 焱震元素( 铡如：羰、氮、畿等) ，磺究其扶察然嚣进入经济柱会、生产帮瀵费颁域 的分配和贮存，以及最终进入环境的数徽和途径。这类研究关注的焦点问题燎特定元素在环境敏 感隧域或者国家水平上分布以及时间动态变化情况，识另n 特定生态环境问题岛物质代姑之间的因 采关系，分拼控制和缓解相应环境问题的可能途襁并提出蜜施方案，其研究结果通常能够矗接运 用予定量评价环境风险。犬宗原材料或产品的物质流分析( m a t e r i a lf l o w a n a l y s i s ，m f a ) ，主 要关心这些穆矮戆生产移溃费道程对予资源环境产生豹萋蘩影确，及其与其德物质静褶关注。这 类研究晟主要的目的照运用物质流模型与物质生产效率和回收利用率展开定最评估，熊研究成果 与众娃零鞋舒鼗籍门兹生产与经蘩活葫密甥稷关，基骞较强麴政策褪关性与摆罨惶，因藏广泛盛耀 于识别生产部门物质减最化的燕键环节，以及比较不同部门之间的物质利用率，从而霸趋成为大 中型金业特别是大型踌国集团缝常性玮壤管理的霪耍分柝上其。憩物质流分奉居( b u 墩- m f a ) 是 分析某一地送威国家水平上物质的总体消耗水平和利用效率。这类研究通常不考虑物质流在经济 系统中分配利用的细数结构，i i i 是采用搬体和系统的方法袁征与量化国家羊h 地区的物质生产效 率，箕结采胃应用于译信国家胃持续茇穰程度，特剐是为玩较不同溺家和遗隧之闻静物质利翔水 平提供了相当简洁、有效的物质化指标【4 “。 第一篇嚣家足度瓣凌矮漉秘分橱的文章发表予1 9 6 9 攀畔】，2 0 毽纪7 0 - 8 0 每霞，物矮平鬻、 工业代谢等理论的提出和完善，为物质流动分析方法应用于经济系娩进行研究莫定了撼础1 4 “。到 2 0 蠛纪9 。筝健，晦为霹持续发襄磅究的一个工其，穆最溅动分橱方法在全擞界蓬爨褥至广泛麓 应用州。德国、荷兰、美国、日本、澳大利亚、舆地利、莽兰、意大利、波兰、瑞典、英国、法 国答主要发达国家先麓完成了圆家层蕊的物质流动分橱1 4 ”。1 9 9 6 年，欧黢委曼会( e u r o p e a n c o m m i s s i o n ) 组建了“c o p q c c o l l r l t 平台( w w w e o n a c c o u n t n e t ) ，该平台的戒巍可认为避经济系统 物斌流分析国际合作的里程碑。从1 9 9 7 年开始，世界资源研究所( w r i ，w o r l dr e s o u r c ei n s t i t u t e ) 4 中国萤养体系莽分流动循环( c n f c ) 模型研究 c o m m i s s i o n ) 组建了“c o n a c c o u n t ”平台( w w w c o n a c c o u n t n e t ) ，该平台的成立可认为怒经济系统 物质流分析蹦际合作的里程碑。从1 9 9 7 年开始，髓界资源研究所( w r i ，w o r l dr e s o u r c el n s t i t u t e ) 对5 个国家( 美国、霜本、奥缝剃、德图、荷兰) 经济系缝的物质流渤状况遴符了全磷的分析弹l 。 近几年，巴西、委内瑞拉、玻荆维亚等少数发展中国家也湃始进入遮一领域的研究”。 裘t 物质流分析方法类别与典数案例琳 t a b l e ls u b s t a n c e f l o wa n a l y s i s m 。吐l o ds o r t a n d t y p i c a lc a s e 翻旗雅篷，黉掰 嚣素激 分衔裔法 s f a 社会啦艘：4w a t m m b e & i t o ( 1 9 9 7 ) 脚q 钕嚣城辔 慧撩韶麓掰卿蚓浮啡。箍 斑业都n g 曲( 2 0 0 2 ) 畔咖 犬糸砸材料践妒品藏 酗f 盒 十+ w 0 1 “媳nc 1 9 6 5 ) 触电 b l u n l * l # t ， 1 9 毽孵阈； i ) e e k e r 孵a f j o ) l ，嘲； k i n c 缸d 藏o _ r c 地 2 1 ) 州目 + 4 8c 酶l k ge t a l + ( 2 0 0 0 ) 删 ；v e d d l l i e b i 妇e i l 驻8 d 0 ，啤避 弛嫩器珊n l 砬 ( 2 i ) 惭哪 憨糊崩缀 b u 氆翱霉蠢 嚣壤雅纛 ”+ 如墼 论文 4 巾国营养体系养分流动循环( c n f c ) 模型的应用 4 1 查询2 0 0 4 年种植业系统氮、磷养分输入、输出数量 表1 22 0 0 4 年，牵瓣种撞韭豢缝n 、p 菸分缝入璜、辕篷璜数重 t a b l e1 2n 、pi n p u ta n do u t p u tq u a n t i t yo f c h i n ap l a n ts y e t c mi n2 0 0 4 应用c n f c 模型，用户可以查询2 0 0 4 年中豳营养体系种植业系统各个项匿氮索、磷素养分 输入、输出数薰。结慕瓣表1 2 掰示：2 0 0 4 年中匡种植韭生产系统中氮、磷募分输入量努鬟为4 4 8 8 万吨、9 3 8 万吨，主簧养分输入项为化肥，化肥氮、磷养分投入分别占种植业体系总投入的5 4 熟6 5 。秘拣韭生产菇绞孛氮、磷券努稔篷量势裂舞3 2 6 6 万睫、6 4 1 万噫，主要葵分输出矮为 作物籽粒，作物籽粒氮、磷养分输出分别占种植般体系总输出的3 5 和7 7 。种植业系统的氮 素擞余1 2 2 2 万吨，磷素瑟余2 9 7 万吨，分别占季枣楗业体系氮素、磷素总投入襞靛2 7 、3 2 ， 这越种植业系统盈余的养分资源就破自囱曲浪费丁，而且长期积累予土壤中。会造成壤质量下 中国营养体系养分流动循环( c n f c ) 模型研究 降。并成为磷源污染的主要源扶。 4 2 查谗1 9 8 0 - 2 0 0 4 年穗檀遭系统氮、磷葬分输入、输出及盈余数量交讫 应用c n f c 模型，用户查询1 9 8 0 - 2 0 0 4 年中图营养体系种植业系统氮索券分输入、输出及其 盈余数量变他。结果如豳1 3 所泳：1 9 8 0 2 0 0 4 年中国种植娥系统，氰素输入餐和输出鬃都逐年增 长。1 9 8 0 年，氮索输入景、输出量分荆为1 5 7 7 、1 7 0 1 万吨，2 0 0 4 年，氮素输入量、输出量分别 为4 4 8 8 、3 2 6 6 万吨，分粥为1 9 8 0 年静2 8 倍、1 , 9 倍，稼入藿增长大子输出麓。雳静穰监系统缀 素输入量减去种植业系统氮素输出量得到种植业系统氮素盈余量，结果显示：1 9 8 0 - 1 9 8 5 年，种 毽鼗系统爨豢鼹余量梵受篷，帮辕a 萎小予辕基爨，终物生长嚣嚣黉豹募分鸯一部分攮羧子壤 中的箨分，遮段时间中，种植业系统氮索亏缺6 8 9 万吨。1 9 8 6 年以后。随着他肥的大链施用，种 植韭系统氮索蕴余量变为正僮，即输入量大于输出鬟，这样多余的葬静就会残鼙在静撼业系统中， 1 9 8 6 2 0 0 4 年，种植业系统氮索擞余1 3 5 6 9 万吨，相当于2 9 4 9 7 万吨尿素的养分量，2 0 0 5 年我蔺 尿素总产量仪为4 3 3 7 万吨，遮部分盈余的氨素棼分资源就被自白地浪费了。这些多余的养分长 期残留于壤中会造成壤质激下降；| 三ln 2 0 期n h 3 静形式囱大气挥发，l 起严重静环境阚麓； 进入水体会引起面源污染问题。 单技：万盹 4 5 0 0 3 0 0 0 删 蜒 0 瞄2 i 盈n 一种植业生产蒜统一收支平衡 - - o n - - 种挺业生产幕统一入一惑计 娶璧镕目蚕l 趸年份 豳1 31 9 8 0 - 2 0 0 4 年，中国种植业j i l 统氰素输入、输出疑其平衡情琥 f 酶1 31 9 8 0 - 2 0 0 4 , n i n p u t 、o u l p u t a n d b a l