城镇化对我国食物消费系统氮素水体排放的影响

城镇化的快速发展,将带来巨大的生态环境压力和严重的污染问题.以1982年、1992年和2002年我国城镇与农村居民食用氮的流动去向为对象,探讨了城镇化对氮素水体排放的影响.结果表明:城镇居民食用氮与排泄的粪尿氮高于农村居民;人均排入水体氮量,1982年城镇与农村居民大体相当,1992年、2002年城镇居民是农村居民2.8倍;粪尿氮排入水体比率,1982年城镇与农村基本相当,在7.5%左右,但到2002年城镇粪尿氮排入水体比率高达56.7%,城镇比农村要高34个百分点.情景分析结果表明,如果在人口增加的同时还要改善食物结构增加蛋白质摄入量, 2020年粪尿氮总产生量将增加121～155万t,排入水体氮量也将增加41～64万t.提高粪尿还田率、污水处理率及氮的去除率可以降低粪尿氮排入水体比率.     

中国食品源氮消费环境排放及其城乡差异

食品源氮消费是人居环境养分流动的重要环节,中国食品源氮消费产生的环境排放受城乡二元结构影响在时空变化上呈现显著分异。基于物质流分析方法,从中国城乡食品消费后产物不同处理过程及其对氮代谢的影响出发,模拟氮物质代谢过程,构建了一套氮素环境排放计算模型,借以研究中国近20年来城乡食品源氮消费环境排放趋势变化及其差异。研究结果发现1993—2012年间,我国城乡居民人均食品源氮排变化轨迹迥异。同时,城乡食品源氮消费在其所造成的水体、土壤、大气环境负荷中扮演的角色各不相同:在水体环境负荷中,农村水体氮排占据主导地位,但城乡间差异正逐步缩小;在土壤环境负荷中,城市土壤氮排主导优势明显;2010年以前全国食品源氮消费大气环境负荷主要受农村气体氮排的影响,而2010年以后,城市大气氮排成为影响全国大气氮负荷的主导因素。引入社会经济因素分析后发现,城镇居民人均可支配收入水平对城镇居民人均食品源氮排起显著促进作用;而农村食品价格指数对农村居民人均食品源环境氮排呈显著抑制作用。通过情景预测分析发现:随着我国城镇化进程的加快,未来全国居民人均食品源氮排将以更快速度继续增长。     

南京城市化食物生产消费系统氮素流动变化

城市化的发展对食物生产消费过程中氮素的流动产生了一定的影响。以1995—2012年南京市食物生产消费变化为基础,分析了食物生产消费过程中氮素的流动变化及其引起的环境负荷。结果表明,农村和城镇人均食物氮消费量分别由1995年的5.09 kg人~(-1)a~(-1)和3.04 kg人~(-1)a~(-1)下降至2012年的4.11 kg人~(-1)a~(-1)和2.65 kg人~(-1)a~(-1);与1995年相比,南京市食物消费代价降低了39.29%;农田系统和畜禽养殖系统氮素综合利用率由1995年的18.71%增加至2012年的24.34%,整体低于全国水平,大量的氮素进入环境;1995年食物链引起氮素的环境负荷为100.49 Gg N/a,到2012年下降至69.90 Gg N/a,下降了30.44%。南京城市化的发展增加了食物进口,会使食物生产地的氮环境负荷大幅度增加。     

城镇化发展对呼包鄂地区生态系统服务功能的影响

城镇化是社会经济发展和现代文明的重要标志。城镇化的发展对区域生态系统产生巨大的影响,进而影响了区域生态系统为人类提供生态系统服务的能力。以呼包鄂地区为研究对象,选取防风固沙功能、土壤保持功能,运用冗余分析方法(RDA)探讨快速城镇化对生态系统服务功能的影响机制。结果表明:(1)2000—2010年,呼包鄂地区城镇化发展迅速,城镇人口、常住人口城镇化率、国内生产总值、建设用地面积分别增加83.39%、35.52%、1150.00%、51.91%;(2)防风固沙功能、土壤保持功能10年呈增强趋势,分别增加20.17%和4.39%;(3)RDA分析结果表明,温度、降雨天数、风速、常住人口城镇化率、建设用地指数是呼包鄂地区防风固沙功能变化的主要影响因素,5个因子的共同解释信息量达68.3%;其中常住人口城镇化率和建设用地指数的解释信息量较高,分别为21.5%、34.2%;(4)常住人口城镇化率与防风固沙功能、土壤保持功能呈显著正相关(P0.05),建设用地指数与防风固沙功能呈极显著负相关(P0.01)。因此,有序推进农村人口转移,提高常住人口城市化率;集约利用土地资源,抵制建设用地的无序扩张是实现呼包鄂地区生态系统与城镇可持续发展的重要途径。     

包容性理念下中国城镇化质量与资源利用协调发展的关系

明晰包容性发展理念下城镇化质量与资源利用的协调发展关系及其限制因素,可为相关部门制定城镇化健康发展路径提供参考.利用基尼系数、探索性空间数据分析和协调度模型,对2000-2016年中国省域城镇化质量与资源利用的协调性进行分析,并采用障碍度模型探索其障碍因子.结果表明:中国城镇化质量与资源利用水平协调性波动上升,呈现"自...     

洞庭湖区城镇化进程与水资源利用的关系

运用层次分析法与熵权法相结合的方法,构建洞庭湖区城镇化综合发展水平和水资源开发利用综合潜力评价指标体系和响应关系模型,分析2001-2010年洞庭湖区城镇化发展与水资源开发利用的主要影响因素、变化特征以及两者响应特征.结果表明:研究期间,洞庭湖区处于城镇化快速发展时期和规模扩张阶段,经济城镇化和社会城镇化水平滞后于人口城镇化和空间城镇化水平,城镇化发展质量和效益有待提升;伴随城镇化进程的推进,湖区用水负荷逐年增大,水资源利用效率和管理水平稳步提升,其中,水资源本底条件和开发利用程度受湖区水文条件的影响更显著.在2001、2002、2005、2006、2007、2009年,洞庭湖区城镇化的发展在一定程度上受到水资源系统的约束.目前,洞庭湖区将面临提高城镇化水平和质量的双重任务,必须改变传统的外延型扩张模式,提高水资源保障能力.     

嫁接与施氮对甜瓜产量和氮素吸收、利用的影响

通过裂区设计田间试验,主区为2种栽培方式(嫁接栽培和自根栽培),副区为4个施氮水平(0、120、240、360 kg N·hm^-2),研究了栽培方式和施氮量对甜瓜产量和品质、氮素运移和分配,以及氮素利用率的影响.结果表明: 嫁接栽培的甜瓜商品瓜产量较自根甜瓜提高了7.3%,可溶性固形物含量降低了0.16%～3.28%;生长前期嫁接栽培甜瓜氮素累积量较自根栽培低,结果后嫁接栽培氮素累积量显著升高,收获时植株氮素累积量较自根栽培增加了5.2%,果实中的氮素累积量提高了10.3%;嫁接栽培植株氮素向果实的转移量较自根栽培提高了20.9%,嫁接栽培果实中的氮素分配率在80%以上,自根栽培的分配率在80%以下;在同一施氮水平下,嫁接栽培的甜瓜氮素吸收利用率较自根栽培提高了1.3%～4.2%,氮素农学效率提高了2.73～5.56 kg·kg^-1,氮素生理利用率提高了7.39～16.18 kg·kg^-1;从商品瓜产量、氮素吸收量和氮素利用率综合考虑,施氮量240 kg·hm^-2为本区域嫁接甜瓜较适宜的氮素用量.     

城市居民食物氮消费变化及其环境负荷——以厦门市为例

食物消费是城市养分流动的重要环节,以厦门市为例,分析了1988—2009年居民食物氮素消费的变化特点,分析与其变化相关的经济、社会因素,并探讨了居民食物氮素消费变化所带来的环境负荷。研究结果表明,厦门市人均食物氮消费量变化与食物消费量变化并不完全一致,人均氮消费量2000年以前维持在3.29 kg N.人-1.a-1,2000年以后呈现波动性的增长,2004年达到最高值4.00 kg N.人-1.a-1。厦门市食物氮素消费总量增长幅度较大,由1988年的0.54万t增至2009年的1.50万t。同时,粮食在食物氮消费量中所占比例由45.5%下降到15.9%。畜禽肉、奶制品所占比例分别由25.0%和0.4%上升至29.8%和8.8%。通过将相关经济、社会因素与居民食物氮消费量进行相关性分析表明,人均可支配收入、食物价格指数、具有大学学历以上人口比重均与其联系较为密切,呈正相关;恩格尔系数、平均家庭人口数与居民食物氮消费量呈负相关。通过选取1988、1994、2001、2008年分析居民食物氮素消费造成的环境氮负荷发现,由其带来的环境氮负荷量由3509.12t增加至7629.36t,约90%的氮素进入了土壤和水体。其中,进入土壤的氮素占进入环境氮总量的比例由37%增长到60%,进入水体的氮素比例由57%降至35%。     

基于城市化梯度的中国西南地区生态系统服务权衡与协同

通过构建生态系统服务量化模型与权衡协同模型,刻画中国西南地区关键生态系统服务的时空演变过程,并结合空间静态和时间动态尺度定量测度生态系统服务之间的相互关系,进一步探究西南地区不同城市化梯度下生态系统服务之间权衡协同作用的异质特征,揭示城市化梯度下生态系统服务权衡的形成机制。研究结果表明：①近20年西南地区耕地和草地面积显著减少,建设用地和水域面积分别增长了141.19%和34.6%,其中贵州省城市扩展特征突出,四川省耕地减少最为明显。研究区生境质量指数和产水量呈下降趋势,土壤保持、粮食生产和碳储存三种生态系统服务有所增加;②动态视角下研究区61%的面积土壤保持服务和产水量服务存在权衡关系,碳储存和另外四种生态系统服务之间有着大面积（>70%）的不显著关系;③静态视角下,不同的城市化梯度区生态系统服务呈现显著的异质特征。非城市化地区与整个研究区情况类似,但土壤保持和碳储存之间的相关性逐渐减弱。城市化快速地区生态系统服务之间的权衡协同关系最为显著,特别是碳储存和生境质量的相关性最高（R²=0.541）,以往城市化地区生态系统服务的相互作用强度弱于其他两类区域,但两两生态系统服务之间均呈现正相关;④城市建设用地的快速扩张导致生态系统服务下降,尤其是对生境质量具有显著的负面效应,城市化快速地区生态服务之间的相互作用表现得更为剧烈。林地面积大幅增加使得土壤保持服务有所增加,在山区表现尤为明显,而城市化能够引起碳储存和生境质量强烈的协同下降。     

Diet-switching by gypsy moth: effects of diet nitrogen history vs. switching on growth, consumption, and food utilization

Gypsy moth (Lymantria dispar (L.) (Lepidoptera: Lymantriidae)) larvae were reared from hatch on 1.25% N or 3.5% N artificial diet (previous diet) and switched reciprocally to the other diet (current diet) after molting into the second, third, fourth, or fifth instar. The nitrogen concentration of food consumed during previous instars had a strong residual effect on the growth rate in subsequent instars when a diet switch was made during instars two through four, but did not affect growth rate of fifth-instar larvae despite effects on food consumption and utilization. In early instars, larvae reared on 1.25% N artificial diet and then switched to 3.75% N diet had lower mass-adjusted growth rates than larvae continuously reared on 3.75% N diet. Conversely, larvae reared on 3.75% N diet and switched to 1.25% N had higher mass-adjusted growth rates than larvae reared continuously on 1.25% N diet. Relative to larvae previously reared on 1.25% N diet, fifth-instar male larvae previously reared on 3.75% N diet had slightly lower consumption rates, higher net growth efficiency (ECD), and higher gross growth efficiency (ECI). Larvae previously reared on 3.75% N diet tended to have lower food assimilation efficiency (AD) and lower nitrogen assimilation efficiency (AD(N)). Although both previous and current diet nitrogen concentration strongly affected larval growth and food utilization, the interaction term between these was not significant for any response variables except ECD and ECI. Because the interaction term reflects the effect of switching per se, the results indicate that there was a metabolic cost associated with switching, but no inherent net cost or benefit of diet-switching to growth.