1990—2010年淮河流域人类活动净氮输入

1990—2010年,淮河流域粮食产量由6414×10⁴ t增长到10121×10⁴ t(增幅为58%),城市化率由13%增长到35%(涨幅为22%),流域社会经济发生了显著变化.从流域整体定量评估人类活动所带来的生态环境影响将为区域生态环境管理提供科学依据.本文估算淮河流域1990—2010年人类活动净氮输入(NANI)的空间分布及变化趋势.结果表明: 研究期间,淮河流域氮输入量呈现出增加趋势;1990—2001年流域内氮输入量快速增加,2001年后氮输入增加趋势减缓.1990年氮输入量为17232 kg N·km^-2·a^-1,2003年氮输入量最高,为28771 kg N·km^-2·a^-1,2010年回落为26415 kg N·km^-2·a^-1.从氮输入的组成上来看,化肥和大气氮沉降仍然是最主要的输入来源,其次为食品/饲料和生物固氮的输入.化肥和大气沉降输入占总氮输入的比例持续增加,由1990年的64%和16%分别增长至2010年的77%和19%.单纯以增施化肥来实现粮食增产、化石燃料大量燃烧来推动经济发展的观念,应切实转变到改善农业耕种技术、实现新能源的发展轨道上来,进而推动社会经济的可持续发展.     

1990-2010年淮河流域人类活动净氮输入

1990-2010年,淮河流域粮食产量由6414× 104 t增长到10121×104 t(增幅为58％),城市化率由13％增长到35％(涨幅为22％),流域社会经济发生了显著变化.从流域整体定量评估人类活动所带来的生态环境影响将为区域生态环境管理提供科学依据.本文估算淮河流域1990-2010年人类活动净氮输入(NANI)的空间分布及变化趋势.结果表明:研究期间,淮河流域氮输入量呈现出增加趋势;1990-2001年流域内氮输入量快速增加,2001年后氮输入增加趋势减缓.1990年氮输入量为17232 kg N·km-2·a-1,2003年氮输入量最高,为28771kgN·km-2· a-1,2010年回落为26415 kg N·km-2·a-1.从氮输入的组成上来看,化肥和大气氮沉降仍然是最主要的输入来源,其次为食品/饲料和生物固氮的输入.化肥和大气沉降输入占总氮输入的比例持续增加,由1990年的64％和16％分别增长至2010年的77％和19％.单纯以增施化肥来实现粮食增产、化石燃料大量燃烧来推动经济发展的观念,应切实转变到改善农业耕种技术、实现新能源的发展轨道上来,进而推动社会经济的可持续发展.     

流域人类活动净氮输入量的估算、不确定性及影响因素

人类活动使得大量的氮素进入流域生态系统,大量氮的盈余导致了一系列生态环境问题的出现。为了评估人类活动对流域生态系统的影响,Howarth等于1996年提出了人类活动净氮输入(NANI)的概念。综述了当前人类活动净氮输入的估算方法、不确定性及影响因素,并得到以下结论:导致NANI估算结果的不确定性原因主要有:内涵分歧、数据来源、尺度转换、估算方法的分歧。影响NANI的主要因素包括:各输入项、人口密度、土地利用组成;对于各输入项而言,化肥施用是最主要的氮素输入来源,占人类活动净氮输入总量的79.0%,其次为作物固氮,占17.6%,食品/饲料氮净输入量占-14.5%,大气沉降占15.7%;对于人口密度,NANI随着人口密度的增大而增大,当人口密度高于100人/km2,人口密度对NANI的影响趋于稳定,其他因素起主导作用。对于土地利用组成:NANI与森林面积比例成负相关,而与耕地面积比例成正相关。     

The influence of climate on average nitrogen export from large watersheds in the Northeastern United States

The flux of nitrogen in large rivers in North America and Europe is well explained as a function of the net anthropogenic inputs of nitrogen to the landscape, with on average 20 to 25% of these inputs exported in rivers and 75 to 80% of the nitrogen retained or denitrified in the landscape. Here, we use data for average riverine nitrogen fluxes and anthropogenic inputs of nitrogen over a 6-year period (1988–1993) for 16 major watersheds in the northeastern United States to examine if there is also a climatic influence on nitrogen fluxes in rivers. Previous studies have shown that for any given river, nitrogen fluxes are greater in years with higher discharge, but this can be interpreted as storage of nitrogen in the landscape during dry years and flushing of this stored nitrogen during wet years. Our analyses demonstrate that there is also a longer-term steady-state influence of climate on riverine nitrogen fluxes. Those watersheds that have higher precipitation and higher discharge export a greater fraction of the net anthropogenic inputs of nitrogen. This fractional export ranges from 10 to 15% of the nitrogen inputs in drier watersheds in the northeastern United States to over 35% in the wetter watersheds. We believe this is driven by lower rates of denitrification in the wetter watersheds, perhaps because shorter water residence times do not allow for as much denitrification in riparian wetlands and low-order streams. Using mean projections for the consequences of future climate change on precipitation and discharge, we estimate that nitrogen fluxes in the Susquehanna River to Chesapeake Bay may increase by 3 to 17% by 2030 and by 16 to 65% by 2095 due to greater fractional delivery of net anthropogenic nitrogen inputs as precipitation and discharge increase. Although these projections are highly uncertain, they suggest a need to better consider the influence of climate on riverine nitrogen fluxes as part of management efforts to control coastal nitrogen pollution.