中国—中亚五国农产品贸易对区域农田系统氮磷平衡的影响研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 冯玮 |
| 答辩日期 | 2023-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 卢宏玮 |
| 关键词 | 农田系统氮磷平衡 农产品贸易 优化贸易模型 中国 中亚五国 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 自然地理学 |
| 英文摘要 | 农田生态系统中的氮磷循环是物质循环的重要组成部分，也是影响土壤肥力最活跃的因素之一，极易受人类活动的影响。目前，全球农业生产中氮肥和磷肥的输入量远远超过作物吸收量，世界范围内农田系统氮磷失衡导致了一系列环境问题，农业非点源污染问题成为全球关注的焦点。随着经济全球化的不断发展，全球农产品贸易正在深刻改变区域农田系统氮磷循环，然而其影响机制有待进一步深入了解。中亚五国（哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦、土库曼斯坦、乌兹别克斯坦，以下分别简称为哈国、吉国、塔国、土国、乌国）与我国接壤，是我国“一带一路”建设的重要战略合作伙伴，双方农产品贸易得到了广泛深入的合作发展。更为重要的是，中亚五国和我国都面临氮磷失衡的问题。因此，研究区域农田系统氮磷平衡现状，查明中国和中亚五国农产品贸易对氮磷平衡的影响，对于保障我国粮食和生态安全、优化对外农产品贸易模式、促进农业可持续发展具有重要的现实意义。本研究以中国和中亚五国为研究区域，通过构建改进的区域农田系统氮磷平衡模型，系统分析了1992-2018 年各国农业生产活动中的氮磷收支、盈余及流失情况；探究了农产品贸易驱动下虚拟氮磷的流动转移及资源环境压力变化；构建了多边农产品贸易优化模型，并设置多元情景分析了农产品贸易对中国与中亚五国农田系统氮磷平衡的作用机制，探讨了适合中国与中亚经济和环境和谐发展的农产品贸易策略。主要研究内容和结果如下：（1）中国和中亚五国氮磷收支均处于不平衡状态。构建了区域农田系统氮磷平衡模型，通过引入表征人类活动和环境背景的影响因素，优化了各项氮磷输入的计算。结果表明，受氮肥施用的影响，1992-2018 年中国、乌国和土国的农田系统氮盈余分别增加了14.8%、356.5%和98.5%，远高于哈国和吉国；塔国由于施肥不足2007 年开始由氮盈余转变为氮亏缺。中国的磷盈余水平最高且增长最快，研究期平均值为41.7 kg/ha，增加了1.03 倍；中亚五国磷盈余和亏缺并存，乌国磷盈余为8.9 kg/ha，哈国、吉国、塔国和土国由于磷肥施用较少呈现出磷亏缺状态，平均值分别为-0.7、-1.3、-0.8 和-0.8 kg/ha/y。（2）不同种类农作物氮磷盈余足迹存在差异。提出了氮磷盈余足迹的概念用于准确评估单位面积农作物收获产生的环境风险。结果表明1992-2018 年中国的氮盈余足迹平均值约为2.0，比中亚五国（1.2）高67%；中国磷盈余足迹平均值约为2.8，比中亚五国（0.12）高22 倍。主要粮食作物（小麦、玉米、水稻）氮盈余足迹较低，而水果和糖料作物氮磷盈余足迹较高。中亚各国部分农作物磷盈余足迹为负值，如小麦、水稻和根茎作物等。因此，各国应适当调整施肥策略，提高利用效率，以控制土壤养分亏缺和土地退化。（3）农田径流氮磷流失导致区域水环境超负荷。计算并分析了中国和中亚五国农田系统氮磷盈余产生的灰水足迹和水污染水平，评估了农田径流氮磷流失引起的水环境压力及驱动因素。结果表明，1992-2018 年中国农田系统氮盈余造成的灰水足迹平均值为257.71010 m3，水环境2003-2015 年超负荷；磷盈余造成的灰水足迹平均值为212.51010 m3，水环境2011-2014 年超负荷；农业经济和农业人口效应是造成中国灰水足迹变化的正向驱动因素。中亚五国氮盈余造成的灰水足迹研究期内增加了42.9%，水污染水平由0.55 增加至2.41，水环境自2005 年开始超负荷；氮肥施用和农业经济发展是造成中亚地区灰水足迹增长的主要原因。（4）贸易优化模式有效缓解了各国氮磷盈余水平。梳理并分析了1992-2018 年中国和中亚五国农产品贸易现状及其产生的氮磷效应，并设置4 种贸易情景、14 种方案评估不同贸易模式下虚拟氮磷流动及其对氮磷盈余的缓解或加强作用。结果表明，当前的农产品贸易模式对各国氮磷盈余产生了加强作用。相比于简单调整贸易量和贸易结构，贸易优化模式能够更有效减少氮磷盈余和盈余足迹。与2018 年相比，单目标贸易优化模式使氮盈余加强减少约160%，转变为-705.8 kt，磷盈余加强减少2.7 倍，降为-2934 kt；双层优化贸易模式同样具有明显的氮磷盈余缓解作用，但由于引入了资源收益均等化这一优先级目标，缓解效果略弱，规划期内分别下降149%（-571 kt）和2.6 倍（-2809 kt）。（5）双层优化方案实现最佳氮磷管理模式。为保障中国和中亚五国资源收益的公平性，促进农产品贸易长久发展，推荐采用双层农产品贸易优化方案缓解氮磷盈余。各国应合理调整农作物种植面积和结构，适当减少盈余足迹高值作物的种植比例，增加小麦的种植面积。规划期内（2020-2034 年），哈国小麦种植面积为1544.4×104 ha，中国玉米种植面积平均值为4277.9×104 ha，乌国棉花种植面积为153.7×104 ha；中国从哈国进口小麦95.9×104 t，从乌国进口棉花19.7×104 t。此外，还要适当加强与土国和塔国等贸易量较少的国家合作，进一步推动并提高贸易合作水平和质量。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 156 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/199789]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 冯玮. 中国—中亚五国农产品贸易对区域农田系统氮磷平衡的影响研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2023. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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