【摘要】：我國是世界第一大蘋果生產(chǎn)國,當前蘋果園養(yǎng)分投入高、肥料利用率低,不但造成資源浪費,還帶來了不容忽視的環(huán)境問題。為此,分析我國蘋果生產(chǎn)系統(tǒng)的養(yǎng)分資源投入、環(huán)境代價和環(huán)境減排潛力及途徑,對我國蘋果產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展具有重要意義。本研究基于渤海灣(山東、遼寧、河北)和黃土高原(陜西、山西、甘肅)蘋果產(chǎn)區(qū)3535個果園調查數(shù)據(jù),分析了不同蘋果產(chǎn)區(qū)養(yǎng)分投入數(shù)量、結構、適宜程度;采用養(yǎng)分平衡法計算了氮磷養(yǎng)分盈余量,基于養(yǎng)分盈余和化肥環(huán)境安全指數(shù)定性評價了蘋果園環(huán)境風險;基于渤海灣和黃土高原產(chǎn)區(qū)431個蘋果園生產(chǎn)過程詳細管理數(shù)據(jù)和本地化參數(shù),應用生命周期評價法,定量了蘋果生產(chǎn)系統(tǒng)的生命周期環(huán)境代價,并通過不同生產(chǎn)效率果園的分組分析了環(huán)境減排潛力;結合6年59個田間試驗數(shù)據(jù)和調查數(shù)據(jù),評價了養(yǎng)分綜合管理和有機生產(chǎn)兩種減肥途徑的環(huán)境減排效果。主要結果如下:1、蘋果園養(yǎng)分投入量總體較高且不同產(chǎn)區(qū)間差異較大。我國主產(chǎn)區(qū)蘋果園氮、磷和鉀平均投入量分別為1056.12 kg N/ha、687.34 kg P_2O_5/ha和861.12 kg K_2O/ha,以無機養(yǎng)分為主,化肥氮、化肥磷和化肥鉀投入量占比高達81.02%、79.11%和81.65%;氮、磷養(yǎng)分投入量表現(xiàn)為山東和甘肅較高,遼寧和山西較低,鉀養(yǎng)分則表現(xiàn)為山東較高,陜西和山西較低。與推薦施肥量相比,氮、磷和鉀養(yǎng)分分別僅有17.84%、6.35%和17.54%的樣本處于投入適宜水平,處于投入過量的樣本比例則分別為70.24%、88.12%和56.39%。果園有機肥投入總體不高(9.24~13.01 t/ha),平均為10.82 t/ha,13.91%的果園不施有機肥。2、蘋果園氮磷養(yǎng)分的高投入帶來較高的氮磷盈余和環(huán)境風險。蘋果園氮平均盈余量為296.56 kg N/ha,總體表現(xiàn)為高環(huán)境風險,其中56.85%的樣本處于高風險狀態(tài)(盈余量200 kg N/ha),低環(huán)境風險樣本僅占20.35%(150 kg N/ha)。蘋果園磷平均盈余量為414.28 kg P_2O_5/ha,其中盈余量超過200 kg P_2O_5/ha的樣本比重高達70.20%。根據(jù)磷盈余量和土壤速效磷含量的線性關系,各產(chǎn)區(qū)蘋果園磷盈余量均超過了土壤磷素淋失風險臨界值(50~70 mg/kg)所對應的土壤磷盈余量(190.54~326.28 kg P_2O_5/ha),全國平均磷盈余量是土壤磷素淋失風險臨界值上限所對應的土壤磷盈余量的1.27倍,蘋果園土壤磷素淋失環(huán)境風險大�；虱h(huán)境安全指數(shù)法結果表明,全國蘋果園化肥環(huán)境風險指數(shù)平均為0.78,環(huán)境風險類型達到重度風險。從不同區(qū)域來看,環(huán)境風險指數(shù)最高的是甘肅,為0.81,環(huán)境風險類型為嚴重風險;環(huán)境風險指數(shù)較低的是遼寧和山西,分別為0.73和0.74,環(huán)境風險類型為中度風險;山東、河北和陜西的環(huán)境風險類型處于重度風險。3、根據(jù)農戶調查數(shù)據(jù)結合文獻資料數(shù)據(jù),基于本地化參數(shù),應用生命周期評價法(LCA)定量了蘋果生產(chǎn)系統(tǒng)的環(huán)境代價。生產(chǎn)單位產(chǎn)量蘋果,我國蘋果生產(chǎn)系統(tǒng)能源消耗、全球變暖潛力、環(huán)境酸化潛力和富營養(yǎng)化潛力分別為4597.79 MJ/t、1067.02 kg CO_2-eq/t、5.73 kg SO_2-eq/t和3.91 kg PO_4-eq/t。不同產(chǎn)區(qū)間存在差異,各環(huán)境指標均表現(xiàn)為渤海灣產(chǎn)區(qū)黃土高原產(chǎn)區(qū)。不同生產(chǎn)效率農戶分組比較表明,低產(chǎn)低效組(LL)能源消耗、全球變暖、環(huán)境酸化和富營養(yǎng)化潛力分別是全國平均水平的1.27、1.32、1.30和1.32倍,而高產(chǎn)高效組(HH)各環(huán)境代價分別比全國平均水平低29.18%、34.30%、38.16%和34.22%。4、黃土高原產(chǎn)區(qū)6年59個試驗點的結果表明,與農民習慣管理相比,以優(yōu)化施肥數(shù)量、施肥品種、施肥時期和施肥方法以及優(yōu)化果園土壤管理為核心的蘋果養(yǎng)分綜合管理實現(xiàn)減氮28.27%、減磷48.57%、減鉀18.45%,增產(chǎn)12.77%,單位產(chǎn)量的能源消耗、全球變暖、環(huán)境酸化和富營養(yǎng)化潛力分別降低25.31%、28.51%、39.36%和37.78%。5、與常規(guī)蘋果生產(chǎn)系統(tǒng)相比,有機生產(chǎn)系統(tǒng)具有較低的全球變暖潛力、水體毒性、人體毒性和土壤毒性,主要歸因于有機生產(chǎn)不使用無機化肥和化學農藥;但有機生產(chǎn)系統(tǒng)的能源消耗、環(huán)境酸化潛力和富營養(yǎng)化潛力分別比常規(guī)生產(chǎn)系統(tǒng)高8.89%、18.74%和26.91%,一方面是由于是有機生產(chǎn)體系產(chǎn)量較低,另一方面有機生產(chǎn)中有機肥的大量施用造成的。值得注意的是,有機生產(chǎn)系統(tǒng)中由有機肥大量使用引起的土壤毒性顯著高于常規(guī)生產(chǎn)系統(tǒng)。
【圖文】：

圖 1-1 中國蘋果優(yōu)勢區(qū)域布局示意圖Fig. 1-1 Schematic layout of China apple advantage production region年的布局調整，我國蘋果生產(chǎn)向資源條件優(yōu)、產(chǎn)業(yè)基礎好、出口區(qū)域集中，形成了渤海灣和西北黃土高原兩個蘋果優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)帶,

果園土壤施氮導致土壤酸化的機制（Bolan等，1991；盧樹昌，2010）
【學位授予單位】：山東農業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：X82;S661.1

【參考文獻】

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本文編號：2707189