本文關(guān)鍵詞：長江流域人類活動(dòng)凈氮輸入及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)淺析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近幾十年來,高強(qiáng)度的人類活動(dòng)在全球范圍內(nèi)使得環(huán)境中大量的氮元素進(jìn)入水生生態(tài)系統(tǒng),從而導(dǎo)致了水體富營養(yǎng)化、有害藻類赤潮頻發(fā)和近海低氧區(qū)的產(chǎn)生與加劇等一系列重大而緊迫的全球性環(huán)境問題。有很多學(xué)者認(rèn)為,大量的河流氮輸出主要是源于流域中人類生產(chǎn)活動(dòng)過程中不合理的氮輸入。因此,流域內(nèi)人類活動(dòng)凈氮輸入(Net Anthropogenic Nitrogen Inputs, NANI)的定量源解析及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)分析研究引起了國內(nèi)外學(xué)術(shù)界的關(guān)注。NANI的模型方法是由Howarth et al. (1996)率先提出的,該方法主要由四部分組成：大氣氮沉降、氮肥的施用、食品／飼料凈氮輸入和作物固氮,這四部分代表了氮素進(jìn)入流域的主要外界輸入。該研究為流域尺度上養(yǎng)分管理政策開創(chuàng)了新模式,并為氮素污染問題的研究與治理提供了新的思路。此方法在國外被大量的成功應(yīng)用,為各國流域的氮素控制措施提供了積極有效的決策支持。但是,就目前而言,該方法在我國的發(fā)展與應(yīng)用尚處于起步階段。自改革開放以來,長江流域經(jīng)濟(jì)得到迅猛發(fā)展,城市化進(jìn)程加快,人類活動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)一步增大,而流域生態(tài)系統(tǒng)正面臨著日益嚴(yán)峻的考驗(yàn)。鑒于此,本文以長江流域作為研究區(qū)域,定量研究了1980～2012年間長江流域中由人類活動(dòng)引起的凈氮輸入及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)。研究結(jié)果不僅豐富了流域中氮素輸入源的理論知識(shí),而且對流域氮素管理政策具有重要指導(dǎo)意義。本文取得的主要研究結(jié)果和認(rèn)識(shí)包括：(1)長江流域人類活動(dòng)凈氮輸入存在明顯時(shí)空差異特征(one-way ANOVA, p0.01)。從時(shí)間尺度來看,長江流域中NANI整體呈現(xiàn)先上升后穩(wěn)定的趨勢,從3537.0 ± 615.3 kg N km-2 yr-1(1980年)增加到8176.6 ± 1442.1 kg N km-2 yr-1(2012年),增加了兩倍多。從空間分布上來看,長江流域中各子流域的NANI大體上呈現(xiàn)出從西部到東部逐漸增加的趨勢,與國外相關(guān)研究結(jié)果相比處于偏高水平。其中,太湖流域的人為凈氮輸入量最大(18574.6 ±3753.7 kg N km-2 yr-1),而金沙江流域最小(3054.1 ± 537.1 kg N km-2 yr-1)。(2)就氮源組成結(jié)構(gòu)而言,氮肥的輸入是長江流域最主要的氮素輸入源。在1980～2012年間,由氮肥施用導(dǎo)致的氮素輸入量在總NANI中約占51.1%(40.8%～56.1%),并在1995年中所占比重達(dá)到最大,而后呈現(xiàn)緩慢下降的趨勢。食品/飼料的凈氮輸入量和生物固氮量所占比重整體呈現(xiàn)出下降趨勢,分別為37.6%～18.3%(平均值為26.0%)和15.3%～7.4%(平均值為9.7%)。大氣氮沉降量在總NANI中占13.2%(6.3%-23.5%),其比重明顯上升。(3)長江流域可溶性無機(jī)氮通量(Dissolved Inorganic Nitrogen, DIN)與NANI及年徑流量的回歸模擬研究結(jié)果表明,長江流域中DIN輸出通量與NANI、年徑流量顯著相關(guān)(R2=0.90,p0.01)。并且探討了每年NANI、滯留氮庫和自然背景源對河流DIN輸出通量的貢獻(xiàn)率,分別約為56%,38%,6%,由此可知人為氮輸入的貢獻(xiàn)率約為94%。另外,滯留氮庫對流域氮輸出通量的影響可能將持續(xù)較長的時(shí)間。(4)長江口及鄰近海域赤潮的發(fā)生頻率與人為氮的大量輸入有關(guān),隨著氮素輸入的增加而不斷上升,大氣氮沉降、氮肥施用、食品/飼料凈氮輸入及作物固氮對赤潮的發(fā)生也均存在不同程度的促進(jìn)作用,其中大氣氮沉降的促進(jìn)作用較大。三種情境模擬對2013～2030年長江流域DIN輸出通量的預(yù)測結(jié)果顯示：在"Status-quo" (現(xiàn)狀)情境下,NANI將增加約75%,長江流域DIN輸出通量較高,達(dá)到2860kg N km-2 yr-1,增加約122%；在“Tackling" (解決)情境下,長江DIN輸出通量最低,為1025.4 kg N km"2 yr-1,隨著NANI的降低(約21%)而降低約20%；在"Climate change"(氣候變化)情境下,NANI和DIN通量將可能分別增加7.3%和4.8%。
【關(guān)鍵詞】：人類活動(dòng)凈氮輸入 河流氮輸出 富營養(yǎng)化 氣候變化 長江流域
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X52
【目錄】：

• 摘要7-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 緒論16-25
• 1.1 問題的提出與研究意義16-19
• 1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展19-22
• 1.2.1 NANI國外研究進(jìn)展20-21
• 1.2.2 NANI國內(nèi)研究進(jìn)展21-22
• 1.3 論文研究目標(biāo)與技術(shù)路線22-25
• 1.3.1 研究目標(biāo)22
• 1.3.2 研究內(nèi)容與技術(shù)路線22-25
• 第二章 研究區(qū)域概況與研究方法25-47
• 2.1 自然地理特征26-29
• 2.1.1 氣候和水文26-27
• 2.1.2 子流域特征27-29
• 2.2 研究方法和不確定性分析29-43
• 2.2.1 大氣氮沉降29-32
• 2.2.2 氮肥的施用32-33
• 2.2.3 食品/飼料凈氮輸入33-41
• 2.2.4 作物固氮41-43
• 2.3 不確定性分析43
• 2.4 可溶性無機(jī)氮(DIN)輸出通量的計(jì)算43-44
• 2.5 數(shù)據(jù)分析44-47
• 第三章 長江流域中NANI特征研究47-62
• 3.1 長江流域中NANI時(shí)空分布變化特征47-53
• 3.1.1 長江流域中NANI空間變化特征47-51
• 3.1.2 長江流域中NANI年際變化特征51-53
• 3.2 輸入源對NNAI的貢獻(xiàn)率53-57
• 3.3 長江流域NANI與DIN輸出通量的相關(guān)關(guān)系分析57-62
• 3.3.1 長江流域DIN通量的源分析59-62
• 第四章 長江流域NANI生態(tài)環(huán)境效應(yīng)及預(yù)測62-69
• 4.1 長江流域NANI對赤潮發(fā)生頻率的影響分析62-64
• 4.2 長江流域NANI和DIN通量預(yù)測64-67
• 4.3 對策和建議67-69
• 第五章 結(jié)論與展望69-71
• 5.1 主要結(jié)論69-70
• 5.2 不足與展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-84
• 附錄84-85
• 攻讀學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目84
• 攻讀學(xué)位期間科研成果84-85
• 致謝85

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