人類活動已經(jīng)強(qiáng)烈地改變了陸地生態(tài)系統(tǒng)氮的生物地球化學(xué)循環(huán)過程,在增加系統(tǒng)生產(chǎn)力、滿足人類需求的同時,也帶來了嚴(yán)重的環(huán)境和健康問題。因此,人類活動干擾下的全球氮循環(huán)不僅是生態(tài)學(xué)研究的重點(diǎn)之一,也是社會經(jīng)濟(jì)和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的核心內(nèi)容之一。隨著人類活動干擾的加強(qiáng),自然生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生破缺,形成農(nóng)田、城市、種植園、牧場、工廠、礦山等功能系統(tǒng),再自組織升級成人類-自然耦合系統(tǒng)（CHANS）。中國目前的社會經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展,環(huán)境氮污染嚴(yán)重,正處于全球CHANS氮循環(huán)的“熱點(diǎn)”和“熱時”。中國的案例研究可為我們更好地理解CHANS的氮循環(huán)過程,為合理利用氮循環(huán)的正面作用,緩解給人類和地球系統(tǒng)帶來的負(fù)面影響提供依據(jù)。本論文中的CHANS以中國陸地行政邊界為水平邊界。垂直方向的上邊界定在地面以上1千米,不包括大氣環(huán)流；下邊界在巖床表面,不包括資源礦。CHANS的氮循環(huán)從非活性的N2被活化為活性氮（Nr）進(jìn)入系統(tǒng)或者系統(tǒng)外的Nr直接輸入系統(tǒng)開始,以Nr氧化／還原為N2或者以Nr直接輸出到系統(tǒng)外時終止。系統(tǒng)分為4個功能群：加工者、消費(fèi)者,移除者和生命支持系統(tǒng)。加工者指將輸入的Nr加工為產(chǎn)品的一類功能系統(tǒng)... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
表目錄
圖目錄
1 緒論
    1.1 氮的生物地球化學(xué)循環(huán)過程和機(jī)理
        1.1.1 生態(tài)系統(tǒng)氮輸入
        1.1.2 Nr的分配利用過程
        1.1.3 系統(tǒng)氮流失
        1.1.4 系統(tǒng)氮積累過程及Nr庫
    1.2 人類主導(dǎo)下的氮循環(huán)
        1.2.1 人類自然耦合系統(tǒng)氮循環(huán)的對稱、破缺與耦合
        1.2.2 系統(tǒng)自組織升級與氮循環(huán)的復(fù)雜性
        1.2.3 城市—一個突生的氮熱點(diǎn)
        1.2.4 人工生態(tài)系統(tǒng)中的高氮流
        1.2.5 帶來環(huán)境和健康問題
        1.2.6 氮循環(huán)的人工調(diào)控過程及潛在的系統(tǒng)優(yōu)化途徑
    1.3 氮循環(huán)研究現(xiàn)狀及存在問題
        1.3.1 氮通量
        1.3.2 氮格局
        1.3.3 反硝化作用
        1.3.4 食物和能源驅(qū)動的氮需求
        1.3.5 工業(yè)氮的命運(yùn)
        1.3.6 Nr的積累與污染
        1.3.7 氮循環(huán)的模型研究
    1.4 中國相關(guān)研究
        1.4.1 農(nóng)業(yè)氮循環(huán)
        1.4.2 城市化與人類健康
        1.4.3 境氮污染
        1.4.4 陸地生態(tài)系統(tǒng)氮儲存
    1.5 本研究的目的和意義
        1.5.1 中國作為案例的典型性
        1.5.2 長期-大尺度上的全程氮循環(huán)過程
        1.5.3 機(jī)理和模型發(fā)展
2 方法論和數(shù)據(jù)計(jì)算
    2.1 方法論
        2.1.1 人類-自然耦合系統(tǒng)的物理邊界
        2.1.2 系統(tǒng)的功能群和子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
        2.1.3 源-庫-流和質(zhì)量平衡法
        2.1.4 人類-自然耦合系統(tǒng)模型構(gòu)建
    2.2 數(shù)據(jù)來源和計(jì)算
        2.2.1 基本信息數(shù)據(jù)
        2.2.2 氮循環(huán)過程數(shù)據(jù)
        2.2.3 大氣遙感數(shù)據(jù)
        2.2.4 氮流的通量計(jì)算
3 加工功能群氮輸入、流失及其氮利用率
    3.1 加工功能群的氮輸入
        3.1.1 工業(yè)固氮
        3.1.2 生物固氮
        3.1.3 化石燃料燃燒固氮
        3.1.4 其他氮輸入來源
    3.2 農(nóng)田
        3.2.1 我國農(nóng)田概況
        3.2.2 農(nóng)田氮輸入及空間分布
        3.2.3 農(nóng)田氮產(chǎn)出及其去向
        3.2.4 農(nóng)田氮流失
        3.2.5 農(nóng)田氮積累
        3.2.6 本節(jié)小結(jié)
    3.3 草地
        3.3.1 我國草地概況
        3.3.2 草地氮輸入
        3.3.3 草地氮產(chǎn)出及其利用率
        3.3.4 草地氮流失
        3.3.5 草地氮積累
        3.3.6 本節(jié)小結(jié)
    3.4 森林
        3.4.1 我國森林概況
        3.4.2 森林氮輸入
        3.4.3 森林氮產(chǎn)出
        3.4.4 森林氮流失
        3.4.5 森林氮積累
        3.4.6 本節(jié)小結(jié)
    3.5 牲畜養(yǎng)殖
        3.5.1 我國牲畜養(yǎng)殖概況
        3.5.2 牲畜養(yǎng)殖量與氮產(chǎn)品產(chǎn)出
        3.5.3 牲畜養(yǎng)殖的氮供給
        3.5.4 牲畜養(yǎng)殖的NUE
        3.5.5 牲畜養(yǎng)殖的氮流失與積累
        3.5.6 本節(jié)小結(jié)
    3.6 水產(chǎn)養(yǎng)殖
        3.6.1 我國水產(chǎn)養(yǎng)殖概況
        3.6.2 水產(chǎn)養(yǎng)殖氮產(chǎn)出
        3.6.3 水產(chǎn)養(yǎng)殖氮投入
        3.6.4 水產(chǎn)養(yǎng)殖NUE與氮流失
        3.6.5 本節(jié)小結(jié)
    3.7 工業(yè)
        3.7.1 工業(yè)氮的循環(huán)代謝過程
        3.7.2 工業(yè)氮通量
        3.7.3 工業(yè)氮流失到環(huán)境
        3.7.4 本節(jié)小結(jié)
    3.8 城市綠地
        3.8.1 我國城市綠地概況
        3.8.2 城市綠地氮輸入
        3.8.3 城市植被生長與修剪
        3.8.4 城市綠地氮流失與積累
        3.8.5 本節(jié)小結(jié)
    3.9 本章小結(jié)
4 消費(fèi)功能群氮代謝及廢氮排放
    4.1 人類
        4.1.1 我國人類系統(tǒng)概況
        4.1.2 食物氮消費(fèi)格局
        4.1.3 飲食文化與食物氮消費(fèi)
        4.1.4 食物氮與人類飲食健康
        4.1.5 人體代謝的廢氮排放
        4.1.6 工業(yè)氮消費(fèi)的空間格局
        4.1.7 生活垃圾氮流失到環(huán)境
        4.1.8 人類系統(tǒng)的NO_x排放
        4.1.9 人類系統(tǒng)氮積累過程
        4.1.10 本節(jié)小結(jié)
    4.2 寵物
        4.2.1 我國寵物概況
        4.2.2 寵物的數(shù)量估算與蛋白供給
        4.2.3 寵物排泄物氮的環(huán)境效應(yīng)
        4.2.4 本節(jié)小結(jié)
    4.3 本章小結(jié)
5 移除功能群廢氮處理
    5.1 污水處理
        5.1.1 我國污水處理概況
        5.1.2 污水處理系統(tǒng)氮通量
        5.1.3 污水處理系統(tǒng)氮去向
        5.1.4 本節(jié)小結(jié)
    5.2 廢氮處理與生物能源生產(chǎn)
        5.2.1 用廢氮進(jìn)行生物能源生產(chǎn)(BPWN)的優(yōu)勢
        5.2.2 BPWN的效率分析
        5.2.3 BPWN在我國的潛力
        5.2.4 BPWN的可行性分析
        5.2.5 不確定性和風(fēng)險評估
        5.2.6 本節(jié)小結(jié)
    5.3 垃圾處理
        5.3.1 我國垃圾處理概況
        5.3.2 垃圾處理子系統(tǒng)氮通量
        5.3.3 本節(jié)小結(jié)
    5.4 本章小結(jié)
6 生命支持系統(tǒng)氮污染積累
    6.1 近地面大氣
        6.1.1 NH_3揮發(fā)和N_xO_y排放
        6.1.2 NO_x排放的模型驗(yàn)證
        6.1.3 大氣氮沉降與環(huán)流
        6.1.4 本節(jié)小結(jié)
    6.2 地表水
        6.2.1 我國地表水概況
        6.2.2 地表水的氮來源
        6.2.3 地表水Nr去向
        6.2.4 本節(jié)小結(jié)
    6.3 地下水
        6.3.1 我國地下水概況
        6.3.2 地下水的氮積累
        6.3.4 本節(jié)小結(jié)
    6.4 本章小結(jié)
7 近30年來中國氮循環(huán)的源-庫-流變化格局
    7.1 人類-自然耦合系統(tǒng)總體氮循環(huán)過程
    7.2 氮加工功能群
        7.2.1 農(nóng)田
        7.2.2 草地
        7.2.3 森林
        7.2.4 牲畜養(yǎng)殖
        7.2.5 水產(chǎn)養(yǎng)殖
        7.2.6 工業(yè)
        7.2.7 城市綠地
        7.2.8 本節(jié)小結(jié)
    7.3 氮消費(fèi)功能群
        7.3.1 人類食物氮
        7.3.2 人類工業(yè)氮
        7.3.3 人類燃料氮
        7.3.4 寵物
        7.3.5 本節(jié)小結(jié)
    7.4 氮移除功能群
        7.4.1 污水處理
        7.4.2 垃圾處理
        7.4.3 本節(jié)小結(jié)
    7.5 生命支持系統(tǒng)
        7.5.1 近地面大氣
        7.5.2 地表水
        7.5.3 地下水
        7.5.4 本節(jié)小結(jié)
    7.6 本章小結(jié)
8 中國人類-自然耦合系統(tǒng)氮循環(huán)變化的驅(qū)動機(jī)制
    8.1 自然因素的影響
        8.1.1 溫度
        8.1.2 降水
        8.1.3 土地利用類型
    8.2 人口增長、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化
        8.2.1 人口增長
        8.2.2 經(jīng)濟(jì)發(fā)展
        8.2.3 城市化
    8.3 技術(shù)進(jìn)步和政策革新
        8.3.1 研究區(qū)域
        8.3.2 研究方法
        8.3.3 氮動態(tài)的變化趨勢
        8.3.4 技術(shù)驅(qū)動
        8.3.5 政策驅(qū)動
        8.3.6 不確定性分析
    8.4 文化、教育以及國際合作
    8.5 本章小結(jié)
9 結(jié)論與展望
    9.1 主要結(jié)論
        9.1.1 人類-自然耦合系統(tǒng)氮通量
        9.1.2 氮循環(huán)過程的空間格局
        9.1.3 人類氮消費(fèi)與環(huán)境氮流失
        9.1.4 氮循環(huán)變化的驅(qū)動機(jī)制
    9.2 未來展望
參考文獻(xiàn)
附錄
    附錄一 URCNC模型源代碼
    附錄二 工業(yè)氮相關(guān)的全球9區(qū)主要國家列表
攻讀學(xué)位期間所取得的科研成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]人類活動對杭州城鄉(xiāng)復(fù)合系統(tǒng)陸源氮排海的驅(qū)動分析[J]. 谷保靜,葛瀅,朱根海,徐昊,常杰,徐青山.  環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào). 2010(10)
[2]城市土地利用是否會降低區(qū)域碳吸收能力?——臺州市案例研究[J]. 溫家石,葛瀅,焦荔,鄧志平,彭長輝,常杰.  植物生態(tài)學(xué)報(bào). 2010(06)
[3]中國酸雨研究現(xiàn)狀[J]. 張新民,柴發(fā)合,王淑蘭,孫新章,韓梅.  環(huán)境科學(xué)研究. 2010(05)
[4]1992～2006年中國降水酸度的變化趨勢[J]. 湯潔,徐曉斌,巴金,王淑鳳.  科學(xué)通報(bào). 2010(08)
[5]生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué):探索從個體到生態(tài)系統(tǒng)的統(tǒng)一化理論[J]. 賀金生,韓興國.  植物生態(tài)學(xué)報(bào). 2010(01)
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[7]Response of Nitrogen Leaching to Nitrogen Deposition in Disturbed and Mature Forests of Southern China[J]. M. YOH,P. GUNDERSEN.  Pedosphere. 2009(01)
[8]我國城市污水處理廠現(xiàn)狀、存在問題及對策研究[J]. 董文福,傅德黔.  環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊. 2008(03)
[9]城鎮(zhèn)化對我國食物消費(fèi)系統(tǒng)氮素流動及循環(huán)利用的影響[J]. 魏靜,馬林,路光,馬文奇,李建輝,趙路.  生態(tài)學(xué)報(bào). 2008(03)
[10]城市污水處理廠脫氮除磷調(diào)控參數(shù)的研究[J]. 許世偉,張建新,付強(qiáng).  給水排水. 2008(03)

博士論文
[1]多尺度復(fù)雜生物網(wǎng)絡(luò)的建模與分析[D]. 閔勇.浙江大學(xué) 2010



本文編號：3253492