發(fā)布時間：2018-04-04 13:07

  本文選題：農(nóng)地利用系統(tǒng)　切入點：集約化　出處：《中國農(nóng)業(yè)大學》2016年博士論文

【摘要】：在耕地資源日益減少,糧食需求不斷增長的條件下,集約化的農(nóng)地利用方式成為我國農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收的重要途徑,同時,高集約化農(nóng)地利用方式導致的環(huán)境風險問題,已成為影響當前社會經(jīng)濟發(fā)展、民生與環(huán)境質量的重要問題。本文應用物質流分析理論、風險評價理論、風險預警理論以及情景分析方法等方面成果,以我國重要的糧食主產(chǎn)區(qū)洞庭湖區(qū)為案例,從農(nóng)地利用系統(tǒng)分析的視角,沿著“集約化農(nóng)地利用系統(tǒng)物質流分析——環(huán)境風險綜合評價及其影響因素分析——未來農(nóng)地利用集約化情景下的環(huán)境風險預警——基于適度集約化農(nóng)地利用的環(huán)境風險防控途徑”的研究思路,開展了高集約化農(nóng)地利用環(huán)境風險預警研究,對農(nóng)地利用過程中的環(huán)境風險進行評價與預警,并對合理集約的土地利用模式、環(huán)境風險的防控途徑進行了探討。研究成果如下：(1)高集約化農(nóng)地利用系統(tǒng)的物質流分析本文構建了適用于農(nóng)地利用系統(tǒng)的物質流分析框架,從物質流輸入、輸出、和貯存的視角,對農(nóng)業(yè)土地利用系統(tǒng)與外界環(huán)境之間的物質流動狀況進行了綜合分析。其中,物質流輸入的分析內容包括農(nóng)藥、肥料、飼料、農(nóng)藥、灌溉水及氧氣,物質輸出的分析內容包括秸稈焚燒排放污染物、呼吸排放二氧化碳、肥料盈余、農(nóng)藥盈余及牲畜糞便排放污染物,而物質流貯存的分析對象包括主要作物產(chǎn)品和肉類產(chǎn)品。結果表明：1989-2012年間,洞庭湖區(qū)物質總投入從18669降為15733百萬噸,降幅15.73%,而物質總輸出從57.70百萬噸增到73.66百萬噸,增幅27.66%。在物質流投入中,飼料和氧氣消耗分別增加了兩倍以上,而肥料、農(nóng)藥總用量分別增加了55.28%、152.77%,僅有農(nóng)業(yè)用水受到種植結構影響,減少了18%；在物質流輸出中,秸稈焚燒排放物、呼吸排放CO2、肥料盈余、農(nóng)藥盈余、畜禽糞便污染物的排放量分別增加了9.73%、32.17%、39.63%、147.06%、268.39%。此外,物質流輸入和輸出存在空間差異,城郊區(qū)物質流輸入、輸出量明顯高于其他區(qū)域。最后,每單位物質輸入和每單位物質輸出所帶來的經(jīng)濟效益分別增長了近24倍和15倍。農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益的產(chǎn)出對于資源消耗和污染排放的依賴性開始緩慢“解耦”,環(huán)境控制潛力大。(2)高集約化農(nóng)業(yè)土地利用系統(tǒng)的環(huán)境風險綜合評價及影響因素分析以物質流分析結果為基礎,將高集約化農(nóng)業(yè)土地利用系統(tǒng)的環(huán)境風險分為四大類：溫室氣體排放,大氣污染物,富營養(yǎng)化元素及積累毒性污染。通過熵權法計算洞庭湖區(qū)各市縣的環(huán)境風險綜合指數(shù),并選取社會、經(jīng)濟、自然等方面的26個環(huán)境風險影響因素,并采取主成分分析方法對影響因素降維,發(fā)掘環(huán)境風險的關鍵影響因子。結果表明：溫室氣體排放(CO2、CH4, N2O)、大氣污染物排放(SO2、NOx、NMVOC、CO、BC、OC、NH3、CH4、PM2.5)、富營養(yǎng)化及積累毒性污染(農(nóng)藥、COD)的排放量分別增加了24.77%、8%、31.58%、256.25%,環(huán)境風險總體惡化,其中以積累毒性污染的風險最為突出。環(huán)境風險綜合指數(shù)表現(xiàn)出空間差異性,城郊區(qū)和傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)區(qū)成為主要的高環(huán)境風險區(qū)域,而受到城市化進程中產(chǎn)業(yè)結構調整的影響,株洲市、湘潭市、長沙市、岳陽市轄區(qū)的農(nóng)業(yè)環(huán)境風險指數(shù)較低且增加幅度較少。最后,通過主成分分析得到對高集約化農(nóng)區(qū)環(huán)境風險影響因素的兩大主成分,第一主成分為經(jīng)濟水平與消費需求主成分,第二主成分為政府調控與技術干預主成分。這兩大主成分通過影響種植結構、養(yǎng)殖規(guī)模、土地利用強度、農(nóng)業(yè)環(huán)境風險調控力度、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術水平等途徑,顯著影響到農(nóng)業(yè)環(huán)境綜合風險的變化,在未來農(nóng)業(yè)發(fā)展情景中將起到重要影響作用。(3)未來農(nóng)地利用情景下的環(huán)境風險預警以2030年為目標年,以環(huán)境風險影響因素的兩大主成分：經(jīng)濟增長與消費需求、政府調控與技術干預,作為情景分析的不確定性軸線,構建不同經(jīng)濟和技術水平下的未來農(nóng)地利用情景,對人口及食物需求、物質輸入、污染輸出及綜合環(huán)境風險進行預測,結果表明：自然發(fā)展情景、生產(chǎn)力發(fā)展情景、適度集約情景和當?shù)鼗謴土η榫暗霓r(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量分別為37.8、40.31、39.48、32.42百萬噸；耕地需求分別為2.065、1.86、1.95、1.78百萬公頃；單位耕地面積上的物質總投入分別為11.28、12.21、11.15、11.33千噸／公頃；總污染輸出分別為113.17、180.23、95.31、64.52百萬噸。為滿足未來人口及農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃,環(huán)境風險將受到更大挑戰(zhàn),以城郊區(qū)為主的環(huán)境風險顯著高于其他區(qū)域。雖然農(nóng)地利用的集約化在一定程度上有利于節(jié)約土地,但對環(huán)境荷載能力有較大挑戰(zhàn),因此農(nóng)地利用的“適度集約”至關重要。(4)適度集約農(nóng)地利用下的環(huán)境風險防控途徑以適度集約化的農(nóng)地利用為基礎,本文提出三條適度集約化農(nóng)地利用下的環(huán)境風險防控途徑：第一條,基于投入減量化和排放減量化的防控。在滿足當?shù)厥澄镄枨?又承擔糧食外調及儲備任務的前提下,到2030年,洞庭湖區(qū)作物和肉類產(chǎn)量需分別達到32.95和6.53百萬噸。在此基礎上提出了基于投入減量化和排放減量化的環(huán)境風險防控目標：單位面積N肥、P肥、K肥、農(nóng)藥投入投入分別控制在0.14～0.15t/ha、0.10～0.11t/ha、0.20～0.21t/ha、0.012-0.016ta/ha范圍內,而N、P、K肥的有效利用率、秸稈有效利用率、農(nóng)藥有效利用率、糞便處理率需分別達到40%、25%、50%、75%、45%、50%以上。第二條,基于農(nóng)地利用空間優(yōu)化的防控。通過生產(chǎn)潛力-經(jīng)濟發(fā)展-生態(tài)安全三方面空間數(shù)據(jù)的綜合評價表明,優(yōu)質耕地及耕地后備資源分布在以洞庭湖兩岸,呈現(xiàn)出東北-西南方向“帶狀”分布,而劣質耕地及其后備資源分布在西北部石門縣的武陵山山地區(qū)及炎陵縣丘陵區(qū)域及經(jīng)濟較為發(fā)達、人口密集的市中心及周邊區(qū)域。中等以上耕地面積在19509 km2以上,表明通過對該部分耕地及后備資源的重點整理,到2030年,洞庭湖區(qū)的耕地資源可以在既滿足生產(chǎn)需求的前提下,充分提高生產(chǎn)效率,保護生態(tài)環(huán)境安全。第三條,基于政策保障途徑的防控。應從農(nóng)業(yè)土地的數(shù)量安全、耕地的規(guī)模利用、土地利用總體規(guī)劃的宏觀防控、農(nóng)業(yè)資金保障等方向多元化重點防控,為環(huán)境風險的有效控制提供政策保障�？傮w來說,在對可能的農(nóng)業(yè)土地集約化利用過程中的環(huán)境風險變化情況掌握清楚的前提下,從產(chǎn)量合理規(guī)劃、提高生產(chǎn)效率、完善農(nóng)地布局和政策推動等途徑實現(xiàn)農(nóng)業(yè)土地的適度集約化利用,對于有效規(guī)避盲目增產(chǎn)導致的環(huán)境風險具有重要指導意義。
[Abstract]:Based on the analysis of material flow analysis theory , risk evaluation theory , risk early warning theory and scenario analysis method , this paper analyzes the environmental risks in agricultural land utilization system .
In the output of material flow , the emissions of straw burning , CO2 , fertilizer surplus , pesticide surplus and livestock and poultry manure pollutants increased by 9.73 % , 32.17 % , 39.63 % , 147.06 % and 268.39 % respectively . The environmental risks of high intensive agricultural land use system are divided into four categories : greenhouse gas emission , atmospheric pollutant , eutrophication element and accumulated toxic pollution . The results show that the emission of greenhouse gases ( CO2 , CH4 , N2O ) , atmospheric pollutant emissions ( SO2 , NOx , NMVOC , CO , BC , OC , NH3 , CH4 , PM2.5 ) , eutrophication and cumulative toxic pollution ( COD ) are the most prominent factors . ( 3 ) The environmental risk early warning in the future agricultural land use situation will play an important role in the future agricultural development . ( 3 ) The future agricultural land utilization situation in the future agricultural land utilization situation is predicted by 2030 . The results show that the yield of agricultural products in the context of natural development , productive forces , moderate intensive and local resilience is 38.8 , 40.31 , 39.48 , 32.42 million tons , respectively .
The cultivated land demand is 2.065 , 1 . 86 , 1 . 95 and 1 . 78 million hectares respectively ;
The total investment in the area of the unit cultivated land is 11.28 , 12.21 , 11.15 and 11.33 thousand tons / ha respectively ;
The total pollution output is 113 . 17 , 180 . 23 , 95.31 and 64 . 52 million tons respectively . In order to meet the future population and agricultural development planning , environmental risk will be higher than that of other regions . Based on the comprehensive evaluation of the spatial data of the productive potential - economic development and ecological safety , the farmland resources in Dongting Lake area need to reach 32.95 and 6.53 million tons respectively . The results show that the cultivated land resources in Dongting Lake area are controlled within the range of 0.14 - 0.15t / ha , 0.10 - 0.11t / ha , 0.20 - 0.21 t / ha , 0.012 - 0.016ta / ha , respectively . Under the premise that the environment risk change in the process of intensive utilization of agricultural land is clear , the reasonable planning of the output , the improvement of production efficiency , the improvement of the agricultural land layout and the policy promotion , etc . , can realize the moderate intensive utilization of the agricultural land , and has important guiding significance for effectively avoiding the environmental risks caused by the blind production increase .

【學位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：F301.2;S181

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本文編號：1710078