中国食物氮足迹的动态变化及预测

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在食物生产和消费过程中,大量的活性氮(Nr,除N2外的所有含氮物质)会流失到环境中。实际上,损失到环境中的Nr量增加,增加了环境负担,例如地下水的恶化,富营养化湖泊的数量或面积增加以及硫酸型酸雨向硝酸型酸雨的转化等。氮足迹是评估人类释放到环境中的Nr对环境造成的影响的新方法。本研究耦合N-Caculator模型和NUFER(Nutrient flows in Food chains,Environment and Resources use)模型,并采用质量平衡法对中国2008年至2017年食物氮足迹的动态变化及各阶段的氮损失进行了研究。同时对食物生产过程中释放到环境中的Nr与环境污染之间的联系、以及食物消费氮足迹与社会经济因子的相关性分析进行了研究。此外,通过对比灰色模型和自回归移动平均模型对中国食物氮足迹预测的精确度和适合性,选取最适合中国食物氮足迹预测的模型。主要研究结果如下:(1)2008-2017年中国食物氮足迹在35.5 kg N capita-1 yr-1和37.2 kg N capita-1 yr-1之间波动。与食物消费氮足迹相比,食物生产氮足迹占主导地位,占到总食物氮足迹总量的90.7%-91.1%。食物氮足迹中植物源氮足迹的占比高于动物源氮足迹占比。此外,在植物源食物生产过程中,作物生产阶段损失到环境中的Nr量最大,占63.1%-98.6%,而在动物源食物生产过程中,Nr在饲料生产和动物生产阶段损失到环境中的Nr量最大,占90.2%-94.6%。随着活性氮的不断增加,环境污染越来越严重,如地下水水质逐渐恶化、富营养化湖泊比例逐渐增加、酸雨已从硫酸型酸雨逐渐向硝酸型酸雨转变等。此外,除谷物外,食物消费氮足迹与恩格尔系数和人均可支配收入(PCDI)均具有显著相关性,这表明植物源食物的饮食结构向蛋白质含量更高的动物源食物的饮食结构转变。(2)灰色模型对中国食物氮足迹进行模拟的相对误差均在1.5%以内,并且模拟过程简单。在不受外界环境条件变化下,未来2018-2027年中国食物氮足迹呈现逐步增加的趋势。由于自回归移动平均模型较为复杂,本研究数据偏少,致使自回归移动平均模型不能较好地模拟预测中国食物氮足迹的变化。通过对比研究发现,灰色模型可以更好地模拟中国食物氮足迹。因此,在这两个模型中选择灰色预测模型来对2018-2027年中国食物氮足迹进行模拟预测。
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