关于生物固氮方面论文范文,与中国农业生态系统生物固氮量的时空分布相关论文的格式

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摘 要：生物固氮是生态系统中一个重要的自然过程,研究中国不同区域农业固氮输入及历史变化,对于农业系统活性氮源分析和活性氮管理具有重要意义.根据各地区农田、牧草地面积和生物固氮因子,估算了近20年中国农业生态系统中作物培育产生的活性氮量.结果表明,中国农业生物固氮量近20年呈稳定态势,变化不大.2010年农田固氮植物培育产生的活性氮量为4.81TgN/年,其中豆科作物、水稻等为主要活性氮产生源.华北、东北和长江中下游地区农田固氮植物产生的活性氮量达到3.18TgN/年,是固氮植物活性氮产生量最大的3个地区,固氮植物活性氮空间分布上北多南少,东部地区大于西部地区.

关 键 词：中国农业生态系统；固氮因子；活性氮；氮素管理；时空分布

中图分类号：S19文献标识码：A文章编号：0439-8114（2013）18-4333-04

目前全球人为活性氮持续增加[1],严重地扰乱了自然界的氮循环,引发了一系列的环境问题,如温室效应（N2O）、臭氧层破坏（N2O）、酸雨（NO/NO2）,水体富营养化（水溶性氮）、影响食品安全（硝态氮）、危害人体健康（硝态氮）等[2].如何减少人类活动对氮循环的影响是目前全球讨论的热点,也是亟待解决的问题.从第一届氮素大会开始,全球对在人与环境耦合生态系统中人为活动引发活性氮增加对环境的影响及切实有效的管理措施的研究一直从未间断过,第三届氮素大会更是出于对亚洲和中国氮问题的关注,其于2004年10月在南京举行,共同发表了《氮素管理南京宣言》.同年,Galloway等[1]估算出全球农作物培育产生的活性氮为31.5Tg/年,在2050年将增加到50.0Tg/年,亚洲地区生物固氮量位居世界首位.亚洲正经历快速的人口和经济增长.据估计,2015年将有43.75亿人口生活在亚洲大陆上[3].不断增加的粮食和能源需求是亚洲活性氮增长的主要促进因素,2000年亚洲人为活性氮量为67.7Tg/年.其中固氮植物培育产生的活性氮量从1961年的11.7Tg/年增加到14.9Tg/年,预计在2030年将会增加到16.8Tg/年[4].1961-2011年期间中国人口翻了一番（从6.7亿到13.4亿）[5].主要是通过引入高产作物（谷物）来维持人口增长的食物需求.1961-2010年期间,谷物（水稻、玉米、小麦）产量从8.80×107t上升到4.89×108t[6].目前,国内针对活性氮的研究较少.鉴于此,以作为人为活性氮源重要途径之一的固氮植物培育情况为出发点,分析中国农业生态系统中生物固氮量及其时空分布特点,同时结合农业生态系统的特征提出农业生态系统中的活性氮素管理措施.

1研究区概况及方法

1.1研究区及数据来源

参照中国大陆粮食产区分区,将其划分为如下区域：（1）东北地区：包括黑龙江、吉林和辽宁3省；（2）华北地区：北京、天津、河北、河南、山东、山西6省（市）；（3）长江中下游地区：上海、江苏、浙江、安徽、湖北、湖南、江西7省（市）；（4）西北地区：内蒙古、陕西、宁夏、甘肃、青海、新疆6省（区）；（5）西南地区：重庆、四川、贵州、云南、西藏5省（市、区）；（6）东南地区：福建、广东、广西、海南4省（区）.文中数据主要来源于国家统计局、历年《中国统计年鉴》中正式发布的资料以及FAO（联合国粮农组织）中的数据.

1.2区域概况

草地是中国最大的植被覆盖.2010年中国共拥有草地近3.92×108hm2,占全国国土面积的41%.其中可利用草地为3.31×108hm2.世界草地面积为33.56×108hm2,中国草地面积占世界草地面积的12%.其中用于养殖业草地主要集中于西北和西南地区,6个省（区）牧草地面积占到牧草地总面积的93%,分别是内蒙古（25%）、西藏（25%）、甘肃（4%）、青海（15%）、新疆（19%）和四川（5%）,国家统计局[7]最新公布数据中,中国牧草地面积为2.62×108hm2,牧草地面积不断减少,年均递减率为8.10%.

中国农作物总播种面积逐渐增长,但其中粮食作物总播种面积不断下降,1978年中国粮食作物总播种面积1.2059×108hm2（不含大豆播种面积）,此后中国粮食作物总播种面积不断下降,尤其在2000年以后下降更为明显,在2003年更是达到历史最低（9.941×107hm2）,随后开始回升,2010年增长到1.0988×108hm2,相较于1978年减少了1.061×107hm2,但产量从3.0×108t增加到5.5×108t.

怎样写生物固氮本科论文
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1.3固氮因子

固氮因子即固氮植物每年单位面积固氮量[kg/（hm2·年）].豆科作物是主要的固氮植物,考古学家发现6500年前就有豆科作物种植[8],至少3100年前在中国就有大豆种植[9].这些作物能通过固氮生物将大气中的N2转化为植物可利用的氮.早在7000年前亚洲开始了水稻种植[10],水稻属于萍藻固氮体系,固氮能力仅次于豆科作物.不同的作物固氮量不同.生物固氮测定方法是生物固氮量研究的主要途径.生物固氮测定方法主要有15N自然丰度法[11,12]、乙炔还原法（ARA）、15N同位素稀释法（ID）、非同位素法、AN法、全氮差值法和酰脲估测法[13]等.目前应用广泛的是全氮差值法、氮同位素法,其中全氮差值法所得结果用单位面积固氮量表示,氮同位素法所得结果用固氮百分比表示[14].

根据Smil[15]的研究结果,不同作物固氮因子不同,其中豆科作物为30～300kg/（hm2·年）,水稻为20～50kg/（hm2·年）,甘蔗为20～30kg/（hm2·年）,其他（树、小麦、玉米等）为5～20kg/（hm2·年）.Galloway等[1]基于Smil的研究估算出1995年全球农田固氮植物种植产生的活性氮量（C-BNF）为31.5Tg/年（其中包含了牧草地面积）；预计在2050年将达到50.0Tg/年.继续沿用Smil[15]的作物单位面积固氮量,并与李书田等[16]、Herridge等[14]固氮因子计算的固氮量进行对比（表1）,表1结果表明,根据李书田等[16]和Herridge等[14]计算出的中国农业生态系统中作物固氮量结果均在Smil[15]计算出的固氮量结果范围内,表明Smil[15]的研究具有一定的可靠性.本研究采用Smil确定的固氮因子、固氮量取均值得到不同作物固氮量,计算得出中国生物固氮产生的活性氮量为8.08Tg/年,其中主要农田作物（豆科作物、水稻、甘蔗、其他）活性氮产生量为4.81Tg/年,是主要的活性氮产生源.2结果与分析

2.1农田固氮植物活性氮产生量时间分布

由图1可见,1991年中国农田固氮植物活性氮产生量为3.97Tg/年,以后持续增长,在2001年达