论文部分内容阅读
目前,山西省农业种植对环境的影响逐渐升高,玉米作为全国第一大产量的种植作物,对环境的影响尤为突出,在作物生长过程中,水资源的消耗是必不可少的。本文为了研究不同水分条件下玉米种植全过程中的资源消耗和环境排放影响及改进措施。利用山西省太谷县2002年—2016年15年间的气象数据、玉米种植过程的施肥与灌溉数据、土壤数据及玉米生长发育数据、应用“以时间换空间”方法,采用用本地化校正的DNDC模型和数值模拟方法,模拟了玉米全生长过程中降雨量和施肥量变化下CO2、NH3和N2O排放量及硝酸盐淋洗量,并且通过GIS软件建立各种污染排放和产量的空间分布关系,利用生命周期评价方法评价了玉米全生长过程对资源消耗和环境排放的定量影响,分析比较了降雨量和资源消耗与环境排放的关系,并提出不同降雨年型下的改进措施。分析结果表明:(1)DNDC模型模拟结果表明降水量和玉米籽粒产量之间存在正相关关系,降水量的增加会使作物的产量逐渐上升,同时当降雨量在300 mm600 mm时,随着降水量增加玉米产量和CO2排放、N2O、NH3挥发是增加的趋势,硝酸盐淋洗是下降的趋势,(2)空间分布表明在太谷县的玉米种植过程中环境排放的不均匀的特点,在2002-2016年间,任村乡的环境排放要高于太谷县的其他地区,环境排放呈现从施肥高地区向周边逐渐减少的趋势。同时在不同的降水年型下的环境排放的空间分布也不相同,随着降水量的增加呈现太谷县的东北-西南地区环境排放逐渐增加,西北-东南地区则逐渐降低的趋势。(3)通过对玉米生长过程的生命周期评价,环境影响的潜力值大小依次是:土地利用、富营养化、环境酸化、能源消耗和温室气体排放,在种植过程中对环境造成影响的主要原因是在降水较少的年份施肥量的投入过大。(4)玉米在种植过程中的环境影响与降水量存在负相关关系,在生命周期评价的环境因子中,降水与环境的影响呈线性负相关关系。当年降雨量大于560 mm(丰水年)下玉米种植全过程的综合影响因子在0.190.20,年降水量在350 mm560 mm之间(平水年)的综合影响因子在0.170.27,年降水量低于350 mm(枯水年)的综合影响因子在0.3以上,玉米种植全过程对环境的影响依次为枯水年>平水年>丰水年;(5)数值模拟表明降雨量范围在350mm以下时,在施肥量不变条件下,增加灌溉能够增加产量减少排放,环境影响因子降到0.2以下;在不灌溉的条件下,应减少到原施肥量的20%30%时环境影响因子降低到0.20.3;平水年施肥量应减少到原施肥量的80%85%时,产量无显著下降,但是环境影响显著降低。温室效应、富营养化、能源消耗和土地利用与降水年型相关。因此在不同降水年型,对玉米种植提供合理的水分供给、并且合理施用化肥,有效提高水肥资源的利用效率,才能够有效控制生态环境影响和保证粮食生产安全。