中文摘要：

农业活动对陆地生态系统的氮循环造成了深刻影响，评价和有效调控农业氮流动及其环境影响是中国农业和环境可持续发展的重要命题。为了促进中国可持续的氮管理及其相关政策制定，本研究将在中国现有的数据和研究基础上，在物质流分析（Substance flow analysis，SFA）的方法学框架下，结合复杂建模和地理信息系统（Geographic information system,GIS）技术，开发基于不确定性、空间分布明确的区域农业氮流动分析模型，并选取典型区域（华北地区和华东地区）加以应用。通过区域农业氮流动模型的模拟，本研究将在区域尺度系统识别农业氮流动路径，分析农业氮流动主要的驱动因素和影响因子，构建区域农业氮流动数据库，判断并量化中国典型区域农业氮流动的可持续性及其环境影响，并提出优化中国农业氮管理的政策建议。

结论摘要：

本项目旨在结合物质流分析方法和复杂建模技术，构建基于不确定性、空间分布明确的区域农业氮流动模型，并对模型加以应用。本研究按计划开展研究，完成了预期任务。迄今，本项目在国内外期刊发表论文7篇，其中SCI收录2篇、EI收录1篇，获得软件著作权2项，参加国内外学术会议并进行专题报告10人次。依托本项目，课题负责人相继获得日本协力集团和国家留学基金资助，于2012年12月及2013年7月至2014年8月在日本山梨大学和美国耶鲁大学交流学习，与国际氮循环和产业生态学界都建立了良好的学术联系。 利用大量文献和实地调查，本研究发现中国区域农业氮流动主要是四种土地利用类型、四种农业农村活动和四种环境介质之间通过七种氮投入和五种氮输出方式的迁移和转化。这些迁移转化不仅受到人口、城市化、收入、饮食结构、产业技术政策和农业环境政策等宏观社会经济驱动因子的影响，也受到土地利用、地形、土壤性质、水文条件、气象条件和植被覆盖的影响。在此基础上，本研究开发了“农业关键元素循环管理数据库”对国内外数据进行了整合。 本研究开发了基于不确定性的区域农业氮流动模型（Eubolism），并利用实测和文献数据对模型进行了率定和验证。该模型由物质平衡、污染排放清单和物质流分析三个模块组成，通过分析不同农业用地类型土壤的氮平衡状况，估计氮投入支出对不同环境介质土壤氮库和环境的影响。对模型的不确定性分析表明，大部分参数的单点灵敏性非常小。但单元作为一系列参数的集合，对模型结果的影响十分显著，氮平衡对单元划分比较敏感，活性氮损失对单元划分则相对刚性。 最新结果表明，中国农业生态系统的氮投入支出呈现明显的“三高”特征（高投入、高支出/流失和高盈余）和过渡依赖氮化肥的特征，大量消耗着氮资源并向大气环境和水环境中释放了大量活性氮。总体上，化肥对地表水TN、地下水硝酸盐、氨气和氧化亚氮的贡献分别高达46.8%、35.7%、24.3%和56.7%。中国的氮平衡和排放在空间分布上极度不平衡。总氮污染强度V 级区中有56-82%分布在大城市近郊区，强度V 级区城市人口占全国城市总人口的10-20%，因此中国的农业、城市和生活污染在区域上是重叠的，这些区域在未来10-20 年内将同时面对工业污染和农村污染的双重问题，面临着很大的污染治理压力