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摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 32 卷 第 19 期摇 摇 2012 年 10 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
中国野生东北虎数量监测方法有效性评估 张常智,张明海,姜广顺 (5943)……………………………………
城市居民食物氮消费变化及其环境负荷———以厦门市为例 于摇 洋,崔胜辉,赵胜男,等 (5953)………………
珠江口水域夏季小型底栖生物群落结构 袁俏君,苗素英,李恒翔,等 (5962)……………………………………
2010 年夏季雷州半岛海岸带浮游植物群落结构特征及其与主要环境因子的关系
龚玉艳,张才学,孙省利,等 (5972)
……………………………
……………………………………………………………………………
阿根廷滑柔鱼两个群体间耳石和角质颚的形态差异 方摇 舟,陈新军,陆化杰,等 (5986)………………………
黄河三角洲滨海草甸与土壤因子的关系 谭向峰,杜摇 宁,葛秀丽,等 (5998)……………………………………
盘锦湿地净初级生产力时空分布特征 王莉雯,卫亚星 (6006)……………………………………………………
菜豆根瘤菌对土壤钾的活化作用 张摇 亮,黄建国,韩玉竹,等 (6016)……………………………………………
花生植株和土壤水浸液自毒作用研究及土壤中自毒物质检测 黄玉茜,韩立思,杨劲峰,等 (6023)……………
遮荫对金莲花光合特性和叶片解剖特征的影响 吕晋慧,王摇 玄,冯雁梦,等 (6033)……………………………
火干扰对小兴安岭草丛、灌丛沼泽温室气体短期排放的影响 顾摇 韩,牟长城,张博文,等 (6044)……………
古尔班通古特沙漠南部植物多样性及群落分类 张摇 荣,刘摇 彤 (6056)…………………………………………
黄土高原樟子松和落叶松与其他树种枯落叶混合分解对土壤的影响 李摇 茜,刘增文,米彩红 (6067)………
长期集约种植对雷竹林土壤氨氧化古菌群落的影响 秦摇 华,刘卜榕,徐秋芳,等 (6076)………………………
H2O2 参与 AM真菌与烟草共生过程 刘洪庆,车永梅,赵方贵,等 (6085)………………………………………
北京山区防护林优势树种分布与环境的关系 邵方丽,余新晓,郑江坤,等 (6092)………………………………
旱直播条件下强弱化感潜力水稻根际微生物的群落结构 熊摇 君,林辉锋,李振方,等 (6100)…………………
不同森林类型根系分布与土壤性质的关系 黄摇 林,王摇 峰,周立江,等 (6110)…………………………………
臭氧胁迫下硅对大豆抗氧化系统、生物量及产量的影响 战丽杰, 郭立月,宁堂原,等 (6120)…………………
垃圾填埋场渗滤液灌溉对土壤理化特征和草本花卉生长的影响 王树芹,赖摇 娟,赵秀兰 (6128)……………
稻麦轮作系统冬小麦农田耕作措施对氧化亚氮排放的影响 郑建初,张岳芳,陈留根,等 (6138)………………
不同施氮措施对旱作玉米地土壤酶活性及 CO2 排放量的影响 张俊丽,高明博,温晓霞,等 (6147)…………
北方农牧交错区农业生态系统生产力对气候波动的响应———以准格尔旗为例
孙特生,李摇 波,张新时 (6155)
…………………………………
…………………………………………………………………………………
辽宁省能源消费和碳排放与经济增长的关系 康文星,姚利辉,何介南,等 (6168)………………………………
基于 FARSITE模型的丰林自然保护区潜在林火行为空间分布特征 吴志伟,贺红士,梁摇 宇,等 (6176)……
不同后作生境对玉米地天敌的冬季保育作用 田耀加,梁广文,曾摇 玲,等 (6187)………………………………
云南紫胶虫种群数量对地表蚂蚁多样性的影响 卢志兴,陈又清,李摇 巧,等 (6195)……………………………
阿波罗绢蝶种群数量和垂直分布变化及其对气候变暖的响应 于摇 非,王摇 晗,王绍坤,等 (6203)……………
专论与综述
海水养殖生态系统健康综合评价:方法与模式 蒲新明,傅明珠,王宗灵,等 (6210)……………………………
海草场生态系统及其修复研究进展 潘金华,江摇 鑫,赛摇 珊,等 (6223)…………………………………………
水华蓝藻对鱼类的营养毒理学效应 董桂芳,解绶启,朱晓鸣,等 (6233)…………………………………………
环境胁迫对海草非结构性碳水化合物储存和转移的影响 江志坚, 黄小平,张景平 (6242)……………………
生态免疫学研究进展 徐德立,王德华 (6251)………………………………………………………………………
研究简报
喀斯特峰丛洼地不同森林表层土壤有机质的空间变异及成因 宋摇 敏,彭晚霞,邹冬生,等 (6259)……………
准噶尔盆地东南缘梭梭种子雨特征 吕朝燕,张希明,刘国军,等 (6270)…………………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*336*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*35*
室室室室室室室室室室室室室室
2012鄄10
封面图说: 岸边的小白鹭———鹭科白鹭属共有 13 种,其中有大白鹭、中白鹭、白鹭(小白鹭)、黄嘴白鹭等,体羽皆是全白,世通
称白鹭。 夏季的白鹭成鸟繁殖时枕部着生两条狭长而软的矛状羽,状若双辫,肩和胸着生蓑羽,冬季时蓑羽常全部
脱落,白鹭虹膜黄色,嘴黑色,脚部黑色,趾呈黄绿色。 小白鹭常常栖息于稻田、沼泽、池塘水边,以及海岸浅滩的红
树林里。 白天觅食,好食小鱼、蛙、虾及昆虫等。 繁殖期 3—7月。 繁殖时成群,常和其他鹭类在一起,雌雄均参加营
巢,次年常到旧巢处重新修葺使用。
彩图提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 32 卷第 19 期
2012 年 10 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 32,No. 19
Oct. ,2012
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:厦门市科技计划项目(3502Z20101015); 科技部国际合作项目(2011DFB91710)
收稿日期:2011鄄09鄄05; 摇 摇 修订日期:2012鄄08鄄18
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: shcui@ iue. ac. cn
DOI: 10. 5846 / stxb201109051298
于洋,崔胜辉,赵胜男,孟凡鑫,李飞.城市居民食物氮消费变化及其环境负荷———以厦门市为例.生态学报,2012,32(19):5953鄄5961.
Yu Y,Cui S H,Zhao S N, Meng F X,Li F. Changes of residents nitrogen consumption and its environmental loading from food in Xiamen. Acta Ecologica
Sinica,2012,32(19):5953鄄5961.
城市居民食物氮消费变化及其环境负荷
———以厦门市为例
于摇 洋1,2,崔胜辉1,2,*,赵胜男1,2,孟凡鑫1,2,李摇 飞1,2
(1. 中国科学院城市环境与健康重点实验室,中国科学院城市环境研究所,厦门摇 361021;
2. 厦门市城市代谢重点实验室,厦门摇 361021)
摘要:食物消费是城市养分流动的重要环节,以厦门市为例,分析了 1988—2009 年居民食物氮素消费的变化特点,分析与其变
化相关的经济、社会因素,并探讨了居民食物氮素消费变化所带来的环境负荷。 研究结果表明,厦门市人均食物氮消费量变化
与食物消费量变化并不完全一致,人均氮消费量 2000 年以前维持在 3. 29 kg N·人-1·a-1,2000 年以后呈现波动性的增长,2004
年达到最高值 4. 00 kg N·人-1·a-1。 厦门市食物氮素消费总量增长幅度较大,由 1988 年的 0. 54 万 t增至 2009 年的 1. 50 万 t。
同时,粮食在食物氮消费量中所占比例由 45. 5%下降到 15. 9% 。 畜禽肉、奶制品所占比例分别由 25. 0%和 0. 4%上升至
29郾 8%和 8. 8% 。 通过将相关经济、社会因素与居民食物氮消费量进行相关性分析表明,人均可支配收入、食物价格指数、具有
大学学历以上人口比重均与其联系较为密切,呈正相关;恩格尔系数、平均家庭人口数与居民食物氮消费量呈负相关。 通过选
取 1988、1994、2001、2008 年分析居民食物氮素消费造成的环境氮负荷发现,由其带来的环境氮负荷量由 3509. 12t 增加至
7629郾 36t,约 90%的氮素进入了土壤和水体。 其中,进入土壤的氮素占进入环境氮总量的比例由 37%增长到 60% ,进入水体的
氮素比例由 57%降至 35% 。
关键词:城市居民;食物消费;氮素流动;环境负荷;厦门市
Changes of residents nitrogen consumption and its environmental loading from
food in Xiamen
YU Yang1,2,CUI Shenghui1,2,*,ZHAO Shengnan1,2, MENG Fanxin1,2,LI Fei1,2
1 Key Laboratory of Urban Environment and Health, Institute of Urban Environment, Chinese Academy of Sciences, Xiamen 361021, China
2 Xiamen Key Laboratory of Urban Metabolism,Xiamen 361021, China
Abstract: Food consumption is an important process of urban nutrient metabolism. By taking Xiamen city for example, the
changes of food nitrogen consumption during 1988—2009 years were analyzed. Then the associated economic and social
driving factors and its environmental loading were researched. The results showed that changes of per capita food nitrogen
consumption of Xiamen residents were not exactly the same with changes of per capita food consumption. Per capita nitrogen
consumption maintained in 3. 29 kg before the year 2000. However,there was a fluctuant growth after 2000, and per capita
food nitrogen consumption reached a high value of 4. 00 kg in 2004. The total food nitrogen consumption in Xiamen has
grown rapidly, from 5400伊103 t in 1988 to 15000伊103 t in 2009. Meanwhile, the proportion of grain in the food nitrogen
consumption decreased from 45. 5% to 15. 9% . On the contrary, poultry meat and dairy products increased from 25. 0%
and 0. 4% to 29. 8% and 8. 8% , respectively. In addition, correlation analysis was adopted to find that the positive
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correlation existed between the per capita disposable incomes, food price index, proportion of population with college degree
and per capita food nitrogen consumption. Meanwhile, there was a negative correlation between the Engel忆s coefficient, the
average number of family members, and per capita food nitrogen consumption. Selecting the year of 1988, 1994, 2001 and
2008 to analyze the environmental loading of food nitrogen consumption, it was found that the environmental nitrogen
loading increased from 3509. 12 t in 1998 to 7629. 36 t in 2008, and more than 90% of nitrogen came to the soil and water.
During 1988 to 2008, the proportion of nitrogen which entered to the soil increased from 37% to 60% . Meanwhile, the
proportion of nitrogen to the water reduced from 57% to 35% .
Key Words: urban residents; food consumption; nitrogen flow; environmental loading; Xiamen
食物消费是家庭消费的重要组成部分,由于社会发展和经济水平的提高,人们的消费需求不断增长,导致
食物消费模式和营养状况也随之发生改变。 自 20 世纪 80 年代以来,中国城市化进程逐渐加快,其导致的生
活方式和饮食偏好等的改变主要表现在由主食消费为主转向主副食品替代,以及以植物性食物消费为主转变
为动、植物性食物并重的食物消费与营养模式[1鄄3]。 同时,中国居民食物的消费也经历了从生存型到数量型、
再到质量型的转变[4鄄5]。
伴随食物的生产和消费,营养成分也通过食物在城市中流动。 氮素作为人体必不可少的营养元素,是构
成蛋白质、核酸等重要生命物质的基础,同时,也是造成水体富营养化、光化学烟雾、酸雨、气候变化的元素之
一,人类向生态环境排放的过量氮素已成为全球面临的重大环境污染问题之一[6鄄8]。 由此可见,氮素在食物
消费中的流动模式与数量,不仅影响人体的营养状况,还与生态环境密切相关。 研究城市发展过程中食物氮
消费的变化有利于把握城市氮素流动特点和规律,为城市氮素管理提供参考和依据,促进城市的健康发展。
目前,国内外已有学者从食品消费的角度探讨了国家、区域,以及城市尺度的氮素流动情况。 Barles 对巴
黎的食物消费和氮素流进行了计算,得出从 1801—1914 年,巴黎城市氮素输入增长了 3 倍;也有学者分别计
算了印度农业生产、中国食物生产中的氮素流动情况,发现氮素利用效率较低[9鄄11]。 而国内学者则探讨了氮
素区域之间的流动,以及中国城镇居民的食物氮素消费变化,得出我国区域之间氮素流动不平衡,随经济发展
我国氮素需求量增大。[12鄄13]。 对于城市水平的长时间尺度食物氮素消费变化情况研究较少,且缺乏食物氮消
费造成环境负荷的定量化研究。 本文从家庭食物氮素消费的角度分析了 1988—2009 年厦门市城市发展过程
中家庭食物氮素消费的变化情况,并分析家庭食物氮素消费变化造成的环境氮负荷,为居民合理膳食、减少家
庭食物消费带来的不良环境影响提供科学依据,进而促进城市的可持续发展。
1摇 厦门市概况
厦门市地处 118毅04忆04义E、24毅26忆46义N, 位于我国东南沿海,背靠漳州、泉州平原,濒临台湾海峡。 全市陆
地面积 1565km2,海域面积 390 km2。 厦门市设 6 个行政区,本岛由思明区、湖里区构成,岛外包括海沧区、集
美区、同安区、翔安区,共 21 个街道,15 个镇。
自 1980 以后,厦门市国民生产总值(GDP)年均增长率近 20% ,进入 21 世纪后,经济保持平稳快速增长。
与此同时,厦门市人口增长迅速,2008 年厦门市常住人口 249 万人,2010 年达到 275 万人,近六成人口居住于
岛内。 居民年人均收入增长迅速,由 1988 年的 2236 元增长到 2009 年的 36453 元,同时,人均食物消费支出
占由生活消费支出的比重由 1988 年的 93. 1%下降到 2009 年的 41. 3% [14]
2摇 数据来源与方法
2. 1摇 数据来源
本文的研究数据主要来自 1988—2009 年的《厦门经济特区年鉴》 [14]、《福建统计年鉴》 [15],以厦门市居民
人均食物消费量为基础计算食物氮消费量,利用 Windows Excel 2003 建立信息数据库,分析厦门市居民食物
氮素消费变化情况。 计算食物氮素消费造成环境氮负荷量所需参数包括厨余氮含量[16]、人体排泄物氮含
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量[17]、肥料挥发率[18]、污水处理氧化亚氮(N2O)排放因子[19]、污泥含水率[20]、污泥氮含量[21],所需数据包括
厦门市污水氮去除率、污泥还田率等、粪便还田率,来自厦门市水务集团、厦门市环境保护局、厦门市市容环卫
处调研数据。
2. 2摇 食物氮量计算方法
食物中氮量公式为: Wp =移
n
i = 1
wpi
wpi = w i 伊 pi
式中,Wp 为消费食物的总氮量,wpi 为食物 i的消费总氮量;w i 为食物 i 的消费量,pi 为食物 i 的氮含量,其值
可根据食物蛋白质含量乘以折算系数 0. 16 得出,不同食物的氮含量见表 1[20]。
表 1摇 不同食物氮含量
Table 1摇 Nitrogen content in food
种类
Items
大米
Rice
面粉
Flour
玉米
Corn
其他谷物
Other grain
大豆
Soybean
薯类
Potato
猪肉
Pork
牛肉
Beef
氮含量 Nitrogen content / % 1. 13 1. 58 1. 28 1. 55 5. 30 0. 53 2. 45 2. 78
种类
Item
羊肉
Mutton
禽肉
Poultry
蛋类
Egg
水产品
Aquatic
product
蔬菜
Vegetable
水果
Fruit
乳制品
Dairy Product
氮含量 Nitrogen content / % 2. 88 2. 99 2. 06 2. 18 0. 30 0. 19 2. 17
图 1摇 食品氮素消费氮素流动过程图
Fig. 1摇 Nitrogen flows in food nitrogen consumption
2. 4摇 食物氮消费造成的环境氮负荷计算
计算食物氮素消费造成的环境氮负荷量,需根据氮素流动方向,以物料平衡原理为基础,综合分析进入大
气、水体、土壤中的氮素量。 食物氮素消费流动过程如图 1 所示,在本文的计算中,城镇居民粪尿以全部进入
管道污水计算,农村居民粪尿以全部还田计算,各环节具体计算公式如表 2 所示,计算参数见表 3。
3摇 结果与分析
3. 1摇 厦门市居民食物消费变化
厦门市居民 1988—2009年人均食物消费总量如图 1所示,各类食物消费量变化情况如图 2所示。 由图 2可
以看出,1988—1998年间人均食物消费总量相对稳定,保持在 315 kg·人-1·a-1 左右,1999年以后增长幅度明显,
2004年达到最高值 379. 38 kg·人-1·a-1,随后的年份呈现不同程度的下降,2009年降至 332. 43 kg·人-1·a-1。
5595摇 19 期 摇 摇 摇 于洋摇 等:城市居民食物氮消费变化及其环境负荷———以厦门市为例 摇
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表 2摇 氮素流动计算公式
Table 2摇 Calculation formulas of nitrogen flows
项目 Items 计算公式 Formulas
人粪尿氮量 Nitrogen of human manure 粪尿氮量=人数伊人均粪尿量伊粪尿氮含量
厨余氮量 Nitrogen of kitchen waste 厨余氮量=厨余总量伊厨余含氮量
污泥氮量 Nitrogen of sludge 污泥总氮量=进水量伊污泥产生率伊(1-含水率)伊污泥含氮量
尾水氮量 Nitrogen of treated wastewater 尾水氮量=管道污水氮量伊(1-氮去除率)
还田挥发氮量 Nitrogen volatilized from manure 还田挥发氮量=还田肥料量伊挥发率
污水处理气体排放氮量 Nitrogen emissions from sewage treatment 气体排放氮量=管道污水氮量伊N2O 排放因子
进入大气氮量 Nitrogen loading of atmosphere 进入大气氮量=移各环节进入大气氮量
进入土壤氮量 Nitrogen loading of soil 进入土壤氮量=移各环节进入土壤氮量
进入水体氮量 Nitrogen loading of water 进入水体氮量=移各环节进入水体氮量
表 3摇 氮素流动计算参数
Table 3摇 Calculation parameters of nitrogen flows
参数 Parameters 单位 Unit 数值 Values 来源 Source
厨余氮含量 Nitrogen content in kitchen waste % 3. 0 [16]
人粪尿氮含量 Nitrogen content in human manure kg 人-1 a-1 3. 83 [17]
肥料挥发率 Nitrogen volatilized rate from manure % 24. 5 [18]
N2O排放因子 N2Oemission factor Kg N2O / kg N 0. 005 [19]
污泥含水率 Water ratio of sludge % 96 [20]
污泥含氮量 Nitrogen content in sludge g / kg 27. 1 [21]
图 2摇 1988—2009 年厦门市居民人均年食物消费总量变化
摇 Fig. 2 摇 Totals of food consumption per capita per year of
Xiamen residents
从图 3 得知,1988—2009 年厦门市居民的各类食
物人均消费量发生了变化。 厦门市居民消费的粮食作
物主要为大米,1989年,厦门市居民的大米人均消费量为
121. 18 kg·人-1·a-1,2009年下降至 48. 83 kg·人-1·a-1,
减少了近 57. 9% 。 与此同时,畜禽肉、蔬菜、奶制品人
均消费量都有不同程度的增长。 畜禽肉人均消费量由
1988 年的 31. 68 kg·人-1·a-1 增长到 2009 年的 45. 67
kg·人-1 ·a-1,蔬菜由 96. 12 kg·人-1 ·a-1 增长到
106郾 61 kg·人-1·a-1,即分别增长了 44. 2%和 10. 9% 。
奶制品增长尤为显著,由 2. 04 kg·人-1 ·a-1 增长到
16郾 27 kg·人-1·a-1,增长了近 7 倍。
3. 2摇 厦门市居民人均食物氮素消费和食物消费总氮量变化
厦门市居民人均食物氮素消费总量变化如图 4 所示,消费结构变化情况如图 5 所示。 2000 年以前厦门
市人均食物氮消费量相对稳定,维持在 3. 29 kg N·人-1·a-1。 2000 年以后,人均氮消费量呈现波动性的增
长,2004 年达到最高值,为 4. 00 kg N·人-1·a-1。 与人均食物消费量的变化情况相比,人均食物氮消费量的
变化与其并不完全一致,如 2002 和 2007 年二者呈现相反的变化,说明食物消费量对食物氮素消费并没有绝
对的影响。 而在奶制品、畜禽肉等高氮含量的食物消费量高的年份通常食物氮消费量也较高,说明食物消费
模式的改变对食物氮消费量有一定影响。
另一方面,厦门市食物氮素消费总量增长幅度较大,1988 年食物氮素消费总量为 0. 54 万 t,2009 年增至
1. 50 万 t。 这可能由于人均氮消费量与厦门市人口规模的共同增长所致。 分析厦门市食物氮素消费结构可
知,粮食在食物氮消费量中所占比例下降较为明显,由 45. 5%下降到 15. 9% 。 相反,总体来看,畜禽肉、奶制
品所占比例呈上升趋势,分别由 25. 0%和 0. 4%上升至 29. 8%和 8. 8% 。
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图 3摇 1988—2009 年厦门市居民各类食物人均年消费量变化
摇 Fig. 3摇 Variation of food consumption per capita per year of
Xiamen residents
3. 3摇 厦门市居民氮消费的影响因子
居民的食物消费量、消费模式等随着社会和经济的
发展而发生转变。 罗婷文等人对北京市家庭食物碳消
费的研究发现,人均可支配收入、恩格尔系数、食物价格
指数均与食物碳消费相关,国外也有学者研究发现受教
育程度也与家庭食物消费联系紧密[23鄄24],另外,家庭规
模也与人均食物消费量有一定关系。 因此,本文选取
1988—2009 年厦门市人均可支配收入、恩格尔系数、食
物价格指数,以及具有大学程度(大专及以上)的人口
比重、平均家庭人口数等与食物氮消费量有关的经济、
社会因子,利用软件 SPSS 16. 0 进行 Pearson相关分析,
研究厦门市人均食物氮消费动态的相关因子。
厦门市居民食物氮素消费与各经济、社会因子的相
关性分析结果如表 3 所示,人均可支配收入、食物价格
图 4摇 1988—2009 年厦门市居民食物氮消费量变化
Fig. 4摇 Total food nitrogen consumption per capita per year of Xiamen residents
图 5摇 1988—2009 年厦门市居民食物氮消费结构变化
摇 Fig. 5 摇 Structure of food nitrogen consumption per capita per
year of Xiamen residents
指数、具有大学程度(大专及以上)人口比重与食物氮
素消费相关性较高,并呈正相关关系,即居民食物氮消
费量随三者的增长而增长。 恩格尔系数、平均家庭人口
数与居民食物氮消费量表现出负相关性。 由此推断,由
于收入的提高和消费商品日趋多样,食物支出占总支出
的比例逐渐减小,食物消费模式也不再受食物价格和食
物消费支出的制约,动物性食品消费已越来越普遍,从
而导致了氮消费量的增长。 此外,社会教育水平的提高
使人们在满足温饱后逐渐重视营养的供给与平衡,因此
也一定程度上影响居民的食物氮消费量。 另一方面,
1988 年以来,随着计划生育政策的推行,厦门市家庭规
模逐渐缩小,平均家庭人口数由 4. 10 人 /户减少到
3郾 16 人 /户[14],这意味着家庭消费负担减小,食物消费
更加自由,消费模式也相应改变,从而影响居民的人均
食物氮消费量。
7595摇 19 期 摇 摇 摇 于洋摇 等:城市居民食物氮消费变化及其环境负荷———以厦门市为例 摇
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表 3摇 厦门市居民人均氮素消费量与各因素相关性
Table 3摇 Partial correlation coefficients between nitrogen food consumption and various economic factors
因子
Factors
相关系数
Partial correlation
显著性
Significance (2鄄tailed)
人均可支配收入 Per capita disposable income 0. 976 0. 000
恩格尔系数 Engel忆s coefficient -0. 879 0. 000
食物价格指数 Food price index 0. 925 0. 000
具有大学程度(大专及以上)人口比重 Proportion of population with college degree 0. 884 0. 000
平均家庭人口数 Average number of family members -0. 877 0. 000
表 4摇 居民食物消费氮素流动情况
Table 4摇 Nitrogen flows in residents忆 food consumption / t
项目
Items
1988 年
1998 Year
1994 年
1994 Year
2001 年
2001 Year
2008 年
2008 Year
食物消费总氮量 Total nitrogen of food consumption 5350. 14 7344. 81 10182. 65 14502. 12
人体吸收氮量 Nitrogen absorbed by human 1717. 38 2021. 17 2323. 89 3255. 85
厨余垃圾氮量 Total nitrogen of kitchen waste 123. 64 635. 72 1424. 36 3616. 91
污泥填埋氮量 Total nitrogen of sludge in landfill 220. 10 430. 21 1074. 18 2956. 41
尾水排放氮量 Total nitrogen discharged from treated wastewater 1996. 99 2746. 87 3567. 27 2673. 12
污水处理 N2O排放量 N2O emissions from sewage treatment 24. 26 34. 95 51. 44 64. 29
肥料还田挥发氮量 Nitrogen volatized from fertilizers 190. 17 221. 38 261. 23 290. 33
3. 4摇 厦门市食物氮素消费造成的环境负荷
进入居民食物消费的氮素一部分成为餐厨垃圾进入垃圾处理系统被填埋,另一部分随着食物进入人体。
一些氮素被人体吸收,而大多数氮素随排泄物排出体外,进入污水处理厂。 伴随着污水处理过程,一部分氮以
气体形式进入大气,另一部分进入污泥最终被填埋,其余则随着尾水排入海洋。 根据此过程,选取 1988、
1994、2001、2008 年进行分析,得出居民食物氮素消费的流动情况,具体结果如表 4 所示,在此基础上分析其
造成的环境氮负荷量变化,结果如图 5 所示。
图 6摇 厦门市食物氮素消费造成的环境氮负荷
摇 Fig. 6摇 Environmental nitrogen loading from food nitrogen
consumption摇
分析表 4 可知,除被人体吸收的氮素,食物消费的
氮素主要成为餐厨垃圾,以及以粪尿形式还田、进入污
水管道。 1994 年以前,由于农村人口较多、经济发展程
度较低,餐厨垃圾量较少,占到除人体吸收外氮素的
12% ,而粪尿还田、管道污水氮量分别占到 27% 、61% 。
到了 2008 年,随着经济发展、城镇人口比例的增加和污
水管道覆盖率的提升,餐厨垃圾氮素比例增加至 32% ,
市政管道污水氮素降低至 53% 。 另一方面,从总体上
分析食物氮素消费带来的环境负荷量,由图 5 可知,在
居民食物氮素消费总量增长的同时,其所带来的环境氮
负荷量也呈现增长趋势。 1988 年,由于居民食物氮素
消费带来的环境氮负荷量为 3509. 12t,2008 年增加至
7629. 36t。 绝大多数氮素进入土壤和水体,其中,进入土壤的氮素占进入环境氮素总量的比例由 37%增长到
60% ,这主要由于餐厨垃圾的填埋量增长所致。 进入水体的氮素比例由 57%降至 35% ,这可能与污水处理工
艺提改进、氮去除率提高有关。 1988—2008 年间,食物消费造成的大气氮负荷量较少,均低于 10% 。
8595 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
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4摇 讨论
4. 1摇 食物消费氮流动模型与计算
摇 摇 本文的食物消费氮流动模型以马林等人建立的区域间食物链氮素流动模型为基础[13],结合厦门市的氮
素流动特点建立而成。 家庭消费作氮素流动的最重要环节,决定氮素的投入和输出,针对不同城市的家庭食
物氮消费,其氮素流动过程也不尽相同,如污水处理厂尾水去向,以及餐厨垃圾、污水污泥处理方式等环节可
能存在差异。 在时间尺度上的食物消费氮素流动计算,需要考虑多种因素,包括城、乡食物消费结构与消费量
的差异,污水管网的覆盖情况,以及污水处理氮去除率的变化等。 本文依据《厦门经济特区年鉴》提供的城
镇、农村家庭食物消费情况,分别对城、乡人口食物氮消费量进行了计算,文章中的食物消费量为二者综合得
出的结果;此外,在计算尾水排放氮量时,污水处理量、氮去除率等数据均通过厦门市环保局和水务集团的调
研,获得参数,保证计算结果的可靠性。
居民在外就餐是食物消费的一种重要方式,但对于长时间尺度的食物氮消费研究,由于缺乏统计资料,本
文没有涉及。 这部分研究需要进行大量的问卷调查,这将是今后研究的重要内容之一。 城市食物消费氮流动
研究尚属起步阶段,深入的研究需要大量的统计数据以及参数,未来的研究应进一步建立系统的参数、统计数
据库,使研究结果更为准确。
4. 2摇 厦门市居民食物消费氮素流动特征
从食物氮消费来看,厦门市居民食物氮消费量波动性增加,消费结构转变明显,居民越来越青睐奶制品、
肉类等高氮含量的食品。 国外学者研究表明,从生命周期角度来看奶制品、肉类等食品的富营养化潜在性远
高于粮食、蔬菜等植物性食物[25]。 由此可见,厦门市居民的食物消费模式有可能对水体造成一定不良影响,
同时,高肉类低素食的消费模式并非合理的膳食结构,还将影响居民的身体健康,诱发肥胖、高血脂等疾病。
另一方面,在经济发展和居民需求的拉动下,为提高畜禽产品产量,必然加大以化肥、饲料为基础的原料投入,
城市氮流动量也随之加大,还将进一步导致环境氮负荷量的增长[26鄄31]。 尽管厦门市自身农业规模较小,但由
于氮肥施用量的增加以及畜禽产业的发展,农业对厦门水体总氮的排放负荷占到 15%左右。 此外,通过本文
结果可知,城市的发展带来了居民收入的增加,高学历人口数也随着教育水平的提高而增加,一定程度促进居
民食物氮消费量的增长,而平均家庭人口数的减少将进一步加剧人均食物氮消费量增长。 目前厦门市城市发
展迅速,家庭规模也日趋小型化,食物氮消费量也将随之持续增长,由此带来的资源和环境的压力不容忽视。
从厦门市食物消费引起的环境氮负荷来看,土壤、水体是氮素输出最主要的汇。 餐厨垃圾填埋是造成厦
门市环境氮负荷量增加的最主要环节,其次为污泥填埋和尾水排放。 因此减少餐厨垃圾量和资源化利用是降
低厦门市环境氮负荷的首要任务。 历年来,厦门市餐厨垃圾在生活垃圾中的比重占 50%以上,据厦门市市容
环卫统计,2000 年厦门市人均生活垃圾量为 215. 3 kg·人-1·a-1,2009 年增长至 414. 3 kg·人-1·a-1,也就是
说,短短 10a间,人均餐厨垃圾量增长了近 1 倍[32]。 除此之外,在人均餐厨垃圾量增长的同时,厦门市人口规
模也急剧增长,导致厦门市餐厨垃圾总量日趋巨大,由此也造成厦门市土壤氮负荷量迅速增长。 餐厨垃圾氮
含量丰富,其组分随产生环境的不同而有所差别,含氮量最高可达到 5% ,因此,餐厨垃圾的氮素流失问题不
容忽视。 以氮含量 1%计算,厦门市每年约有 2500t氮素存在于餐厨垃圾中而被填埋,约占全市居民食物氮素
消费总量的 30%以上,相当于厦门施用氮肥总量的 25% ,可见随食物进入居民生活的氮素并没有被充分利
用,氮素流失量相当可观,若通过堆肥和厌氧消化等方式加以资源化利用,将大量减少土壤氮负荷量。
5摇 结论
本文通过运用物质流分析法对厦门市 1988—2009 年居民食物氮消费情况进行了分析,得出厦门市人均
食物氮消费量呈波动性升高,居民食物氮消费结构中动物性食物比例显著增高,而随经济发展、教育水平提
高、家庭规模小型化的影响,人均食物氮消费量存在继续增长的趋势。
居民食物氮素消费的改变对城市环境会造成来的环境氮负荷量由 3509. 12t 增加 7629. 36t,绝大多数氮
素进入土壤和水体。 餐厨垃圾填埋、污泥填埋、尾水排放是造成厦门市环境氮负荷量增加的最主要环节,合理
9595摇 19 期 摇 摇 摇 于洋摇 等:城市居民食物氮消费变化及其环境负荷———以厦门市为例 摇
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消费、减少餐厨垃圾量、对餐厨垃圾进行资源化利用是减少环境氮负荷、提高氮利用效率的最主要方式。
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1695摇 19 期 摇 摇 摇 于洋摇 等:城市居民食物氮消费变化及其环境负荷———以厦门市为例 摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 32,No. 19 October,2012(Semimonthly)
CONTENTS
Assessment of monitoring methods for population abundance of Amur tiger in Northeast China
ZHANG Changzhi, ZHANG Minghai, JIANG Guangshun (5943)
…………………………………………
…………………………………………………………………
Changes of residents nitrogen consumption and its environmental loading from food in Xiamen
YU Yang,CUI Shenghui,ZHAO Shengnan, et al (5953)
…………………………………………
……………………………………………………………………………
Analysis of the meiobenthic community in the Pearl River Estuary in summer
YUAN Qiaojun, MIAO Suying, LI Hengxiang, et al (5962)
…………………………………………………………
………………………………………………………………………
Community characteristics of phytoplankton in the coastal area of Leizhou Peninsula and their relationships with primary environ鄄
mental factors in the summer of 2010 GONG Yuyan, ZHANG Caixue, SUN Xingli, et al (5972)………………………………
Morphological differences in statolith and beak between two spawning stocks for Illex argentinus
FANG Zhou, CHEN Xinjun, LU Huajie, et al (5986)
………………………………………
……………………………………………………………………………
Relationships between coastal meadow distribution and soil characteristics in the Yellow River Delta
TAN Xiangfeng, DU Ning, GE Xiuli, et al (5998)
…………………………………
…………………………………………………………………………………
Variation analysis about net primary productivity of the wetland in Panjin region WANG Liwen, WEI Yaxing (6006)………………
Mobilization of potassium from Soils by rhizobium phaseoli ZHANG Liang, HUANG Jianguo, HAN Yuzhu, et al (6016)……………
Autotoxicity of aqueous extracts from plant, soil of peanut and identification of autotoxic substances in rhizospheric soil
HUANG Yuqian, HAN Lisi, YANG Jinfeng, et al (6023)
……………
…………………………………………………………………………
Effects of shading on the photosynthetic characteristics and anatomical structure of Trollius chinensis Bunge
LV Jinhui,WANG Xuan, FENG Yanmeng, et al (6033)
…………………………
……………………………………………………………………………
Short鄄term effects of fire disturbance on greanhouse gases emission from hassock and shrubs forested wetland in Lesser Xing忆an
Mountains, Northeast China GU Han,MU Changcheng, ZHANG Bowen, et al (6044)…………………………………………
Plant species diversity and community classification in the southern Gurbantunggut Desert ZHANG Rong, LIU Tong (6056)…………
Effects of mixing leaf litter from Pinus sylvestris var. mongolica and Larix principis鄄rupprechtii with that of other trees on soil
properties in the Loess Plateau LI Qian,LIU Zengwen,MI Caihong (6067)………………………………………………………
Effects of long鄄term intensive management on soil ammonia oxidizing archaea community under Phyllostachys praecox stands
QIN Hua, LIU Borong, XU Qiufang, et al (6076)
…………
…………………………………………………………………………………
Hydrogen peroxide participates symbiosis between AM fungi and tobacco plants
LIU Hongqing,CHE Yongmei, ZHAO Fanggui, et al (6085)
………………………………………………………
………………………………………………………………………
Relationships between dominant arbor species distribution and environmental factors of shelter forests in the Beijing mountain
area SHAO Fangli, YU Xinxiao, ZHENG Jiangkun, et al (6092)…………………………………………………………………
Analysis of rhizosphere microbial community structure of weak and strong allelopathic rice varieties under dry paddy field
XIONG Jun, LIN Huifeng, LI Zhenfang, et al (6100)
……………
……………………………………………………………………………
Root distribution in the different forest types and their relationship to soil properties
HUANG Lin, WANG Feng, ZHOU Lijiang,et al (6110)
……………………………………………………
……………………………………………………………………………
Effect of silicon application on antioxidant system, biomass and yield of soybean under ozone pollution
ZHAN Lijie, GUO Liyue, NING Tangyuan, et al (6120)
………………………………
…………………………………………………………………………
Effect of landfill leachate irrigation on soil physiochemical properties and the growth of two herbaceous flowers
WANG Shuqin,LAI Juan,ZHAO Xiulan (6128)
………………………
……………………………………………………………………………………
Nitrous oxide emissions affected by tillage measures in winter wheat under a rice鄄wheat rotation system
ZHENG Jianchu, ZHANG Yuefang, CHEN Liugen, et al (6138)
………………………………
…………………………………………………………………
Effects of different fertilizers on soil enzyme activities and CO2 emission in dry鄄land of maize
ZHANG Junli, GAO Mingbo, WEN Xiaoxia,et al (6147)
…………………………………………
…………………………………………………………………………
The response of agro鄄ecosystem productivity to climatic fluctuations in the farming鄄pastoral ecotone of northern China: a case
study in Zhunger County SUN Tesheng, LI Bo, ZHANG Xinshi (6155)…………………………………………………………
The relationship between energy consumption and carbon emissiont with economic growth in Liaoning Province
KANG Wenxing,YAO Lihui,HE Jienan,et al (6168)
………………………
………………………………………………………………………………
Spatial distribution characteristics of potential fire behavior in Fenglin Nature Reserve based on FARSITE Model
WU Zhiwei, HE Hongshi, LIANG Yu, et al (6176)
……………………
………………………………………………………………………………
Chill conservation of natural enemies in maize field with different post鄄crop habitats
TIAN Yaojia, LIANG Guangwen, ZENG Ling, et al (6187)
……………………………………………………
………………………………………………………………………
Effect of population of Kerria yunnanensis on diversity of ground鄄dwelling ant
LU Zhixing, CHEN Youqing, LI Qiao, et al (6195)
…………………………………………………………
………………………………………………………………………………
Response of Parnassius apollo population and vertical distribution to climate warming
YU Fei,WANG Han,WANG Shaokun,et al (6203)
…………………………………………………
…………………………………………………………………………………
Review and Monograph
Integrated assessment of marine aquaculture ecosystem health: framework and method
PU Xinming,FU Mingzhu, WANG Zongling, et al (6210)
…………………………………………………
…………………………………………………………………………
Seagrass meadow ecosystem and its restoration: a review PAN Jinhua,JIANG Xin,SAI Shan,et al (6223)……………………………
Nutri鄄toxicological effects of cyanobacteria on fish DONG Guifang, XIE Shouqi, ZHU Xiaoming, et al (6233)………………………
Effect of environmental stress on non鄄structural carbohydrates reserves and transfer in seagrasses
JIANG Zhijian,HUANG Xiaoping,ZHANG Jingping (6242)
………………………………………
………………………………………………………………………
Advances in ecological immunology XU Deli, WANG Dehua (6251)……………………………………………………………………
Scientific Note
The causes of spatial variability of surface soil organic matter in different forests in depressions between karst hills
SONG Min, PENG Wanxia, ZOU Dongsheng, et al (6259)
…………………
………………………………………………………………………
Characteristics of seed rain of Haloxylon ammodendron in southeastern edge of Junggar Basin
L譈 Chaoyan, ZHANG Ximing, LIU Guojun, et al (6270)
…………………………………………
…………………………………………………………………………
《生态学报》2013 年征订启事
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