基于磷流生命周期各過(guò)程質(zhì)量守恒原理，袁增偉教授課題組構(gòu)建了中國(guó)磷循環(huán)分析框架與核算模型，基于課題組建立的中國(guó)涉磷活動(dòng)信息數(shù)據(jù)庫(kù)，重建了中國(guó)1600-2012年的磷循環(huán)格局演變過(guò)程，并在此基礎(chǔ)上繪制2012年中國(guó)人類(lèi)活動(dòng)磷排放的富營(yíng)養(yǎng)化潛勢(shì)圖譜。結(jié)果表明，與1900年之前以自然為主導(dǎo)的磷循環(huán)相比，近百年尤其是最近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，中國(guó)磷循環(huán)受到人類(lèi)活動(dòng)的干預(yù)越來(lái)越強(qiáng)烈（見(jiàn)圖1, A, B）。2012年，中國(guó)磷礦石開(kāi)采量達(dá)到12.5 Tg P yr^-1，占全球磷礦產(chǎn)量的40%以上，其中70%用于生產(chǎn)含磷化肥。農(nóng)業(yè)種植系統(tǒng)呈現(xiàn)磷過(guò)量使用問(wèn)題，2012年，全國(guó)單位面積農(nóng)田的磷輸入量達(dá)到80 kg P ha^-1，是植物可利用量的2倍多，遠(yuǎn)高于發(fā)達(dá)國(guó)家平均水平。在過(guò)去四個(gè)世紀(jì)內(nèi)，人均磷攝入量維持相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，但磷礦石的消耗量不斷增加，這主要是因?yàn)槿祟?lèi)食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)由植物型向動(dòng)物型轉(zhuǎn)變所致。隨著磷資源利用生命周期過(guò)程的延長(zhǎng)，磷損失量加劇，只有約4%的磷資源最終轉(zhuǎn)移至食品中（見(jiàn)圖1, C）。與此同時(shí)，2003年起，中國(guó)由磷凈進(jìn)口國(guó)轉(zhuǎn)變?yōu)閮舫隹趪?guó)，主要出口磷肥、農(nóng)藥等磷化工產(chǎn)品，進(jìn)口的則多是來(lái)自巴西、美國(guó)等國(guó)的轉(zhuǎn)基因大豆等農(nóng)產(chǎn)品。（見(jiàn)圖1, D）。土壤和地表水體中的磷累積量隨之快速增加（見(jiàn)圖1, E, F）。

圖 1. (A), 中國(guó)主要磷流變化；(B), 磷礦石生產(chǎn)與消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化；(C), 主要食物磷需求變化；(D), 磷礦石及主要含磷產(chǎn)品進(jìn)出口變化；(E), 土壤磷庫(kù)存變化；(F), 地表水體磷輸入變化

對(duì)2012年中國(guó)地表水體磷排放的空間分析表明，東部沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口密集省份單位面積的平均磷排放量達(dá)495 kg km² yr^-1，約為西部區(qū)域的9倍。相比之，中國(guó)富營(yíng)養(yǎng)化潛勢(shì)圖譜存在更加明顯的空間異質(zhì)性，高富營(yíng)養(yǎng)化潛勢(shì)主要集中在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)和人口密集的沿海地區(qū)，長(zhǎng)江中下游流域尤其顯著（圖2）。該研究為制定中國(guó)磷資源可持續(xù)利用戰(zhàn)略提供了科學(xué)依據(jù)，為開(kāi)展磷循環(huán)可持續(xù)性研究提供了科學(xué)方法。

圖 2 中國(guó)2012年磷排放富營(yíng)養(yǎng)化潛勢(shì)

袁增偉教授為該成果通訊作者，其課題組博士生劉欣、助理研究員盛虎為并列第一作者，愛(ài)爾蘭國(guó)立高威大學(xué)Chaosheng Zhang博士、美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)James J. Elser教授亦對(duì)該成果發(fā)表做出重要貢獻(xiàn)。

該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金和美國(guó)自然科學(xué)基金的支持。

（環(huán)境學(xué)院 科學(xué)技術(shù)處）