基于磷流生命周期各过程质量守恒原理，袁增伟教授课题组构建了中国磷循环分析框架与核算模型，基于课题组建立的中国涉磷活动信息数据库，重建了中国1600-2012年的磷循环格局演变过程，并在此基础上绘制2012年中国人类活动磷排放的富营养化潜势图谱。结果表明，与1900年之前以自然为主导的磷循环相比，近百年尤其是最近半个世纪以来，中国磷循环受到人类活动的干预越来越强烈（见图1, A, B）。2012年，中国磷矿石开采量达到12.5 Tg P yr^-1，占全球磷矿产量的40%以上，其中70%用于生产含磷化肥。农业种植系统呈现磷过量使用问题，2012年，全国单位面积农田的磷输入量达到80 kg P ha^-1，是植物可利用量的2倍多，远高于发达国家平均水平。在过去四个世纪内，人均磷摄入量维持相对稳定状态，但磷矿石的消耗量不断增加，这主要是因为人类食物消费结构呈现由植物型向动物型转变所致。随着磷资源利用生命周期过程的延长，磷损失量加剧，只有约4%的磷资源最终转移至食品中（见图1, C）。与此同时，2003年起，中国由磷净进口国转变为净出口国，主要出口磷肥、农药等磷化工产品，进口的则多是来自巴西、美国等国的转基因大豆等农产品。（见图1, D）。土壤和地表水体中的磷累积量随之快速增加（见图1, E, F）。

图 1. (A), 中国主要磷流变化；(B), 磷矿石生产与消费结构变化；(C), 主要食物磷需求变化；(D), 磷矿石及主要含磷产品进出口变化；(E), 土壤磷库存变化；(F), 地表水体磷输入变化

对2012年中国地表水体磷排放的空间分析表明，东部沿海经济发达、人口密集省份单位面积的平均磷排放量达495 kg km² yr^-1，约为西部区域的9倍。相比之，中国富营养化潜势图谱存在更加明显的空间异质性，高富营养化潜势主要集中在经济发达和人口密集的沿海地区，长江中下游流域尤其显著（图2）。该研究为制定中国磷资源可持续利用战略提供了科学依据，为开展磷循环可持续性研究提供了科学方法。

图 2 中国2012年磷排放富营养化潜势

袁增伟教授为该成果通讯作者，其课题组博士生刘欣、助理研究员盛虎为并列第一作者，爱尔兰国立高威大学Chaosheng Zhang博士、美国亚利桑那州立大学James J. Elser教授亦对该成果发表做出重要贡献。

该工作得到国家自然科学基金和美国自然科学基金的支持。

（环境学院 科学技术处）