磷循环网络稳健性的演化规律及管理策略研究

Phosphorus (P) is an essential nutrient element to human beings and ecosystems. The ability of P cycling network to continuously supply P resources in case of external shocks, which is its resilience, is important to human beings and ecosystems. This project aims to develop an interdisciplinary framework for analyzing the resilience of element cycling networks, by integrating methods from industrial ecology, network science, and economics. This project applies this framework to P cycling network in China. It analyzes the resilience of P cycling network in China and its historical evolution trends, uncovers internal and external factors influencing changes in the resilience of P cycling network, and evaluates the effectiveness of measures regulating P cycling network in China. Results of this project can provide scientific foundations for effective management on the resilience of P cycling network in China. The interdisciplinary framework proposed in this project can be the theoretical and methodological base of future studies on the resilience of element cycling network. Results of P cycling network in China can support policy decisions on sustainable P management in China, indicating the practical significance and application values of this project.

磷元素是人类生存和生态系统运转所需要的一种必要营养元素。对人类和生态系统而言，磷循环网络在遭受外部冲击时仍能持续保障磷供给的能力（即稳健性）至关重要。本项目将产业生态学、网络科学和经济学等学科的诸多方法进行集成，拟构建一套适用于元素循环网络稳健性分析的跨学科方法学框架。以我国磷循环网络为对象，运用该方法学框架，分析我国磷循环网络的稳健性及其历史演化规律，揭示稳健性变化的影响因素，并评估相关调控措施的有效性，为我国磷循环网络稳健性的有效管理提供科学依据。本项目提出的方法学框架可为元素循环网络稳健性研究提供理论和方法学参考；对我国磷循环网络稳健性的研究结果可为我国可持续磷资源管理提供决策依据，具有较强的现实意义和应用价值。

磷元素是人类生存和生态系统运转所需要的一种必要营养元素。对人类和生态系统而言，磷循环网络在遭受外部冲击时仍能持续保障磷供给的能力（即稳健性）至关重要。本项目将产业生态学、网络科学和经济学等学科的诸多方法进行集成，构建了一套适用于元素循环网络稳健性分析的跨学科方法学框架。以中国磷循环网络为对象，运用该方法学框架，分析了中国磷循环网络的稳健性及其历史演化规律，揭示了稳健性变化的影响因素，并评估了相关调控措施的有效性。研究发现：（1）1600-2012年中国磷循环网络处于效率过高状态，其中2000-2012年效率最高，易受外部冲击或破坏的影响；（2）中国磷循环网络稳健性变化的驱动力已从自然磷流动转变为服务于现代化肥生产的工业磷流动，2000-2012年磷循环网络稳健性下降了11%；（3）磷循环网络的稳健性主要受网络结构变化和人类饮食行为的影响；（4）减少食物损失和浪费、提高从种植到餐桌的食品供应链效率、减少化学肥料使用等措施，能有效提高网络稳健性并满足粮食需求。本项目提出的方法学框架可为元素循环网络稳健性研究提供理论和方法学参考；研究结果可为中国可持续磷资源管理提供决策依据，具有较强的现实意义和应用价值。