湖南省畜禽养殖粪污的耕地负荷与土地承载力评价

[目的]测算和分析畜禽养殖粪污耕地负荷和土地承载力,为防治农业面源污染,促进农牧协调发展提供科学依据。[方法]根据湖南省畜禽养殖、作物产量等数据资料,在考虑粪污综合利用率的前提下,采用产排污系数法、养分平衡法分别计算2020年各地市州畜禽养殖耕地污染负荷和土地承载力,分析畜禽养殖空间布局以及粪污消纳分配。[结果]湖南省2020年共养殖猪当量4.27×10⁷头,各区域养殖量差异很大;畜禽粪便和TN,TP耕地负荷分别为19.04 t/hm²,94.85,24.99 kg/hm²,耕地负荷警报级别均在Ⅱ级以上,对耕地环境稍有威胁,其中永州市、娄底市、怀化市、郴州市至少有两项耕地负荷警报级别达到了Ⅲ级及以上,耕地环境风险较高;畜禽养殖土地最大承载量为1.23×10⁸头猪当量,已养殖猪当量仅占其37.18%。各地市州的可增加养殖量也非常可观,常德市、益阳市、岳阳市、邵阳市、长沙市、永州市、衡阳市7个市的可养殖猪当量在5.00×10⁶头以上。在确认区域内畜禽养殖未超载的基础上,永州市、娄底...     

基于耕地承载力的畜禽养殖污染负荷及环境风险研究——以四川省为例

[目的]通过对四川省畜禽养殖污染负荷、耕地承载力空间分布特征的探讨,为研究区农业的可持续发展提供理论依据。[方法]在前人研究基础上,结合四川省区域特点,研究各市州畜禽粪便产生量、主要污染物产生量、流失量以及单位耕地面积猪当量负荷量,N和P负荷量,利用ArcGIS解析其空间分布特征,对耕地承载力现状进行风险评价。[结果]2016年四川省畜禽粪便总产量2.94×10~7 t;产生和流失最多的污染物为化学需氧量(COD),最少为全磷。四川省单位耕地面积猪当量负荷,N,P负荷平均值分别为50 310,327,85kg/hm~2,平均负荷预警值1.34,风险评价等级Ⅳ级,对环境有威胁。但负荷预警值在区内存在空间分布不均的特征,阿坝州和甘孜州最高,预警值分别为6.61和6.93,均属Ⅵ级,对环境构成严重威胁。[结论]现阶段畜禽粪便的产生已对四川省环境有威胁,畜禽粪便污染的来源主要是牛粪和猪粪。应推广农牧结合、种养平衡、生态循环的畜禽养殖模式。     

中国农业生产水环境承载力及污染风险评价

[目的]对我国各区域农业生产水环境承载能力和污染风险进行评价,以期实现水环境承载力的可控和生态环境的平衡,为合理规划农业生产密度与区域布局、实现农业可持续发展提供参考和意见。[方法]利用2006—2014年中国7大农区24个省份的统计数据,采用过剩氮和水盈余方法测算农业生产水环境承载力。[结果]中国农业生产水环境负荷警报值不断向污染威胁临界值靠近,辽宁、河南、河北、山东、江苏和宁夏6个地区的污染风险最为严重。[结论]污染风险严重的地区应强制实行农业生产总量控制与污染消减措施;东北平原、长江流域和华南基本不存在污染风险,可适当扩大农业生产规模;河套灌区和汾渭平原污染风险较低,应结合地区产业发展特色,重点加强污染物消减措施。     

山东省畜禽粪便的环境污染现状及风险评价

以耕地和水环境保护为出发点,根据山东省各地市近五年来畜禽养殖量数据,采用排泄系数法估算畜禽粪便的产生量,在此基础上计算了畜禽粪便的耕地负荷和水体等标污染指数等指标,综合评价了各地市畜禽养殖业的发展对土壤和水环境产生的污染压力。研究发现:2014—2018年山东全省畜禽粪便的平均耕地污染风险指数为0.77～0.84,预警级别为Ⅲ级;全省平均水体等标污染指数由9.26逐渐降低为4.46,对应的预警级别由Ⅱ级降为Ⅰ级。表明畜禽污染已对土壤环境产生风险,潍坊市尤为突出;而畜禽污染对水体环境基本无污染风险,但不同地区间存在差异,聊城市的水体污染风险仍相对较高。此外,依据土壤养分平衡理论和山东省耕地面积估算,山东省2018年畜禽的最高承载数量(以猪当量计)为12 873万头。本研究为优化畜禽养殖结构、推动区域畜禽养殖业绿色发展、保护区域生态可持续发展提供了理论参考。     

安徽省畜禽养殖粪污土地承载力的时空分布特征

[目的] 探明畜禽粪便资源对农田土壤和环境造成的潜在污染风险,为防治面源污染、畜禽粪污资源利用提供科学依据。[方法] 以安徽省为研究区域,依据2009—2018年畜禽养殖、作物产量等数据资料,量化分析区域作物粪污养分需求量、畜禽粪污养分供应量,并结合已有研究成果,开展畜禽粪污土地承载力时空演化特征的分析研究。[结果] 安徽省粪、尿排放量由2009年的6.19×10⁷ t上升至2015年的7.09×10⁷ t,后下降至2018年的5.00×10⁷ t,其中猪尿排放量最大,牛尿排放量最小。全省畜禽粪污排放总量与氮磷养分供给量均呈现北高南低的特点,不同畜禽粪尿在氮素的养分供给中所占比例均衡,而在磷素中差异较大。全省农田畜禽污染风险主要集中在安徽中部和南部地区的合肥、黄山和宣城等地,2018年全省土地承载力指数有所下降,农田对畜禽粪便仍具有一定的消纳空间。[结论] 安徽省农田畜禽养殖在局部地区存在着污染风险,需加强重点地区的化肥施用规划和畜禽养殖结构调整,推动农业可持续发展。     

基于种养平衡的河南省畜禽养殖分析及其环境污染风险研究

为探究河南省畜禽养殖环境污染现状,利用排污系数法等方法估算了河南省畜禽养殖粪尿负荷量、耕地承载力和水体污染负荷指数等指标,分析并评价了不同地区畜禽养殖现状的合理性及对环境的污染状况,以期为河南省合理畜禽养殖提供理论依据。结果表明,(1)河南省2016年畜禽粪尿产生总量为13 101.5万t,以南阳市、驻马店市、周口市、商丘市和开封市产生量最大,其总和占全省总量的54.0%。从污染风险看,河南省平均负荷量为16.2 t·hm-2,警报值级别处于Ⅱ级,对环境稍构成污染威胁。(2)河南省可承载的猪当量为7 402.4万头猪当量,实际养殖已超载2 047.3万头猪当量。其中驻马店市、平顶山市、洛阳市、信阳市超载最严重,占超载总量的50.1%。(3)河南省水体的主要污染物为全氮(TN)和全磷(TP),而化学需氧量(COD)的等标排放量相对较少。全省平均扩散浓度达128.0 mg·L-1,属于严重污染。平均等标污染指数为12.2 mg·L-1,表现为对水环境有污染。对环境污染最严重的是开封市,污染指数达31.9 mg·L-1;对环境污染最小的是信阳市,污染指数为2.3 mg·L-1。(4)从污染负荷来看,开封市、平顶山市、漯河市的耕地承载负荷大,水体潜在污染严重,安阳市和信阳市的污染负荷较低。     

南京市畜禽养殖污染状况及对策分析

根据1981—2010年南京市各种畜禽年末存栏量(不同种类畜禽以生猪核算),对畜禽养殖各种污染物含量、畜禽粪尿污染物的产生量、流入水体的量及其对耕地的负荷进行了估算。结果表明,畜禽养殖对水体和耕地带来的环境未构成威胁。通过对南京市畜禽养殖污染给环境带来的压力分析,提出了解决南京市畜禽养殖污染的对策建议。     

黄河三角洲高效生态经济区2005-2019年生态足迹演变特征及其影响因素

[目的] 统计分析黄河三角洲高效生态经济区的生态足迹与各类型土地利用状况,为该区的高质量发展提供对策建议。[方法] 以黄河三角洲高效生态经济区19县市区为研究对象,采用生态足迹模型和因子探测器对黄河三角洲高效生态经济区2005—2019年生态足迹时空演变和影响因素进行定量分析。[结果] ①研究区生态足迹自2010—2019年呈现较快上升态势,生态承载力缓慢提升,赤字有所扩大。②黄河三角洲高效生态经济区生态足迹空间分布差异明显。区域发展阶段可分为平稳期、上升期和转型期,其中中部和西北部生态足迹明显高于东部和西南部。③各影响力存在明显差异,其中耕地生产和工业化发展对黄河三角洲区域生态足迹影响最强,其余因素影响程度依次为：人口密度 > 道路密度 > 城镇化率 > 水产养殖。[结论] ①黄河三角洲高效生态经济区人均生态足迹整体变化趋势稳定,耕地与化石能源用地足迹占区域生态足迹较大比重;②区域生态足迹呈现由东部向中西部递增趋势,且高值区多集中于内陆地区和黄河沿线城市;③农业生产和工业生产为黄河三角洲高效生态经济区核心发展要素,水域开发利用对区域生态环境保护具有促进作用,应从耕地保护、产业链升级、数字赋能、生态修复方面寻找对策。     

辽宁省畜禽粪便产污系数测算与环境承载力预警分析

  目的  本文通过对辽宁省畜禽养殖产污系数测算及污染负荷空间分布特征的探讨,为降低畜禽养殖造成的环境污染风险和辽宁省农业的可持续发展提供理论依据。  方法  根据2019年辽宁省畜禽粪便及其主要养分参数的周年监测结果,估算各市区畜禽粪便及其主要污染物的产生系数以及单位耕地面积猪当量负荷量,氮（N）、磷（P）负荷量,并对环境承载力现状进行风险评价。  结果  辽宁省畜禽粪便总产量4.65千万t;产污系数最高的是COD,全氮次之。  结论  辽宁省多数市区畜禽粪便单位耕地面积磷耕地负荷低限额,对环境有尚未构成威胁,且负荷预警值在省内存在空间分布不均的特征。     

基于PSR模型的耕地生态安全评价——以长江中下游粮食主产区为例

为探索长江中下游粮食主产区耕地生态安全现状及耕地生态安全影响因素的内在作用机理,基于PSR模型进行耕地生态安全测度,选取了单位面积COD负荷、单位面积SO2负荷、耕地压力指数等36个变量,通过评价值转化、综合评价值计量、协调度测算等方法而剖析研究区域的耕地生态安全问题。结果表明:鄱阳湖平原—赣抚平原—吉泰盆地—赣西粮食高产片位为流域耕地生态安全之首。鄱阳湖平原—赣抚平原—吉泰盆地—赣西粮食高产片的耕地生态安全压力亦在其他区域之上,而除江淮平原(江苏地区以外)各个流域的耕地生态安全响应系统皆相对薄弱,且未来耕地生态安全堪忧。流域内多地呈现出综合评价得分与协调度评价值呈负相关的态势,表明地区隐藏的生态危机广泛存在。由此得出:(1)经济发展方式对耕地生态安全存在关联性影响;(2)地形地貌以及水热条件对耕地生态安全具有内在影响;(3)因地制宜的污染治理是耕地生态缓解与治理的必要环节。     

畜禽粪污土地承载力系统动力学模型及情景仿真

为实现畜禽粪污土地承载力系统评估、预判其发展态势及考察不同减排政策的实施效果,本文进行畜禽粪污土地承载力系统模型的设计、仿真与情景调控。在社会经济、畜禽养殖和种植业各子系统及其要素分析的基础上,以中国北方畜牧大市——石家庄市为例,建立畜禽粪污土地承载力系统动力学模型并进行有效性检验。系统运行结果显示,模型具有具有较好的稳定性,而且模拟值与实际值误差普遍小于10%,因此模型有效。在确定模型有效之后,应用系统动力学模拟仿真不同方案下的石家庄市2007—2025年畜禽养殖土地承载力变化情况。本文设置了4种与系统惯性发展相比较的方案——调整养殖业经济结构、调整环境保护治理投资、调整粪肥占施和协同发展模式,并针对上述5种情景进行仿真。仿真结果显示:1)惯性趋势发展条件下,畜禽养殖业和种植业的产出规模都有增长,但种植业产量增长不及畜禽养殖业的增长,致使种植业难以消纳畜禽养殖产生的氮磷排放,土地承载压力加大;2)调整养殖业经济结构情景下,氮、磷平衡承载均呈现出下降的趋势,但磷平衡承载仍存在压力;3)调整环境保护治理投资情景下,氮平衡承载处于可载状态,磷平衡承载压力下降明显,但只有后8个年度可载;4)调整粪肥占施情景下,氮平衡承载处于可载状态,磷平衡承载情况虽好于初始情景,但仍超载;5)协同发展模式下,氮、磷平衡承载压力均呈下降趋势,且氮、磷承载均处于可载的水平,通过比较分析发现,协同发展模式的效果最好。本研究一方面为开展畜禽养殖污染监测评估工作、建立畜禽养殖污染评估机制提供支撑,另一方面为畜牧大市(县)和其他资源环境超载区养殖业发展的调控提供科学依据。     

基于生态适宜度模型的城乡土地利用分区与优化布局——以鄱阳湖生态经济区为例

开展城乡土地利用功能分区和空间布局优化,是促进城乡一体化发展的有效途径。以鄱阳湖生态经济区为例,通过构建城乡土地利用生态位适宜度模型,对鄱阳湖生态经济区土地利用生态位适宜度进行了分区,并在此基础上提出了优化布局策略。结果表明:(1)鄱阳湖生态经济区布局优化为商业发展主导区、工业发展主导区和农业发展主导区以及环境保护主导区;(2)鄱阳湖生态经济区城乡土地利用空间布局可划分为核心增长极、区域中心城市、一级扩散圈、二级扩散圈和二级扩散带;(3)应从发展高新技术产业、提升都市圈核心竞争力、保障城乡用地需求、加快农田水利建设和优化生态开发利用模式等方面优化城乡土地利用空间布局。基于生态适宜度模型探讨城乡土地利用布局,为实现区域城乡均衡发展提供了新视角。     

泛种养结合视角下北京市养殖业土地承载力评估

种养结合是中国未来农业绿色发展的重要方向。其中,对畜禽粪污的土地承载力的准确估算是关键。针对北京市畜禽粪污消纳的土地没有充分利用及其氮磷需求取值不够准确的问题,该研究根据畜禽养殖数据计算了2018年北京畜禽养殖粪污产生量和氮磷养分资源量,以粮地、菜地、园地、部分林地、草地及未利用土地6种地类作为畜禽粪污的消纳场所,利用统计年鉴和ArcGIS估算了6种类型的土地资源量,根据文献综合分析了各地类单位面积的氮磷养分需求量,进而计算了北京市域内畜禽养殖业的土地承载力。结果表明：2018年北京市畜禽养殖总量为453万头猪当量,畜禽粪污产生总量为380.1万t,氮磷养分资源量分别为2.61万及0.53万t。在有机肥全部替代化肥的情况下,仅以耕地（粮地、菜地）作为畜禽粪污的消纳场所,则全市种植业土地能够承载的最大养殖量为675万头猪当量;若以6种土地类型作为畜禽粪污的消纳场所,则为1 089万头猪当量,是仅以耕地作为消纳场所的1.61倍。若有机肥50%替代化肥,仅以耕地为畜禽粪污消纳场所,土地承载力为337.6万头猪当量,则2018年的养殖规模已经超过耕地承载力。若以6种土地作为消纳场所,其土地承载力为544.5万头猪当量,与现养殖规模相比还有20.1%的养殖潜力。因此,在环境保护的前提下促进养殖业的发展,一是要扩大有机肥对化肥的替代比例,二是要将更多的可作为畜禽粪污消纳的土地类型加以充分利用。     

鄱阳湖平原区农田土壤重金属Cd、Hg空间特征及潜在风险影响因素探析

为了解鄱阳湖平原区农田土壤重金属的空间特征,探析其潜在生态风险及影响风险状况的因子,采用地统计学、潜在生态风险指数法、Person相关分析及地理探测器方法,分析研究区农田土壤重金属镉(Cd)、汞(Hg)的空间分异特征、潜在生态风险评价及风险状况影响因素。结果表明,研究区土壤重金属Cd、Hg均为中等程度的变异,空间分布差异较为明显。丰城大部分地区Cd含量均在江西省土壤元素背景值与我国农田土壤污染风险筛选值之间。Hg含量由南向北逐渐升高并超过江西省土壤元素背景值,但未达到全国风险管控值水平。Cd的潜在生态风险水平以轻微级别为主,Hg则以中等级别为主。在综合潜在生态风险方面,大部分地区被划分为低风险区,而中度风险区分布较为分散。重金属Cd、Hg综合潜在生态风险指数(RI)与土壤pH值、全磷、海拔、坡度以及距河流或道路的距离具有显著相关性(P<0.05)。影响综合潜在生态风险指数的第一个显著因子为全磷≤0.4 g·kg^-1,其次为pH值5.5~6.0。本研究对鄱阳湖平原区农田土壤重金属污染的监测与治理、维护生态环境安全及人类健康具有重要的现实意义。     

三峡库区农业面源污染风险评估及治理清单

针对三峡库区农业面源污染风险评估指标体系不完善、个别指标计算时基础数据获取难度大的问题，该研究充分考虑农业面源污染产生、形成及调控全过程因素，构建了基于层次分析法的三峡库区面源污染风险评价指标体系，以更易获取的数据为基础参数、应用韦伯-费希纳定律克服个别风险指标过大的问题，给定了三峡库区面源污染风险评估指标计算方法，评估了三峡库区农业面源污染风险，并提出了三峡库区县域单元的纵向和横向污染治理清单。研究结果表明，三峡库区各县域农业面源污染总体处于中风险，库区内湖北省夷陵区、重庆市南岸区风险值最高，其次是重庆市大渡口区、沙坪坝区等市辖区、巫溪县以及湖北省兴山县和秭归区，之后是开州区、万州区、丰都县、云阳县等区域；化肥强度指数、畜禽养殖强度指数、降雨侵蚀指数、环保投资指数是三峡库区农业面源污染风险的主要影响指标；三峡库区各县域化肥强度指数以及畜禽养殖强度指数风险值之和占总压力指数风险值的比例平均为79%，巫溪县、巴东县、巫山县甚至达到90%；重庆市南岸区、大渡口区以及湖北省各县域化肥施用强度较高，建议开展茶果树施肥技术提升，畜禽养殖强度相对较大的区域主要集中在重庆市云阳县、开州区、巫溪县、巫山县以及湖北省各县区，建议更多开展猪和羊畜禽废污处理能力提升，此外还应加大环保投入以及合理调整种植结构；从纵向管控来看，三峡库区农业面源污染治理应以南岸区和夷陵区为优先管控区域，河流水质优先治理区域为大渡口区、九龙坡区以及湖北省的各县区，从横向管控来看，大部分县域的主要污染防控因素为化肥减量和畜禽养殖治理，其中三峡库区上游和下游地区应当更多关注化肥减量，中游则更多关注畜禽养殖的污染防控，该研究成果可为三峡库区农业面源污染政策制定提供有力参考。     

典型河源区畜禽粪便农田施用的环境承载力研究

畜禽粪便作为农业面源污染的主要来源之一,对农田土壤质量及河源区水质安全存在严重威胁.本研究选取东辽河源区东辽县畜禽粪便为研究对象,通过分析其重金属与典型抗生素与产生特征,阐明了畜禽粪便农田施用的环境承载力及应对措施.结果表明:畜禽粪便中重金属Cu、Zn含量最高,四环素类抗生素中金霉素残留最高,猪粪中含量高于鸡粪和牛粪....     

基于农田氮磷收支的区域养殖畜禽容量分析——以山东禹城为例

根据区域生态环境健康控制评价指标层次结构,利用农田养分平衡理论基础,逐级测算了区域农田土壤承载畜禽粪便量,进而确定区域农田畜禽承载量及承载力。在禹城目前种养结构和产出水平条件下,基于农田N收支状况分析表明：当农田施用粪便N分别占总施N的100%、60%和30%时,禹城全区平均耕地畜禽承载容量分别为13.8、8.3和4.1 LU.hm^-2,相应其耕地畜禽负载指数分别是0.7、1.1和2.2;基于P收支状况分析表明：当农田施用粪便P2O5分别占总施入P2O5的100%、60%和30%时,禹城全区平均耕地畜禽承载容量分别为22.5、13.5和6.7 LU.hm^-2,相应其耕地畜禽负载指数分别是0.4、0.7和1.3。由此可见,基于N收支的耕地畜禽承载容量小于基于P收支的耕地畜禽承载容量,相应基于农田N收支的耕地畜禽负载指数明显大于基于农田P收支的耕地畜禽负载指数,而且,当前各乡镇之间的耕地畜禽负载指数差异较大,说明禹城地区今后在制定减少农田环境污染对策时,可优先从着重考虑粪便N数量和农田N收支管理出发确定适宜的畜禽养殖规模,并且在乡镇之间进行协调平衡。