京郊典型作物生产体系施肥环境影响的生命周期评价

以北京市顺义区冬小麦-夏玉米轮作和露地蔬菜两种作物生产体系为对象,采用生命周期评价（LCA）方法,综合考虑全球变暖、环境酸化、水体富营养化、土壤毒性、能源消耗和淡水资源消耗6种环境影响类型,分别以年产1t作物产品干物质和种植1hm2作物为评价功能单元,系统研究了施肥的资源环境影响潜力。结果表明：对于大田作物和露地蔬菜生产系统,年产1t产品（干物质）施肥的综合环境影响指数分别为0.46和2.11,种植1hm2作物施肥的综合环境影响指数则分别为4.74和26.77;农田种植环节环境影响潜力的贡献分别占大田作物和露地蔬菜整个生命周期环境影响潜值的95.1%和99.1%,远远大于肥料生产环节;大田作物和露地蔬菜生产过程中的环境影响潜力均表现为水体富营养化〉环境酸化〉全球变暖〉淡水资源消耗〉能源消耗〉土壤毒性;肥料氨挥发是引起水体富营养化和环境酸化的主要途径,硝态氮和总磷的淋洗径流损失也是水体富营养化的主要来源。优化施肥量是控制作物生产施肥潜在环境影响的关键。     

太湖地区高产水稻生命周期评价

以太湖地区高产水稻典型管理措施为例,应用生命周期评价方法,以生产1t水稻为评价的功能单元,把水稻生命周期划分为原料阶段、农资阶段和种植阶段进行清单分析与影响评价,考虑了能源消耗、水资源消耗、温室效应、环境酸化和富营养化5种环境影响类型。结果表明,太湖地区高产水稻生命周期环境影响潜力大小依次是水资源消耗、富营养化、温室效应、环境酸化和能源消耗,环境影响指数分别为1．45、0．54、O．52、0．32和0．05,环境影响综合指数为0．54。降低稻田水肥投入,提高水分和养分生产效率是控制太湖地区水稻生产体系生命周期环境影响的关键,它在直接减少种植环节资源消耗与污染排放的同时,也间接减轻了上游生产环节的环境影响,从而减缓生命周期的环境影响。     

三种类型温室建造的生命周期评价

为了确定温室建造过程对环境的影响程度及最大影响因素,该文应用生命周期评价(LCA)方法对3种温室建造过程造成的环境影响进行了评价。结果表明:3种温室建造对环境影响较大的是矿石资源消耗、化石燃料消耗、全球变暖和光化学烟雾4个方面;产生影响的阶段主要集中在建材生产阶段,占整个环境影响的90%以上;3种温室的建造所产生的环境影响类型是不同的,总的来说,考虑到不同温室类型使用年限的不同,在单位面积单位时间内芬洛温室在化石燃料消耗、矿石资源消耗、全球变暖、酸化、光化学烟雾以及灰尘对环境造成的影响最小,砖墙钢架日光温室在淡水资源消耗、木材消耗、水体富营养化及固体废弃物对环境造成的影响最小,但考虑到不同影响类型的权重,总体上砖墙钢架日光温室对环境的影响则是3种温室类型中最大的。该研究结果可为评价温室生产的资源消耗和环境影响提供方法借鉴,为设施建设选材提供参考。     

辽宁省育肥猪生产环境影响的生命周期评价

采用生命周期评价方法,以1 000 头出栏育肥猪的规模化养殖场为功能单位,对辽宁地区育肥猪生产进行污染物排放清单分析,评价其环境影响。结果表明,1 000 头育肥猪生产的生命周期环境影响综合指数为56.59,环境影响大小依次为富营养化、酸化、全球变暖,环境影响指数依次为36.31、13.84和6.44;富营养化影响主要来源于猪粪尿中氮、磷的排放,酸化影响主要来源于猪粪尿中NH3的排放,全球变暖影响主要来源于种植饲料作物使用的化肥生产过程中NOx的排放。因此,加强养猪粪污无害化处理,促进养殖业废物资源化,增加育肥猪饲料中青饲料比例,提高饲料作物生产过程中化肥利用率是降低辽宁地区育肥猪生产环境负荷的主要措施。     

中国虹鳟养殖模式的生命周期评价

本文以黑龙江省和北京市虹鳟养殖为例,应用生命周期评价方法,将虹鳟养殖生命周期划分为饵料生产、电力生产、化学品生产和养殖污染排放4个阶段,考虑了全球变暖潜势、能源消耗、酸化潜值和富营养化潜值4种环境影响类型,以获得1t养殖增重量为评价的功能单位,对虹鳟网箱养殖模式、工厂化流水养殖模式和工厂化循环水养殖模式的潜在环境影响进行了评价比较。结果表明,我国虹鳟养殖模式的环境影响从高到底依次是富营养化潜值、全球变暖潜势、酸化潜值和能源消耗;网箱养殖模式的环境影响指数分别为53.963、0.939、0.717和0.017,工厂化流水养殖模式的环境影响指数分别为35.213、4.827、2.896和0.049,工厂化循环水养殖模式的环境影响指数分别为7.404、5.545、3.305和0.055;富营养化潜值是虹鳟养殖的主要环境影响类型,其主要来自养殖污染排放。3种虹鳟养殖模式的环境影响综合指数分别为6.69、5.52和2.02,我国虹鳟养殖模式的环境性能从高到低依次为工厂化循环水养殖模式〉工厂化流水养殖模式〉网箱养殖模式。减少养殖污染排放、降低电能消耗和提高饵料利用率是提升我国虹鳟养殖模式环境友好性的关键。     

四川丘区猪肉生产生命周期资源消耗和环境污染研究

采用生命周期方法学和情景分析法相结合的方式,对四川丘区3种典型的养猪生产情景进行了猪肉生产的生命周期资源消耗和环境污染分析。结果表明,设定参数下不同的生产系统具有不同的环境影响方式：情景A（散养模式）具有最大的气候变暖潜势（4.8128kg CO2-eqv·FU-1）,情景B（适度规模养猪）具有土地占用最多（12.13m·2FU-1）、不可更新能源消耗最大（18.2MJ·FU-1）、酸化效应（0.0643665kg SO2-eqv·FU-1）和富营养化（1.81695kg O2-eqv·FU-1）最严重等,而情景C（集约化养猪）水资源消耗（1942.69kg·FU-1）最大。此研究揭示了四川丘区主要养猪模式中的污染物排放和资源消耗差异及其影响因素,为养猪业可持续发展规划提供了一定的参考依据。     

基于生命周期分析方法的化肥与有机肥对比评价

利用生命周期评价方法,对化肥和有机肥进行生命周期资源消耗与污染物排放清单分析,在此基础上进行了生命周期对比评价。结果表明,化肥的环境影响主要是施肥过程中NH3挥发引起的环境酸化,其次是能源耗竭、全球变暖;有机肥的环境影响主要集中在堆肥过程中引起的环境酸化,其次是全球变暖、富营养化。综合比较,在整个生命周期内,有机肥的资源耗竭、全球变暖潜值、环境酸化潜值、富营养化潜值均较化肥小。若用有机肥替代化肥使用,生命周期环境影响综合指数将由化肥的1.4141变为0.5058,将会减少能耗59.22GJ,全球变暖潜力、环境酸化潜力、富营养化潜力分别比化肥降低17.54%,62.64%,52.86%。所以,从平衡生命周期能源消耗、环境排放角度出发,有机肥具有替代化肥的潜力。     

我国不同区域小麦施肥资源环境影响的生命周期评价

以河南、江苏和陕西三省的小麦生产体系为例,以生产1 t小麦为评价的功能单元,应用生命周期评价（LCA）方法,比较了不同生态区小麦施肥的资源环境影响潜力。结果表明,三省环境影响综合指数大小依次为江苏0.288、河南0.201、陕西0.180。几种资源环境影响中,潜力大小依次是富营养化、环境酸化、温室效应、土地利用和能源消耗,其中施用氮肥引起的氨挥发是导致富营养化和酸化的主要因素。农户间生产的资源环境影响潜力差异很大,环境影响综合指数变异范围在34.9%～57.3%,陕西最高,江苏最低。如果将小麦追肥由撒施都改为沟施,三省的环境影响综合指数将降低28.0%～45.4%。     

成都平原典型秸秆循环利用模式的生命周期评价

运用生命周期评价理论,对成都平原典型秸秆循环利用模式的环境影响进行评估,探讨了不同农田生产模式的资源消耗与环境影响特征。结果表明:"稻–(菌废料)–麦"模式(FR模式)的温室气体排放总CO2当量为1.44×107 g CO2-eq,为3种模式中最小值,而"稻–(秸秆)–麦"模式(CFS模式)排放量最高;与传统农田生产模式(CF模式)比较,CFS和FR两种秸秆循环利用模式的环境酸化潜力,分别由6.44×104 g SO2-eq降至3.10×104 g SO2-eq和1.21×104 g SO2-eq,分别下降了51.85%和81.21%;CFS和FR模式的水体富营养化潜力相比CF模式,分别降低了24.21%和52.28%。从CF、CFS到FR模式,土壤毒性潜力逐渐下降,但3种模式中土壤重金属的残留比例仍然较高。3种秸秆循环利用模式的农作系统是造成潜在气候变暖、环境酸化、富营养化和土壤毒性的主要环节。由此,"稻–(菌废料)–麦"模式有利于节能减排,缓解全球气候变暖,降低环境影响潜力。     

基于NUFER模型的生猪养殖氮磷利用效率及排放时空变化

城市郊区集约化畜禽生产系统的快速发展在满足日益增长的畜产品需求的同时也带来了严重的环境问题。该研究利用北京生猪养殖场调研数据和养分流动模型NUFER分析了1980年到2013年北京城郊生猪生产体系氮、磷养分利用效率和环境损失时空变化,并利用情景分析提出了5种饲料和粪尿优化管理措施。从1980年到2013年,育肥猪个体尺度(仅包括育肥猪)氮利用效率从17.8%增加到19.0%,磷利用效率从32.0%增加到35.8%;群体尺度(包括育肥猪、母猪等)氮利用效率从16.0%增加到16.7%,磷利用效率从29.5%降低到23.4%;系统尺度(土壤-饲料-生猪)氮利用效率从18.5%降低到11.4%,磷利用效率从41.6%降低到17.1%。2013年,总氮损失和总磷损失分别为4.22和0.65万t,较1980年分别增加了56.9%和97.0%。产生这一变化的原因是生猪养殖模式从家庭和传统养殖模式向集约化模式转变,家庭副产品作为饲料利用的比例迅速降低,养分循环链条中断,从而导致系统养分利用效率不断降低。但就育肥猪个体尺度和群体尺度而言,集约化生产模式优化了饲料精准喂养和粪尿管理。与此同时,2000年后国家提出了大量有关畜禽养殖的政策、法规、标准和规范,使得1980年至2013年间养分利用效率出现先减后增和环境损失出现先增后减的趋势。空间分布变化结果显示,北京城区和近郊区域由生猪养殖导致的环境损失迅速减少,而远郊区域的环境损失快速增加,这主要归因于城市发展规划。     

近30a垫江县基本与非基本农田有机碳动态演变分析

基本农田土壤有机碳密度(soil organic carbon density,SOCD)及其变化理应高于非基本农田,但受"保增长"的强势作用,基本农田SOCD及其变化,常常出现相反的结果。该文以1980s第二次土壤普查、2011年样点实测数据、2011年基本农田保护图等为基础,使用土壤类型法,对垫江近30 a基本与非基本农田SOC进行比对,结果表明:1垫江基本农田SOCD,在1980s和2011年均低于非基本农田,分别为682.89和365.75 kg/hm2。不同截面年份SOCD净增量为:基本农田非基本农田,近30 a基本农田SOCD增幅为11.28%。2基本与非基本农田SOCD和SOC储量,在1980s和2011年均展现出显著的空间差异,近30 a基本农田SOCD年均增加速率为(79.56 kg/(hm2·a))高于非基本农田的(68.99 kg/(hm2·a))。3基本农田与非基本农田在近30 a间的固碳、相对平衡和丢碳面积比,并未展现出显著差异;基本农田固碳和相对平衡的累积比,仅略高于非基本农田,分别为62.73%和61.98%;基本农田与非基本农田固碳、相对平衡和丢碳的空间格局,与相应的SOCD年均变化速率一致。4近30 a基本与非基本农田SOCD年均变化速率的主要影响因素表现为:1980s的SOCD SOCD1980s全N密度C/N比,受地形因子和土壤管理因素的影响相对较小。其中,SOCD1980s拥有负向影响作用,全N密度和C/N比则恰恰相反。该研究可为基本农田划定提供参考。     

大豆油和地沟油制备生物柴油生命周期评价

该研究应用生命周期评价方法，以大豆油和地沟油分别制备1 t生物柴油为研究对象，计算生物柴油全生命周期过程中的能源消耗和周期排放，结果表明：以大豆油为原料制备生物柴油全生命周期总能耗约为地沟油的2.65倍，且以地沟油为原料制备生物柴油过程中CO2、SO2、NOx、CO和粉尘各项排放与大豆油为原料时相比分别降低了82.92%、45.68%、94.91%、53.40%和90.61%。通过对制备生物柴油生命周期排放的废气和废物对环境造成的影响进行量化分析，结果表明以大豆油为原料时生命周期环境影响潜值约为地沟油的11.70倍，其数值分别为8.42和0.72，大豆油制备生物柴油过程中对环境的影响主要是全球性的变暖，地沟油制备生物柴油过程中对环境的影响主要是地区性的酸化。     

中国东北地区畜禽粪污处理技术与资源化利用模式分析

为摸清东北地区畜禽粪污处理技术与资源化利用模式应用现状,该研究采用问卷调研与现场评估相结合的方式,对黑龙江、吉林和辽宁3省272个规模化养殖场进行了调研,分析了养殖畜种与存栏量、粪污产生量、粪污处理技术、粪污处理设施设备以及粪肥还田参数等数据,总结了东北地区畜禽粪污处理技术应用现状和资源化利用模式特点。结果表明：东北地区主要粪污收集工艺为干清粪,占比达94.35%。固体粪便以堆沤肥工艺为主,占所调研养殖场的86.93%,各畜种粪便存储设施面积符合畜禽规模化养殖场粪污资源化利用设施建设规范要求。液体粪污主要处理方式为粪水贮存,占所调研养殖场的68.18%;奶牛养殖场粪水贮存设施小于建设规范要求。东北地区粪肥还田主要种植作物为玉米,占所有种植作物的78.13%,现有配套土地面积普遍低于畜禽粪污土地承载力测算需求面积。固体粪肥主要施肥方式为人工施肥,占比达88.00%;液体粪肥主要施肥方式为漫灌和喷灌,占比分别为54.17%和37.50%。整体来看,东北地区粪污处理与资源化利用主要技术模式为“干清粪+粪便堆沤+粪水贮存”。研究结果可为东北地区粪污处理和资源化利用模式推广和政策制定提供参考。     

规模化养牛场粪便处理生命周期评价

以某规模化养牛场为例,应用生命周期评价方法,对畜禽粪便两种不同处理方式进行生命周期污染物排放清单分析,在此基础上进行了生命周期环境影响评价。结果表明,畜禽粪便处理过程中主要的环境影响类型是全球变暖,其次是环境酸化和富营养化。其中好氧堆肥工艺的环境酸化和富营养化潜力大于厌氧发酵处理工艺,厌氧发酵工艺全球变暖潜力大于好氧堆肥。综合比较,厌氧发酵的环境影响优于好氧堆肥,其环境影响综合指数分别为0.011 2、0.024 3,该养殖场宜采用厌氧发酵工艺处理畜禽粪便。     

蘑菇废弃菌棒及其与猪粪混合发酵对沼气产量及质量的影响

为了研究厌氧消化过程中日产气量、累计产气量和甲烷含量随厌氧消化时间的变化规律,在中温35℃±1℃条件下,采用批式单相厌氧消化工艺,分别用香菇、杏鲍菇和平菇废弃菌棒与猪粪混合发酵。结果表明,蘑菇菌棒具有很好的产气潜力,其中香菇菌棒TS产气量最高,为142．9mL·g^-1,平均产气量664.1mL·d^-1,杏鲍菇菌棒所产气体甲烷含量最高,平均63．8％;添加猪粪调节蘑菇菌棒C／N至25／1,对香菇菌棒前期严重酸化现象起到了很好的缓冲作用,使香菇菌棒、杏鲍菇菌棒和平菇菌棒累计产气量较单一物料分别提高了131．5％、97．9％和79．9％。研究结论为：香菇、杏鲍菇和平菇废弃菌棒均具有良好的产气潜力;添加猪粪能显著提高蘑菇菌棒累计产气量,同时提高香菇菌棒甲烷含量,降低杏鲍菇菌棒甲烷含量,对平菇菌棒甲烷含量影响不大。     

华北地区饲料和畜禽粪便中重金属质量分数调查分析

为加强重金属的源头控制,进一步形成农产品产地有机肥源重金属阻控体系,该文对华北地区畜禽饲料和粪便中重金属质量分数进行采样调查分析,结果表明,华北地区畜禽粪便超标以Cu、Zn为主,Pb、Cr和As次之,Cd、Ni和Hg不超标。各种畜禽粪便以猪粪和肉鸡粪的超标情况最为严重,肉牛粪、蛋鸡粪次之,奶牛粪不超标。猪粪的Cu、Zn超标率分别高达100%、91.67%,肉鸡粪主要以Cr、Cu、Zn污染为主,超标率分别为50%、66.67%和50%,而蛋鸡粪仅有Cu超标,超标率为11.11%。不同畜禽饲料中重金属的超标情况以猪饲料和肉牛饲料最为严重,肉鸡饲料及奶牛饲料次之。按照农业部1224公告对Cu、Zn的标准,猪饲料中Cu、Zn超标率为66.67%、80.00%,肉鸡饲料中Zn超标62.50%;按照饲料卫生标准对Cr、Pb的标准,肉牛中Cr、Pb超标83.33%、66.67%,奶牛饲料中Cr超标60.00%,蛋鸡饲料中Pb超标53.85%,不同畜禽饲料中Cd的质量分数均不超标。畜禽粪便中重金属Cd、Cr、Cu、Zn的质量分数与饲料中重金属质量分数呈极显著正相关(P0.01),Pb、As与饲料中重金属呈显著相关性(P0.05)。该调查研究有助于掌握华北地区重金属饲料-畜禽粪便污染现状,揭示了对于畜禽粪便或有机肥的重金属超标问题应从源头控制。     

湖北省秸秆和畜禽粪污还田化肥替减潜力与环境承载力分析

湖北省畜禽业规模化养殖水平显著提高,秸秆资源量逐年提升,农业废弃物还田不仅可以减少农业面源污染,还可以减少化肥施用。该文将湖北省分为5个种植区域（即鄂东南低山丘陵区、鄂北低山丘岗区、鄂西北山地区、鄂中平原区以及鄂西南山地区）。基于2019年－2020年统计数据,收集不同区域主要畜禽（猪、肉牛、奶牛、羊、肉鸡、蛋鸡）的存栏量、出栏量以及饲养周期,主要农作物种植面积和经济产量,计算湖北省畜禽粪污的养分供给量,评估不同区域的畜禽养殖现状是否超过土地承载畜禽粪污的最大容许数量。根据不同农作物的草谷比以及秸秆养分含量,计算出湖北省农作物秸秆的养分资源量以及养分还田量。湖北省不同区域畜禽养殖量均未超出当地最大承载容纳量,其中鄂北地区的土地承载力指数最高,达到了0.35～0.78,鄂中地区的土地承载力指数仅在0.17～0.54,有较大的空间来发展畜禽养殖业。2019年湖北省畜禽粪污养分资源量分别为36.89万t N、14.03万t P2O5、52.06万t K2O。按照畜禽粪污肥料化还田率65%计算,畜禽粪肥的养分还田总量分别为23.98万t N、9.12万t P2O5、33.70万t K2O,理论可替减化肥比例分别为17.3%、11.9%、56.2%。湖北省主要农作物秸秆资源总量以鄂中地区秸秆资源量最高,鄂西北地区最低。当前湖北省秸秆养分资源为31.07万t N、9.98万t P2O5、68.30万t K2O,理论可替减化肥比例分别为22.5%、13.1%、114.0%。湖北省主要农业废弃物还田理论可基本满足主要农作物的钾素需求,实现氮肥消费量减少39.8%、磷肥消费量减少25.0%。该文通过计算湖北省主要农业废弃物（畜禽粪污、秸秆）的养分资源量,评估农业废弃物还田的化肥可替减潜力以及畜禽粪污土地承载力,为湖北省农业绿色发展提供理论依据和数据支撑。