基于氮磷养分管理的畜禽场粪便匹配农田面积

该文基于种养平衡的生态模式，根据上海地区单位饲养规模畜禽场粪便产生量及其氮磷含量和各类农作物氮磷需求量，研究分析了基于氮磷养分管理的单位养殖规模畜禽场产生的粪便还田利用需匹配的三大类农作物种植面积。结果表明：在畜禽粪便作为农作物氮磷养分的来源和满足农作物氮养分需求的前提下，根据农作物对氮磷养分需求的木桶效应，各类畜禽粪便提供的磷养分总体上超过各类农作物对磷养分的需求量，具有流失污染环境的隐患。因此，提出了畜禽场粪便还田利用农田面积匹配应基于农作物磷养分需求，不足的氮养分可通过化肥氮给予补充，从而达到种养结合、环境友好的畜禽生态养殖。     

天津市畜禽粪便养分耕地负荷情况分析

为研究天津市各地区畜禽粪便养分耕地负荷情况,为养殖业发展规划提供依据。本文利用畜禽养殖数量和粪便排泄数据,在畜禽粪便全部施入耕地的假设条件下,对天津市各地区的负荷情况进行了分析。结果表明,天津市各地区耕地均氮、均磷和养分总量负荷差异很大。蓟县、宁河县、津南区、北辰区、汉沽区和西青区的耕地养分负荷较大,因此这些地区应该缩减畜禽养殖业的规模或者控制畜禽粪便的还田量;东丽区、塘沽区和武清区已接近全市平均水平,也应适当控制畜禽养殖规模;大港区、静海县和宝坻区的耕地养分负荷小于全市平均水平,因此这些地区还有扩大畜禽养殖规模的潜力。     

典型种养结合奶牛场粪便养分管理模式

规模化奶牛场粪便养分产生量大,因种养分离引发严重环境污染,亟需建立粪便综合养分管理模式,以实现奶牛粪便养分的合理施用。该文以典型种养结合模式"固液分离—堆肥+氧化塘—农田利用"的奶牛养殖场为案例,通过实地调研、粪便及土壤样品采样测定、以及文献参数收集等研究方法,制定了奶牛场粪便综合养分管理模式。主要结果为该存栏量2 978头的奶牛场粪便氮、磷年产生量为204和33 t/a,粪便经过收集和处理后,可供农田利用的氮磷养分为126和27 t/a。基于作物养分需求量和土壤供肥量,以及粪肥投入占总养分的比例为50%和粪肥养分的当季利用率为30%,据估算,1 473 hm~2奶牛场配套农田可施用的粪肥氮、磷养分总量分别为727.6和131.2 t/a。因此,奶牛场配套农田可有效承载粪便氮磷养分供给量。实施粪便综合养分管理模式,可充分利用粪便养分资源用于作物生长,减少粪便养分直接排放到环境,从而确保种养结合模式奶牛场长期可持续生产。     

典型粪污处理模式下规模养猪场农牧结合规模配置研究Ⅰ.固液分离 液体厌氧发酵模式

不同粪污处理模式下畜禽粪便的养分损失存在较大差异,从而影响其后续地农田利用。固液分离-液体厌氧发酵模式是当前我国畜禽粪污处理的主要模式之一。研究粪污固液分离-液体厌氧发酵处理模式下规模养猪场农牧结合适宜规模配置对于减少畜禽粪便污染、促进畜牧业可持续发展具有重要意义。本研究根据猪群体结构比例、废弃物产生量及氮磷含量、废弃物处理利用过程中养分损失率以及作物氮磷钾需求量等资料,以存栏万头猪场为例,采用分步逐级计算的方法估算了典型粪便处理模式——固液分离-液体厌氧发酵下,规模养猪场废弃物完全消纳的不同种植模式农田匹配面积,并研究了基于作物养分需求的不同种植模式农田畜禽粪便承载量。结果表明:固液分离-液体厌氧发酵粪便处理模式,以沼液安全消纳为目标,万头猪场需要配置的最少农田面积分别为粮油作物地12.4~13.7 hm2,或茄果类蔬菜地14.2~17.9 hm2,或果树苗木地16.4~51.3 hm2。以有机肥和沼液全部在农田安全消纳为目标,万头猪场需要配置的最少农田面积分别为粮油作物地299.3~312.9 hm2,或茄果类蔬菜地145.1~179.0 hm2,或果树苗木地553.1~1 343.8 hm2。因此,规模养猪场应根据猪养殖数量及其周边农田面积,选择适宜的有机肥利用方式及种植作物类型,因地制宜,合理调控。     

武穴市秸秆和畜禽粪污还田化肥减量潜力及土地承载力分析

武穴市是湖北省种植和养殖大市,估算其农作物秸秆、畜禽粪污资源,评估其土地承载力,探讨绿色种养的节约化肥潜力对实现武穴市农业绿色发展具有重要意义。基于统计数据,估算了武穴市主要农作物秸秆、畜禽粪污养分资源量及其化肥替减的潜力,并评估了当前土地承载力及土地承载力指数。结果表明,2020年武穴市产生主要农作物秸秆资源53.19万t,畜禽养殖95.33万头猪当量。秸秆和畜禽粪污养分资源理论可还田量（折纯）分别为1.19万、0.82万t,分别可替代武穴市当年化肥消费量的27.4%和18.9%,理论可实现化肥节约成本分别为6192.76万和4077.36万元,共计10270.12万元。2020年武穴市畜禽粪污氮、磷土地承载力指数分别为0.80、0.48,目前畜禽养殖量没有超过武穴市土地承载力,但已接近氮承载力的上限。     

九龙江流域养猪场氮磷流失特征研究

由于对畜禽粪便的处置和管理不当,氮、磷养分随粪便大量流失,不仅带来日益突出的环境问题,还造成了资源的浪费。目前国际上多采用养分平衡方法研究和评价畜牧养殖场养分流失状况及其潜在的环境风险程度。选取福建省九龙江流域92家养猪场,采用养分平衡分析方法研究了该流域养猪场养分流失状况及主要影响因素。结果表明：大部分养猪场的氮磷养分输入量远远大于养分有效输出量,表明养分大量流失,养殖系统的环境风险程度极高;随着养猪场规模的增大,氮、磷的不平衡程度呈下降趋势;生态型养殖模式有利于促进资源综合利用,减少养分流失;加强对粪肥和饲料管理有利于促进畜禽养殖场的氮、磷养分平衡。     

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。     

基于系统动力学的东莞有机废弃物替代化肥潜力研究

综合考虑作物秸秆还田、禽畜养殖和农村生活有机废弃物排放这3个过程中所产生的养分资源以及农作物、果树生长需要吸纳的养分,构建系统动力学模型,探究东莞种养结合、有效利用有机废弃物养分从而替代化肥施用的潜力。结果表明,2025年农作物和果树养分的总需求量为4.6136×10~3 t,作物秸秆、禽畜养殖和农村生活有机废弃物肥料蕴含的养分为0.430 6×10~3和4.514 3×10~3 t。若这些有机粪肥资源按存储发酵、沼气处理和堆肥加工这3种方式处理,则实际可提供的总养分依次为3.913 9×10~3,4.803 7×10~3和3.055 0×10~3 t。根据有机肥氮素替代50%化肥氮的原则来估算有机废弃物养分供应量,则有机粪肥资源所提供的氮、磷、钾养分均超出当地农作物和果树生长所需,需要外运粪肥以降低对环境的影响。考虑当地作物秸秆还田方式,即全部还田、部分还田和不还田(不还田的秸杆用于焚烧或作饲料),需要移出的养分比例分别为73.2%～74.1%,53.7%～60.0%和24.1%～33.5%。     

烟台市种植业有机废弃物还田对畜禽粪污土壤消纳量的影响研究

通过《烟台统计年鉴》(2011～2020年)对2010～2019年烟台市农业有机废弃物(畜禽粪污、果树修剪枝条、农作物秸秆)资源量进行评估，并测算种植业有机废弃物还田对畜禽粪污土壤消纳量的影响，为烟台市合理利用农业有机废弃物、实现农业可持续发展提供参考。结果表明:2010～2019年烟台市种植面积、农作物秸秆产生量呈下降趋势，畜禽养殖猪当量、畜禽粪污排泄量与果树修剪枝条量呈上升趋势；10年间种植业产生的果树修剪枝条、农作物秸秆和养殖业畜禽粪污排泄量年平均分别为108.24万、205.60万、782.52万t，种植业和养殖业有机废弃物还田分别可提供氮2.91万、2.68万t，磷0.52万、1.03万t。种植业有机废弃物还田减少了粪污土壤消纳量，降低了区域内养殖潜力。在种植业有机废弃物还田的情况下，10年间畜禽粪污氮、磷土地承载力分别降低了33.63%～36.10%、43.56%～46.44%，畜禽粪污氮、磷土地承载力指数分别升高了50.68%～56.49%、77.18%～86.70%；在种植业有机废弃物未还田情况下，2019年烟台市15个县市区中，莱州市、招远市、栖霞市的养殖量不超过以氮和磷为基准计算的理论最大养殖量(土地承载力指数小于1)，在还田情况下只有莱州市的养殖量不超过以氮和磷为基准计算的理论最大养殖量。     

基于氮素循环的耕地畜禽承载能力评估模型建立与应用

为了避免畜禽粪便大量流失对环境构成威胁,指导农区畜禽养殖规模合理配置与布局,建立农牧结合、种养平衡、生态循环、环境友好型现代动物农业可持续发展产业模式,提供直观、实用、易行的科学方法,该研究基于农牧生产系统中"耕地-作物-畜禽"氮的流动循环规律及养分收支平衡原则,运用畜牧生产学及线性规划的理论与方法,引入猪饲料蛋白当量及粪便氮排泄当量等参数,设计建立农区耕地畜禽承载能力评估数学模型(N-LSCM)。并以四川农区为案例分析评估表明,2006年该农区畜禽养殖规模较为合理,对环境不构成威胁,且仍有新增22419574头猪(杜洛克×长白×大约克夏三元杂交,出栏体质量100kg的商品肉猪的头数)的发展潜力。     

规模化奶牛场粪污全量贮存及肥料化还田工艺设计

为推进粪污全量贮存和肥料化还田模式在规模化奶牛场的应用,该研究以存栏500头规模奶牛场为例,分析了粪污收集量、贮存工艺与设施和粪肥还田等内容,提出了粪污贮存池设计容积和粪肥还田配套土地面积等参数。结果表明：奶牛粪污全量收集量为17.33 t/d,全量贮存设施分为舍内贮存池和舍外贮存囊2种。单个舍内贮存池尺寸为85 m×12 m×2 m（长×宽×深）,粪污存储期9个月,所需贮存池数量为5个,总容积10 200 m3;舍外贮存囊占地尺寸为90 m×30 m（长×宽）,深2.2 m,总容积5 615 m3。粪肥全部还田所需土地面积与种植作物类型和种植制度相关,种植作物为小麦、玉米、小麦+玉米和水稻（1年2熟）时,需配套土地分别为248.4、400.6、122.8和127.0 hm2。粪肥还田成本为10.37万元/a,全部还田可节省化肥22.8万元/a,年可产生经济效益12.43万元。     

应用最优混合设计研究氮磷钾不同配比对甘蔗产量和产糖量的效应

应用“311—A”最优混合设计进行田间试验,研究氮肥、磷肥、钾肥用量不同配比对甘蔗产量和产糖量的效应,通过运用统计分析软件对试验结果进行回归分析,建立多项式回归模型,寻求出甘蔗蔗茎产量及其产糖量的氮肥、磷肥、钾肥最佳组合范围及其最佳配比用量方案。在供试条件下,对于甘蔗产量的氮、磷、钾肥料用量最佳组合范围方案为:N=268.6~312.2kg/hm2,P2O5=130.7~141.3kg/hm2,K2O=322.4~344.8kg/hm2,N∶P2O5∶K2O=1∶0.45~0.49∶1.10~1.20,最高产量预测值为112.7t/hm2;对于产糖量的最佳组合范围方案为:N=257.9~290.8kg/hm2,P2O5=139.0~158.0kg/hm2,K2O=325.3~350.6kg/hm2,N∶P2O5∶K2O=1∶0.54∶1.20~1.26,最高产糖量预测值为16.3t/hm2。对于产量的经济最佳施肥量方案为:N=311.7kg/hm2,P2O5=140.8kg/hm2,K2O=344.4kg/hm2,N∶P2O5∶K2O=1∶0.45∶1.10;对于产糖量的经济最佳施肥量方案为:N=290.6kg/hm2,P2O5=157.8kg/hm2,K2O=350.4kg/hm2,N∶P2O5∶K2O=1∶0.54∶1.21。     

施肥对幼龄腰果植株生长和结果的影响

采用L9(34)正交设计,探讨氮、磷、钾肥配施对幼龄腰果植株生长和结果的影响.试验结果表明,对于2龄腰果植株,最佳施肥组合为N1P1K1,年施氮(N)150 g/株、磷(P2O5) 50 g/株和钾(K2O) 50 g/株处理,可以促进植株生长;对于3龄腰果植株,年施氮250～450 g/株处理,植株的冠幅、株高增量随着氮施用量增加而增大,磷、钾影响不显著;现蕾期和初花期,P2O5 90 g/株和K2O 200 g/株处理的植株现蕾、开花枝梢比例最高,施氮影响不显著;盛花坐果期,施N 350 g/株、P2O5 150 g/株和K2O 150 g/株处理的植株现蕾开花枝梢比例最高.氮和钾对3龄植株结果影响较大,年施N 250～450 g/株处理,平均株产量随着氮施用量的增加而增加,最佳施肥组合为N3P1K2,施N 450 g/株、P2O5 90 g/株和K2O 150 g/株处理,可以促进3龄腰果植株结果.3龄植株腰果产量与初花期叶片钾(K)含量(0.43%～0.47%)和盛花坐果期叶片N含量(1.89%～2.20%)呈直线显著正相关.     

Bacterial Transport from Agricultural Lands Fertilized with Animal Manure

A plot scale study was conducted to determine bacterial transport in runoff from cropland treated with poultry litter and dairy manure applied at phosphorus (P) agronomic rates. Treatments included surface application of dairy manure, surface application of poultry litter, incorporation of dairy manure and control. A rainfall simulator was used to induce runoff 1 and 2 days after manure application. Runoff was analyzed to determine the concentration of indicator bacteria-fecal coliform, Escherichia coli, and Enterococcus. Observed edge-of-field bacterial concentrations were 10² to 10⁵ times higher than Virginia’s in-stream bacteria criteria for primary contact recreation waters. No significant treatment effects were observed on edge-of-field bacteria concentration or yield. Results suggest that the manure application based on agronomic P rates may yield significant bacterial loading to downstream waterbodies if rainfall occurs soon after manure application. This research underscores the need for BMPs that reduce runoff volumes and filter pollutants associated with animal manures.     

河北省不同养殖模式的畜禽粪尿资源及污染风险分析

利用统计数据和实地调研数据,借鉴国内外研究方法,系统地估算了河北省各地区规模化养殖和农户散养模式下的畜禽粪尿资源数量与粪尿农田负荷量。研究结果表明,2004年,河北省的畜禽规模养殖粪尿量比例达到49.6%,基本接近农户散养比例。廊坊和石家庄的规模养殖产生的粪尿比例在河北省位于前列,分别为72%和59%;河北省畜禽养殖对于农田的污染风险主要以规模养殖为主,规模养殖下农田负荷量为114.1t·hm^-2,该模式下单位面积农田氮负荷量为0.56t·hm^-2,磷为0.17t·hm^-2,高于全国平均水平。     

蕹菜平衡施用氮磷钾肥料效应研究

采用“3414”最优回归设计方法，对蕹菜高优栽培氮磷钾肥料合理配施技术进行研究。结果表明，本试验条件下当N223．6、P2O5 50．0和K2O 97．5kg／hm^2，三要素比例为1：0．224：0．436时，蕹菜最高经济产量达31391．4kg／hm^2；当N215．7、P2O5 46．4和K2O9 0．0kg／hm^2，三要素比例为1：0．215：0．417时，蕹菜最佳施肥利润为36211．8元／hm^2，经济产量亦达31360．1kg／hm^2。在同等肥力下，蕹菜硝酸盐含量与施氮水平呈显著正相关；与施磷、钾水平呈极显著负相关。     

粪水酸化储存还田应用效果

为探索酸化储存粪水对农田的施用效果,采用浓硫酸(H_2SO_4)酸化前后的粪水和长期储存前后粪水,开展盆栽试验研究酸化储存粪水对土壤养分和作物产量的影响。试验分别设置2个对照组:储存前和储存后的粪水,H_2SO_4酸化前和酸化后的粪水,每个处理分别设置4组施加量水平(5%、25%、50%和100%稀释比例的粪水)。试验结果表明:对于养殖粪水还田,应严格控制粪水还田比例,不宜施加浓度过高的粪水,宜控制在25%～50%施加量。粪水储存有利于土壤总氮(Total Nitrogen, TN)和总磷(Total Phosphate,TP)的固持,储存后土壤总养分(总氮、总磷和总钾(Total Potassium,TK))增加了11.32%～73.16%,SMS(储存60 d的粪水)(100%)处理产量提高了21.22%;粪水经过H_2SO_4酸化处理后,对土壤总养分影响变化较大,TN、TP和TK部分处理呈增加的趋势,HMS(25%)处理产量显著提高了27.94%;在H_2SO_4酸化的基础上储存粪水,土壤TN含量增加十分显著(P0.05),酸化与储存联合处理减少了粪水TN的损失,对于土壤速效养分的增加有促进作用,尤其对速效N的影响较显著(P0.05),SHMS(粪水+H_2SO_4储存60 d)(25%)处理产量提高了13.63%。该研究通过对比分析新鲜粪水、储存粪水、酸化粪水和酸化储存粪水的特性,探讨了畜禽养殖场粪水经酸化储存后的还田应用效果,为粪水还田提供技术支撑。     

莱州湾海涂海水灌溉菊芋的磷肥效应的研究

在连续3年莱州湾海涂海水灌溉试验的基础上,2003年就不同浓度海水灌溉菊芋的磷肥效应进行了田间试验研究。结果表明,在海水灌溉下,磷肥对菊芋的增加产量与增产幅度均高于淡水灌溉,在50%海水浓度范围内,随着灌溉海水浓度增加磷肥的增产效应也逐渐提高,以50%浓度海水灌溉磷肥增产效应最大;海水灌溉下,施磷肥能显著促进菊芋对K+、Ca2+和Mg2+等有益离子的吸收与运输,尤其是明显提高菊芋在海水灌溉下的SK,Na,而抑制菊芋对Na+及Cl-等有害离子的吸收;在75%的海水浓度范围内,灌溉的海水浓度越高,磷肥对上述离子的影响强度越大;海水灌溉下,施用磷肥明显促进菊芋根部氮的含量,P3(P2O560kg/hm2)与P1(P2O50kg/hm2)处理相比较,在淡水、25%海水、50%海水、75%海水灌溉处理下,菊芋根部含氮量增加0.43、0.64、0.64、0.51个百分点。