丹江上游商洛市畜禽粪便排放量与耕地污染负荷分析

南水北调中线上游水源地保护与水质持续安全一直是研究的重点之一。商洛市辖商州区、丹凤县和商南县被规划为丹江流域上游“水源地安全保护区”。掌握该地区畜牧养殖业发展情况、估算畜禽粪便的排放量、分析该地区常用耕地对畜禽粪便及其污染物的消纳能力、评估畜禽粪便可能造成的污染风险等是科学管控畜牧养殖业和有效实施水源地保护的基础性研究。目前,该地区尚无这些方面具体的成果和资料。本研究采用畜禽粪便排泄系数方法,估算了丹江上游流域自上游至下游的商洛市辖商州区、丹凤县、商南县2014—2016年各类畜禽粪便排放量,依据3区县的常年耕地面积分析了畜禽粪便猪粪当量耕地负荷,确定了当前商洛地区畜禽粪便猪粪当量最大适宜耕地负荷标准,并评估了3区县畜禽粪便耕地负荷的污染风险。结果表明：1）商州区、丹凤县和商南县年度平均畜禽粪便排放量猪粪当量分别为5.732×10⁵ t·a^-1、9.321×10⁵ t·a^-1和1.274×10⁶ t·a^-1;其中猪与禽的粪便占到总粪便排放量的68.06%。2）3区县畜禽粪便排放量猪粪当量耕地负荷依次为27.04 t·hm^-2·a^-1、76.72 t·hm^-2·a^-1和90.10 t·hm^-2·a^-1。3）商洛市畜禽粪便排放量猪粪当量最大适宜耕地负荷标准为61.22 t·hm^-2·a^-1。4）3区县畜禽粪便耕地负荷的污染风险警报级别分别是：商州区为Ⅱ级,稍有污染风险;丹凤县和商南县均为Ⅳ级,有较严重的污染风险。5）商州区、丹凤县和商南县的总氮平均耕地负荷分别为159 kg·hm^-2·a^-1、450 kg·hm^-2·a^-1和530 kg·hm^-2·a^-1,总磷平均耕地负荷分别是51 kg·hm^-2·a^-1、179kg·hm^-2·a^-1和199 kg·hm^-2·a^-1,生化需氧量平均耕地负荷分别为716 kg·hm^-2·a^-1、2 275 kg·hm^-2·a^-1和2 595kg·hm^-2·a^-1,化学需氧量平均耕地负荷分别为768 kg·hm^-2·a^-1、2 345 kg·hm^-2·a^-1和2 667 kg·hm^-2·a^-1,NH₃-N平均耕地负荷分别为65 kg·hm^-2·a^-1、201 kg·hm^-2·a^-1和232 kg·hm^-2·a^-1。总之,商洛市商州区、丹凤县和商南县的畜禽养殖总量大,养殖结构不合理;商洛市常用耕地面积相对较少,畜禽粪便的耕地负荷及其污染物负荷均较大,且形成自上游到下游急剧增加的态势;商洛市超量污染物排放会造成氮素和磷素等成分的淋溶和流失,对于南水北调水源地的水质安全构成较大的潜在威胁。     

陕西省森林生态承载力与环境污染压力动态关系研究

基于可持续发展理念,研究分析2008—2017年陕西省森林生态的承载状态和承载力,并通过熵权TOPSIS法对环境污染现状进行测算,分析及比较2008—2017年陕西省省域森林生态承载力的时空分布规律。研究结果发现:2008—2011年,陕西省的森林生态承载力及环境污染压力波动较大,2011年之后森林生态承载力开始呈现上升状态,尤其在2017年有了大幅度的上升;环境污染压力在2011年之后呈稳定下降的趋势;两方面的共同效应使森林承载率逐渐改善到良好的状态,并且呈现出逐年改善的趋势。基于此,提出加强森林生态承载力建设、降低环境污染能耗总量等相关措施,以确保森林生态承载率水平稳步提升。     

基于土地消纳粪便能力的畜禽养殖承载力

为了评估北京市平谷区畜禽养殖承载潜力及其污染潜势,该文针对生态涵养区果园占农用地比例大这一特点,参考欧洲标准和相关文献设定了耕地和果园的氮(磷)限量标准,并分析平谷区及其各乡镇耕地和果园对畜禽养殖的承载潜力。结果表明:1)全区农用地平均粪便负荷为16.7 t/hm2,低于30 t/hm2的国家标准,果园对粪便的负荷占农用地总负荷量的66.42%,是最主要的消纳畜禽粪便的载体;2)全区尚有一定的畜禽承载潜力,以氮、磷计分别为6.25万头猪当量和9.48万头猪当量,但各乡镇承载潜力差异显著,兴谷等8个乡镇属于过量承载,具有很高的污染风险,而大华山等9个乡镇仍有较大的承载潜力。研究结果可为平谷区养殖业布局调整、环境污染治理和畜禽粪便资源化利用等决策提供支持。     

纸坊沟流域农用地生态经济系统耦合关系研究

农用地生态经济系统的耦合态势是依据农用地资源与农业产业之间的循环链网结构予以表征的。该文基于农户尺度,采用耦合关联度和系统耦合度模型对纸坊沟流域农用地生态经济系统耦合关系及耦合态势进行了分析。结果表明:(1)农用地生态经济系统的耦合表现为农用地资源对农业产业的约束和农业产业对农用地资源的胁迫作用。耕地地块数、牧草利用率、化肥施用量、人口密度、人均耕地、可灌溉率是约束纸坊沟流域农业产业发展的主要因素;产业收入效应是影响农用地资源布局与利用的重要因素;(2)基于抽样调查的流域样本耦合度值基本介于0.5～0.8,系统耦合发展处于磨合耦合态势;(3)地理条件和农用地资源的分布状况成为影响农户农业生产的重要因素,同时也对农业产业的发展产生着制约作用,而相关的国家政策也对区域产业的发展起着重要的引导和制约作用。     

日照市生态足迹与经济增长关系的计量分析

[目的]测算日照市1994—2013年生态足迹构成及其承载状况,剖析生态足迹与经济总量以及3次产业之间的关系,为日照市生态城市建设提供理论借鉴。[方法]综合应用生态足迹、协整理论和误差修正模型。[结果]1994—2013年日照市人均生态足迹的变化呈现波动中增长的态势,年均增长率7.23%;人均生态足迹构成中,化石地所占比例最高;人均生态承载力不能满足人均生态足迹的需求,表现出生态赤字,研究期内生态压力指数增长了3.42倍;生态足迹的GDP弹性为0.489 5,其3次产业的弹性依次为0.651 5,0.624 2,-0.378 6。[结论]日照市经济增长方式属于资源消耗型,生态足迹与GDP,3次产业之间存在长期稳定关系,为使资源、环境与经济、产业之间协调发展,提高资源利用效率、发展循环经济、升级第三产业势在必行。     

中国生猪主产区养殖碳排放时空特征与脱钩效应研究

生猪主产区为中国畜牧经济的发展做出了重要贡献,但生猪养殖肠道发酵及其排泄物却是重要的温室气体排放源。本文基于2004—2014年面板数据比较19个生猪养殖优势省份的碳排放量及脱钩效应,发现生猪养殖碳排放量呈现较为明显的"上升-下降-上升"的特征;与碳排放量相反,碳排放强度则显示出"下降-上升-下降"的特点,且生猪养殖碳排放区域差异明显,研究期内生猪养殖碳排放与经济发展主要呈现较理想的弱脱钩状态。最后,本文为促进生猪低碳养殖提出了几点对策建议。     

吉林省生态足迹与生态承载力动态变化分析与预测研究

运用生态足迹理论计算吉林省1996-2010年的人均生态足迹与人均生态承载力,分析人均生态足迹与人均生态承载力的动态变化,利用SPSS软件分析得到人均生态足迹与人均生态承载力的发展预测模型.结果表明:人均生态足迹在1996-1998年呈现先升后降;1998-2010年一直保持增长的趋势,从1.7841hm²/cap增长到3.2013hm²/cap,在1996-2010年期间,人均生态承载力由1.3710m²/cap减少到1.3028hm²/cap,生态赤字从0.5601m²/cap增加到1.8985hm²/cap,吉林省的发展处于不可持续的状态;万元GDP生态足迹由3.7692hm²减小到1.0144hm²,并存在进一步减小的趋势.发展预测模型显示:2011-2025年,吉林省人均生态足迹将由3.4201hm²/cap增大到6.0073hm²/cap,人均生态承载力由1.3001hm²/cap降到1.2581hm²/cap,生态赤字将由2.1200hm²/cap增大到4.7492hm²/cap.吉林省必须采取一系列有效的措施,改变现有的经济发展模式、加大科技创新、提高人民素质,否则,生态赤字将会不断地加大,可持续发展状况将进一步恶化.     

江苏省太湖地区畜禽业产排污测算

以太湖地区水环境保护为出发点,根据对江苏省太湖地区典型规模化养猪场不同饲养阶段生猪(妊娠母猪、育肥猪和保育猪)的产污监测试验,测算了3种猪粪尿污染物的含量和产污系数,并采用排泄系数法和等标污染负荷法估算了2011年江苏省太湖地区畜禽粪便污染物排放量和水环境等标污染指数,并对污染物和污染来源进行了分析。结果表明,2011年江苏省太湖地区畜禽养殖业总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)的排放总量为2.19×105 t,常州市、苏州市、无锡市的水环境等标污染指数分别为11.54,5.70和6.10,各地区对水体的污染程度存在差异。畜禽养殖业最主要的污染物来源是家禽和猪,其等标污染负荷比分别达到49.52%和44.47%,最主要的污染物是TP,其等标污染负荷比达到67.87%,P素污染应该引起重视。     

河南种植业碳排放时空特征、脱钩效应及其驱动因素

基于2001-2021年河南省以及18个地市历年农资投入和农作物种植两大类碳源,构建种植业碳排放测算体系,评估研究期内河南省种植业碳排放量,分析省域种植业碳排放空间格局;运用Tapio脱钩模型探讨河南省种植业碳排放量与经济发展之间的相互作用,并通过LMDI模型探究种植业碳排放的主要驱动因素。结果表明：（1）河南省种植业碳排放量呈现先上升后下降的趋势,碳排放强度整体呈现逐年递减趋势;（2）农用化肥是种植业碳排放最主要的排放源;（3）河南省种植业碳排放量逐渐呈“南部高,北部低”的特点;同时,各地市的种植业碳排放强度均为递减态势,空间差异也逐步减小;（4）研究期内仅出现强负脱钩、弱脱钩、扩张负脱钩和强脱钩四种脱钩特征;（5）经济增长和城镇化水平对种植业碳排放具有正向影响,生产效率、生产结构和劳动力规模则表现出负向影响。未来应加强创新引领、坚持分类施策并优化种植结构,以实现河南省种植业低碳化高质量发展。     

镇域农用地集约利用评价及其影响因素分析——以重庆市王场镇为例

为探索镇域尺度农用地集约利用评价方法,找出影响农用地集约利用的主要因素,并提出镇域各村（社区）农用地集约利用的发展方向,以重庆市石柱土家族自治县王场镇7个村（社区）为例,构建农用地集约利用评价指标体系,并以2009年数据为基础,进行农用地集约利用评价。研究结果表明:（1）总体上王场镇7个村（社区）的农用地集约利用程度均较低,但各村（社区）之间存在一定的差异,集约利用度较高的村有1个,集约利用度中等的村（社区）有5个,集约利用度低的村有1个,总体上呈西北高东南低的特点。（2）影响王场镇农用地集约利用的主要因素为人地协调关系、社会经济发展、耕作条件、政策支持和耕作制度。各个村（社区）的农用地集约利用水平还有很大的提升空间,应通过建设高标准基本农田和生态屏障提高农用地经营的基础设施保障和环境支持,同时引进农业企业进行规模化经营,来提高农用地集约利用水平,促进现代农业的发展。     

小兴安岭典型农田生产-畜禽养殖系统氮素流动特征

为了解小兴安岭地区农田生产-畜禽养殖系统氮素投入与利用情况,以伊春市带岭区为研究区域,采用物质流分析方法,分析了2007—2015年该区氮素输入、迁移、转化和输出过程,核算了该地区农田生产与畜禽养殖氮素流动通量、流动效率及环境负荷。结果表明:2007—2015年带岭区农田生产系统与畜禽养殖系统单位面积氮素流动通量均呈上升趋势,且在2007—2012年上升幅度较大;畜禽养殖数量、农作物种植结构是影响带岭区氮素流动通量的重要因素;农田生产系统氮素利用率平均为64%,作物能较有效利用氮素;畜禽养殖系统氮素利用率约为19%,存在着较大提升空间;带岭区环境氮负荷呈现逐年增加趋势,畜禽养殖数量增加过快,粪尿氮素损失是环境氮负荷增加的主要原因。建议加强畜禽养殖科学管理,合理控制养殖规模,提高粪尿利用率,同时尽可能减少化肥氮投入,促进农田生产-畜禽养殖系统向高效、可持续方向发展。     

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。     

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。     

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。     

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。     

中国区域畜禽粪便能源潜力及总量控制研究

为了评估中国畜禽粪便资源总量及其对环境的影响,以环保部、统计局和农业部发布的区域畜禽产排污系数为基础,利用2010年的统计数据,研究了中国及各省的畜禽粪便资源总量、能源潜力及农地的氮磷负荷,并以欧盟的农地氮磷施用标准对中国畜禽养殖的环境容量和污染风险进行了初步评估。结果表明,2010年,中国畜禽粪便总量达22.35亿t,可产沼气1072.75亿m3,山东等6省市粪便资源超过1.00亿t;全国单位面积农地氮磷平均负荷为43.73kg/hm2(TN)和9.16kg/hm2(TP),北京等6省市农地氮磷负荷超标;全国畜禽养殖环境容量为129.56亿头猪当量(以N为基准),159.74亿头猪当量(以P为基准),实际养殖总量约占环境容量的1/4,考虑化肥施用的影响,约有20个省超过本省50%环境容量。研究结果为区域畜禽养殖总量控制、合理布局和粪污的综合利用提供决策依据。     

典型粪污处理模式下规模养猪场农牧结合规模配置研究Ⅱ. 粪污直接厌氧发酵处理模式

粪污直接厌氧发酵模式是当前我国畜禽粪污处理的另一种主要模式。研究粪污直接厌氧发酵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。本研究以存栏万头猪场为例,采用分步逐级计算的方法估算典型粪便处理模式——粪污直接厌氧发酵模式下,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,以期为畜牧业废弃物减排、农牧结合生态模式建立提供理论依据。结果表明:粪污直接厌氧发酵处理模式,以沼渣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272.5~285.4 hm2,或茄果类蔬菜地149.4~188.2 hm2,或果树苗木地599.4~1 248.8 hm2;该模式下粮油作物地、茄果类蔬菜地、果树苗木地每公顷分别可承载35~37头、53~67头、8~17头存栏猪排放粪便的发酵沼渣和沼液。规模养猪场应根据猪养殖数量及其周边农田面积,选择适宜的粪污处理模式及种植作物类型,因地制宜,合理调控。为了确保作物养分需求,所有作物种植模式沼液施用后还需要补充一定量的化肥。本文中9种模式均需补充钾肥,其中,辣椒-黄瓜模式钾肥补充量最高,占其需求量的48.0%;黄瓜-蕃茄模式其次,占其需求量的34.4%;粮油作物、梨和茶叶还需同时补充氮肥,补充量为51.2~193.7 kg·hm-2;茄果类蔬菜、葡萄和桃则需要补充13.8~108.8 kg·hm-2的磷肥。     

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。     

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。