中国畜禽粪尿养分资源及其还田的时空分布特征

为准确掌握中国不同地区畜禽粪尿量、畜禽粪尿氮磷钾量及其还田利用随时间变化特征,该研究基于统计数据和文献资料,估算各地区畜禽粪尿量、养分量及各种畜禽粪尿所占比例,分析不同时期畜禽粪尿养分还田量的地区间差异。结果表明:1980s,1990s,2000s和2010s全国畜禽粪尿(鲜质)资源量分别为276 177.41×10~4,391 083.29×10~4,445 885.84×10~4,423 422.87×10~4 t,30多年增长了53.32%,其养分资源分别为2 523.86×10~4 t(N 1 249.47×10~4 t,P_2O_5 230.64×10~4 t,K_2O 1 043.75×10~4 t),3 686.59×10~4 t(N 1 820.79×10~4 t,P_2O_5 327.13×10~4 t,K_2O 1 538.67×10~4 t),4 296.77×10~4 t(N 2 124.13×10~4 t,P_2O_5 401.29×10~4 t,K_2O 1 771.35×10~4 t)和4 089.40×10~4 t(N 2 017.66×10~4 t,P_2O_5 421.17×10~4 t,K_2O 1 650.57×10~4 t),30多年增加了62.03%,其中东北地区增幅最为明显。河南、四川、山东、湖南、云南和内蒙古的畜禽粪尿及其养分量约占全国的40%。全国不同畜禽粪尿及其养分量占总量的比例依次为:牛猪羊家禽马驴骡,但各地区有一定差异。西北、西南和东北地区牛粪尿及其养分占比较大,长江中下游地区猪粪尿及其养分占比最高,西北地区羊粪尿及其养分占比最大,东南地区禽粪及其养分占比最高,马、驴、骡粪尿及其养分在各地区占比都相对较小。1980s,1990s,2000s和2010s全国畜禽粪尿氮磷钾总养分还田量分别为1 132.73×10~4,821.36×10~4,1 860.52×10~4和1 709.19×10~4 t,还田率分别为44.88%,22.28%,43.30%和41.80%,河北、河南、山东、湖南、内蒙古、四川、云南和广西省畜禽粪尿养分还田量约占全国还田量的50%。2010s全国畜禽粪尿N,P_2O_5和K_2O还田量分别为615.91.91×10~4,297.70×10~4和795.58×10~4 t,还田率分别为30.53%,70.68%和48.20%。该研究为中国和各地区畜禽粪尿养分资源的合理利用和化肥零增长下畜禽粪尿养分管理提供科学依据。     

黄淮海地区农作物秸秆资源分布及利用结构分析

为推动区域农作物秸秆全量化利用,以黄淮海地区5省市为研究对象,对各类农作物秸秆进行了统计分析,计算了5省市农作物秸秆资源量、秸秆资源密度、人均秸秆资源占有量,明确了秸秆资源分布及利用现状,初步分析了秸秆全量化利用的潜势。结果表明:黄淮海5省市农作物秸秆资源理论数量达到2.4×108 t,可收集量达到2.1×108 t。秸秆综合利用率达76%,其中肥料化、饲料化、基料化、能源化、原料化利用分别占已利用量的49.0%、31.6%、4.4%、8.8%、6.2%。秸秆资源密度和人均秸秆资源占有量均高于全国平均水平。通过分析黄淮海各省(市)秸秆潜在利用途径,预测竞争性秸秆利用需求量为1.5×108 t,分别为肥料化6.7×107 t、饲料化5.7×107 t、基料化1.1×107 t、原料化1.8×107 t,秸秆资源可能源化利用量则为8.80×107 t。在已有利用结构基础上,黄淮海地区秸秆实现全量化利用的总体趋势表现为"两个增加"、"一个减少"、"两个调节",即基料化和原料化利用分别增加2.5×106和6.3×106 t,饲料化利用减少4.8×105 t,肥料化利用调节范围为-2.2×107~7.2×107 t,能源化利用调节范围为0~7.2×107 t。并提出"区域统筹,整体推进",建立长效运行机制的工作思路。     

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%。     

苏州市农田-畜禽-家庭系统废弃物氮的量化及其环境影响

为了解食物链过程废弃物氮流情况及其环境影响,以我国经济发达地区苏州市为对象,基于农田生产-畜禽养殖-家庭消费系统,使用清单核算方法,估算了该市农田种植、畜禽养殖及家庭食物消费活动产生的废弃物氮量,并对废弃物氮的资源化利用水平及环境影响状况进行了评价。结果表明:苏州市农田生产-畜禽养殖-家庭消费系统一年共产生废弃物氮5.35万t,其中59.76%来自居民食物消费活动,57.53%损失进入环境。秸秆氮、畜禽粪尿氮、餐厨垃圾氮和人粪尿氮的资源化率分别为84.03%、49.26%、37.72%和21.99%。1.70万t废弃物氮进入水环境,造成的水体氮浓度达到4.3 mg/L,是Ⅲ类水环境质量标准的4.3倍;大气环境废弃物氮负荷量0.58万t,其主要来自粪尿废弃物,并以氨氮形态为主;废弃物氮的农田负荷警戒值为0.15~0.22,属Ⅰ级无污染水平。通径分析表明人口因素和政策科技因素是影响废弃物氮环境排放的两个最主要驱动因素。本文建议苏州市在农业生产中增施粪尿有机肥,在废弃物管理中通过秸秆多样化利用、粪尿科学管理以及餐厨垃圾专门处理等综合措施来改善当地环境污染状况。     

重庆农村有机废弃物资源化利用现状与建议

农村有机废弃物包括农作物秸秆、人畜粪尿等,具有污染和生物质资源双重特性。本文分析了重庆农村有机废弃物资源化利用的现状及存在的问题,并在此基础上提出四点建议。     

京津冀秸秆养分资源及秸秆焚烧气体污染物排放定量估算

为推动区域农作物秸秆综合利用,减少秸秆露天焚烧气体对环境的影响,以京津冀地区为研究对象,评估分析了各类农作物秸秆资源产生、利用状况及其应用潜力,并定量估算了该地区主要农作物秸秆露天焚烧气体污染物排放特征。结果表明,2012年京津冀地区农作物秸秆资源总产量为5 406.9万t,秸秆中氮、磷、钾养分资源总量分别达到3.7×10~4、7.4×10~4、1.0×10~6 t。秸秆资源化利用方式主要以还田为主,北京市、天津市、河北省还田量分别占秸秆量的67.7%、27.3%和61.2%。秸秆露天焚烧主要以小麦和玉米秸秆为主,占田间秸秆焚烧总量的93.03%,焚烧排放的污染物总量分别达到1.0×10~6和4.8×10~5 t。基于京津冀地区秸秆利用现状,建议因地制宜地推动秸秆全量化利用,并在秸秆还田机制、离田利用机制、组织管理机制、技术研发机制等方面出台系统配套的政策措施,以期为中国不同区域秸秆资源的科学利用提供参考。     

中国畜禽粪尿中养分资源数量及利用潜力

【目的】 有机与无机肥配合施用是提高农田生产力和改善土壤生态系统的有效措施,也是农业可持续发展的要求。理清中国畜禽粪尿资源数量及其养分资源量,对畜禽粪尿资源充分利用、提高肥料利用率、实现化肥使用量零增长和保障国家粮食安全具有重大意义。 【方法】 以中国主要畜禽种类役用牛、肉牛、奶牛、羊 (山羊和绵羊)、马、驴、骡、猪 (育肥猪和母猪)、兔和家禽为研究对象,研究的主要农作物包括水稻、小麦、玉米、大豆、马铃薯、花生、油菜和棉花。通过查阅中国统计数据和公开发表的文献资料对2015年中国畜禽粪尿资源数量及其养分资源量进行估算,同时对各地区不同作物最佳施肥量进行统计,分析畜禽粪尿不同比例还田下氮、磷、钾输入量分别占化肥用量百分比。 【结果】 2015年中国畜禽粪尿数量31.584亿t,氮 (N)、磷 (P₂O₅)、钾 (K₂O) 养分资源总量分别达到1478.0万t、901.0万t和1453.9万t,其畜禽粪尿数量以猪最大,其次为肉牛和奶牛,分别占总量的36.8% (猪)、24.8% (肉牛) 和9.9% (奶牛),粪尿总养分量以猪最大,其次为肉牛和羊,分别占总量28.2% (猪)、22.8% (肉牛) 和15.0% (羊)。粪尿数量和养分资源量以西南和华北地区最多,粪尿数量分别占全国总量的22.3%和21.5%,养分资源量分别占全国总量的21.3%和21.9%,省市之间以四川、河南和山东最多。畜禽粪尿全量还田其养分输入量分别为811.8万t (N)、856.6万t (P₂O₅) 和849.5万t (K₂O),分别占化肥用量的37.3% (N)、87.6% (P₂O₅) 和65.9% (K₂O)。 【结论】 中国畜禽粪尿数量及其养分资源量依然巨大,具有广阔的利用空间,充分利用畜禽粪尿养分资源是实现化肥减施增效的重要途径,畜禽粪尿全量还田下理论上氮、磷、钾施用量可以减少37.3%、87.6%和65.9%。      

区域秸秆资源分布及全量化利用潜力分析

为进一步提高秸秆综合利用率,促进秸秆利用产业科学合理化,推动区域秸秆全量化利用,以湖南省为研究对象,对主要农作物秸秆资源量、人均秸秆占有量等进行了估算,明确了湖南省秸秆资源空间分布特征;同时结合湖南省秸秆利用竞争性需求量计算分析了全省秸秆全量化利用潜势。结果表明:2018年湖南省主要农作物秸秆理论和可收集资源量分别为4 021.7和3 039.1万t,主要以水稻秸秆为主,占比约65%;其次为油菜、蔬菜和玉米秸秆。不同农作物秸秆表现出不同的空间分布特征,水稻、油菜和蔬菜秸秆总体呈现自西向东、由南向北逐渐增加的趋势,而玉米秸秆则表现出相反的变化趋势。全省人均秸秆资源占有量仅为0.68 t,远低于全国平均水平。通过分析秸秆潜在利用途径,预测湖南省肥料化需求量为887.3万t,饲料化需求量为885.1万t,基料化需求量为83.2万t,原料化利用量为65.7万t;剩余秸秆可能源化利用量为1 117.9万t。结合目前湖南省秸秆资源利用结构,全省实现秸秆全量化利用的总体趋势应为在保持基料化和原料化利用的基础上,适当减少肥料化,提高饲料化和能源化利用比率。     

湖北京山县农作物秸秆综合利用现状、存在问题及对策

露天焚烧农作物秸秆不仅浪费农业资源,污染环境,甚至会引发火灾,影响道路交通安全,严重威胁人民群众生命财产安全。京山县通过加强领导,政策引导,积极采取秸秆肥料化利用、饲料化利用、基质化利用、能源化利用等措施,实行农业废弃物资源化利用,走农业可持续发展道路,从根本改变了露天焚烧秸秆的局面。为今后进一步把京山县农作物秸秆综合利用率提高到95%以上,本文提出了相应的对策。     

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。该研究将湖北省分为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tN、14.03万t P₂O₅、52.06万tK₂O。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23.9...     

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。     

城乡有机废弃物资源化利用现状及展望

分析了城乡有机废弃物如畜禽粪便、农作物秸秆、餐厨垃圾和城市污泥等资源的利用及研究现状,提出了制约有机废弃物资源化利用发展的若干问题,并从法律保障、顶层设计、政策支持和技术发展等方面给出了建议和对策,以期为城乡有机废弃物资源化利用提供参考。     

农业废弃物处理技术的分析

农业废弃物的资源化利用是节能减排和实现可持续发展的重要途径。本文首先分析了农业废弃物处理现状与存在问题,介绍了目前的能源化、肥料化、饲料化、材料化、基质化和生态化等利用方式;其次,分别介绍了秸秆、畜禽粪便、农村垃圾、农村污水4种主要农业废弃物的常用处理技术,同时对各项技术的应用特点、发展难点和发展前景进行了分析;最后,提出了农业废弃物处理的分类利用模式,提出了加快发展农业废弃物处理的政策建议。     

中国北方平原地区种养循环农业现状调研与发展分析

中国各地根据自然条件、产业类型及资源禀赋等形成了不同的种养循环农业模式,然而,针对北方平原地区(包括东北地区、西北地区和黄淮海地区)的种养循环农业模式尚缺乏系统研究,可复制可推广可持续的典型模式亟待总结.该文以实地调研和文献资料总结分析形式,对北方平原地区121个种养大县的农业废弃物资源化利用系统调研分析,梳理总结出中国北方平原地区基于农业废弃物(畜禽粪污、秸秆、尾菜等)资源化利用,形成以沼气工程、好氧堆肥和秸秆资源化为纽带的种养循环农业模式.同时,深入分析现有种养模式存在问题,仍需优化种养业格局实现种养平衡,构建评价体系,因地制宜选择种养模式,加快关键技术研发,以指导北方平原地区乃至全国种养循环农业发展.     

CDM对促进浙江省畜禽废弃物回收利用的节能减排潜力研究

在国内外研究工作的基础上,介绍了畜禽废弃物的各种有效利用途径,简述了我国的畜禽废弃物利用状况,对浙江省畜禽养殖场开展清洁发展机制项目活动做了具体调查和潜力研究,量化了浙江省通过畜禽废弃物沼气发电CDM项目活动对于节能减排所能起到的促进作用。研究结果显示,浙江省每年畜禽养殖业产生粪尿总量达到523.94万t,污水总量达到1554.25万t,预计每年可减排CO2372.9万t,预计发电总装机容量可达100MW,基于CDM的沼气发电项目在节能减排方面发展潜力巨大。     

黑龙江省农作物秸秆资源利用现状及中长期展望

黑龙江省农作物秸秆资源丰富,但各地区分布差异大。该文通过对黑龙江省农作物秸秆资源全面调查,研究了各地区的秸秆资源量及利用现状,并根据经济社会发展趋势对农作物秸秆资源量以及利用途径进行了中长期预测。结果表明,2007年黑龙江省农作物秸秆主要分布在哈尔滨、绥化、齐齐哈尔和佳木斯,占全省的73.8%,秸秆利用主要以家庭燃用为主。扣除家庭燃用、秸秆还田以及养畜等用途外,预测到2015年黑龙江省剩余秸秆资源量为315万t,2020年为511万t,并根据预测结果将黑龙江分为3个类型区,建议对各区采取不同的利用技术。     

郑州市农业废弃物有机质资源量估算及利用分析

从资源利用角度,在调查的基础上,结合国内外有关研究,确定郑州市秸秆及畜禽粪便估算方法和各种估算参数,估算了郑州市农业废弃物及其有机质资源量,并对郑州市耕地土壤有机质需求量进行计算,分析供需平衡。结果表明,2008年郑州市作物秸秆资源量2003107t,畜禽粪便5373109t,两者共可提供有机质2458405t;郑州市耕地土壤有机质需求量为2415188t,供需基本平衡。     

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。     

东北粮食主产区秸秆和畜禽粪便资源化现状问卷调查及建议

东北作为我国主要的粮食产区和畜禽养殖区,因秸秆和畜禽粪便造成的污染问题越来越突出。作物秸秆和畜禽粪便均属于可供开发利用的生物质资源,它们的资源化循环利用对于缓解环境压力和农业可持续发展具有重要的意义。本文以问卷法、座谈法、访谈法及新媒体投票法等方法,调研了东北三省生产者对废弃物资源化技术的认知程度和执行意愿,并对废弃物资源利用存在的问题进行了分析。结果表明:从事农业生产的生产者中,90%以上的生产者对秸秆及畜禽粪便的资源化利用比较认可,期待通过废弃物的资源化利用改善生活环境,减少资源浪费,进一步推进经济发展。建议加大农业废弃物的技术推广和资金补贴,加强监管力度,提高环保意识,以达到农业废弃物的资源化循环利用,改善农业生态环境的目的。     

考虑种养平衡的黄淮海小麦-玉米模式下畜禽承载量估算

黄淮海地区作为中国种植业与养殖业优势区,随着国家对农作物秸秆和畜禽粪便所带来农村环境问题的日益重视,研究该区域"以种定养"、实现种养业废弃物资源化利用、践行绿色发展理念显得尤为重要。以区域种植业实际生产情况为基础,确定典型种植模式下可施用畜禽粪便类有机肥量,经推导计算后确定区域畜禽养殖种类与数量。该文选取河北、河南和山东为黄淮海地区典型代表,在保障粮食产量和满足农田环境风险评估的基础上,研究小麦-玉米生产模式中,畜禽粪便类有机肥每年可施用量,经推导得到高温好氧堆肥处理前的畜禽粪污资源量,进而计算得到每年可承载的不同种类畜禽养殖量。这样既可满足种植业生产的肥料需求,也能缓解养殖业粪污带来的环境压力。研究结果表明:黄淮海地区小麦-玉米生产模式中,每公顷农田每年可利用6头奶牛或18头肉牛或47～51头生猪或731～789只蛋鸡或8 062～8 705只肉鸡粪便N量。在实际生产中,土壤肥力和土壤微生物等多因素影响有机肥可施用量,不同种类畜禽的农田承载量还需进一步优化。该研究为促进黄淮海地区种养结合提供一定的理论基础。