基于生命周期评价的现代"草-羊-田"农牧循环系统调控

现代循环农业是实现农业绿色发展、推进乡村全面振兴的重要途径。但以农户经验构建而成的传统循环农业系统多缺乏精确的数据支持与参数匹配,使得系统的高效循环运行面临挑战。因此,本研究在数据采集与跟踪调研的基础上,采用生命周期评价对现代"草-羊-田"农牧循环系统进行实证研究,通过特征化、标准化与加权评估分析不同类别潜在环境影响,并计算系统模拟调控前后污染降级所需环境服务能。结果表明,饲料加工与湖羊养殖亚系统所产生的各类潜在环境影响都超过了其类别总影响的85%,远高于粮食种植和有机堆肥亚系统的;人体毒性和水体生态毒性在各亚系统中所产生的环境影响都较大,而陆地生态毒性的均最小。为实现污染降级每年所需空气、水体和土壤的环境服务能分别为7.42×1010、6.03×1016和1.59×1012J;通过耦合参数协调和关键技术优化对系统进行模拟调控,经测算与原系统相比每年所需各项环境服务能分别降低52%、44%和21%。该研究基于生命周期评价形成的适用于现代"草-羊-田"农牧循环系统并指导其整体调控的方法体系,对现代农牧循环系统的可持续发展与复制推广具有指导意义,同时可为其他现代循环农业系统的优化调整提供方法参考。     

以产业为支撑构筑都市型循环农业新模式——以北京房山区为例

本文以都市型现代农业典型区——北京房山区为研究案例,从循环农业理论出发,以房山区农业主导产业为基础,以房山区若干循环农业案例为载体,分析了循环农业的延伸产业链条、利用农业废弃物资源、提高农民收入、改善农村生活和生态环境等方面的机理。总结出了以食用菌产业为基础的农业废弃物资源多级转化利用循环农业模式,集优质豆类生产、加工及高端产品研发为一体的循环农业园区模式,畜禽养殖、产品精深加工和清洁生产的畜禽养加洁循环农业模式,集果品种植、加工、果文化旅游及果品废弃物资源利用为一体的种加游环循环农业模式,水资源节约利用与清洁社区建设为主的新农村建设循环农业模式等,并提出了房山循环农业发展存在的问题及未来重点方向。     

河西走廊绿色农业循环模式研究

以绿色农业理念为基础,针对河西走廊绿洲灌区环境资源特点、产业优势及生产中存在的问题,通过对当地玉米、小麦两大主栽作物秸秆饲料化利用、肉牛健康养殖、废弃物综合利用、农畜产品生产全程质量监控等技术的组装配套,研究总结形成种养结合、资源循环利用、清洁生产的绿色农业发展模式,即种养结合型模式"玉米-牛-沼-肥"、大田设施配套型模式"小麦-菇-肥-果(葡萄)"、小型养殖场型模式"牛-沼/蚯蚓-肥/饲料",并对模式的原理、特点、技术集成要点及效益进行阐述分析。对该3种模式在武威市凉州区谢河镇示范验证,农田节水30%,秸秆养殖利用率达到60%,牛羊良种化率提高30%,奶牛母犊牛生产率达88%,减少化肥施用量20%,减少生活能源支出55%,减少农业废弃物排放75%,提高农业综合效益36%。     

基于家畜单位环境承载力的农牧结合优化模型研究

通过分析种养子系统间废弃物利用的养分循环过程,确定作物秸秆到畜禽养殖和畜禽粪便到农田施用过程中对应的不同作物基于家畜单位的环境承载力,将其作为生态效益的量化指标与经济效益指标相结合,构建多目标农牧结合优化模型,并增加生态平衡约束,采用理想点法求解。结果表明,该模型能较好地耦合农牧系统,在经济效益最大化的同时,实现了废弃物资源利用的最大化和环境影响的最小化。     

广西百色市“种植-沼气-养殖+灯”生态农业循环模式研究

在总结各地生态型循环农业模式的基础上,探讨了"种植-沼气-养殖 灯"模式的概念、生产流程与循环路径。该模式以种养业为龙头,以沼气为纽带,串联种、养、加工等产业,建立沼气肥全程利用的综合性生态农业生产方式。生产流程包括养猪、养鱼、沼气、果树、诱虫灯、果实套袋等6个环节,循环路径体现了生物链间的联动协调,六位一体,每个环节在空间上互相链接。以百色市右江区四塘镇保安村那利屯作为案例,剖析了这种模式的具体实践与成效,提出了相应的政策启示与建议。     

长汀县循环农业产业联盟模式能值分析

实施种养结合,将农牧生产废弃物利用并回流坡耕地和开展地力恢复是长汀县水土保持的重要内容.应用能值分析法分析2014年长汀县循环农业产业联盟和长汀县农业生态系统(对照)的净能值产出率、能值投资率、环境负载率和可持续发展指数,以及循环农业模式能量流动特征.结果表明:2014年循环农业产业联盟的净能值产出率、能值投资率、环境负载率和可持续发展指数分别为7.12、49.35、0.44和16.26.同期长汀县农业生态系统的净能值产出率、能值投资率、环境负载率和可持续发展指数分别为1.20、3.29、0.23和5.17.循环农业产业联盟净能值产出率和可持续发展指数分别高于当地农业生态系统5.92和11.09个单位,对当地农业发展具明显带动作用.提出了有关优化循环农业产业联盟的建议:1)控制牧业生产规模;2)扩大有机肥厂生产规模;3)引进更多的种植企业,参与循环产业联盟,利用沼液;4)增加科技投入,提高沼气和沼液利用率.通过项目引导构建循环农业产业联盟模式,分析循环农业模式能量流动特征,不仅有助于说明循环农业模式实施效果,也可为循环农业模式自身优化提供理论依据.     

基于土壤碳平衡的黑土区县域种养规模优化

东北黑土区是中国商品粮的主产区，近年来存在耕地“变薄、变瘦、变硬”等土壤质量下降问题。农业废弃物作为碳源高效还田是提升土壤质量的重要途径，但目前缺少基于农业-牧业碳素循环调控的区域农业生产系统模式，以促进碳素高效还田和黑土地地力提升。为了探讨基于土壤碳收支平衡来调整农牧规模的方法，该研究选取位于松嫩平原腹地的齐齐哈尔市作为研究对象，核算齐齐哈尔市各县域土壤碳收支状况，以土壤碳排放和碳输入相平衡为目标，通过多目标线性规划方法构建齐齐哈尔市的农牧业碳平衡农业模式。结果表明，各县域主要调整方案为种植业需要减少水稻种植面积，增加玉米的种植面积，养殖业需要增加奶牛养殖规模。调整后种植业和养殖业的废弃物得到全量化利用后，农田土壤碳库不再下降。县域尺度农牧规模需因地制宜的调整，以土壤碳亏损较大的讷河县为例，在保证碳输入及农业经济收益的基础上，增加46%的玉米种植面积，减少63%的黄牛养殖规模，增加85%的奶牛，54%的生猪，76%的羊及71%的家禽养殖规模，可保持土壤碳平衡。种植业和养殖业规模调整后的有机物料还田可替代33%～49%的化肥氮投入，除克东县和克山县的玉米种植外，3种主栽作物的土壤氮承载...     

江苏省农牧系统磷元素流动特征及其影响因素分析

探明江苏省农牧系统磷素流动特征及其影响因素,可为农牧生产体系可持续发展提供理论依据。通过文献调研、数据分析等方式,结合NUFER(NUtrient flows in Food chains, Environment and Resources use)模型,定量分析了江苏省1998—2018年间农牧生产体系的磷素流动特征,明确了农牧系统磷元素流动影响因素。结果表明:1998—2018年,江苏省农牧系统磷素输入总量由423.19 Gg下降至382.86 Gg,主要减少的输入项为化肥和外源饲料,其中单位耕地面积化肥磷素投入量由78.78kg·hm~(-2)降至67.27kg·hm~(-2),外源饲料磷供应量由58.07 Gg降至46.54 Gg;农牧系统输出项中,磷素输出总量由194.24 Gg增至255.06 Gg,主要输出项为作物主产品和动物副产品,其中作物主产品磷素携出量增幅较大,由77.53 Gg增至131.86 Gg;农田生产子系统的磷素利用率由31.82%上升至52.46%,畜牧生产子系统的磷素利用率变化较小,维持在27.67%～35.31%。农牧系统磷素利用率趋势与农田生产子系统的利用率趋势较为一致,由16.55%上升至32.24%;单位农牧产品磷素损失呈下降趋势,由0.26kg(P)·kg~(-1)下降至0.12kg(P)·kg~(-1)。1998—2018年间,江苏省农牧业发展迅速,磷素总输入量逐年下降,农牧产品产量逐年上升,磷素环境总损失量(径流、侵蚀、淋溶和粪尿损失)逐年下降。受化肥投入量减少、测土配方、种植及养殖结构调整等因素影响,农牧系统磷素利用率略高于全国平均水平,养分管理取得初步成效,但仍有一定的进步空间。为促进江苏省农牧业可持续发展,应进一步控制磷肥输入、加大有机肥和本地饲料输入量、提高秸秆和畜禽粪便综合利用率、调整种植结构和养殖布局,发展小麦、玉米、水蜜桃、草莓种植业,限制蛋鸭养殖业。     

西北戈壁绿洲养殖粪污资源化利用途径探讨

西北戈壁绿洲所在区域及周边范围多为戈壁沙漠、荒滩树林。周边丰富的农作物秸秆和广阔的草场资源,为畜牧业发展提供了物质基础,而快速发展的畜牧业产生的畜禽粪便给周边环境带来了不利影响。遵循废弃物减量化、资源化、无害化与生态化的原则,建设规模化大型沼气工程,对场区周边畜禽养殖场粪污资源进行有效利用,生产沼气、沼渣沼液有机肥产品,实现养殖—沼气—种植的生产无害化的生态种养殖模式,进一步完善和构建清洁经济可持续的新型能源利用体系,带动产业发展升级,实现农副业生产的可持续发展。     

种养平衡——农业污染减排模式探讨

种植业与养殖业缺乏协调规划导致“种养分离”日趋明显,由此影响了种养系统间物质循环利用过程,导致畜禽粪便过量对生态环境造成极大危害。为此,从种养系统间物质循环与农业污染之间的内在联系出发,提出“种养平衡”发展模式,分别从以种定养、以养促种的角度探讨了种植业与养殖业平衡发展模式的实现途径：“以种定养”是从种养系统物质循环的角度合理规划养殖规模,防止畜禽粪便过量产出增加环境压力;“以养促种”是通过畜禽粪便无害化处理和科学合理地还田利用等手段,降低畜禽粪便资源化的环境风险。通过建立“以种定养”、“以养促种”的农业生产模式,实现废弃物高效循环利用,降低环境污染风险,从而缓解农业污染减排压力。     

西藏现代农牧业循环发展模式探讨

为充分认识与挖掘农牧业生产发展潜力与有效模式,推进农牧业生产建设与可持续高效发展提供思想借鉴,基于循环经济理论,对西藏不同生态发展区进行实地调查研究,采用具体分析与综合评价结合的方法,对西藏农牧业生产中青稞绿色清洁生产种植,农牧林之间内在与产出有机结合,农业与畜牧业废弃物综合开发利用,草畜与优势资源综合运用以及渔业与植物共存等方面进行了细致的梳理,总结出西藏农牧业循环经济发展模式,即青稞清洁生产型、农牧林种养加结合型、农牧业废弃物综合利用型、高寒草畜暖棚推进型以及鱼菜共养庭院型5种特色发展模式。分别是"减量化、再利用、再循环"的青稞清洁生产体系,以"高效生态养殖、科学种植以及农产品深加工"为一体的农牧林种养加结合体系,"资源优化组合与合理利用"的农牧业废弃物综合利用体系,以"气候特色、草畜平衡与科学养殖"为一体的高寒草畜暖棚体系,"水产养殖与园艺作物共促进"的鱼菜共养庭院体系。上述5种循环模式是西藏不同生态发展区农牧业发展的典型模式,具有各自的发展属性与特色,值得借鉴推广与应用,最后根据分析的结果提出推进西藏农牧业发展循环模式的4项举措与建议。     

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。     

以粪污水热资源化为核心的高效种养结合系统分析与展望

种养结合系统是实现养殖业和种植业可持续发展的重要途径。水热技术可以转化畜禽粪污生产生物原油、生物炭、水相产物和气体产物,分别具有燃料、土壤改良、农用杀菌剂和温室气体肥料应用潜力,以粪污水热资源化为核心构建的高效种养结合系统有助于提高土地对畜禽粪污的消纳能力、构建生态可持续的绿色循环农业,实现畜禽粪污资源化利用、种植业和养殖的协同高效发展。该研究基于国内外近十余年的研究,系统综述了粪污水热资源化产物在种养结合生态循环农业模式中的作用和应用潜力,论述了畜禽粪污水热转化生物原油在农业内燃机中作为燃料的研究现状,阐述了水相产物作为潜在的农用杀菌剂在作物病害防控中的作用,梳理了畜禽粪污来源水热炭在转化机理、理化特性和还田应用中的研究进展,分析了气相产物中的组分和用于温室种植的潜力。在此基础上总结了以粪污水热资源化为核心的高效种养结合系统面临的主要挑战,并对水热资源化产物农业循环应用的研究方向进行展望。研究为畜禽粪污水热资源化产物的高值利用和高效种养结合系统研究提供理论参考。     

西北旱区农业高质量发展体系的生态农业内涵与路径

西北旱区自然条件恶劣，水土资源不匹配，农业发展受到诸多障碍。为探索一条突破环境制约，且资源集约高效利用的现代农业发展道路，该文系统分析了国内外农业发展沿革与趋势，明晰了西北旱区农业发展面临的问题与挑战，构建了针对西北旱区的生态农业发展理论框架，提出了西北旱区多业态生态农业结构与提质增效途径。研究发现，生态农业是通过现代科学技术与生态工程原理，形成产供销全链条绿色循环且生态功能持续提升的一种农业体系。生态农业应具备农业资源集约化、生产过程生态化、农业经营产业化、农业管理智能化、农业功能多元化五大基本特征。该文构建了以高效益、高效率、高品质、高素质为目标的生态农业高质量发展体系，提出了集优质棉业、精品果业、优质粮草、生态养殖、特色小镇、地理产品为一体的西北旱区多业态生态农业结构，阐明了以节水控盐协同模式、生境智能管控模式、“园机”一体化模式、循环经济发展模式、城乡统筹发展模式、“三产”一体化模式为核心的西北旱区生态农业提质增效技术体系，明确了以农业高效用水和生态功能提升为核心的关键途径。同时实践经验显示，绿色可持续的生态农业发展理念对促进区域经济水平与生态环境建设效果显著，如陕西眉县绿色林果业品牌入选中欧地理标志产品名单、综合产值达58.5亿元，甘肃广河县和宁夏青铜峡市畜禽粪污资源化率超90%，新疆生产建设兵团七十七团通过秸秆资源化技术单产增加8%、土壤有机质达21.2%，内蒙古科尔沁旗通过优质牧草种植、良种培育的生态畜牧业实现了规模生产与草场保护的双赢。     

太行山石灰岩山地水土保持型生态农业试验研究

通过对地面数字高程模型的分析,基于3维地学模型的理论进行水源涵养林耗水量化分析和可视化模拟。根据不同时相的地面林斑、光照、温度、坡向、林分类型变化进行的水源涵养林耗水量的计算。小流域水源涵养林耗水量化分析对于水源涵养林的建设、保护水源、生态环境保护利用具有十分重要的意义。立足于3S技术应用的研究,通过GPS,RS获取空间数据,以GIS为分析平台,建立数字高程模型(DEM),土地利用类型、水源涵养林分类型、土壤类型等矢量图层,进行空间数据与属性数据连接、矢量数据运算等操作,采用综合彭曼公式分析了研究区域的水源涵养林单木耗水量。     

陕甘宁接壤区生态产业发展构想——以生态农业为重点

简介了陕甘宁接壤区生态产业、特别是生态农业发展的6点构想:一是按照不同地貌部位的特殊生态条件具体配置生态农业;二是根据本区生态环境的地域差异性,划分出南部旱塬农林区、中部黄土丘陵农牧区、北部长城沿线风沙牧林区、西北部沿黄灌区等4个生态区,提出分区指导生态农业发展的策略;三是发展草畜业,推进农业产业化经营;四是应用生态技术,保持农业生产的“生态性”,强调发挥传统耕作方式优点,减少化学物质施用;五是按地域生产综合体模式和“3R原则”组织工业生产,形式合理的地域工业循环体系,实现清洁生产;六是建立生态产业的激励和保护机制。     

黄土丘陵区山地立体种养循环生产能流特征与经济效益分析

为揭示陕北黄土丘陵区典型循环农业生产模式的功能和效益,研究以宜君县山地立体种养结合循环生产模式为例,分析了该循环生产模式的能量流动和经济效益特征。结果表明:山地立体种养结合模式的有机能/无机能比达到46.2,是传统种植模式的92倍;种养结合模式和传统模式的能流密度分别为19.7,7.0 MJ/(m2·a)。种养结合模式的系统内依存度为37.4%,远高于传统模式,显示出较强的系统自我维持能力和稳定性。种养结合模式的能量产投比为1.07,略小于传统模式的1.14,但其成本利润率、年均收益率和经济产投比分别达到137.6%、4.6%和2.4,均高于传统模式的81%、2.7%和1.8;种养结合模式和传统模式的投资回收期分别为4年和7年。综上,山地立体种养结合模式能够有效地利用系统废弃物,提高能量利用效率,表现出良好的经济效益和较强的抵抗经济风险的能力,在该丘陵区具有良好的推广价值。     

沼气工程对生态畜牧业系统的影响

以周口村为例，对周口村生态畜牧业系统进行能流分析，评估了引入沼气工程对村生态畜牧业系统的影响。结果表明，在生态畜牧业系统中引入沼气工程，可以将生产过程中产生的废弃物进行物质和能量的转化，实现对资源的多层次利用，形成了系统内部物质的良性循环，改善农村环境，促进经济、社会和生态环境的协调发展。     

基于能值理论的农牧交错带两个典型县域生态经济系统的耦合效应分析

农牧交错带生态经济系统耦合效应与区域经济的可持续发展紧密相关,该文运用能值理论与方法,首次提出了农牧系统耦合度的概念,并对农牧交错带两个典型县域的农牧系统耦合现状进行了分析。结果表明农牧耦合效果不好,主要表现为两种典型结构模式,一种以安塞县为代表,农牧能值总体利用率较高,但畜牧业内部结构偏重食粮动物使得高质能转化率低下;另一种以武川县为代表,农牧业结构总体上朝趋于协调方向发展,但畜牧业规模过大,由于草畜平衡严重失调,导致农牧系统耦合机制难以稳定。该文根据能值指标分析结果,还提出了提高农牧系统耦合的一些措施及关于产业结构调整的探讨。