省域尺度下畜禽粪便的农田消纳量及承载负荷研究

为了解畜禽养殖粪便还田利用消除养殖污染的重要途径,在构建畜禽粪便的农田消纳量及承载负荷模型的基础上,在省域尺度下分析了我国不同省区主要畜禽类型粪便产生总氮(TN)、单位面积畜禽粪便TN的容纳量以及单位面积畜禽粪便TN的承载负荷。结果表明,全国畜禽粪便TN产生量是380.56万t,其中猪、奶牛、肉牛、蛋鸡和肉鸡粪便TN分别占41.2%、13.7%、8.7%、1.5%和34.9%,总量分布山东最高占到15.9%,其次河南占13.4%,河北第三占9.2%。单位面积的畜禽粪便TN容纳量北京最高,单位耕地面积达到83.2kg/hm~2,单位播种面积达到68.2kg/hm~2,低于耕地面积的承载量90kg/hm~2的安全消纳的临界点。基于欧盟标准,省域尺度下的TN承载负荷均小于0.5,其中北京最高,耕地面积下的承载负荷是0.48,播种面积下的承载负荷0.39。畜禽粪便TN负荷主要来自生猪与肉鸡,差不多是畜禽TN负荷的一半,因此,畜禽粪便污染的防治主要是生猪与肉鸡,其中重点是生猪。由此可见,我国农田消纳畜禽粪便的潜力较大,通过畜禽粪便还田利用能够有效的解决粪便污染问题。     

山东省畜禽粪污土地承载力时空分异特征分析

探明山东省畜禽粪污资源的空间分布以及近十年畜禽粪污土地承载力变化情况,为合理利用畜禽粪污资源、优化畜禽养殖结构、推动种养结合的绿色农业发展提供参考。通过文献调研与相关数据资料收集,量化分析山东省作物粪污养分需求量、畜禽粪污养分供应量,将不同畜种产生的畜禽粪便量统一换算为猪粪当量,计算各市畜禽粪污土地承载力指数(I),分析山东省畜禽粪污土地承载力的时空变化特征。山东省畜禽养殖环境承载潜力存在明显的时空变异性。从空间上来看,各市畜禽粪便污染风险存在明显差异,其中青岛、淄博、聊城、菏泽以N、P为基准的I值均小于1,土地消纳畜禽粪污不超载。济南、枣庄、烟台、泰安、威海、日照、莱芜、临沂、德州以N、P为基准的I值均大于1,畜禽粪污量超过了农田的承受能力,农田畜禽污染风险较大,尤其是莱芜市以N、P为基准的土地承载力指数I分别为2.14和2.36,农田畜禽污染风险较大,养分的大量盈余可能会造成农田N、P污染。从时间上来看,近十年山东省养殖规模总体呈上升趋势,从7042万头增加到8401万头,尤其在2009年至2012年间迅速增加,增幅达13.3%。植物对粪污N、P养分的需求量呈逐年上升趋势,分别增长了10.6%、13.1%。畜禽粪污N、P养分供应量呈现上升趋势,增幅分别为8.9%、2.9%。2016年山东省畜禽养殖环境承载潜力以N、P为基准分别可达8576万、9809万头,均高于实际养殖规模(8401万头)。山东省以N、P为基准的畜禽粪污土地承载力指数I均呈波动下降趋势。山东省畜禽养殖主要集中在鲁西南、鲁中南、以及德州、潍坊等区域,其中济南、枣庄、烟台、泰安、威海、日照、莱芜、临沂、德州畜禽粪污量超过了农田的承受能力,有潜在的N、P污染风险。从以N、P为基准的畜禽粪污土地承载力指数I来看,山东省农田对畜禽粪便仍具有一定的消纳空间。     

西安市畜禽养殖结构及土地承载力分析

为了探究西安市畜禽粪便污染现状,对各区县的农田耕地和水质进行环境质量评价。在确定畜禽粪便年排放量的估算方法和畜禽粪便排泄系数的基础上,估算了2012年西安市畜禽粪便年产生量和主要污染物产生量。在了解各农业非点源污染成因的基础上,针对不同的污染源,提出了一些初步的控制对策和措施。结果表明,2012年西安市畜禽粪便总排放量约为498.41万t,其中牛和猪的排放量较高,分别占总量的46%和37%。畜禽粪便污染物COD、TP和TN产生量分别为12.52万t、8950 t和2.8万t。西安市部分区县的农田耕地负荷警报值分别达到Ⅱ级和Ⅳ级,已不同程度的超过了当地农田耕地的消纳能力,对环境构成污染威胁。畜禽粪便污染物入河情况十分严重,各污染源中,牛尿的污染率指数高达33.5%;各污染物中总氮和总磷的污染率指数分别为52%和41.5%。部分地区的畜禽养殖已经对西安市环境构成污染。     

增施有机肥减施化肥对露地白菜产量和养分利用率的影响

为通海县露地白菜生产中肥料的合理施用及削减农业面源污染提供技术支撑,通过田间小区试验,研究化肥减量施用与增施有机肥的不同施肥处理对露地大、小白菜产量和肥料利用率的影响。结果表明:与常规施肥比较,化肥减量条件下,大、小白菜的总产量仅减少0.3%～3.2%;在化肥减量基础上增施有机肥处理则增产1.1%～2.3%;大、小白菜N、P、K养分吸收量和N、P素利用率均以增施有机肥处理高于纯施化肥处理,其中,增施有机肥处理大白菜的肥料N、P素利用率分别为30.3%～33.4%和16.5%～26.6%,平均分别比常规施肥提高9.4百分点和17.1百分点;小白菜肥料N、P素利用率分别为62.9%～70.5%和67.4%～104.6%,平均分别比常规施肥提高17.9百分点和64.2百分点。集成通海露地白菜增施有机肥减施化肥技术:有机肥用量3 000kg/hm~2+全水溶性有机肥60kg/hm~2,大白菜施N 312.3kg/hm~2、P2O533.5kg/hm~2和K_2O 59.4kg/hm~2,小白菜施N 235.5kg/hm~2、P_2O_5 0kg/hm~2和K_2O 54.9kg/hm~2;有机肥作基肥一次性施入,化肥分3次对水浇施,全水溶性有机肥于第1次和第2次化肥浇施时施用。     

基于土壤有机碳密度变化率的畜禽粪便农田承载力估算

为完善面向土壤固碳的畜禽粪便承载力估算方法研究,以北大荒集团和新疆生产建设兵团种养业生产系统为研究对象,根据种养业生产现状与农田土壤固碳机制,以静稳态模型为基础,构建基于土壤有机碳密度变化率的畜禽粪便农田承载力模型;设定土壤有机碳密度变化率目标值,估算每hm²农田适宜施用畜禽粪便有机肥量与畜禽承载量。结果表明：1）当农田土壤有机碳密度维持当前水平,北大荒集团和新疆生产建设兵团农田可承载的畜禽养殖量以猪当量计分别为180.5~832.1和14.7~327.6头/hm²。2）考虑土壤固碳需求,两地畜禽养殖业未来发展潜力大。本研究成果可为区域种养结合与绿色低碳发展提供参考资料。     

海南省畜禽粪便资源分布及总量控制研究

为了评估海南省畜禽粪污资源总量及其对环境的影响,以环保部发布的区域畜禽产排污系数为基础,利用2011年的统计数据,研究海南省的畜禽粪便资源总量、COD区域分布及耕地的氮、磷负荷,并以欧盟的耕地氮施用标准对海南省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,2011年海南省畜禽粪便总量达1 741.75万t,海口、文昌、万宁、定安、澄迈、儋州和乐东7市县粪便资源超过1.00万t;全省单位面积耕地氮、磷平均负荷为192.72 kg/hm2和54.80 kg/hm2,除海口、临高、东方、乐东、琼中、白沙和昌江7个市县外,其他县市高于欧盟的限量标准;全省畜禽养殖环境容量为1 925.11万头猪当量（以N为基准）,实际养殖总量比畜禽养殖环境容量高13.01%,约有11个市县超过本省环境容量。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了决策依据。     

种养结合生产区农田氮素平衡分析——以山东省禹城为例

根据种养结构变化,对禹城农田系统氮素总体平衡状况进行了计算分析.结果表明,该区域农田系统的氮素输入、氮素输出和氮素盈余均呈逐年增加趋势,从1980-2005年按耕地平均,氮素输入由209.0 kg·hm-2增加到756.1 kg·hm-2,氮素输出由75.2 kg·hm-2增加到3007 kg·hm-2,因为输入增加幅度高于输出增加幅度,导致氮素盈余由133.8 kg·hm-2增加到455.4 kg·hm-2;从空间差异来看,禹城的11个乡镇中,只有1个乡表现为氮素亏缺,其余均不同程度地呈现出氮素盈余,其中有7个乡镇的耕地氮素盈余量在400 kg·hm-2以上,有3个乡镇的耕地氮素盈余量超过了600 kg·hm-2.如此高的氮素盈余,主要是源于大量化肥氮和粪便氮输入农田.所以,为了减少农田氮素盈余损失,禹城应在其区域范围内尽可能地减少化肥氮的投入,并对粪便氮进行合理管理和调配施用.     

陕西省有机肥施用调查及影响因素分析

为了掌握陕西省有机肥施用现状,为推广有机肥提供数据支持。2010年8月对陕西省4个县160户农民进行了有机肥和畜禽粪便利用现状的问卷调查。结果显示,50%的农户施用有机肥,38%耕地施用有机肥,提供33%的养分;农田养分投入中,有机肥的养分贡献是K〉N〉P;40%的粮食作物和70%的经济作物施用有机肥;年龄越小、受教育年限越高的农户施用有机肥的比例越大,有家庭养殖的农户全部施用有机肥;农民接受施肥信息虽以经验传统为主,但通过示范、电视节目等其他途径获取有机肥信息的农户施用有机肥的比例达81%。     

施肥对膜荚黄芪生长及黄芪甲苷含量的影响

【目的】探究不同氮、磷配比对药用植物膜荚黄芪生长和黄芪甲苷积累的影响,为延安地区黄芪施肥和品质评价提供参考。【方法】采用田间试验设置不同氮磷施肥配比,共设10个处理,分别为N0P0(对照)、N1P1、N1P2、N1P3、N2P1、N2P2、N2P3、N3P1、N3P2、N3P3(N0、N1、N2、N3分别表示施用0,120,150和180kg/hm~2尿素;P0、P1、P2、P3分别表示施用0,450,600和750kg/hm~2过磷酸钙),测定不同处理黄芪茎直径、株高、冠幅、根长、根直径和干物质积累,衡量黄芪生长状况;同时测定不同处理黄芪水分、灰分、水溶性浸出物、醇溶性浸出物和黄芪甲苷含量,探讨施肥对黄芪品质的影响。【结果】不同氮、磷配比对黄芪生长各指标影响不同。茎直径的适宜施肥方案为N2P1和N3P1处理,而N1P3和N2P3处理的株高、冠幅、根长和根直径等指标响应最优。N1P3处理黄芪终极生长量最高,较对照N0P0增加24.87%;N2P1和N2P3处理次之,对照最低。各施肥处理干物质累积总量比对照增加18.18%～70.06%,平均增加44.12%。施氮量为120和150kg/hm~2时,施磷量对黄芪水分含量的影响总体表现为:450kg/hm~2600kg/hm~2750kg/hm~2,但水分含量对氮肥响应不明显;灰分含量总体随氮磷肥施用的增加而降低;在施氮量为120～150kg/hm~2时,水溶性浸出物、醇溶性浸出物和黄芪甲苷含量总体随施磷量的增大而升高,施氮量高于150kg/hm~2时,随施磷量的升高而降低;在N1P3和N2P3施肥水平下,黄芪甲苷含量分别较对照组提高了36.36%和48.48%。【结论】合理配施氮磷肥可促进黄芪生长、干物质积累和品质提高,且以N1P3和N2P3处理效果较佳。     

施氮方式对小麦扬麦20产量和氮肥损失的影响

在江苏泰州姜堰高砂土上,通过15N标记技术,研究施氮方式和施氮水平对小麦产量和氮肥利用率的影响。结果表明,氮肥1次条施的最佳施氮量和最高产量分别为160 kg·hm~(-2)和5.67 t·hm~(-2),均明显低于分次施用的240 kg·hm~(-2)和6.33 t·hm~(-2)。80~160 kg·hm~(-2)施氮量时,小麦地上部分各部位吸氮量无显著差异;240 kg·hm~(-2)施氮量时,分次施用的小麦籽粒、秸秆和地上部分吸氮量比1次条施分别增加12.3%(P0.05)、28.5%(P0.05)和16.4%(P0.05)。分次施用条件下,肥料氮小麦吸收率随施氮量增加而增加;1次条施条件下,肥料氮小麦吸收率随施氮量增加呈减少趋势。80 kg·hm~(-2)施氮量1次条施的氮肥损失率比分次施用减少11.6%(P0.05),160 kg·hm~(-2)施氮量1次条施的氮肥损失率与分次施用无显著差异,240 kg·hm~(-2)施氮量1次条施的氮肥损失率比分次施用增加17.0%(P0.05),氮肥表观利用率的变化与氮肥损失率相反。     

基于种养平衡的吉林省辽河流域农田畜禽粪便负荷研究

为明确吉林省辽河流域畜禽养殖污染现状,优化调整产业养殖生产布局,结合国内外相关研究核算了畜禽粪便产生量和农田负荷量,并基于种养平衡理论进行畜禽养殖环境承载力分析。结果显示:2017年吉林省辽河流域畜禽粪便产生量达537.59万t,农田粪便平均负荷量为5.43 t·hm^-2·a^-1,其中辽源市区的农田粪便负荷量最大,为12.09 t·hm^-2·a^-1。畜禽养殖氮、磷环境承载力平均值分别为131.39 kg·hm^-2和20.65 kg·hm^-2,其中四平市区的氮环境承载力最小(78.64 kg·hm^-2),辽源市区的磷环境污染风险值最大(1.08),东辽县的氮和磷污染风险等级均达到Ⅱ级。畜禽养殖环境承载力和粪便负荷风险评估表明,辽源市区畜禽粪便污染情况最为严重,该区域属于氮和磷污染中等风险区,已对农田环境产生了威胁,此外四平市区属于氮污染中等风险区和磷污染低风险区,东辽县属于氮和磷污染低风险区。流域内其余市县的畜禽养殖环境承载力和粪便负荷量则处于安全范围,对周围农田环境基本无影响。     

基于养分平衡理论的商洛市畜禽粪污土地承载力研究

为了合理调控商洛市畜禽养殖规模和结构,促进土壤—种植—养殖的良性循环发展,也为保护丹江水源地水质安全提供基础数据,本研究基于土壤养分平衡理论,并运用《畜禽粪污土地承载力测算技术指南》,评估了2016年商洛市及其各区县畜禽粪污土地承载力水平。结果表明:2016年商洛市畜禽粪污(肥)施用比例为14.65%,畜禽粪污土地承载力按照氮磷养分估算分别为72.99万头猪当量和85.09万头猪当量,远低于实际存栏187.50万头猪当量;如果把畜禽粪肥施用比例提高到50%,商洛市畜禽粪污土壤承载力按氮磷养分估算可分别提高到249.11万头猪当量和290.41万头猪当量。在承载力249.11万头猪当量的理想状态下,全市耕地畜禽粪肥氮磷养分负荷分别为89.35 kg·hm~(-2)·a~(-1)和15.32 kg·hm~(-2)·a~(-1),耕地负荷较为安全;按2016年当季播种面积估算的承载力为5.07头·hm~(-2)·a~(-1),符合《指南》推介的标准。综上,商洛市2016年畜禽粪污土地承载力较低,应大幅度增加畜禽粪肥施用比例,减少化肥施用量,提高种植业和养殖业的生产潜力。     

畜禽有机肥氮在冬小麦季对化肥氮的相对替代当量

【目的】不同类型畜禽有机肥氮素在组分和有效性方面存在明显差异，以化肥氮为参考标准，明晰不同畜禽有机肥氮素相对化肥氮的有效性，可为有机肥合理施用及有机无机科学配施提供理论依据。【方法】选取腐熟风干基猪粪、鸡粪、牛粪及化肥为材料，施氮（N）量均设置6个水平（0、40、80、120、160、200 mg·kg-1干土），采用田间土柱栽培试验，分析不同肥料处理对冬小麦产量和氮素吸收量的影响，利用作物吸氮量或产量与化肥施氮量之间的响应关系，研究估算3种畜禽有机肥氮素对化肥氮的相对替代当量。【结果】（1）化肥处理和有机肥处理的小麦籽粒和地上部生物量均随施氮水平的提高而增加。在40—120 mg·kg-1干土施氮水平下，化肥和猪粪处理对籽粒和生物产量的提升幅度高于鸡粪和牛粪；在160—200mg·kg-1干土施氮水平下，化肥、猪粪和鸡粪的籽粒产量无显著差异，但均显著高于牛粪处理。（2）等氮条件下，化肥处理对小麦籽粒/地上部氮吸收量的提升幅度高于有机肥处理；3种有机肥相比，小麦地上部氮吸收量由大到小的顺序为猪粪、鸡粪、牛粪；有机肥处理的氮素回收率随施氮水平增加呈先升高后降低趋势，而化肥处理呈逐渐降低的...     

基于农田土壤重金属污染风险筛选值的畜禽粪污农田承载力估算

针对有机肥施用中,畜禽粪便中重金属造成农田土壤污染的问题,对重金属在养殖业-种植业生产系统中的流动过程进行分析,建立基于农田土壤重金属污染风险筛选值的畜禽粪污农田承载力估算模型,以黑龙江农垦和新疆生产建设兵团的养殖业-种植业生产系统为研究对象,计算获得相应的畜禽粪污农田承载力.结果表明:1)在水稻、玉米和大豆种植情况下...     

郑州市农用地畜禽粪便氮负荷估算及利用途径探讨

从资源利用的角度,以土壤植物营养学原理为指导,结合前人的研究成果,估算了郑州市土壤最大氮承载量和2009年畜禽粪便氮负荷量,同时对其环境风险进行分析评价,最终提出了畜禽粪便的利用途径。结果表明:郑州市单位面积土壤最大氮承载量为144.9kg/hm2,2009年郑州市畜禽粪便氮负荷量为88.0kg/hm2。在农作物秸秆还田的基础上,对畜禽粪便进行发酵、堆肥等无害化处理之后,将其全部施入郑州市农田不会造成环境污染。从局部来看,郑州市不同区域土地对畜禽粪便的消化能力不同,其中消纳畜禽粪便能力最强的是中牟县,单位面积土壤最大承载量高达200.4kg/hm2。     

我国春麦区小麦化肥有机替代潜力分析

【目的】明确我国春小麦养分管理的主要问题,因地制宜地提出不同省（区）春小麦化肥有机替代的技术途径,为春小麦生产化肥零增长和可持续发展提供参考。【方法】通过农户实地调研与农户调研文献资料收集的2 166组数据,比较分析不同省（区）春小麦养分管理存在的问题。通过国家统计局网站2018年公布的最新牲畜数量、春小麦播种面积和产量等数据,利用已发表文献关于牲畜粪、秸秆和绿肥作物的养分含量,定量化分析春小麦主要省（区）的化肥有机替代潜力,结合气候、土壤和有机资源现状,提出适宜不同省（区）春小麦有机替代途径。【结果】化学氮肥和磷肥施用过量、钾肥和有机肥施用不足是我国春小麦养分管理存在的主要问题,其中尤以内蒙古西部和宁夏黄灌区氮肥过量施用最为严重。春麦区大牲畜和羊的数量约占全国的1/3和1/2,牲畜粪提供的氮（N）、磷（P₂O₅）、钾（K₂O）养分量分别为238.6×10 ⁴、57.6×10 ⁴和141.0×10 ⁴ t·a ^-1,牲畜粪N、P₂O₅和K₂O在春小麦上的有机替代潜力分别为78.2%、48.1%和43.1%。春麦区秸秆还田总量折合410.2×10 ⁴t,单位面积麦田氮（N）、磷（P₂O₅）、钾（K₂O）可还田量分别为11.4、2.5和31.9 kg·hm ^-2,通过秸秆还田N、P₂O₅和K₂O当季有机替代潜力分别为4.9%、3.3%和22.7%。通过绿肥进行春小麦有机替代,绿肥的养分如充分释放完全可以满足春小麦对氮、磷、钾养分的需求。【结论】针对我国春小麦化肥过量和不合理施用的问题,可以通过牲畜粪肥、秸秆还田和种植绿肥三大有机替代途径加以解决。其中,牲畜粪肥在春小麦上N、P₂O₅和K₂O的有机替代潜力分别为78.2%、48.1%和43.1%;秸秆还田N、P₂O₅和K₂O当季有机替代潜力分别为4.9%、3.3%和22.7%;绿肥的养分如充分释放完全可以实现春小麦化肥氮、磷、钾的有机替代。不同省区在选择有机替代方式时应从资源、成本和技术等角度综合考虑。     

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。     

甘肃沿黄灌区高产农田培肥指标的试验研究

对沿黄灌区高产栽培的主要模式──小麦玉米带田的配方施肥、土壤和作物养分供吸动态规律、化肥施量与作物产量的关系以及产高农田的土壤肥力变化进行了３年的试验研究，总结出在９×１０￣４ｋｇ／ｈｍ￣２优质农肥的基础上，化肥投施量为３７５～４５０ｋｇＮ／ｈｍ￣２，２２５～２７０ｋｇＰ＿２Ｏ＿５／ｈｍ￣２是该区高产农田（≥１５００ｋｇ／ｈｍ￣２）的最佳培肥方案，并定出高产农田土壤肥力二级营养指标。     

有机物料还田和减施氮肥对麦-玉周年农田碳氮水足迹及经济效益的影响

为研究不同有机物料还田与减施氮肥处理对农田碳氮水足迹及经济效益的影响,本试验以单施化肥处理（CK,纯氮270kg·hm^-2）为对照,设置了秸秆（J）、秸秆+牛粪（JF）、秸秆+菌渣（JZ）3种有机物料还田方式,耦合减施氮肥10%（N1,243 kg·hm^-2）、20%（N2,216 kg·hm^-2）、30%（N3,189 kg·hm^-2）3个施氮水平,共计10个处理。结果表明：与单施化肥相比,有机物料还田与减施氮肥处理能够显著提高作物产量及农田经济效益,且JZN1、JN2和JFN3处理对农田经济效益的提高效果最显著;JN1、JN2、JFN2、JFN3和JZN3处理均可以有效增加农田的净碳值及碳效率,降低农田的生产氮足迹,增加其输出氮足迹,提高氮投入有效利用水平,同时降低农田水足迹。其中JFN3处理可以在保证农田经济效益的同时,显著提高其碳效率、降低生产氮足迹、提高氮投入有效利用水平、降低农田的水足迹。因此建议豫北地区采用秸秆+牛粪还田、配施纯氮189 kg·hm^-2的施肥方式。     

菜心土壤速效磷丰缺指标及合理施磷量研究

在广东赤红壤地区不同土壤磷含量的菜园土进行菜心磷肥田间试验.根据18个试点的试验结果,提出了质地为中壤土的菜园种植菜心的土壤速效磷丰缺指标,菜心产量与土壤速效磷含量呈抛物线相关.施磷肥增产显著的菜田占68%,增产率为28%~51%;适宜的土壤速效磷(P)为54.6~87.8 mg.kg-1;低于此范围应补充磷肥,超过此范围应控制施磷肥.不同磷肥施用量试验结果表明,菜心产量与施磷肥量呈抛物线相关,在低、中、高肥力水平的菜园土种植菜心,要求菜心产量达到6 441~6 515、6 542~6 693和6 880~7 189 kg.hm-2时,推荐磷肥(P2O5)用量分别为50.0~76.5、50.0~72.6和50.0~64.1 kg.hm-2.