分层近根式液体粪肥施肥铲设计与试验

针对当前液体粪肥施肥铲存在的施肥不均匀、近根施肥难、作业功能单一等问题,从提高肥效、降低排放、提升性能角度出发,设计了一种分层近根、基施追施一体的液体粪肥施肥铲,设计了施肥器和避障器等关键部件,采用EDEM离散元法构建施肥铲-土壤力学仿真模型,优化追施过程施肥铲侧向排肥管参数,搭建施肥铲性能测试平台,采用清水模拟方式,开展了施肥铲分层施肥和近根施肥效果试验,结果表明：当施肥铲侧向排肥管后倾角为15°、侧向排肥管刃角为18°时,施肥铲基肥作业阻力最小;采用分层施肥方式时,当施肥铲作业速度为3km/h、排肥量为5L/s时,肥料在土壤中纵向扩散深度为235mm,较改进前单口排肥方式,纵向覆盖范围提升65%;采用近根施肥模式时,当施肥铲作业速度为1.2km/h、排肥量为3L/s时,约80%的肥料分布在距作物根部中心100mm半径范围内,较好地实现了近根施肥。     

奶牛粪便与秸秆混合发酵过程通风工艺优化

通风是影响好氧发酵的重要技术参数,但目前对于奶牛粪便好氧发酵通风缺乏系统研究,导致发酵后物料质量参差不齐,为优化奶牛粪便好氧发酵过程中的通风参数,该研究采用响应曲面法,以通风速率、通停比、通风时间为3因素,通过中心组合试验设计方法(Box-Behnken Design)设计17组试验,以含水率和病原菌去除效率为响应值,...     

京郊乡村有机废弃物资源及养分供需关系时空分异特征

为准确掌握不同地区、不同阶段农业农村有机废弃物资源及还田情况,探明作物养分供需关系的动态变化,该研究以北京郊区为研究区域,基于统计年鉴和文献资料,估算2010—2019年京郊秸秆、尾菜、林果枝条、畜禽粪污和厨余垃圾资源总量和还田量,根据作物需求和有机养分当季释放率,量化养分供给与需求的时空差异。结果表明,京郊有机废弃物及其养分量10 a间持续下降,2010年分别为1.30×10⁷、2.18×10⁵ t,至2019年分别下降了62.3%和71.8%。有机废弃物资源空间分布呈动态变化,2010年大兴区有机废弃物资源最多,2019年平谷有机废弃物资源最多。京郊乡村有机废弃物还田利用重点分布在东南部,各区有机废弃物还田养分量10a间持续降低,2019年较2010年减少53.5%～86.6%。在50%化肥配施条件下,有机废弃物有效养分供给与作物需求的匹配程度呈交错变化趋势,2010—2015年昌平、房山等区的废弃物养分过剩情况加剧,而2019年怀柔、密云等地出现养分亏缺;从养分类型看,门头沟氮、钾养分超载最严重,昌平区磷量过载严重。建议养分过剩区应结合...     

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。     

中国农业资源生态持续化的建设路径

由于经济的快速进步及农业的集约化发展,中国水、土、肥料等农业资源仍存在利用程度较低、生态环境污染较严重等问题。国内学者针对特定区域的农业资源高效利用和生态保护模式及其适应性方面开展了一些研究,但完整性和系统性还不够。该研究提出农业资源生态持续化及其建设路径的概念,总结了区域差异、产业结构、经济发展、政策条件及技术支撑等五方面是影响农业资源生态持续化建设路径的主要因素。农业资源生态持续化建设路径的构成要素包括核心模式、支撑技术、实施主体、组织方式和运行机制等五方面。通过影响因素分析和路径要素搭建,分析各要素的功能及相互作用,明确了建设路径是以适用模式为核心,以关键技术为支撑,在实施主体的推动作用下,通过采用特定的组织方式和机制而运行。该文归纳了不同区域的农业资源生态持续化建设路径,为政府、公众了解农业资源生态持续化建设路径的运行现状和发展提供参考。     

猪粪好氧发酵过程中挥发性有机物组分分析及致臭因子的确定

为了控制猪粪好氧发酵中产生的挥发性有机物(volatile organic compounds)及主要致臭物质,开展了猪粪好氧发酵试验,通过连续监测猪粪好氧发酵过程中所排放的挥发性气体,研究猪粪好氧发酵中产生的VOCs组分及其致臭因子。研究表明,在猪粪好氧发酵过程中共产生33种挥发性物质,除氨气和硫化氢外,共有31种VOCs,包括芳香烃12种,醛类8种,硫醇硫醚类4种,卤代烃4种,酮类2种,胺类1种;猪粪好氧发酵中主要致臭物质为:二甲二硫、甲硫醚、二甲三硫、乙醛和硫化氢,并建议将甲硫醚作为猪粪好氧发酵中产生的恶臭污染指示物。该研究可为猪粪堆肥过程中恶臭物质的监测、制定控制策略提供参考。     

牛粪水酸化贮存过程中氮形态转化的特性研究

近年来,随着畜禽养殖规模化的快速发展,养殖粪水的处理和利用已成为养殖业健康发展的难点和热点,粪水酸化技术是通过向粪水中添加酸化剂以降低氨气排放,减少粪水贮存中氮素损失的技术,目前此技术已经在丹麦等国推广应用,但中国对此技术的研究尚未起步,为探究粪水酸化固持氮素的效果,该研究以硫酸和明矾为粪水酸化剂,以固液分离前后奶牛粪水为处理对象,通过向粪水中添加酸化剂降低粪水pH值至6.0,分析粪水贮存中氨气排放、氮素转化以及粪大肠菌群数等指标,探索粪水酸化贮存过程氮形态转化机理。研究表明:向养殖粪水中添加酸化剂可降低6.3%~11.1%的总氮损失,能够降低粪水贮存初期中氨气的排放,同时有效抑制了奶牛粪水中粪大肠菌群的活性,使其更易达到无害化处理。酸化剂的加入一方面抑制粪水中微生物作用下的有机氮向无机氮素的转化,提高粪水贮存中有机氮的含量,减少铵态氮的产生量,另一方面酸化剂与粪水中的铵态氮结合生成稳定的铵盐,抑制了粪水中铵态氮向氨气转化的化学平衡,降低了粪水中因氨气排放导致的总氮损失,从而达到减少粪水贮存中氮素损失。     

牛粪好氧发酵挥发性物质排放特征及恶臭物质分析

不同原料好氧发酵产生的臭气物质组分和浓度存在差异。以牛粪和玉米秸秆为原料研究好氧发酵过程挥发性有机物（Volatile Organic Compound，VOCs）的产排特征及主要致臭物质，开展牛粪好氧发酵试验，采用气相色谱-质谱法分析测定发酵升温期、高温期、降温期及腐熟期等不同发酵阶段的VOCs组分和浓度，硼酸溶液吸收，盐酸滴定法测定NH3，便携式检测器（Tion NH3-H2S 300 G）测定H2S，3点比较式臭袋法测定不同发酵阶段臭气浓度。结果表明，牛粪好氧发酵过程中共检出31种VOCs，其中含硫化合物42种，醇类1种，酯类1种，酮类1种，卤代烃4种，苯系物9种，烷烃类8种，烯烃3种；在好氧发酵高温期臭气浓度最高为724（无量纲），VOCs产生与排放主要在高温期。基于恶臭污染排放标准和恶臭物质气味活度值，并结合各物质检出率、GS-MS图谱及相关性分析，发现NH3、H2S、甲硫醚是牛粪好氧发酵过程的主要致臭物质；其次芳香族化合物对臭气浓度贡献也相对较大，应进行重点监测与控制。该研究可为牛粪好氧发酵过程臭气物质减控提供理论支撑。     

规模化养猪场粪污全量收集及贮存工艺设计

基于全量收集的粪污贮存技术具有粪尿收集方便、运行成本低廉和养分利用率高等特点,在欧美等发达国家得到了普遍应用,是一种适合在中国华北、西北等地区和土地匹配较充足的区域进行推广的粪污处理与还田利用技术。文章以规模化养猪场尿泡粪全量贮存技术为研究对象,分析了尿泡粪收集量、贮存工艺控制参数、贮存设施设计和投资运行成本等内容,旨在为该技术的推广应用提供参考。结果表明:每头生猪整个饲养周期内尿泡粪收集量为0.70 m~3;粪污贮存设施分为舍内贮存池和舍外贮存罐2种,粪污贮存方法可采取舍内贮存、舍外贮存和舍内结合舍外贮存3种。粪污pH值酸化至5.5～6.5,氨排放量最高可减少80%;粪肥还田前一般要求存储时间为6个月。以存栏5000头规模养猪场为例,舍内贮存池所需容积为6 600 m~3,投资660万元;舍外贮存罐所需容积为4 118 m~3,投资206万元;舍内结合舍外贮存设施所需容积为8 214 m~3,投资651万元;粪污处理成本为3.83万元/a,施肥成本为10.8万元/a;全部粪肥还田可满足133 hm~2农田用肥,节省化肥6.0万元/a,该研究可为粪污贮存及利用提供参考。     

中国农业规划环境影响评价指标体系建立

当前中国农业可持续发展面临资源约束趋紧和环境污染加剧的双重压力。农业规划环境影响评价是从源头上控制农业污染、协调环境与农业可持续发展的重要手段,农业规划环境影响评价适用范围划分和指标体系构建是开展农业规划环境影响评价的重要基础性工作。在系统梳理现有研究成果的基础上,采用基本指标体系模式法、专家咨询法和实例验证法,确定了环境影响评价的适用范围及指标体系,提出了将占比最大、影响最直接的县级农业规划纳入到规划环境影响评价范围的建议;构建了种植业和畜牧业两大产业规划环境影响评价指标体系,大大简化了农业规划环评的指标体系,提高了农业规划环评的可操作性,将为推进中国农业规划环境影响评价工作提供有力的技术支撑。