江苏省4类主要秸秆和畜禽粪便空间分布及综合利用潜力研究

为明晰江苏省农业废弃物资源分布格局并进行利用潜力评估,推进农业废弃物资源化利用,助力农业全面绿色转型,本研究借助GIS构建数据批处理模型,测算各区县水稻、小麦、玉米和油菜4种作物的秸秆和猪、牛、羊、家禽4种畜禽的粪便产生量,及其在肥料化、能源化方面的利用潜力理论值,并结合热点分析结果为江苏省农业废弃物综合利用提供政策建议。结果表明:2020年江苏省4种主要作物秸秆可收集总量高达3972.00万t,以水稻和小麦秸秆为主,集中分布在江苏北部和中部。分析其肥料化利用潜力,理论上相当于1511.89万t有机碳、12.04万t N、1.59万t P、24.49万t K,能源化理论上相当于1617.52万t标准煤或6.5×10^(9)m^(3)沼气;江苏省4种主要畜禽粪便产生总量为4560.77万t,家禽粪便与猪粪最多,主要分布在东部边界和西北部地区。分析其肥料化利用潜力,理论计算相当于737.00万t有机碳、31.15万t N、29.86万t P和26.89万t K,能源化利用可折算成1036.95万t标准煤或4.9×10^(9)m^(3)沼气;99%置信度下,江苏省有10个秸秆产生热点县、7个畜禽粪便产生热点县和5个秸秆-畜禽粪便双热点县。秸秆产生热点县应根据主要秸秆种类选择直接还田、制作饲料、生产农副产品和食用菌等合适的利用方向。畜禽粪便产生热点县适于开展以粪污处理为核心的循环利用模式。秸秆-畜禽粪便双热点县则具有利用种养结合构建多层次、多元化、综合化利用格局的重要优势。此外,江苏省应根据资源聚集情况,分层、分类布设资源收集处理中心,并同步优化全省的收储运网络。

发达国家地膜应用及回收处理

本研究采用数据资料分析的方法,系统梳理了欧盟和日本地膜产品和相关标准、地膜应用与回收处理的做法和成效。结果显示:欧盟和日本使用的地膜产品以传统有色地膜为主,厚度多≥0.02 mm,是我国地膜厚度的两倍以上,相关标准要求也高于我国;欧盟和日本地膜多用于蔬菜等园艺作物上,收集处理系统完善,地膜回收率多在80%以上,基本不存在地膜残留污染问题;欧盟大部分国家和日本有较完善的废弃物管理立法,没有专门针对地膜的法律条文;由于地膜的回收率高、含杂率低,回收回来的地膜多可得到合理再利用;地膜全产业链有很好的设计与应用,值得我国学习。

农作物秸秆资源化利用问题及发展策略研究

分析了我国现阶段农作物资源化利用存在的附加值低、农户积极性不高、筹资难、农业机械化发展不均衡、人才缺乏等问题,研究适合我国农作物秸秆资源化利用的发展策略及措施,以推动我国农作物秸秆资源化利用。

我国农业面源污染研究与展望

农业面源污染会带来一定的生态环境风险。经过20多年的治理,我国面源污染基础研究和防控工作取得重要进展,构建了流域、区域或国家尺度农业面源污染源汇路径全过程监测与评估体系,基本厘清了不同生态条件下农田系统中氮磷流失的主控因子,初步探明了农田有毒有害化学/生物污染与防控机制。在防控技术层面,研发出新型、绿色肥料替代常规化肥减量投入技术与产品,氮、磷高效利用污染负荷减排技术,土壤氮、磷增容负荷减排技术,坡耕地氮磷流失阻控技术,农业废弃物资源化利用技术与消纳装备。我国农业氮、磷排放污染负荷虽整体呈下降趋势,但依然是影响我国环境质量的首要污染因子,且农业面源污染呈现新的特征,表现为养殖业尤其是水产养殖业污染问题逐渐突出,残留地膜、农药、抗生素、激素、病原微生物等新型污染物污染问题不容忽视,面源污染途径从以径流扩散为主转向淋溶、挥发、累积并重的阶段,污染介质从单一地表水体转向包括地下水体、大气以及农田生态系统并存的状态。未来应以本领域我国取得科研成果和相关信息资源为基础,利用数字技术和AI技术,构建我国农业面源污染防控技术和管理融合大数据模型和系统理论,持续加强田块、流域、区域等多尺度面源污染防控技术集成配套与工程化应用研究,培育绿色低碳农业新质生产力产业,落实防控技术工程“政—产—学—研—用”保障机制与措施,以提升区域或流域尺度面源污染防控技术的环境、经济和社会综合效益,全面推进我国农业面源污染治理工作,促进农业高质量健康发展。

中国西南地区旱坡地碳减排研究进展与展望

农田生态系统既是碳源,又是碳汇,具备很强的减排固碳潜力,对全球碳循环贡献巨大。西南地区旱坡地长期小规模、碎片化的农业生产方式给区域碳排放带来极大的不确定性。探索西南旱坡地的碳排放特征和减排途径对于改善环境、提升区域农业生产潜力具有重要意义。本研究系统总结了我国西南地区旱坡地农田生态系统主要温室气体(CO_(2)、N_(2)O)的产生环节,探讨了旱坡地固碳减排新材料与新技术的应用效果,提出了未来西南地区旱坡地的固碳减排策略。(1)鉴于西南地区旱坡地的区域资源禀赋、产业基础、生产规模、经营方式、生态功能等差异巨大,应结合地区特殊的农业生产条件,集成研发适宜的固碳减排措施和监测体系,探索全球变暖背景下西南旱坡地碳排放过程及其内在机制,以全面提升地区农业生产应对气候变化的韧性。(2)鉴于西南地区农作物复种指数较高且作物空间分布斑块化,应依据国家战略和地方规划,以绿色高产优质为目标导向,改进农业生产方式,优化产业空间布局。(3)由于西南地区旱坡地碳减排是一个复合过程,亟需根据今后较长一段时间内区域农业生产的实际结构和功能需求,有针对性地对各项成熟的减排技术、固碳产品和固碳模式进行优化组合,形成综合性的固碳减排方案。综上,本综述期望为进一步研究西南地区旱坡地农田生态系统的碳源和碳汇特征,以及合理调整农田管理措施提供全面的有效参考。

赴智利开展生物降解地膜技术交流有关情况的报告

智利位于南美洲西南部,智利农业是其国民经济四大支柱之一。与巴西、阿根廷等南美国家相比,智利农业虽然规模不大,却具有独特优势,农产品出口量位居世界前列,尤其是特色水果、蔬菜、葡萄酒和海鲜等出口量全球领先。智利在绿色可持续发展方面处于南美洲领先地位,已全面禁用一次性塑料产品,全生物降解地膜技术作为农业禁塑的重要替代措施已取得初具规模的推广成效。为交流借鉴全生物降解地膜推广经验.

全量化收集粪污厌氧发酵失稳过程中微生物群落动态变化及生态集群组装模式

通过高通量测序技术分析了全量化粪污厌氧发酵在稳定、抑制和崩溃3个阶段的微生物菌群动态变化情况,结合微生物互作网络构建,识别互作网络中关键生态集群及组装模式,以期为全量化粪污沼气工程稳定运行提供理论依据和数据支撑。结果表明:(1)在细菌门水平上,厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和变形菌门(Proteobacteria)为优势菌门,在各样品中相对丰度合计占比为96.0%。(2)在细菌属水平上,相对丰度较高的菌属为瘤胃梭菌属(Ruminiclostridium)、狭义梭菌属类群I(Clostridium_sensu_stricto_1)等。(3)在古菌属水平上,甲烷短杆菌属(Methanobrevibacter)、甲烷球形菌属(Methanosphaera)和甲烷袋状菌属(Methanoculleus)为优势菌属,在各样品中相对丰度合计占比为96.5%。(4)微生物互作网络分析揭示,全量化粪污厌氧发酵过程中的功能集群主要划分为3个模块(模块1~模块3),微生物群落在厌氧发酵受到抑制时会产生应激性调整;在产气稳定期,模块1占据主导地位,厌氧发酵系统的水解酸化菌与产甲烷菌间的协同良好,无明显的小分子挥发酸累积现象,可稳定水解产酸;在产气崩溃期,模块2、模块3的相对丰度大幅提升,并占据了模块1的生态位;微生物通过增加乙酸、丙酸等挥发性有机酸氧化菌的相对丰度和嗜酸产甲烷能力,缓解小分子挥发酸和氨氮的胁迫。

畜禽粪污主要污染物处理技术研究进展

随着畜禽养殖规模化和集约化的快速发展,大量排放的畜禽粪污引起的环境污染问题正逐渐成为人们关注的焦点。本文综述了在畜禽粪污污染物处理方面国内外相关的技术及经验,以期为我国畜禽粪污的治理提供参考与借鉴。

《农业环境科学学报》2023年刊出论文简评

本文简要地介绍了《农业环境科学学报》2023年刊出的论文涉及的研究领域,关注的热点农业环境问题,重点介绍了《学报》新视角与前沿、专论与综述、环境健康与农产品安全、土壤环境、水体环境和水产环境栏目发表论文的情况,并展望了这些领域的研究方向。

黄杨枝生物炭的特性表征及其对Cr(Ⅵ)的吸附机理研究

重金属Cr(VI)是水污染的主要来源之一,为提高园林废弃物资源化利用水平,寻找碳基吸附剂新材料,使用园林废弃物黄杨枝制备生物炭来探究其对水体中Cr(Ⅵ)的吸附机制。采取批量吸附试验研究溶液初始pH值、吸附温度和吸附时间等对生物炭吸附Cr(Ⅵ)的影响;通过BET-N_(2)、SEM-EDS、FTIR和XPS等表征方式以及Cr(Ⅵ)价态变化对黄杨枝生物炭吸附前、后进行吸附机理分析。结果表明:黄杨枝生物炭去除Cr(Ⅵ)的最适pH值为2,最佳吸附温度为55℃,吸附时间为3.0 h时,Cr(Ⅵ)的去除效率接近100%;化学吸附是其主要吸附方式,吸附机理主要包括氧化还原反应、络合作用和静电作用;低温热解的黄杨枝生物炭是一种新型高效的碳基吸附材料,可在提高园林废弃物资源化水平的同时,用于重金属Cr(Ⅵ)的处理。

北京市菜田废弃物处置产业现状、对策与展望

菜田废弃物的有效处置可有效解决环境污染问题,促进蔬菜产业提质增效、农业农村绿色发展。为了掌握北京市菜田废弃物处置现状,对北京市规模园区、合作社、生产类企业等存在的废弃物处置方面的问题进行了初步研究。基于对不同作物单位面积产废量、产废系数及产废时间的调查,从不同作物、不同区域等角度分别估算了菜田废弃物产生量,梳理了菜田废弃物处置的主要技术措施,总结了北京市各区菜田废弃物处置模式;围绕政策、资金、技术装备、宣传、监管等层面剖析了菜田废弃物处置存在的问题,从加大资金支持力度、加快配套技术装备研发、健全相关法律法规等方面研提了相应的对策及建议,并指出了菜田废弃物处置产业中肥料化处理、区域化集中处理和社会化服务方式的发展方向。

水稻灌区面源污染治理研究进展

水稻生育期与雨热同期导致灌排机率高,也导致化肥中的氮磷伴随地表径流产生大量流失成为稻作区农业面源污染的主要来源。通过对水稻高效节水灌溉制度、农田退水污染迁移转化机理和灌区退水污染协同调控技术等方面国内外研究动态系统分析,并结合国家和学科发展需求,从退水污染机理解析、灌区水资源调配模拟、灌区面源水污协同调控等方面提出了稻作区面源污染治理研究中亟待解决的关键科学问题,以期为我国农业面源污染防控提供借鉴。

机收膜杂混合物力学特性测定试验

机收后的废旧地膜含有大量秸秆、根茬等杂质,膜秆混合物各组分的物理力学特性差异影响后续机械分离效果,本文统计分析了膜杂混合物组分占比,并对棉秆力学特性和经过一个生产季的废旧地膜进行抗拉特性测定,试验统计结果显示膜杂混合物中砂土占比46.28%,秸秆占比30.20%,根茬占比6.29%,地膜占比17%。棉秆力学特性测定显示不同直径棉秆的力学特性差异显著,抗压强度范围为16.75~24.63MPa,抗弯强度范围为22.68~27.69MPa。地膜抗拉特性测定结果显示地膜抗拉力为1.28N。研究结果为膜杂混合物分离装置的结构设计和工作参数确定提供依据。

尾菜集约化处理系统的运行状况及优化分析

为探究大量未经科学化处理的尾菜污染环境及资源浪费问题的有效解决方法,以甘肃省兰州市某尾菜处理和循环利用系统工程为案例,对现行尾菜集约化处理模式下系统的运行现状进行分析。结果表明:该系统在2022年运行期间共处理尾菜48351.72 t,折合尾菜产气能力为10.85 m^(3)/t,达标废水排放量共计48646 m^(3),产沼渣共计3901.5 t,处理成本达到86.78元/t;系统在运行过程中对尾菜的可回收资源利用不充分,未实现完全无害化,整体存在效率低、能耗高和运行成本高等问题。针对现行系统存在的问题分析其原因并提出系统运行的优化方案,为尾菜集约化处理模式的工艺优化提供一定依据,对尾菜资源化利用的持续健康发展有重要意义。

新疆棉田废弃物资源化利用技术浅析

为实现新疆棉田机械化回收的残膜秸秆废弃物综合再利用,通过分析目前新疆棉田残膜及棉田废弃物污染现状,阐述了国内现有的膜秆混合物应用技术及特点,进一步分析了新疆棉田残膜废弃物资源化利用存在的问题,并提出改进建议,以期为新疆棉田废弃物综合治理提供参考。

打造生态肥料 发展健康农业

高耗低效粗放的生产方式带来了资源浪费、生态退化、环境污染和土壤板结等系列问题,制约了我国农业的可持续发展。发展健康农业必须培育肥沃健康的土壤,健康的土壤离不开生态肥料的施用,以废弃资源为原料生产生态肥料,可促进农业的生态循环,生产健康的作物,营造健康的生活。

湖南省化肥农药使用的时空分布特征研究

采用历年统计数据对湖南省化肥农药使用的时空分布特征及污染程度进行了评价研究。结果表明:2010-2021年,湖南省农作物单位面积化肥施用量均高于225 kg/hm^(2)警戒线,氮肥和复合肥是主要的施用种类,分别占化肥总施用量的32%~47%和25%~44%。2021年全省农药施用量9.11万t和施用强度36.45 kg/hm^(2)分别比2013年的12.43万t和49.63 kg/hm^(2)减少了26.71%和26.56%。从两个典型年来看,湖南省大部分区域的化肥农药施用强度较高,处于中度或重度污染区,且空间格局变化不大。湖南省化肥农药污染的时空分布特征及污染程度评价研究为农业面源污染综合防治提供参考和依据。

我国典型区域农户地膜应用与回收处理行为的调查研究

地膜是我国重要的农业生产资料,其残留污染的有效防控对于促进我国农业绿色发展具有重要意义。农户是地膜残留污染防控的基本单元,其行为直接影响防控成效。本研究采用互联网发放调研问卷的方式,在我国新疆、山东和湖北3个地膜使用具有代表性的省(自治区),对农户的地膜购买、使用、回收和处理行为开展调研,共收集389份有效调查问卷;使用二元Logistic回归分析方法,进一步研究了影响农户回收与处理地膜的因素。结果表明:调研农户中有85.9%的农户地膜购买渠道为农资零售店,且购买时有68.3%的农户主要关注地膜质量,53.2%的农户关注地膜价格;调研农户中有64.5%的农户在购买地膜时通过其拉伸强度来判断质量,但只有49.5%的农户了解新国标对地膜厚度的规定。在新疆地膜主要用于棉花、瓜类和玉米,作物地膜覆盖率分别为96.3%、48.3%和96.0%;在山东地膜主要用于花生和瓜类,作物地膜覆盖率分别为72.9%和92.3%;在湖北地膜主要用于瓜类和烟草,作物地膜覆盖率分别为40.1%和100%。地膜使用的主要驱动因素为提高收入,在新疆还有增温与保水、在山东有增温、在湖北则有控草等差异化的因素。人工回收是3个省份主要的回收方式,残膜回收率超过80%的农户仅有45.7%,回收的主要影响因素为农户的生态环境保护意识。网点回收是主要的残膜处理方式,占47.8%;塑料对环境的影响和投入成本是影响农户残膜处理行为的主要因素。农户年龄、家庭人口和不回收是否会影响耕种在5%水平上显著正向影响农户的回收行为;学历为高中以上人数、农业收入、是否会受到处罚在5%水平上显著正向影响农户的处理行为,是否有回收网点在1%水平上显著正向影响农户的处理行为。研究表明,农资零售店是调研区域农户购买地膜的主要渠道,调研区域的主要覆膜作物为棉花、瓜类、玉米和烟草,人工回收是主要的回收方式,并主要通过网点回收进行处理。此外,3个省份农户对地膜的科学认知水平还有待进一步提高,学历、农业收入、监管和是否设置回收网点会显著影响农户的处理行为。

畜禽粪肥中抗生素残留对土壤微生物及抗性基因的影响分析研究进展

简述了施用集约化养殖的畜禽粪肥对农田土壤造成不利影响的抗生素残留水平和种类,并结合抗生素检测方法的发展对国内外农田土壤抗生素残留现状进行分析。探究了抗生素对土壤微生物菌群的影响,揭示了抗生素抗性基因(ARGs)对农田土壤的潜在风险。最后展望了未来应深入了解土壤微生物和ARGs之间的作用机理,从而为管控抗生素的负面环境影响提供科技支撑。

添加微藻的水生动植物组合对畜禽养殖场污水净化效应

用正交试验方法研究了添加微藻后的不同水生动植物组合对畜禽养殖场污水的净化效果。结果表明微藻的添加对污水的脱氮除磷效果有促进作用,当小球藻的添加量为1000 mL时,对总氮、硝态氮、总磷的去除效果最好,比未添加小球藻组去除率提高4.8%、32.63%、22.18%;当小球藻的添加量为4.4×10^(6)cell·mL^(-1)时,对氨氮、COD的去除效果较好,比未添加小球藻组去除率提高25.77%、13.30%。其中去除水体总氮、硝态氮效果最佳组合为红鲫鱼270 g·m^(-2),小球藻2.2×10^(6)cell·mL^(-1),田螺400 g·m^(-2),黑藻200 g·m^(-2)。去除氨氮最佳组合为红鲫鱼540 g·m^(-2),小球藻4.4×10^(6)cell·mL^(-1),田螺200 g·m^(-2),添加黑藻和苦草(种植比例1∶1,密度200 g·m^(-2))。去除总磷TP最佳组合为红鲫鱼540 g·m^(-2),小球藻2.2×10^(6)cell·mL^(-1),田螺400 g·m^(-2),黑藻(种植密度200 g·m^(-2))。研究表明,应用正交试验可以优化水生植物组合对畜禽污水净化处理工艺,对于不同的目标污染物,具有不同的最优参数组合,综合考虑各因素对各目标污染物的去除效果的影响,可以选择污水净化工艺的最优参数组合,通过回收沼液养殖的微藻用于水生动植物组合进一步净化养殖场污水,实现废弃物资源化循环利用,对于污水深度处理技术具有良好的应用前景。