中国畜禽粪便磷的农田消纳量及承载负荷研究

为给农业种养结合与控制畜禽粪便污染提供科学依据,计算中国不同省(市或区)主要畜禽类型粪便产生总磷(TP)、单位面积畜禽粪便TP的容纳量以及单位面积畜禽粪便TP的承载负荷。结果表明:全国畜禽粪便TP产生量是63.89万t,其中生猪、奶牛、肉牛、蛋鸡和肉鸡粪便TP分别占34.8%、13.4%、6.5%、2.5%和42.7%。总量分布山东最高,占到17.3%,其次河南,占13.2%,河北第三,占9.1%。单位面积的畜禽粪便TP容纳量北京最高,耕地面积达到29.4 kg/hm^2,播种面积达到24.1 kg/hm^2,低于耕地面积的承载量35 kg/hm^2的安全消纳的临界点。基于欧盟标准,绝大多数省的TP承载负荷均小于0.5,北京最高,耕地面积下的承载负荷是0.84。由此可见,中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解决粪便污染问题。

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。

2000—2014年河南畜养产污核算及规律分析

为研究省域畜养产污规律,在构建畜养产污核算、农田消纳、承载负荷模型的基础上,以河南省为例分析了河南省主要畜种的产污量和单位面积的N、P消纳量及承载负荷。结果表明,河南省2014年畜养产污粪便、尿液、COD、TN、TP、Cu、Zn分别为6 307.53万、6 165.88万、1 315.67万、80.67万、12.60万、0.16万、0.48万t;2000—2014年河南省畜养产污存在着阶段性规律,TN与TP的增长相对较快,但目前已趋于稳定;2014年河南省单位面积农田N、P的承载负荷分别为0.33和0.25,引导三分之一的作物种植面积用于畜养产污的还田利用就能够满足当前河南省畜养产污的消纳需求。研究方法对接污染源普查核算工作,综合考虑各畜种的养殖周期、养殖阶段和在省域的结构性变化,能够探索出不同畜养污染物在研究期内的变化差异性。

我国北方地区规模化奶牛场粪污污染防治模式评价

对我国北方地区规模化奶牛场采用的前分离垫料模式与能源化后分离模式进行技术经济性及种养平衡综合评价,结果表明在能源化后分离模式下投资成本为1749万元,较前分离垫料模式增加了559.5万元,获得副产品种类更多,年利润比前分离垫料模式提高了104.4万元。前分离垫料模式最终生成的垫料产品中的养分含量为8.74 g/kg,肥水中的养分含量为3.89 g/kg;能源化后分离模式生成的沼渣肥中养分含量为11.36 g/kg,肥水中的养分含量为7.08 g/kg。2种模式相比,能源化后分离模式下养分损失较少。针对4种典型作物,在氮素平衡条件下能源化后分离模式下粪污消纳所需农田面积比前分离垫料模式提高102.7%。通过对2种模式的比较,进一步提出了模式适用性评价指标,旨在为规模化奶牛场粪污污染防治模式的选择提供理论依据。

规模化猪场粪污生态循环利用工艺设计

为了因地制宜地选择粪污处理和资源化利用工艺,简述了生态循环利用工艺及其在山西省某猪场的应用设计,并采用养分平衡方法初步计算该猪场配套玉米地粪肥养分施用量。结果表明,该猪场施用于每公顷玉米地的液体有机肥量为168.75t/d,可满足445hm2玉米地施肥需要,每年经济效益为225.42万元。此数据为理论数据,项目投入生产后,需建立养分管理制度,对有机肥施用量进行动态调整,减少还田不当造成的影响。