黑土地保护视角下黑龙江省畜禽养殖环境效应分析

为合理利用畜禽粪污资源,保护黑龙江省黑土地资源,优化农畜业生产布局,实现农牧业绿色发展,本研究基于2011—2020年统计数据及文献资料,测算了黑龙江省畜禽粪污排放情况,并据此分析黑龙江省畜禽粪污资源化利用潜力及畜禽养殖环境承载力。结果表明:从时间动态来看,2011—2020年,黑龙江省畜禽粪尿、粪尿养分、COD排放量均有小幅下降,降幅分别为3.68%、3.24%和5.82%;畜禽粪污的化肥替代潜力虽整体略有下降,但10年来均保持在35%以上,2020年化肥替代潜力已达到41.89%,具有较高的有机肥替代化肥潜力;黑龙江省畜禽粪污的能源潜力略有增长,但对煤炭的替代潜力呈下降趋势且替代作用并不显著,2020年畜禽粪污的沼气潜力为46.74亿m^(3),折合为标准煤仅占标准煤消费量的2.90%,能源潜力有待进一步开发利用;黑龙江省畜禽粪尿、粪尿氮、粪尿磷的耕地负荷均未超载,无养殖环境风险,畜禽养殖环境容量的空间剩余呈上升趋势,剩余约2/3,以氮为基准计算,余量为13006.13万头猪当量,以磷为基准计算,余量为8463.19万头猪当量,具有较大养殖潜力。从空间分布来看,黑龙江省各地区畜禽粪污排放及资源化利用潜力存在明显差异,哈尔滨市、齐齐哈尔市、绥化市、大庆市以及佳木斯市等畜禽养殖集聚区的畜禽粪尿资源丰富,畜禽粪污的替代化肥潜力、能源潜力及畜禽养殖发展潜力较大。

湖南省畜禽养殖粪污的耕地负荷与土地承载力评价

[目的]测算和分析畜禽养殖粪污耕地负荷和土地承载力,为防治农业面源污染,促进农牧协调发展提供科学依据。[方法]根据湖南省畜禽养殖、作物产量等数据资料,在考虑粪污综合利用率的前提下,采用产排污系数法、养分平衡法分别计算2020年各地市州畜禽养殖耕地污染负荷和土地承载力,分析畜禽养殖空间布局以及粪污消纳分配。[结果]湖南省2020年共养殖猪当量4.27×10^(7)头,各区域养殖量差异很大;畜禽粪便和TN,TP耕地负荷分别为19.04t/hm^(2),94.85,24.99kg/hm^(2),耕地负荷警报级别均在Ⅱ级以上,对耕地环境稍有威胁,其中永州市、娄底市、怀化市、郴州市至少有两项耕地负荷警报级别达到了Ⅲ级及以上,耕地环境风险较高;畜禽养殖土地最大承载量为1.23×10^(8)头猪当量,已养殖猪当量仅占其37.18%。各地市州的可增加养殖量也非常可观,常德市、益阳市、岳阳市、邵阳市、长沙市、永州市、衡阳市7个市的可养殖猪当量在5.00×10^(6)头以上。在确认区域内畜禽养殖未超载的基础上,永州市、娄底市、怀化市、郴州市要鼓励林地、园地的作物管理者增加有机肥的施用比例,加大粪污消纳量,才能降低耕地环境污染风险。[结论]湖南省畜禽养殖耕地环境风险整体上较低,畜禽养殖业发展空间很大,但是部分地市州存在耕地污染风险,必须调整粪污消纳去向,才能缓解耕地的粪污消纳压力,推动农业可持续发展。

畜禽粪污土地承载力的时空分布特征研究

研究旨在揭示山东省德州市畜禽粪污土地承载力状况,为调整优化区域畜禽养殖布局,促进种养结合,推动德州市农业绿色发展提供理论参考。依据《畜禽粪污土地承载力测算技术指南》推荐方法,根据畜禽粪污养分供给和作物养分需求,测算和分析了德州市近10 a(2012—2021年)畜禽粪污氮磷养分土地承载力的时空分布特征。结果表明:(1)时间分布上,德州市2021年畜禽粪污氮磷养分产生总量分别为15.55万t和2.33万t,供给总量分别为9.51万t和1.70万t,养殖总量为1412.59万头猪当量,基于氮供需计算的土地承载力为1937.72万头猪当量,承载力指数为0.73,与2012年相比,整体上均呈降低趋势。可增加畜禽养殖量为525.14万头猪当量,较2012年增长了74.89%。(2)空间分布上,中部和南部县(市、区)种植业和养殖业均较发达,畜禽粪污养分供给量和需求量均较高。2021年测算结果显示,庆云县、平原县土地消纳畜禽粪污超载,夏津县土地消纳粪污虽未超载,但土地承载压力较大。禹城市、陵城区、德城区、齐河县、宁津县、乐陵市、临邑县、武城县土地消纳畜禽粪污未超载,各地区土地承载压力状况差异较大。总体而言,德州市畜禽粪污土地承载力未超载,畜禽养殖规模有一定的增长空间,但各地区土地消纳粪污能力存在明显差异,养殖规模发展潜力不同。因此优化农牧业布局,推进种养结合,实施区域间协同管理十分必要。

河南省典型区域畜禽粪污土地承载力及其影响因素研究

为精准评估河南省典型区域畜禽粪污土地承载力现状及不同因素的影响程度,本文基于养分平衡理论,以县域为单元测算河南省典型区域畜禽粪污养分资源供需关系、畜禽适度养殖规模及剩余养殖量,并运用灰色关联分析法对土地承载力影响因素进行定量分析。结果表明,河南省整体上作物畜禽粪污养分需求量大于供给量,部分县域存在氮磷污染风险,畜禽适度养殖规模总量为8871.5万头,剩余养殖量为3389.9万头,各县域畜禽适度养殖规模差异显著。各影响因素对区域畜禽粪污土地承载力的影响由大到小为耕地面积>谷物种植面积占比>单位面积化肥施用量>农用机械总动力。研究结果可为调整区域养殖业布局及探索畜禽粪污土地承载力提升途径提供科学依据。

种养结合模式下的畜禽粪污承载力分析研究——以长江流域太湖县为例

在共抓长江大保护的战略背景下,为控制农业面源污染,基于畜禽养殖粪污进行农作物消纳的种养结合模式,采用养分平衡法,通过计算太湖县畜禽粪尿污染物产生量、耕地负荷、主要作物粪肥需求量等,测算了全县畜禽养殖粪污土地承载力。结果表明,全县畜禽粪污总氮和总磷产生量分别为5807.59 t和1922.94 t,污染物耕地负荷属于II级(潜在环境风险),个别乡镇污染物耕地负荷属于IV级(高环境污染风险)。以氮和磷养分计,全县畜禽粪污土地承载力分别为2.75×10^(6)头和1.56×10^(7)头猪当量,计算出来的土地承载力远大于现存栏量。但以氮为基准分析,徐桥镇和大石乡等部分乡镇承载力空间接近满负荷,应采取相应措施,加强管控。

新疆生产建设兵团畜牧业高质量发展规划资源环境承载力研究

[目的]为科学制定新疆生产建设兵团(以下简称兵团)“十四五”畜牧业发展规划提供基本生产参数。[方法]以兵团及13个师2025年畜禽计划存出栏数为依据,从畜禽养殖饲草料资源承载力、水资源承载力、粪污土地承载力3个环境制约因素来分析兵团及各师未来畜牧业发展资源环境承载力。[结果]到2025年,兵团苜蓿缺口19.29万t,需种植21.43万hm^(2);玉米青贮缺口687.07万t,需种植11.452万hm^(2);秸秆等主要粗饲料原料盈余169.63万t;玉米籽实缺口为337.04万t,需种植42.80万hm^(2);棉粕盈余60.99万t。兵团2025年畜禽饮用水需要量增长39.63%,达563.41万t,其中第十二师增长率最大(294.94%),第八师增长量最大(88.52万t)。兵团整体畜禽粪污土地承载力不超载,达到2025年计划养殖量后仍可增加3053万个猪当量,土地消纳粪污的潜力仍很大,但第十二师以氮测算承载力指数为4.90>1,以磷测算承载力指数为3.26>1,属于严重超载,需要进行调整。[结论]“十四五”兵团及13个师的畜禽养殖数量设定与环境资源禀赋比较符合,但个别师仍需调整。

赣江上游畜禽粪污土地承载力及氮磷肥理论替代潜力分析

为农牧业实行种养平衡的发展模式提供相关理论依据及数据支持,基于赣江上游地区2009-2019年农牧业数据,依据《畜禽粪污土地承载力测算技术指南》计算、分析畜禽粪肥氮磷养分供给量、需求量,畜禽粪污土地承载力指数以及氮磷肥理论替代潜力。结果表明:(1)从时间上看,赣江上游畜禽粪肥氮磷养分供给量、需求量及畜禽粪污土地承载力指数均不高,总体都呈先增后减的变动趋势,理论替代潜力除部分地区外均有所上升。(2)从空间上看,养分供给量整体不高,中部大于四周;养分需求量区域差距较大,中部及北部较高、西南较低;土地承载力指数南部部分地区较高;理论替代潜力普遍较高。总体而言,赣江上游各地区畜禽粪污压力较小,但仍存在一定风险,要加强管控。理论替代潜力较大,要加大力度宣传种养平衡的生产理念,支持种养结合农业的发展。

新兴县畜禽养殖废弃物资源化利用现状与发展对策

畜禽养殖废弃物资源化利用是推动畜牧业高质量发展的关键环节。广东省新兴县是国家级畜牧大县,本研究介绍了新兴县畜禽养殖类型、空间分布和养殖场规模化率等总体情况,并从粪污处置模式、绿色种养循环试点、有机肥产业发展等方面系统分析了畜禽养殖废弃物资源化利用现状,从畜禽粪肥供给和作物粪肥养分需求等角度评估了新兴县畜禽养殖土地承载力,提出废弃物资源化利用的未来发展对策,以期为其他地区畜禽养殖废弃物资源化利用工作提供借鉴。

以氮养分平衡为基础分析评价雅安市畜禽粪污土地承载力

在对雅安市及各县区畜禽养殖业以及种植业发展现状进行全面分析的基础上,测算出雅安市及各县区土地可承载的畜禽养殖规模总量,从而得出了全市及各县区畜禽粪污土地承载力及承载力指数,为全市畜禽养殖产业结构布局调整提供数据支撑,为实现养殖业和种植业的有机结合提供了可行性建议,助力改善全市生态环境质量。

基于土地消纳粪便能力的畜禽养殖承载力

为了评估北京市平谷区畜禽养殖承载潜力及其污染潜势,该文针对生态涵养区果园占农用地比例大这一特点,参考欧洲标准和相关文献设定了耕地和果园的氮(磷)限量标准,并分析平谷区及其各乡镇耕地和果园对畜禽养殖的承载潜力。结果表明:1)全区农用地平均粪便负荷为16.7 t/hm2,低于30 t/hm2的国家标准,果园对粪便的负荷占农用地总负荷量的66.42%,是最主要的消纳畜禽粪便的载体;2)全区尚有一定的畜禽承载潜力,以氮、磷计分别为6.25万头猪当量和9.48万头猪当量,但各乡镇承载潜力差异显著,兴谷等8个乡镇属于过量承载,具有很高的污染风险,而大华山等9个乡镇仍有较大的承载潜力。研究结果可为平谷区养殖业布局调整、环境污染治理和畜禽粪便资源化利用等决策提供支持。

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。

基于土壤养分平衡的畜禽养殖承载力研究

为了合理控制畜禽养殖规模、有效降低畜禽养殖污染,采集江门市新会区水田、菜地、园地和林地共35个土壤样品,监测N、P养分以及Cu、Zn、As等重金属含量。基于土壤养分平衡模型,对适宜的畜禽养殖量进行了研究。结果显示,新会区土壤肥力水平较高,在35个监测点中,有29个点位土壤的全氮含量超过1.2g·kg^(-1),占比82.9%;11个镇街中,除了大泽,其余10个镇街的部分土壤存在N肥或P肥过剩,部分农用地土壤还同时出现N肥和P肥过剩;部分果园土壤出现As超标,沙堆、古井、罗坑三个镇果园土壤As超标倍数分别为1.76、0.66、0.21,古井林地、双水、司前的水田As超标倍数分别为0.31、0.15、0.082;全区现状畜禽养殖总量为125.7万头猪当量,而基于土壤养分平衡的畜禽养殖总量为27.10万头猪当量。因此,在新会区畜禽养殖污染防治工作中,除了需要大幅削减各镇的养殖规模、提高有机肥施用比例外,同时需关注畜禽粪便施用可能导致的农用地As污染风险。

考虑种养平衡的黄淮海小麦-玉米模式下畜禽承载量估算

黄淮海地区作为中国种植业与养殖业优势区,随着国家对农作物秸秆和畜禽粪便所带来农村环境问题的日益重视,研究该区域"以种定养"、实现种养业废弃物资源化利用、践行绿色发展理念显得尤为重要。以区域种植业实际生产情况为基础,确定典型种植模式下可施用畜禽粪便类有机肥量,经推导计算后确定区域畜禽养殖种类与数量。该文选取河北、河南和山东为黄淮海地区典型代表,在保障粮食产量和满足农田环境风险评估的基础上,研究小麦-玉米生产模式中,畜禽粪便类有机肥每年可施用量,经推导得到高温好氧堆肥处理前的畜禽粪污资源量,进而计算得到每年可承载的不同种类畜禽养殖量。这样既可满足种植业生产的肥料需求,也能缓解养殖业粪污带来的环境压力。研究结果表明:黄淮海地区小麦-玉米生产模式中,每公顷农田每年可利用6头奶牛或18头肉牛或47~51头生猪或731~789只蛋鸡或8 062~8 705只肉鸡粪便N量。在实际生产中,土壤肥力和土壤微生物等多因素影响有机肥可施用量,不同种类畜禽的农田承载量还需进一步优化。该研究为促进黄淮海地区种养结合提供一定的理论基础。

上海市规模化畜禽场污染减排模式分析与应用

在对上海市畜禽规模养殖分布特征和污染治理现状分析的基础上，分别研究了适于上海市经济社会特点的资源化还田利用和工业化达标治理两大类四种鼓励减排模式，即“沼气工程”模式、“生态还田”模式、“污水纳管”模式和“达标排放”模式，以及各模式的技术要点、工艺流程、设施配套等，并通过投入-产出分析和适用性评价，提出了各郊区县规模化畜禽场适宜采纳模式。结果表明：崇明县、松江区、青浦区单位耕地畜禽承载量为4.7～9.0头标准猪＆#183;hm-2，适合采用资源化还田利用模式，经济收益可以满足减排工程的稳定运行，尤其适合采用低投入和管理要求低的“生态还田”模式；奉贤区、宝山区和浦东新区因养殖密度高、耕地面积相对少，多数养殖场仅能选择工业化达标治理模式，但“达标排放”模式管理水平要求较高、运行成本高昂，长效稳定运行难度大，因此应作为今后畜禽规模养殖空间布局调整的重点区域。

河北省县域农田畜禽承载量与畜禽养殖量时空耦合

通过农作物种植面积计算农田畜禽承载量,并利用各类畜禽产排污系数估算区域畜禽理论养殖量,分析1994、2003、2013年河北省县域农田畜禽承载量与畜禽实际养殖量的变化态势及其耦合关系。研究表明:农作物播种面积呈现小幅波动态势,总量增加了83 663 hm2,以氮元素计的畜禽承载能力提高了108.7万头(猪当量);畜禽实际养殖量先增后减,总量增加了1 102万头(猪当量)。在仅考虑农作物种植面积消纳畜禽粪便的情境下,1994—2003年河北省有69个县市属于畜禽超载状态,有94.24%的县市生态持续衰退;2003—2013年农作物畜禽承载状况改善明显,超载的县市有26个,只占全省的18.7%。基于Ward聚类分析方法,将1994—2013年畜禽养殖量与农作物播种面积变化的耦合类型特征划分为9大区,提出了不同调控对策。

畜禽养殖环境系统预警方法

针对畜禽养殖环境系统势函数状态特征,基于尖点突变理论提出一种畜禽养殖环境系统预警的方法。以畜禽养殖环境系统势函数为状态函数,建立势函数方程,构建尖点突变预警模型,确定尖点突变判别式,以畜禽养殖环境系统承载力为警情指标、污染排放相对强度和畜禽养殖量为警兆指标,对畜禽养殖环境系统实施Ⅴ级预警。结合实例分析,结果表明尖点突变的畜禽养殖环境系统预警方法具有可行性。

黄土高原畜禽养殖结构及土地承载力分析——以甘肃省庆阳市为例

收集2010~2015年庆阳市统计学年鉴公布的数据,根据畜禽粪便年排放量的估算方法和畜禽粪便排泄系数,估算了2015年庆阳市畜禽粪便年产生量和主要污染物产生量。在了解不同农业非点源污染问题的基础上,提出了一些切实可行的对策建议。研究表明,2015年畜禽养殖排放的粪量为477.06×10~4 t,尿液为166.71×10~4 t,粪尿合计为643.77×10~4 t,牛的排放量最大,占总排放量的43.37%;其次是羊粪和猪粪,分别占总排放量的27.31%和2.55%。畜禽粪污污染物COD、TP和TN产生量分别为2.38×10~4 t、0.59×10~4 t和1.51×10~4 t。庆阳市仅有一个县的农田耕地负荷警报值达到Ⅱ级,基本上对环境没有构成威胁,农田耕地的承载力还有一定的空间。

区域农田畜禽承载量预测模型构建与应用:以赤峰市为例

为对区域现有生猪养殖数量的合理性进行评价及对生猪养殖承载量进行预测,从畜禽养殖-耕地-作物系统出发,基于农田养分平衡理论及有机和无机肥合理配施方法,构建区域农田畜禽承载量预测模型。以赤峰市为例,设定有机和无机肥配施比例为5∶5,并保持现有农田N或P2O5养分盈余量不变,分别基于N和P2O5养分盈余量不变实地应用该模型。结果表明,基于N时可新增生猪养殖数量43.6万头,承载量为630.8万头;基于P2O5时可新增生猪养殖数量369.3万头,承载量为1 041.3万头。位于西拉木伦河南岸的松山区、翁牛特旗、喀喇沁旗、宁城县和敖汉旗是可新增生猪养殖的主要区域。从环境压力角度考虑,推荐基于N的预测值作为计算赤峰市可新增生猪养殖量和承载量的依据。

基于灰色理论的延边地区畜禽养殖环境承载力研究

本文结合2008—2014年延边地区畜禽养殖发展现状,构建了延边地区畜禽养殖环境承载力评价指标体系,并采用系统分析模型对分析年份延边地区畜禽养殖环境承载力综合值进行了量化;同时运用灰色数列预测模型对延边地区2015—2025年畜禽养殖环境承载力进行了预测。结果表明,延边地区畜禽养殖环境承载力适宜值与警戒值分别为0.241和0.234;2008—2014年畜禽养殖环境承载力综合值均大于适宜值,且逐渐偏离适宜值,延边地区畜禽养殖环境承载能力较强。而2015—2025年间畜禽养殖环境承载力综合值也均大于适宜值,发展前景乐观,可进行持续性发展。

畜禽养殖环境承载力特征研究

畜禽养殖环境承载力研究有利于科学规划畜牧业发展、优化畜禽养殖污染防治,推动我国畜禽养殖业和区域生态社会的可持续发展。与一般区域环境承载力和行业环境承载力相比,畜禽养殖环境承载力是一个独特的行业环境承载力。除了具有环境承载力的一般特征之外,畜禽养殖环境承载力还具有承载对象和承载体的独特性、环境系统的多层次系统性、空间异质性与管制性以及动态性与产业可调控性等特征。