2004～2013年安徽省县域畜禽养殖环境风险时空特征及调控规划

为掌握安徽省近十年来畜禽养殖业对生态环境的潜在污染影响,本文基于2004～2013年安徽省县域畜禽养殖统计数据及耕地数据,以耕地畜禽粪便氮、磷负荷为评价指标,对安徽省县域畜禽养殖环境风险时空特征进行评估,并对高环境风险县市区进行调控规划研究。结果表明,安徽省各县市区的耕地畜禽粪便氮、磷负荷结果相互之间差异较大; 2004～2013年安徽省大部分区域都属于无环境风险区域,高环境风险区域主要集中在合肥市的市辖区、肥西县、长丰县等县市区,低环境风险区域主要集中在灵璧县、全椒县等县市区;十年间存在环境风险的县市区数量以2005年最多,为28个;其次是2006和2013年,为26个;数量最少的年份是2007年,为11个;安庆市太湖县、合肥市长丰县、宣州市广德县等6个县市区的畜禽粪便能在其所属地级市的范围内进行畜禽养殖产业转移消化,以达到减排的目的。宿州市砀山县、蚌埠市固镇县、六安市寿县等5个县市区的畜禽粪便中的氮也能进行畜禽养殖产业转移实现消化减排,但部分磷无法通过产业转移实现消化减排。研究结果可为该省畜禽养殖业持续健康发展提供科学依据。     

2004~2013年安徽省县域畜禽养殖环境风险时空特征及调控规划

为掌握安徽省近十年来畜禽养殖业对生态环境的潜在污染影响,本文基于2004~2013年安徽省县域畜禽养殖统计数据及耕地数据,以耕地畜禽粪便氮、磷负荷为评价指标,对安徽省县域畜禽养殖环境风险时空特征进行评估,并对高环境风险县市区进行调控规划研究。结果表明,安徽省各县市区的耕地畜禽粪便氮、磷负荷结果相互之间差异较大;2004~2013年安徽省大部分区域都属于无环境风险区域,高环境风险区域主要集中在合肥市的市辖区、肥西县、长丰县等县市区,低环境风险区域主要集中在灵璧县、全椒县等县市区;十年间存在环境风险的县市区数量以2005年最多,为28个;其次是2006和2013年,为26个;数量最少的年份是2007年,为11个;安庆市太湖县、合肥市长丰县、宣州市广德县等6个县市区的畜禽粪便能在其所属地级市的范围内进行畜禽养殖产业转移消化,以达到减排的目的。宿州市砀山县、蚌埠市固镇县、六安市寿县等5个县市区的畜禽粪便中的氮也能进行畜禽养殖产业转移实现消化减排,但部分磷无法通过产业转移实现消化减排。研究结果可为该省畜禽养殖业持续健康发展提供科学依据。     

安徽省畜禽粪便污染耕地、水体现状及其风险评价

以安徽省耕地、水体的环境保护为出发点,依据2001～2009年安徽省畜禽养殖数据,采用排泄系数法估算畜禽粪便量,在此基础上计算安徽省各地畜禽粪便耕地污染负荷及水体等标污染负荷指数,并对各地区畜禽粪便对耕地和水环境的污染现状进行风险评价.结果表明,2008～2009年安徽省平均产生0.67亿t粪便,畜禽粪便耕地污染负荷及纯N、纯P耕地负荷量平均值分别为16.2 t.hm-2、83.8 kg.hm-2和34.5 kg.hm-2;耕地污染指数为0.36,处于Ⅰ级预警级别范围;水环境等标污染负荷指数为7.03,各地区畜禽粪便对耕地和水环境污染存在较大差异.2008～2009年与2001～2002年相比污染状况有不同程度下降,但其中P素污染比例有上升的趋势;2008～2009年畜禽粪便对耕地、水体造成双重污染的地区为合肥、宿州、蚌埠,这些地区的环境问题应引起注意.     

大兴区农用地畜禽粪便氮负荷估算及污染风险评价

利用畜禽养殖的统计数据计算了畜禽粪便养分含量,利用畜禽粪便养分空间化方法实现了畜禽粪便养分从统计数据到农用地养分的转换,在此基础上,结合农用地面积计算出农用地畜禽粪便氮负荷量,并以北京市大兴区为例实现了以地块为单元的畜禽粪便氮负荷估算及污染风险评价,最后以农用地土壤耕层和亚耕层中水解氮含量及变化进一步说明了畜禽粪便对土壤环境污染风险.结果表明,2005年大兴区农用地氮负荷平均值为214.02 kg/hm2,最小值仅为10.64 kg/hm2,最大值达到5 996.26 kg/hm2,有近一半的农用地受到了不同程度的畜禽粪便氮污染威胁,占大兴区总农用地个数的42.14%,这些受污染威胁农用地地块面积小、养分需求少且主要分布在居民地和规模养殖场附近.耕层及亚耕层的水解氮变异系数分别为64.3%和53.65%,耕层及亚耕层的水解氮平均值分别为65.93μg/g和45.25μg/g,富集系数(耕层/亚耕层)为1.46,变异系数和富集系数进一步说明了畜禽粪便对土壤环境存在的污染风险及对环境的影响程度.     

规模化养殖畜禽粪便量估算及环境影响研究

利用规模化养殖的空间信息,结合面积比例法,获取畜禽养殖统计数据.在此基础上,进行了畜禽粪便量和纯养分估算及对土壤环境影响研究,辅以土壤耕层和亚耕层中有效磷含量及变化来阐释畜禽粪便对土壤环境污染的影响.以北京市大兴区为例,对该区规模养殖畜禽粪便量进行估算,评估了其对环境的影响,验证了该方法的准确性、合理性.结果表明,大兴区2005年耕地畜禽粪便磷养分负荷为93.72kg/hm2,其中规模化养殖耕地畜禽粪便磷养分负荷为57.56kg/hm2.耕层及亚耕层的有效磷含量远高于背景值,且变异系数分别为72.66%和79.12%,富集系数(耕层/亚耕层)为2.31,变异系数和富集系数进一步说明了规模化养殖畜禽粪便对土壤环境污染影响程度.     

基于种养平衡的杭州市畜禽养殖环境承载力研究

种养结合循环利用是生态化、资源化解决畜禽规模养殖粪污排放问题的根本途径。论文以土壤有效氮、磷含量预测土壤供肥能力,结合种植和养殖业年度统计数据,利用修正的养分平衡法估算杭州市畜禽养殖环境承载力,并分析杭州市各县市畜禽养殖污染风险。结果表明：2014年杭州市畜禽养殖环境承载力以氮、磷计分别为18.20和 18.29头猪当量/hm²,实际承载量分别为13.26和12.70头猪当量/hm²,污染风险指数分别为0.73和0.69,说明杭州市整体处于畜禽养殖低污染风险状态,但各县市的污染负荷差异显著,市区等4个县市属于过量承载,存在较高的污染风险,富阳等4个县市仍有一定的承载潜力。研究结果可为杭州市种养业平衡整体规模配置、布局调整和粪污消纳等决策提供科学依据。     

中国畜禽粪便产生量估算及环境效应

通过对畜禽粪便年排放量的估算方法和畜禽粪便排泄参数的确定,估算了我国畜禽养殖业粪便产生量并对由此产生的环境效应进行了评价.结果表明,2003年我国畜禽养殖业共产生31.90亿t粪便,是当年工业产生固体废物的3.2倍;畜禽粪便及其中的氮、磷纯养分平均耕地负荷分别为24t/hm2,N107kg/hm2和P29kg/hm2.部分地区的畜禽养殖业已经对当地环境构成了污染.     

吉林省畜禽养殖量区域差异及环境风险评价

利用吉林省"十二五"环境统计数据,通过计算畜禽单元密度、耕地总氮（磷）负荷、耕地猪氮（磷）密度、耕地总氮（磷）污染风险等指标,分析了吉林省畜禽养殖量区域差异,并评价其环境风险。结果表明:1）吉林省各地区畜禽养殖量呈现出中部地区较多,西部地区次之,而东部及东南部地区最少的分布特点;2）研究区畜禽养殖总氮（磷）产生量分别为23.18万,26.07万t,其中,图门地区总氮（磷）产生量均最低,而位于中部的长春、农安地区总磷产生量最高;3）各地区耕地总氮污染总体上较轻,只存在无污染、低污染和中污染现象,而总磷污染较严重,较高和高风险所占比重较高,其研究结果可为吉林省畜禽养殖业布局调整、环境污染治理和畜禽粪便资源化利用等决策提供支持。     

东北三省畜禽养殖环境风险时空特征

以东北三省土壤、水体的环境保护为出发点,基于研究区192个县畜禽养殖量数据,采用畜禽单元和养分排泄系数法,通过AD(畜禽养殖密度),粪便TN、TP耕地负荷来评估三期(2000年、2005年和2010年)不同尺度(省、县和流域)下畜禽养殖的潜在环境风险,并对其环境风险进行综合评价. 结果表明:①三期东北三省畜禽养殖的环境风险在2005年最为显著,基中AD达到Ⅲ级(AD>2.00 AU/hm2)的县市高达54个,畜禽粪便TN、TP耕地负荷达到Ⅳ级水平的县市共有50个,2010年有所缓解,而2000年最低;②三省中辽宁省畜禽养殖的环境风险最高(三期该省AD均大于2.00 AU/hm2,畜禽粪便TN、TP耕地负荷均分别在115和15 kg/hm2以上),吉林省次之,黑龙江省较低;③分县畜禽养殖密度及粪便TN、TP耕地负荷较高的区域主要集中在松花江水系南部以及辽河流域的大部分地区,具体行政区域为吉林省中南部和辽宁省大部,而黑龙江省有继续发展的空间.      

中国农田畜禽粪尿氮负荷量及其还田潜力

为准确掌握中国各省区畜禽粪尿及氮负荷量,以及还田利用潜力,本研究基于统计数据和已有资料,利用猪粪当量(N)估算了1978年以来中国畜禽粪尿量的变化规律,以及各类畜禽粪尿的构成比例,分析和评价了2016各省份畜禽粪尿、纯氮负荷量的空间分布和污染风险,并估算了各省份畜禽粪尿的还田潜力.结果表明,中国畜禽粪尿猪粪当量(N)及其N养分量总体上呈"快速增加(1978~2005年)-保持稳定(2006~2016年)"的变化态势,到2016年,分别达到366 822.01×10~4t和2 024.10×10~4t,均增长了105.78%,94.03%~98.34%的粪尿量来源于家禽、羊、猪和牛.畜禽粪尿猪粪当量(N)及其N养分量最大的区域是华北地区,其中河南省为最,分别占全国的22.25%和8.81%.其次是四川,占8.14%.按耕地、作物播种面积和农用地面积分别计算单位面积上的畜禽粪尿猪粪当量(N)及其N养分量,并进行r值分级和环境风险评价.如果承载场所为耕地,负荷量较大的是西南和东南地区,污染风险较严重的是华北地区,为Ⅳ级;若按农作物种植面积,西北和西南地区负荷量较大,西北和华北地区为Ⅲ级有污染风险;若按农用地计算,华北和东南地区负荷量较大,华北地区Ⅲ级有污染风险,湖南负荷量最大,北京、山东和河南为Ⅳ级较严重污染风险.全国畜禽粪尿猪粪当量(N)及其N养分还田量分别为113 480.75×10~4t和626.15×10~4t,按单位农用地面积分别相当于3.07 t·hm~(-2)和16.92 kg·hm~(-2),华北地区最大,为8.27t·hm~(-2)和45.62 kg·hm~(-2).若按50%的粪尿N养分环境容量(85 kg·hm~(-2))计算,全国可增加粪尿N养分还田量为2 520.21×10~4t,粮食主产区黑龙江还田潜力最大,其次是四川.     

我国典型农区耕地承载畜禽容量对比分析

根据农田养分平衡理论,对我国南北两个县级区域山东禹城和湖南桃源的耕地承载畜禽容量和负载指数进行了对比分析。 基于农田N收支情景分析表明:当农田施用粪便N分别占到总投入N的30%、60%和100%时,山东禹城耕地承载畜禽容量分别为4.1、8.3和13.8 LU·hm^-2,相应负载指数分别是2.2、1.1和0.7,湖南桃源耕地承载畜禽容量分别是4.4、8.7和14.6 LU·hm^-2,相应负载指数分别是1.4、0.7和0.4;基于农田N收支的耕地畜禽容量呈现为禹城略低于桃源,负载指数呈现为禹城显著高于桃源。基于农田P收支情景分析表明:当农田施用粪便P₂O₅分别占总施入P₂O₅的30%、60%和100%时,山东禹城耕地承载畜禽容量分别为6.7、13.5和22.5 LU·hm^-2,相应的耕地畜禽承载指数分别是1.3、0.7和0.4,湖南桃源耕地承载畜禽容量分别是2.5、5.1和8.5 LU·hm^-2,相应的负载指数分别是2.4、1.2和0.7,基于农田P收支的耕地畜禽容量呈现为禹城显著高于桃源,负载指数为禹城低于桃源。可见,禹城基于农田N收支的耕地承载畜禽容量显著低于基于农田P收支的耕地承载畜禽容量,桃源正好与禹城相反。因此,今后在制定减少农田环境污染对策时,禹城应首先考虑农田N收支及粪便N的有效管理与利用;桃源则应首先考虑农田P收支及粪便P的有效管理与利用,并且因为区域内乡镇之间存在较大差异,还应在乡镇之间进行协调平衡。     

基于二污普数据果菜茶畜禽粪污氮承载评估

为评估我国各省份果菜茶种植对当地畜禽粪污承载消纳能力,基于各省份果菜茶产量数据与第二次全国污染源普查结果分别核算了畜禽粪肥氮需求量和供给量,以粪肥替代化肥比率为0.4和0.5两种情景评估了各省份果菜茶种植粪肥氮承载消纳情况.结果表明:①全国果菜茶种植氮素平均需求量为358.7 kg/hm2,畜禽养殖业粪肥氮素产生量为463.3×104 t,供给量为277.97×104 t.果菜茶单位种植面积粪肥氮素供给量全国平均值为126.37 kg/hm2.②粪肥替代化肥比率为0.4时,全国果菜茶单位种植面积粪肥氮养分需求量为143.5 kg/hm2,各省份粪肥氮养分承载压力系数在0.21~2.99之间,平均值为0.78.③粪肥替代化肥比率为0.5时,全国果菜茶单位种植面积粪肥氮养分需求量为179 kg/hm2,各省份粪肥氮养分承载压力系数在0.17~2.39之间,平均值为0.63.研究显示,粪肥替代化肥比率在0.4和0.5条件下,全国大部分省份畜禽粪肥氮养分提供量未超过本区域果菜茶种植的肥料所需.各省份畜禽养殖业可提供的粪污全部用于区域内果菜茶作物施肥,全国有22个省份粪肥替代化肥的比率在0.4之内.      

农业耕作对三峡水库支流库湾消落带土壤氮、磷含量及流失的影响

三峡水库低水位运行时,消落带由于落干期与作物生长期重叠,常被近岸农民开垦利用,然而传统的农业种植可能会影响库区水环境.为对比农耕和弃耕的水环境效应,选择一级支流澎溪河库湾消落带为研究区域,以玉米、土豆和花生地为研究对象,选择农耕期（2018年3~9月）和退耕期（2019年3~9月）对农耕地和弃耕地土壤各氮、磷形态含量进行研究,同时构建了农耕地与弃耕地氮、磷平衡模型,比较分析农耕和弃耕状态下土壤氮、磷收支特征及其流失风险.结果表明,玉米地土壤氨氮、全磷和无机磷含量在不同种植期差异显著;农耕地的氨氮和硝态氮的含量显著高于弃耕地,全磷、无机磷和钙结合态磷的含量显著低于弃耕地;土壤氮、磷盈余量大小顺序为玉米>土豆>花生,分别是76.89、51.92和43.74 kg·hm^-2以及79.69、75.76和17.78 kg·hm^-2,整体上,3种作物用地氮、磷盈余量大于流失风险值,研究区农耕地氮、磷污染潜势呈现.综上可知,消落带农业耕作将迫使氮、磷流失风险加剧,不利于水环境保护.     

湖北省畜禽粪便温室气体减排潜力分析

畜禽粪便是农业温室气体的重要排放源.合理的粪便管理方式可有效降低温室气体排放,同时减少环境污染.为明确不同养殖模式下适宜的粪便管理方式对温室气体减排的有效性,以湖北省为案例地,针对不同畜禽的粪便特征、区域自然条件和畜禽养殖模式等,筛选适宜的粪便管理方式;运用政府间气候变化专门委员会提出的畜禽粪便温室气体排放因子测算模型,在优化管理方式的基础上进行排放因子预测,估算由粪便管理方式改进所带来的减排潜力.结果表明,粪便管理经优化后畜禽粪便温室气体排放减少1.98~357.82 kg·头-1·a-1(以CO2当量计).根据养殖规模发展趋势预测,至2020年全省畜禽粪便优化管理所带来的减排潜力可达322.78万t(以CO2当量计).不同地区间减排效果则与当地养殖规模、养殖结构、养殖模式及适宜的畜禽粪便管理方式密切相关;畜禽种类间粪便特性的不同是其CH4和N2O减排效率迥异的主要原因;规模化养殖粪便管理方式优化是实现区域温室气体减排的重点.结合区域自然条件和畜禽养殖特征等,筛选适宜的粪便管理方式是实现区域温室气体减排的有效措施.     

南方红壤区氮湿沉降特征及其对流域氮输出的影响

本研究通过对江西千烟洲香溪流域雨季氮湿沉降及径流过程进行监测,分析降雨及径流过程的各形态氮浓度变化,探讨南方红壤区氮湿沉降特征及其对流域氮输出的影响.结果表明:1 2014年雨季(3~6月)共27场降雨,产生的氮湿沉降负荷达43.64~630.59 kg,氮沉降通量为0.44~6.43 kg·hm-2,呈现出极大的季节变异性;2对其中3场降雨过程进行动态分析发现,当降雨量为8~14 mm时,流域氮沉降负荷达18.03~41.16 kg,而该地区氮湿沉降通量为0.18~0.42 kg·hm-2.其中3场次降雨事件导致流域水体的总径流量为4 189.38 m3,TN总流失负荷16.72 kg,输出通量为4.64 kg·hm-2;DTN总流失负荷为9.64 kg,输出通量为2.68 kg·hm-2;NH+4-N总流失负荷2.93 kg,输出通量为0.81 kg·hm-2;NO-3-N总流失负荷5.60 kg,输出通量为1.56 kg·hm-2.3流域氮湿沉降对流域氮输出的贡献率约为56%~94%,说明降雨对流域氮流失影响巨大,并以硝酸盐为主,流域水体中总氮浓度超过河流水体富营养化阈值(1.5 mg·L-1)存在发生富营养化的隐患.