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.     

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.     

基于GIS的安徽省耕地畜禽养殖废弃物氮负荷估算及污染潜势研究

利用2012年安徽省各县市区的畜禽养殖统计数据及耕地面积,估算了安徽省畜禽养殖废弃物氮负荷,并利用德尔菲法和层次分析法确定了安徽省耕地畜禽养殖废弃物氮养分污染潜势评价的影响因素及权重,在此基础上,利用GIS空间分析技术对安徽省耕地畜禽养殖废弃物氮养分污染潜势进行了评价分析。结果表明,2012年安徽省的耕地畜禽养殖废弃物氮负荷分布很不均匀,最大值为217.08kg/hm~2,最小值24.27kg/hm~2,平均值为81.99kg/hm~2。绝大部分县市区都未超过170kg/hm~2的限量标准,但太湖县、歙县、砀山县和宁国市分别达到了217.08、212.76、197.82和192.95kg/hm~2。从空间特征看,安徽省各县市区耕地畜禽养殖废弃物氮养分污染潜势评价结果差异较大,大部分区域都属于一般等级以下,污染潜势高的区域主要分布在安徽省的东南部及西部的山地丘陵区,主要包括宁国市、歙县和太湖县,污染潜势较高的区域有长丰县、休宁县、绩溪县、黄山市市辖区、金寨县、岳西县、明光县及潜山县的部分区域。     

太湖流域农田生产-畜禽养殖系统氮素流动特征

为应对太湖严峻的水体富营养化现状,从源头上降低面源污染负荷,基于物质流分析法与质量守恒原理,研究了常熟市辛庄镇农田生产-畜禽养殖系统的氮素流动通量、流动效率及环境负荷,并用实测值进行了参数校正. 结果表明:2000—2012年,辛庄镇农田生产子系统的单位面积氮素流动通量呈下降趋势,而畜禽养殖子系统的单位面积氮素流动通量则在42.5~50.9 kg/hm2范围内持续波动. 氮素利用率与氮素循环利用率均较低,氮素环境损失率较高,系统损失的氮素中有54.5%进入周围水体. 2000年以来,作物种植与畜禽养殖对辛庄镇环境氮负荷的贡献率分别在38.8%~50.2%与25.4%~35.8%之间波动. 辛庄镇农田施氮量为310.8 kg/hm2,人畜排泄氮量为61.1 kg/hm2,分别远高于全国平均值(197.2和18.6 kg/hm2). 过量施用化学氮肥与畜禽粪便的大量排放是辛庄镇环境氮负荷加重的主要原因. 辛庄镇高投入高产出的农业生产方式加大了太湖水环境修复的难度. 建议调整作物种植与畜禽养殖结构,推广科学施肥与生态养殖,将农田生产与畜禽养殖结合形成产业链,以此减轻氮素环境负荷.      

基于多指标融合的福建省农用地畜禽粪便环境污染风险评价

基于福建省各县市区畜禽养殖统计数据,融合目前主要的7种农用地畜禽粪便环境污染风险评价方法,开展了基于多指标融合的福建省农用地畜禽粪便环境污染风险评价研究.结果表明:7种风险评价方法的结果在超限量值的县市区分布范围和数量都存在较大的差异.其中以农用地畜禽粪便猪粪当量负荷警报值(磷)为指标的评价结果的超限量值县市区数量最多,共有26个县市区,占总县市区的38.81%;其次是以畜禽养殖密度为指标的评价结果,共有20个县市区超限量值,占总县市区的29.85%;最少的是以农用地畜禽粪便猪粪当量负荷(氮)为指标的评价结果,只有1个县市区超限量值,仅占总县市区的1.49%.宁德市拓荣县是7种风险评价方法中风险最小的县市区,南平市光泽县是6种风险评价方法中风险最大的县市区,漳州市市辖区是1种风险评价方法中风险最大的县市区.基于多指标融合评价方法的结果中超限量值的县市区数为6个,占总县市区的8.96%,其中,风险评价最大值和最小值所在县市区分别为南平市光泽县和宁德市拓荣县.综合上述结果,表明该方法基本反映了7种风险评价方法中的共性问题,能避免采用不同指标所带来的农用地畜禽粪便环境污染风险结果的片面性.研究结果可为农业非点源污染防治、养殖业产业布局规划等提供科学依据.     

中国畜禽养殖结构及其粪便N污染负荷特征分析

利用中国31个省（自治区、直辖市）1997～2004年牛、猪、羊和家禽的养殖量统计数据,计算了畜禽粪便量和以氮含量为标准的猪粪当量,分析了我国不同省（自治区、直辖市）的畜禽养殖结构变化情况以及畜禽粪便污染结构,进而结合农田耕地面积求出了不同地区的畜禽粪便农田负荷量及其分布状况.研究表明,中国的畜禽粪便N污染负荷呈现由西北内陆向东南沿海逐渐加重的趋势,可以400 mm等降水量线为界分为高污染负荷区和低污染负荷区.另外,北京与上海2市畜禽养殖在经历了持续高速发展之后,近几年开始回落,畜禽粪便N污染负荷开始下降,但其周边地区的畜禽粪便N污染负荷却呈现出居高不下甚至不断攀升的趋势.最后,通过对畜禽粪便N污染负荷量预警分析,发现全国只有8省（自治区、直辖市）污染负荷量对环境尚未构成潜在威胁,其余省份理论上对环境均构成潜在威胁.结果表明,畜禽养殖结构和畜禽粪便污染特征均与当地经济发展水平程度有着密切的联系;经济发达区畜禽粪便污染已开始向周边地区进行转移;东部地区的畜禽养殖业对环境的潜在威胁较重.     

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.      

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.     

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.      

海南省畜禽粪便分布特征及耕地负荷研究

通过利用国内较通用的经验系数计算以及利用耕地负荷分级方法,了解海南省畜禽粪便分布特征及耕地负荷情况。海南省畜禽粪便产生量最多的市县是海口市和儋州市、文昌市,分别达到244.45万t/a和214.89万t/a、211.26万t/a;畜禽粪便耕地负荷量最大的是文昌市、琼海市,分别为61.29 t/(hm.2a)、61.19 t/(hm.2a),属于对环境威胁严重;有3个市县畜禽粪便耕地负荷量属于对环境威胁较严重,7个市县属于对环境有威胁,4个市县对环境稍有威胁,2个市县对环境无威胁。     

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。     

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。     

畜禽粪便污染负荷及风险评估——以杭州市为例

针对规模化畜禽养殖业发达地区畜禽粪便引发的重金属和可溶性盐污染负荷重等问题,以杭州市为例,分析了杭州市各区县由畜禽粪便引起的氮、磷污染负荷.同时,通过空间分析与基于土壤盐分和重金属累积模型的模拟预警分析,评估了畜禽粪便农用过程中对温室土壤次生盐渍化和重金属累积的潜在影响.结果表明,杭州市畜禽粪便氮磷污染负荷分布不均,以...     

基于子流域的北运河流域(北京段)畜禽养殖空间布局研究

根据北运河流域(北京段)畜禽养殖业污染特点及其粪便与农作物养分供求关系,采用养分平衡法对各子流域畜禽养殖粪便养分实际排放量、实际负荷量、主要作物最大养分需求量、作物所需畜禽粪便养分最大负荷量、畜禽养殖承载力进行了核算,结果表明北运河干流、沙河流域、温榆河干流、凉水河流域和蔺沟河流域的畜禽实际承载量已超过畜禽土地承载力,研究结果对于环境部门加强畜禽养殖污染防治和农业部门合理进行农业规划有重要参考意义.     

长江流域平原地区畜禽粪污资源化利用全链条技术应用现状

长江流域是我国重要的畜禽养殖区,也是最重要的生态带和经济带,提高该区域畜禽粪污处理利用水平,对保护长江流域生态环境,推动区域经济可持续发展具有重要意义。以该区域平原地429个畜禽规模养殖场为研究对象,围绕畜禽粪污收集、处理、粪肥还田利用等畜禽粪污资源化利用全链条技术深入剖析,分析该区畜禽粪污资源化利用关键工艺技术与设施装备。结果表明:畜禽规模养殖场粪污收集方式以干清粪为主,固体粪便普遍采用堆沤处理,72.3%以上的养殖场堆(沤)肥设施面积符合规范要求;畜禽粪水处理主要采用贮存和厌氧发酵技术,仅17.89%的养殖场粪水贮存池容积和67.5%的养殖场沼气发酵容积达到建设规范要求;粪肥还田是粪污资源化利用主要方向,以水果蔬菜等经济作物为主,但存在养殖场配套粪肥消纳土地面积不足等问题,近25.56%的养殖场未达到要求。建议根据该区域养殖和区位条件,进一步规范提升粪污资源化利用技术,提高粪污资源化利用技术和装备水平,引导规模养殖场按照种养平衡的要求配套消纳土地,同时加强对施用粪肥的农田土壤进行跟踪评估,提高粪肥还田利用水平。