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。     

流域畜禽养殖排污许可方案设计——以柘溪水库为例

排污许可作为一种有效的环境管理制度,对固定点源特别是流域规模化畜禽养殖场污染物排放具有一定的制约作用。以柘溪水库为例,以流域畜禽养殖总氮排放为研究对象,在小流域尺度上核算水环境容量及畜禽养殖总氮污染物排放负荷,结合不同行业类别污染物排放贡献率,确定流域水环境容量与畜禽总氮排放量之间的响应关系。并根据不同流域规模化畜禽养殖水环境容量,确定污染物排放限值及各流域排污许可设计方案,提出不同水环境容量目标下畜禽养殖污染治理与管控措施。     

禽畜废水治理资源化利用工程设计

辽宁省铁岭市昌图县是国家的重点产粮大县,重要商品粮基地,丰富的农牧业资源促使禽畜养殖业发展较快,由于企业环境污染治理滞后,造成禽畜屠宰废水超标排放污染河水现象十分严重.设计中对粪便资源化利用、采取气浮-生物接触氧化的工艺流程来进行处理禽畜屠宰废水,处理禽畜废水规模1000吨/日,工程造价低,设备简单,建设周期短,出水水质能够满足排放标准需要,同时粪便资源化转变沼气、生态活性有机肥料也能产生可观的经济效益.     

青藏高原天然草地载畜能力及草畜平衡状况研究

青藏高原草地植被和牲畜是影响该地区生态环境的主要影响因素, 因此, 研究此两项因素及 其之间的关系, 对于保护青藏高原生态环境、促进经济发展具有重要的意义。为此, 论文利用 2003-2004 年青藏高原天然草地产草量观测资料, 经过GPS 定位, 与NOAA/AVHRR 植被指数建 立了天然草地产草量反演模型及不同区域尺度天然草地年最大产草量、载畜量估算模型; 同时, 利 用粮食、油菜、青饲料等农业产量和林地面积等资料, 估算了青藏高原精、粗饲料的载畜能力, 分别 建立了天然草地以及考虑补饲后的草畜平衡监测模型, 分析了青藏高原及其县、地、省等不同区域 天然草地以及区域总体牲畜承载能力和草畜平衡状况。结果表明: 青海和西藏在天然草地和农业等 其它补饲共同承载下, 2003-2004 年年平均最大载畜能力分别为3 140×104、2 865×104 只标准羊单 位, 超载率分别为16%、78%, 两省平均超载率为45%。分地州来看, 两省除青海的果洛州和玉树州 实际牲畜数量没有超过当地的最大承载能力、青海海西州和西藏林芝地区草畜基本平衡以外, 其余 地州均有不同程度的超载, 其中果洛州和玉树州天然草地牲畜超载率分别为- 11%、- 26%, 利于“三 江源”地区天然草地植被的恢复和生态环境的改善; 青海黄南州、海北州、海南州、西宁市、海东地区 和西藏昌都、那曲、阿里地区牲畜超载率为45%～97%, 西藏拉萨市、日喀则、山南地区达115%～ 153%, 这些地区应适当降低牲畜数量或加大补饲力度, 以减轻对当地生态承载的压力。青海牲畜超 载的县主要位于东部, 西藏超载的县主要位于西部和南部大部地区。     

畜禽粪便和桃树枝工业化堆肥过程中微生物群演替及其与环境因子的关系

为了解畜禽粪便和桃树枝工业化堆肥中微生物群落的变化,本研究以猪粪、桃树枝和腐熟有机肥为堆肥原料进行堆肥,通过测定理化指标和利用高通量测序技术,分析了堆肥中理化参数的变化和堆肥微生物群落结构变化.理化参数结果表明,堆体于第2 d快速进入高温期,整个高温期持续30 d;堆肥过程中有机质含量呈波动性变化,但总体下降;堆肥结束时TN含量为20. 58 g·kg~(-1),与堆肥初期相比损失了5. 90%.α多样性分析表明,不同好氧堆肥时期具有不同的微生物群落多样性.在细菌门水平上,厚壁菌门(Firmicutes)和放线菌门(Actinobacteria)在整个堆肥过程中占主导地位,其相对丰度所占比例分别为79. 31%～95. 09%和2. 98%～19. 70%;此外,在堆肥初期,厚壁菌门(Firmicutes)和放线菌门(Actinobacteria)相对丰度分别为87. 36%和9. 66%,在堆肥末期,两者的相对丰度分别为79. 38%和19. 70%;在细菌属水平上,随着堆肥的进行,优势类群从Clostridium_sensu_stricto_1、Terrisporobacter和Bacillus演变为norank_f_Bacillaceae、Bacillus、Oceanbacillus和Pseudogracilibacillus;在真菌门水平上,Ascomycota始终为优势门类;在真菌属水平上,norank_c_Sordariomycetes的比例逐渐增加,在堆肥末期成为优势类群.冗余分析结果显示,环境因子对细菌和真菌群落结构影响相关性排序均为pH铵态氮温度 TOC TN,其中pH对微生物群落组成影响最大. norank_c_Sordariomycetes、norank_o_Sordariales和norank_c_Agaricomycetes可能与铵态氮的挥发有关.     

畜禽粪便堆腐过程中有机碳组分与腐熟指标的变化

以牛粪、菌糠、鸡粪等为材料按照两种比例调配为混合基质,在添加或不添加发酵启动剂的条件下在发酵罐中进行为期38 d的堆肥发酵试验,研究4种处理方式下畜禽粪便腐解过程中有机碳及其组分的变化,同时通过综合发芽指数(GI)评判腐解物料的腐熟度,确定GI与有机碳组分的关系.结果表明,添加发酵启动剂可以加速有机物质的降解,使水溶性有机碳和有机酸的含量下降(比初始值含量分别下降了41.85%、85.18%),促进类富里酸向胡敏酸转化,使畜禽粪便达到快速腐熟.在两种物料配比下,较高比例的牛粪不利于堆肥物质的分解和腐熟.根据达到腐熟要求的标准(GI0.8),当TOC357.27 g·kg-1,DOC7.00 g·kg-1,FA6.45 g·kg-1,腐解后期物料的红外光谱在1020 cm-1、1427 cm-1出现较为尖锐的峰值,即碳酸盐和硝酸盐含量增加,且草酸大幅度下降时,可以认为有机物料达到完全腐熟.当牛粪、菌糠、鸡粪的混合体积比为1∶1∶1时,在添加发酵启动剂条件下有机物料在腐解29 d时达到以上腐熟指标.     

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.     

Numerical study of regional environmental carrying capacity for livestock and poultry farming based on planting-breeding balance

In consideration of the need to maintain planting-breeding balance, this article examines the capacity of the soil in Putian City, Fujian Province to absorb livestock and poultry excreta, and computes the environmental carrying capacity for livestock and poultry farming (ECCLPF) in each district of the city in terms of the fertility characteristics of the soil in the city, as well as its mix of crops cultivated and farming methods. On the basis of the computations, this work proceeds to classify the alarm grades of the city’s environmental carrying capacity for livestock and poultry framing, and assess the environmental impact of the livestock and poultry farming industry. The results of our study indicate that, the city’s ECCLPF ranges from 8.27 to 23.23 heads per ha when computed on the basis of nitrogen, and from 5.79 to 24.53 heads per ha when computed on the basis of phosphorus. A comparison between our research findings and the existing farming scale in Putian reveals that, in certain parts of the city, ECCLPF is overburdened to varying degrees. Specifically, Chengxiang District is severely overburdened, Hanjiang District and Meizhou Island have a level of overburdening between virtual overburdening and significant overburdening, Licheng District is virtually overburdened, and Xiuyu, Xianyou, and Bei’an Districts have not exceeded their environmental carrying capacity and therefore have varying levels of potential for growth.     

畜禽养殖废水铬污染研究

随着现代畜禽养殖业的发展,畜禽养殖场排放的污染物越来越严重地污染环境,同时由于畜禽养殖的饲料中需要掺入畜禽所需微量元素铬,具有较大的污染隐患。本研究发现畜禽养殖废水是农村溪流铬污染的重要来源;在南山溪中,T—Cr浓度符合C=0．74Coe^-0.1205t（R^2=0．7366）规律衰减变化,Cr（Ⅵ）浓度符合C=0．806Coe^-0.1345t（R^2=0．5927）规律衰减变化;水体中Cr（Ⅵ）与T—Cr含量的关系较为显著（R^2为0．7188）,水体T—Cr含量与底质T—Cr含量的相关性较差（R^2为0．1839）。     

电场促进畜禽粪便好氧堆肥中DOM演化的光谱学研究

好氧堆肥是畜禽粪便处置和资源化利用的主要途径.传统好氧堆肥（CAC）技术存在堆体温度低、发酵周期长、腐熟效果差等缺陷.最近研究发现,电场辅助好氧堆肥（EAAC）可快速促进堆肥腐熟,缩短堆肥周期,减少温室气体排放,具有潜在的应用前景.然而,电场促进堆肥过程中水溶性有机物（DOM）演化及腐殖化过程尚未清晰.基于此,本文采用紫外-可见光谱（UV-Vis）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和三维荧光光谱（3D-EEM）等多种光谱技术分析了EAAC过程中DOM的演变规律.UV-Vis与3D-EEM分析表明,EAAC过程中,蛋白类物质在3 d内几乎被完全分解,富里酸和腐殖酸类物质在高温期（6~18 d）大量形成.EAAC的腐殖化指数（HI=HA/FA）高于CAC,E₄/E₆低于CAC,说明堆肥过程中DOM芳香化和腐殖化的速度与程度均优于CAC. FTIR分析显示,EAAC过程中DOM的碳水化合物、脂肪类物质逐渐减少,芳香族化合物不断增加,其腐殖化趋势明显比CAC更快.相关性分析显示,P_Ⅴ,n/P_Ⅲ,n与A_240~400、SUVA₂₅₄、E₂₅₃/E₂₂₀等UV-Vis光谱指标呈显著正相关（r>0.8, p<0.05）,可以作为评价EAAC腐熟度的重要指标.上述结果表明,电场辅助好氧堆肥可加速DOM中蛋白类物质分解,加快富里酸和腐殖酸类物质形成,促进DOM结构的芳香化.