辽宁省畜禽养殖粪污处理的种养关系现状及影响因素

在“南养北移”的布局下，辽宁省畜禽数量快速增加，2019年近7000万头生猪当量，2020年近亿头。传统畜牧养殖业快速转型进入规模化养殖，畜禽粪污数量、集中度猛增，给辽宁省生态环境带来巨大污染风险。畜禽粪污资源化利用与种植业关系不紧密问题加剧，规模养殖发展使得“种养脱节”问题愈加严重。造成畜禽粪污处理“种养脱节”问题的影响因素较多，包括：畜禽养殖和种植生产经营主体利益的不一致性；畜禽养殖区域规划不合理；辽宁省现有中小型养殖场历史欠账多，散养密集区粪污，尤其是液态粪污处理是种养结合的难点之一；粪污处理设备老旧，技术落后且程序繁琐；畜禽粪污资源化利用技术不规范，损失养分并损毁耕地。本文针对以上诸多影响因素，为促进辽宁省畜禽粪污资源化利用的种养结合，建议首选策略是协调种养利益，并改进粪污资源化技术和设施，标准化粪污资源还田技术，加强成果推广和政府引导，为辽宁省畜牧养殖业和种植业结合提供策略支持。     

鸡桑药共生模式库区土壤养分变化及流失风险

密云水库是北京市主要地表水源地,为了有效防控水源保护区坡耕地以氮磷流失为主的农业面源污染,开展污染防控植物篱种植区散养和单独喂养油鸡试验研究;采集两种模式区土壤和散养模式区饲用桑植物样品,测定氮磷钾养分含量,分析土壤养分变化规律及其流失风险,建立经济有效种养生态防控模式。结果表明,与对照相比,两种油鸡养殖模式区土壤有机质、全氮、速效氮磷钾及硝态氮含量都呈显著或极显著性地升高,促进了散养共生模式区饲用桑和药用植物的生长,增加了对土壤养分的吸收;受养殖密度的影响,60只/666.7m2高密度油鸡喂养模式区或散养集中活动区有机质、全氮、全磷含量显著高于散养活动较少低密度区;受地表径流的影响,散养共生模式区坡下部油鸡少活动区域土壤速效氮磷钾含量与上部活动较多区域相比分别升高20.3%、71.9%和21.9%。喂养模式区承载粪便氮磷环境负荷分别为189 kg/hm2和84.8 kg/hm2,超过欧盟农田氮限量标准170 kg/hm2和粪便年施磷限量80 kg/hm2,具有较大的流失污染风险;20只/666.7m2低密度散养模式区承载粪便氮磷负荷分别为75.6 kg/hm2和33.9 kg/hm2,远小于环境限量标准,具有较小的流失污染风险。饲用桑与药用植物间作植物篱种植区散养油鸡排泄粪便矿化分解提供了植物养分资源,促进它们的生长,形成发达根系系统又可有效阻截模式产生有机物和氮磷流失,同时该模式提供了散养油鸡饲料资源。以上结果说明,桑树/药用植物/低密度散养油鸡是一种有效的农业面源污染生态防控共生模式,资源循环利用效率高,生态环境和经济效益好。     

山西省畜禽业发展及粪尿养分时空变异

随着国家经济的高速发展和人民饮食结构的改变,畜禽养殖业由传统粗放式向规模化、集约化快速转变,畜禽粪尿的循环利用及其对环境的风险评价值得关注.本文利用统计资料和文献数据,通过使用食物链养分流动模型(NUFER)与GIS相结合,深入分析了山西省畜禽养殖量的变化特征,模拟了畜禽粪尿的产生量及其氮、磷养分的资源量,并从时空维度评价了山西省畜禽粪尿资源量及其环境风险.结果表明： 1978-2012年,山西省畜禽粪尿的产生量由1.61×10⁷ t增加至2.75×10⁷ t,增幅达1.71倍,粪尿氮由7.74×10⁴ t增长至17.32×10⁴ t,粪尿磷则由1.09×10⁴ t增长至3.39×10⁴ t,增幅分别达到2.38和3.10倍.除养殖总量增加之外,养殖结构和养殖方式也发生了重大变化.从空间分布看,2012年山西省耕地畜禽粪尿氮、磷承载量呈现晋北、晋中和晋东南高,中北部和西南部低的分布特征,耕地畜禽粪尿养分资源承载量在空间上分布极不平衡,这是区域养殖专业化程度与农业政策共同作用的结果.因此,应通过优化生产布局和区域间养分协同管理等手段,来调控畜禽粪尿的排放与循环利用,减少污染及环境风险,以实现畜禽粪尿养分资源的高效与可持续利用.     

红壤旱坡地农田生态系统养分循环和平衡

通过田间定位试验从生态系统的角度比较研究了中亚热带红壤低丘岗地几种主要旱坡地农田生态系统的水土流失、养分循环和平衡特征、土壤养分消长动态及空间分异,结果表明：水土流失是红壤旱坡地生态系统养分损失的重要途径之一,固体径流具有养分富集现象,速效养分损失以地表径流为主,水土流失养分损失量大小顺序为：有机碳＞全钾＞速效钾＞全氮＞全磷＞水解氮＞速效磷;免耕覆盖和垄作能显著减少水土流失及养分损失量;红壤旱地淋溶也是养分,尤其是氮素损失的重要途径;在养分平衡有盈余状况下,土壤养分水平是可以逐步提高的,其中,土壤速效磷、速效钾提高的速度较快,土壤全氮、有机质和全磷也有所提高,但仍处于较低水平;复合农林系统中,土壤养分存在明显的空间分异,农作物区域由于养分投入较高,土壤养分水平明显高于林木区域。     

基于遥感和地统计学方法的小麦生长管理分区

以江苏省如皋市和海安县冬小麦种植区域为研究对象,将基于小麦不同生育时期30m分辨率的HJ-1A/B CCD影像提取的归一化植被指数(NDVI)与土壤养分指标(全氮、有机质、有效磷、速效钾)分布状况有机结合,在空间变异性分析和主成分提取的基础上进行聚类分区.结果表明,基于抽穗期NDVI与土壤养分指标耦合的分区方法效果最佳,分区后各子区域内部NDVI值和土壤养分指标的变异系数分别在4.5%～6.1%和3.3%～87.9%,低于单纯基于土壤养分指标或NDVI进行分区的子区域内部的变异系数,大大缩小了区域管理单元内部的变异性.分区结果能提高按区管理作业的精度,可为区域性小麦生长管理和过程模拟奠定基础.     

基于GIS重庆土壤侵蚀及土壤保持分析

土壤侵蚀作为一个重大的全球环境问题,严重地威胁着区域生态环境质量和社会经济。在考虑植被覆盖度与土壤侵蚀关系的前提下,通过查表法,构建不同土地覆盖类型和不同植被覆盖度下的C值图层,并基于地理信息技术(GIS)和通用土壤侵蚀方程(USLE)估算了重庆地区土壤侵蚀量,土壤保持量和土壤保持价值。结果表明:重庆地区2010年土壤侵蚀量约为2.23亿t/a;土壤保持量约为14.69亿t/a。利用市场价值法,机会成本法和影子工程法评价了各类生态系统土壤保持的生态价值。研究区2010年土壤保持价值相对于2006年有所提升,2010年生态系统因防止土壤侵蚀而产生的土壤保持总价值约为6.18×105万元,其中保持土壤养分的价值为5.44×105万元;减少废弃地的价值为2.65×104万元;减轻泥沙淤积灾害的价值为4.78×104万元。各生态系统类型中,森林生态系统土壤保持价值量最大,单位面积价值最高。     

辽西北沙地苹果-大豆间作对土壤养分和微生物量分布的影响

为了解辽西北沙地果农间作系统中土壤养分及微生物量分布特征,选取研究区具有代表性的苹果(Malus pumila)-大豆(Glycine max)间作系统为研究对象,对间作系统0~60 cm土层、0~300 cm水平距离范围内的土壤养分和微生物量进行了测定,并与大豆单作、苹果单作进行对比。结果表明:辽西北沙地苹果与大豆间作系统中土壤养分十分匮乏,全氮、碱解氮、有效磷极缺乏;在水平方向上,随距苹果树距离的增加,间作系统中土壤有机质、碱解氮、全磷、有效磷总体上呈现先降低再升高后趋于平稳的变化规律;各养分竞争激烈区位于果树带区[0,100 cm);在垂直方向上,苹果与大豆间作系统各土壤养分均表现出表聚性,表土层(0~20 cm)土壤养分含量显著高于深土层(20~60 cm);土壤微生物量碳、氮在果树带区及表土层含量高,且在该区域细菌数量高;间作与单作各土壤养分、微生物量在表土层差异较大,差异性随土层加深而缩小,间作系统除碱解氮外对土壤养分表现为负效应,不能满足间作系统对土壤养分的需求,尤其对土壤氮素、磷素竞争需求量较大。综上所述,辽西北沙地苹果-大豆间作系统中存在明显的竞争关系,竞争激烈区域位于果树带区,应在此处加强氮肥和磷肥施加。     

基于模型和物质流分析方法的食物链氮素区域间流动——以黄淮海区为例

研究利用养分流动的方法建立区域氮素流动模型,试图分析氮素养分在区域间的流动状况.以黄淮海区为例,提出氮素调控策略.结果表明: 2005年,黄淮海区化肥、饲料、植物食物和动物食物氮素盈缺率分别为33%、-120%、38%和65%.养分势是区域食物链养分流动的原动力,此外,人口数、城镇化率、耕地面积、GDP、运输距离、运价、市场价格和政府调控等也是影响食物链氮素养分在区域间流动的重要因素.2005年,黄淮海区是化肥、食物氮素的源,而是饲料氮素的汇.北京地区无论化肥、饲料和食物氮素都为汇.北京地区单位耕地承载外地区调入的氮素养分负荷为872 kg/hm2.即使这些养分全部在本区域返还农田还存在很大的环境风险.因此,对环北京都市圈食物链氮素养分应该进行区域间协同管理.     

广州市畜禽养殖业污染空间分布研究

基于广州市畜禽养殖场畜禽养殖量数据,采用排泄系数法和分区统计,估算广州市畜禽养殖污染物产生量及其空间分布特征,探讨畜禽养殖污染物流失对水体环境的影响。研究结果表明:(1)广州市畜禽养殖业分布呈明显的圈层结构,畜禽养殖场呈现围绕中心城区的环状分布,城郊区县是畜禽养殖业的分布重点。(2)广州畜禽养殖场污染物流失总量较高,尤其是近郊区县污染物流失严重。(3)畜禽养殖污染物对流溪河、东江、增江、西航道等水体造成影响。针对广州市畜禽养殖业发展现状和空间分布特征提出畜禽养殖业污染防治对策,为行业污染防治和环境管理提供科学依据,为区域畜禽养殖业可持续发展研究提供参考。     

黄河三角洲滨海湿地地下水位变化对土壤种子库特征的影响

地下水位是影响湿地生态系统结构和功能的重要环境因子之一，然而其如何影响滨海湿地土壤种子库特征尚不清楚。通过地下水位控制试验，研究黄河三角洲滨海非潮汐湿地地下水位梯度（-20、-60、-100 cm）下，土壤种子库密度、物种多样性等特征，并通过土壤化学指标与对应的土壤种子库特征之间的通径分析，探讨地下水位深度变化对土壤种子库特征的影响机理。研究发现，在该区域秋季采样的土壤种子库中，碱蓬和盐地碱蓬的种子数量最多；地下水位变化对土壤种子库密度无显著影响，但对土壤种子库的物种组成影响较大，随着地下水位深度增加，多年生草本植物种类呈增加趋势。整体上，随着地下水位深度增加，土壤种子库的Margalef丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数随之增大。主成分分析表明，土壤盐是影响黄河三角洲滨海湿地土壤种子库组成特征的主导因素，贡献率为69.482%，土壤养分为次要影响因素，贡献率为23.710%，进一步通径分析表明，土壤水溶性盐总量对种子库物种多样性起到限制作用，同时，有效磷浓度通过水溶性盐总量对Margalef指数和Shannon-Wiener指数表现为间接负作用，总磷浓度对种子库与地上植被相似性起到促进作用。研究表明，黄河三角洲滨海湿地地下水位深度变化，主要通过影响土壤水溶性盐总量，进而影响土壤种子库物种多样性。     

长期不同施磷条件下玉米产量、养分吸收及土壤养分平衡状况

以设置在沈阳潮棕壤上的连续12年的田间定位磷微区试验为依托,研究在不同磷肥施用条件下(施用量和施磷频次),玉米产量、养分吸收以及土壤养分平衡状况。结果表明:磷素不是该研究区域玉米生产的主要限制因子;施肥促进养分吸收,其各处理间增加趋势为氮磷氮对照,并且一次性施磷肥方式优于每年施磷肥方式;与土壤本底值相比,施肥后土壤耕层(0~20 cm)全磷、速效磷、全氮、碱解氮呈增加趋势,由于长年没有外源钾的补充,土壤全钾和速效钾呈下降趋势,其各处理间下降趋势为氮磷氮对照;土壤速效磷在不施用肥料条件下有下降趋势,只施用氮肥条件下有增加趋势,只是两者变化并不很明显;在每年施磷条件下,土壤速效磷量呈缓慢上升趋势,而在一次性施磷条件下,施肥当年的土壤速效磷量激增,而后呈减小的趋势,即与每年施磷肥方式相比,一次性施磷方式更有利于建立土壤"宏大"有效磷库;为了保证土壤养分平衡,在施用足量氮肥的前提下,施用磷肥量为等于或略高于作物移出磷量,施氮磷比控制在1∶0.167到1∶0.5之间。     

毛乌素沙地南缘沙漠化临界区域土壤养分的空间异质性

毛乌素沙地南缘沙漠化临界区域是沙地-草地景观界面的关键部位,研究该区域土壤养分的空间格局和生态学过程,对于土地沙漠化的机理研究具有重要的意义。采用经典统计与地统计学相结合的方法,通过半变异函数及其模型、克里格局部插值估计、空间分布图等研究了毛乌素沙地南缘沙漠化临界区域土壤养分的空间异质性特征。结果表明:研究区土壤速效钾含量符合球状模型,全氮和速效磷含量符合指数模型;速效钾含量具有强空间自相关性,其结构方差比为0.882,而全氮和速效磷含量表现为中等程度的空间自相关性,其结构方差比分别为0.501和0.514;3种土壤养分空间自相关距离存在差异,其中全氮和速效钾的变程均为511m,而速效磷的变程为143m;3种土壤养分的分布格局呈现明显的空间规律性,从牛枝子群落到黑沙蒿群落,速效钾和速效磷含量先降低后升高,与研究区的界面变化过程一致,而全氮含量逐渐降低,与研究区的植被覆盖度变化一致;3种土壤养分的标准差都较小,Kriging插值结果比较可靠。     

草地绿色承载力概念及其在国家公园中的应用框架

针对国家公园,在草地承载力的基础上,从如何解决野生动物种群多样性与繁衍兴盛,实现禁牧减畜后的牧民脱贫致富,保障不断增长的生态体验或旅游经济发展需求的视角出发,以生态功能维护+草畜平衡+生态体验为架构,提出草地绿色承载力概念;从生态系统支撑条件、草地生产力、野生动物与家畜承载规模、农牧民与生态体验人口承载规模、监测预警5个维度,构建草地绿色承载力评价体系;提出三江源国家公园草地绿色承载力应用框架,以期为科学制定建设规划和发展目标,推动三江源国家公园生态保护与区域可持续发展提供理论依据。     

平衡施肥及雨强对紫色土养分流失的影响

利用人工降雨装置模拟3种不同强度的降雨,采用模拟径流小区,研究了四川紫色丘陵区玉米净作条件下雨强及平衡施肥对土壤养分损失量及载体的影响.结果表明:雨强是影响地表径流量、径流总量及土壤侵蚀量的最主要因素.在小雨强条件下,无地表径流及土壤侵蚀发生;随着雨强的增大,地表径流量、径流总量及土壤侵蚀量都急剧增加.磷素和钾素流失总量也随雨强的增加而增加,而雨强对氮素流失的影响不大.在3种雨强条件下,3种施肥处理的氮素流失总量表现为:高氮施肥>农户习惯施肥>平衡施肥,平衡施肥能减少氮素流失,而高氮施肥增加氮素的流失.农户习惯施肥处理的磷流失总量和钾流失总量均高于平衡施肥和高氮施肥两种施钾处理,在紫色土坡耕地增施钾肥能减少磷、钾养分的流失.     

长江平原区乡村景观的结构、管理及其对土壤氮磷的影响

通过实地研究主要位于宜兴市域的区域乡村景观代表性样方,评价并阐明了人口密集的长江平原区乡村景观的结构、管理与土壤全氮、全磷密度和储量的关系.景观绘图是基于1m分辨率的IKONOS影像并采用生态立地分类及绘图标准,通过直接解译和实地检验对均质景观缀块进行分类和绘图;依据区域权重分层取样方法,在生态立地缀块中随机设定取样点进行土壤或底泥取样;通过自助法对12个样方重取样,用区域多变量最优化方法计算样方的区域权重,并结合不确定性分析模型评价区域土地利用/覆被、土壤全氮和全磷储量.结果表明:在85.24×103km2的长江平原区乡村景观面积范围内,0～30cm土壤全氮、全磷储量分别为29.87Tg N和 19.79Tg P.最大的5种土地利用/覆被的类型为水田、水产养殖、非渗漏性建筑用地、旱地1年生作物和闲置水域,占区域总面积的82.9%;其土壤全氮、全磷储量分别占区域总量的82.6%和80.8%.其中平原稻田面积为38.93×103km2,占总面积的45.5%;其0～30cm土壤全氮、全磷储量分别高达15.26Tg N和9.13Tg P,分别占总储量的51%和45%.揭示了人口密集的乡村景观中土地利用/覆被方式对区域土壤全氮、全磷的影响模式.这种在小尺度下对土地管理调查,土壤全氮、全磷及其它生态特征研究方法的精确度明显优于传统的基于30～1000m分辨率遥感影像的土地覆被研究.     

不同植物根际土壤碳氮水解酶活性热点区的空间分布特征

为研究喀斯特退耕地不同植物根际土壤碳氮水解酶活性的空间分布特征,采用喀斯特区域农田表层土壤,选择当地粮食作物玉米、牧草苜蓿及弃耕后常见草本植物莎草,进行室内根盒培养试验。利用根际土壤原位酶谱分析技术,研究不同植物根际与非根际土壤β-葡萄糖苷酶(βG)和N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)活性的分布模式。结果发现:1)3种植物在根尖和根伸长区都存在酶活性热点区,最大根际酶活性热点区范围为苜蓿莎草玉米;2)玉米βG和NAG根际酶活性热点范围在根尖与根伸长区范围相近约为1.13 mm,苜蓿根际βG热点区范围是根伸长区(1.98 mm)根尖(1.19 mm),而NAG热点区范围是根尖(0.91 mm)根伸长区(0.59 mm),莎草根际βG和NAG活性热点区范围均是根尖(1.38—1.86 mm)根伸长区(0.93—1.16 mm);3)豆科植物苜蓿的根系和根际微生物偏好碳需求,这可能与豆科植物的固氮功能有关,缓解氮养分需求;而莎草根系和根际微生物偏好氮养分,这与喀斯特土壤氮养分限制有关。总体上,苜蓿根际酶活性热点范围最广,根系和根际微生物偏好碳需求,而且其特有的固氮功能可缓解氮养分需求,对于喀斯特生态恢复效果更好。本研究的土壤原位酶谱法可为在根际酶活性热点区范围进行微生物养分获取机制提供定量依据。     

异龙湖湖滨带不同环境梯度下土壤养分空间变异性

随着环境梯度的变化,生态系统的特征会发生明显的变异,土壤是其重要的表征要素。以纵向岭谷区红河流域异龙湖湖滨带为案例,运用多种统计分析方法对其不同环境梯度下土壤单个养分指标和土壤养分综合质量的空间分布特征进行了研究,结果表明：在北部湖滨坡地,海拔对土壤养分空间分布的影响并不十分显著,而坡位对其影响较大;北部湖滨农田土壤,水分梯度对钾的影响较大,全氮和有机质则一部分受水分梯度影响,另一部分受径流作用的影响;异龙湖湖滨带土壤养分综合质量指数大小的排序为：南部湖演农田〉北部湖滨农田〉北部湖滨坡地）南部湖滨坡地。还探讨了不同环境因子对单个土壤养分指标和土壤养分综合质量的影响,其中,气温、湿度、坡向和坡型对土壤中磷空间分布的影响较大,土壤含水量、坡度和海拔对土壤有机质、全氮和全钾的影响较大;土壤含水量即水分梯度对土壤养分综合质量影响最大。     

曲靖植烟土壤养分空间变异及土壤肥力适宜性评价

采用GPS技术在云南曲靖烟区布置了2088个采样点,测定其耕作层(0～20 cm)土壤主要养分含量,利用经典统计方法和地统计学方法对植烟土壤养分状况的总体特征和空间变异特征进行分析,并采用模糊数学方法对植烟土壤肥力适宜性进行综合评价.结果表明:曲靖植烟土壤pH、有机质、有效硫和水溶性氯含量适宜,全氮和碱解氮含量偏高,速效钾、有效钙、有效镁、有效铜、有效铁、有效锌、有效钼和有效锰含量丰富,速效磷含量中等,全磷、全钾和有效硼含量偏低;区域内植烟土壤养分指标均表现为各向异性分布,其中速效磷和有效硼的空间变异主要受随机性因素的影响,其他养分指标的空间变异是结构性因素和随机性因素共同作用的结果.植烟土壤肥力适宜性指数为优的区域缺乏,为良的区域占8.0%,一般的区域占51.6%,中等的区域占39.0%,为差的区域占1.4%.     

放牧制度对荒漠草原生态系统土壤养分状况的影响

从土壤N,P,K及土壤有机质等方面研究了在连续进行了7 a的放牧制度试验对荒漠草原生态系统土壤养分含量的影响。研究结果表明:放牧制度对土壤的养分状况有明显的影响。划区轮牧区和禁牧提高了土壤有机质、土壤氮素、土壤全钾和土壤速效钾含量。土壤表层磷含量划区轮牧区最高。放牧导致碳氮比减少。同时,土壤养分含量随土壤深度的变化在不同处理没有表现出较为一致的变化趋势。禁牧区土壤全氮含量随土壤深度的增加而增加;不同处理土壤速效氮、土壤速效钾含量均随土壤深度的增加逐渐降低;土壤全磷在自由放牧区随土壤深度的增加逐渐升高;土壤速效磷、全钾含量在划区轮牧区随土壤深度的增加逐渐降低;土壤养分含量与土壤深度的拟合曲线为二次幂函数。研究表明,禁牧和划区轮牧较自由放牧可以提高荒漠草原土壤养分元素的含量,有利于遏制草原土壤的退化。     

漓江河岸带不同水文环境土壤微生物与土壤养分的耦合关系

基于漓江河岸带典型地段内砾石滩、草地、灌草地和疏林地等4类水文环境梯度上的土壤样品分析,探讨了漓江河岸带土壤养分、微生物数量及微生物量等的变化特征及耦合关系。结果表明:土壤养分含量、土壤微生物数量及微生物量等在不同水文环境下均有显著差异。随着水淹时间的减少,土壤含水量、pH值、有效氮、有效磷和有效钾均呈先增后减的趋势,最大值多出现在灌草地,最小值多出现在砾石滩,而土壤微生物总量、细菌、放线菌数量和微生物量也为先增后减趋势,其数量或含量在灌草地最多,砾石滩最少。简单相关分析表明漓江河岸带各微生物指标与土壤有效氮、有效磷及速效钾相关性较强,与土壤全氮、全磷和全钾的相关性较弱。冗余分析表明土壤有效氮、有效磷和含水量是影响微生物总数、细菌数量、微生物量碳、微生物量氮和微生物量磷的重要因素,而有机质和全氮是影响放线菌数量的重要因素。研究结果说明适当的水文干扰有利于河岸带土壤养分的积累,对土壤微生物数量及其生物量也有显著促进作用;土壤有机质和有效养分含量(有效氮、有效磷等)与微生物数量及微生物量关系密切,其含量很大程度影响着微生物数量及其活性。在漓江河岸带生态保护和评估等研究过程中应充分考虑不同水文环境下的土壤微生物和养分的变化特征及耦合关系。