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都市圈“土壤-饲料-动物”系统养分流动与环境效应——以北京市为例 被引量:11
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作者 魏莎 柏兆海 +3 位作者 吴迪梅 夏立江 江荣风 马林 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期430-441,共12页
【目的】随着中国城市化进程的加快和经济的快速发展,人们对食品的需求和饮食结构发生了明显变化。城郊农牧生产的集约化发展在满足人们日益增长的对动物性产品和高品质植物性产品需求的同时,也带来了严重的资源浪费和环境污染问题。论... 【目的】随着中国城市化进程的加快和经济的快速发展,人们对食品的需求和饮食结构发生了明显变化。城郊农牧生产的集约化发展在满足人们日益增长的对动物性产品和高品质植物性产品需求的同时,也带来了严重的资源浪费和环境污染问题。论文通过分析都市圈"土壤-饲料-动物"体系养分流动和环境排放特征,为养分资源综合管理、促进农牧结合和保护生态环境等提供科学建议。【方法】通过对北京市生猪(92个)、奶牛(28个)、肉牛(11个)、蛋鸡(27个)、肉鸡(26个)和肉鸭(16)共计200个农场的生产管理、饲料来源和投入、粪尿管理、还田利用的调研,总结出北京市农牧生产不同规模体系的特征参数,结合食物链养分流动模型(nutrient flows in food chains,environment and resources,NUFER)、北京市历史统计数据和文献参数数据对北京市都市圈农牧系统的氮磷流动、养分利用率和环境损失进行综合评价。对1980年与2013年农牧生产体系养分流动特征、利用率和环境排放特征的时空变化进行比较分析。【结果】从"土壤-饲料-动物"体系氮磷流动特征分析结果可以看出,体系中氮磷的投入和输出结构发生了较大变化。2013年,"土壤-饲料-动物"体系中进口主产物饲料氮磷投入是主要的养分来源,而1980年进口副产品饲料是主要的氮磷投入源。2013年氮磷损失为主要的输出项,而1980年氮磷还田为主要的输出项。这就说明随着城市化的发展和农牧系统的规模化,越来越多的外来养分在都市农牧系统中集中,从而带来了更大比例的环境损失输出。2013年,农牧生产体系氮素利用率NUEC+A为29.0%,与1980年相似。其中2013年农牧生产体系中的作物生产体系氮素养分利用率NUEC为33.0%,低于1980年的39.5%,而2013年动物生产体系NUEA为20.6%,高于1980年的17.8%。环境损失特征分析结果显示,单位面积氮磷损失和损失途 展开更多
关键词 “土壤-饲料-动物”系统 养分利用率 损失 损失 NUFER模型
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北京“土壤-饲料-奶牛”系统氮磷流动及环境损失时空特征 被引量:7
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作者 魏莎 柏兆海 +3 位作者 吴迪梅 江荣风 夏立江 马林 《中国生态农业学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期316-327,共12页
分析大城市郊区"土壤-饲料-奶牛"养殖体系养分流动和环境排放特征是合理控制养殖规模、促进农牧结合、保护生态环境和保障畜禽产品供应等政策制定的基础。本研究选取北京市郊区28个规模化奶牛农场,调研包括饲料来源和投入、... 分析大城市郊区"土壤-饲料-奶牛"养殖体系养分流动和环境排放特征是合理控制养殖规模、促进农牧结合、保护生态环境和保障畜禽产品供应等政策制定的基础。本研究选取北京市郊区28个规模化奶牛农场,调研包括饲料来源和投入、奶牛生产和粪尿管理以及产品输出情况。结合公开发表的文献数据和北京市统计数据,利用NUFER-animal模型对1980—2013年北京市规模化奶牛农场"土壤-饲料-奶牛"生产系统养分流动特征、利用效率和环境损失的时空变化进行了定量化分析。结果表明,1980—2013年,奶牛个体尺度(仅包括泌乳牛)氮利用效率从14.9%增加到21.2%,磷利用效率从13.8%增加到27.3%;群体尺度(包括犊牛、育成牛、青年牛、泌乳牛和干乳牛)氮利用效率从14.5%增加到18.2%,磷利用效率从15.8%增加到24.9%;系统尺度(土壤-饲料-奶牛)氮利用效率从11.3%增加到15.8%,磷利用效率从13.3%增加到22.3%。北京市奶牛养殖个体尺度、群体尺度和系统尺度氮利用效率在1985年前减少;而1985年后逐渐增加。个体尺度、群体尺度和系统尺度磷利用效率均不断增加。系统尺度氮总损失从1980年的1 516 t增加到2013年的16 973 t;磷总损失从114 t增加到1 763 t。生产1 kg氮磷产品造成的氮和磷损失均表现出不断减少的趋势。北京市"土壤-饲料-奶牛"生产系统氮磷流动特征发生了很大变化,养分利用效率和总环境损失不断增加。产生这一变化的原因是养殖数量的增加、养殖模式从传统向集约化转变和环保管理措施的完善。因此,调整奶牛养殖从数量型向质量型转变以及提高喂养技术和粪尿管理水平等是提高都市奶牛养殖可持续发展的必要措施。 展开更多
关键词 “土壤-饲料-奶牛”生产系统 养分利用效率 损失 损失 NUFER模型
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热解温度对鸡粪生物炭磷形态及磷淋失的影响 被引量:5
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作者 秦红益 杨焱堃 +4 位作者 施雅洁 肖颖 姚海唯 邹欣奕 邓欢 《环境工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第9期3004-3011,共8页
针对粪肥施用时的磷(P)污染风险,采用高温热解技术制备生物炭进行P固定,以降低其淋失风险。通过P分级法研究了生物炭中P形态随热解温度的变化规律,并通过土柱淋溶实验研究了5次模拟降水下鸡粪或生物炭中的P淋失率。结果表明,鸡粪生物炭... 针对粪肥施用时的磷(P)污染风险,采用高温热解技术制备生物炭进行P固定,以降低其淋失风险。通过P分级法研究了生物炭中P形态随热解温度的变化规律,并通过土柱淋溶实验研究了5次模拟降水下鸡粪或生物炭中的P淋失率。结果表明,鸡粪生物炭中P的固定规律是:随热解温度升高,稳定态HCl提取态磷(HCl-P)不断增加,成为生物炭中P稳定化的最主要去向。低温(300℃)热解条件下,不稳定的H2O-P是HCl-P增加的主要贡献者;而高温(600℃以上)条件下,中度稳定的NaOH-P和NaHCO_(3)-P是主要贡献者。随着降水次数的增加,鸡粪和生物炭处理的土壤中总磷(TP)和无机磷(Pi)的淋失率均不断增加。相比于鸡粪,所有生物炭处理经5次降水后的TP、Pi、有机磷(Po)的总淋失率依次降低了56.62%~67.74%、45.18%~64.15%、82.32%~92.82%。综合能耗考虑,300℃是制备鸡粪生物炭的理想温度并可防止P的淋失。本研究结果可为粪肥农用过程中土壤P污染控制提供参考。 展开更多
关键词 鸡粪 热解温度 生物炭 Hedley分级提取 损失 淋溶 旱地土壤
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稻麦轮作农田有机无机肥配施下磷平衡研究
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作者 于云飞 汪玉 +4 位作者 李爽 陈光蕾 赵洪猛 赵旭 王慎强 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期1554-1562,共9页
为探究太湖流域稻麦轮作农田有机无机肥不同配施方式下的磷平衡,通过控氮控磷(4 a)和控氮不控磷(24 a)两种配施方式的田间定位试验,分析稻麦产量及磷吸收量、土壤磷含量、径流磷损失以及磷平衡。控氮控磷试验设有6个处理:不施磷肥(CK),... 为探究太湖流域稻麦轮作农田有机无机肥不同配施方式下的磷平衡,通过控氮控磷(4 a)和控氮不控磷(24 a)两种配施方式的田间定位试验,分析稻麦产量及磷吸收量、土壤磷含量、径流磷损失以及磷平衡。控氮控磷试验设有6个处理:不施磷肥(CK),单施化肥(CF),有机无机肥配施中包括商品肥OM、猪粪PM、鸡粪CM及牛粪DM(均为有机肥等氮磷钾替代30%化学磷肥);控氮不控磷试验设有3个处理:不施磷肥(CK)、单施化肥(CF)、猪粪有机无机肥配施(PM),配施方式为有机肥仅等氮替代稻季40%和麦季50%化学氮肥。结果表明:相较CF处理,控氮控磷配施方式各处理稻麦周年磷素略有盈余,径流磷损失量无显著性差异,CF、OM、PM、CM、DM磷平衡(以P计)分别为-0.76、2.29、4.58、4.40、8.54 kg·hm^(-2),径流磷损失量为0.08~0.15 kg·hm^(-2);控氮不控磷配施方式PM稻麦周年磷平衡及径流磷损失量显著提高3.41倍和50.4倍,CF和PM磷盈余量分别为26.7、118 kg·hm^(-2),径流磷损失量分别为0.10、5.14 kg·hm^(-2)。相较控氮控磷,控氮不控磷配施的磷盈余及径流磷损失量均大幅增加。综上表明,有机无机肥总投入量过高会导致土壤磷大量盈余,极大增加磷损失的环境风险。因此,施用有机肥的同时应考虑控制氮磷施入量,有机肥部分替代化肥养分等量控制是可行的有机无机肥配施方式。 展开更多
关键词 有机无机肥配施 稻麦轮作 作物产量 损失 平衡
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永定河流域农业土壤氮磷损失的计算及分析 被引量:5
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作者 付意成 阮本清 许凤冉 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第16期133-139,共7页
为了解决当前农业生产过程中氮磷损失量计算过程中存在的不确定性问题,该文结合硝酸盐、铵盐与土壤颗粒结合类型的差异,从氮循环的角度定量评价降雨径流作用下的土壤氮损失量;结合磷元素的运移与土壤类型密切相关的特性,通过对土壤中的... 为了解决当前农业生产过程中氮磷损失量计算过程中存在的不确定性问题,该文结合硝酸盐、铵盐与土壤颗粒结合类型的差异,从氮循环的角度定量评价降雨径流作用下的土壤氮损失量;结合磷元素的运移与土壤类型密切相关的特性,通过对土壤中的溶解态、颗粒态磷质量分数进行计算,确定农田径流量对应下的土壤磷损失量。永定河流域化学肥料施用量过大,致使土壤总氮损失量为96kg/hm2,总磷损失量为9kg/hm2,研究区内部的氮磷损失量数值差异较大。由于流域氮磷损失量计算方法充分考虑了流域土壤及施肥特性,因此,计算结果具有一定的合理性和适用性。本研究为土壤氮磷损失计算以及流域农业生产面源污染的源头控制提供依据。 展开更多
关键词 土壤 硝酸盐损失 铵盐损失 损失 永定河流域
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水-土耦合的稻田磷素动态流失模型 被引量:2
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作者 王鹏 姚琪 +1 位作者 韩龙喜 丁训静 《河海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2005年第1期1-5,共5页
磷是湖泊富营养化的限制性因子,稻田排水损失是磷素的重要来源.为了精确计算稻田磷素损失量,从质量守衡原理出发,考虑土壤磷的矿化和固定、淋溶、水稻吸收等作用,结合土壤胶体对磷的吸附解吸速率公式,建立了水土耦合的稻田磷素动态模型... 磷是湖泊富营养化的限制性因子,稻田排水损失是磷素的重要来源.为了精确计算稻田磷素损失量,从质量守衡原理出发,考虑土壤磷的矿化和固定、淋溶、水稻吸收等作用,结合土壤胶体对磷的吸附解吸速率公式,建立了水土耦合的稻田磷素动态模型,并采用田间实测数据对模型参数进行了率定和验证,同时还对关键参数进行了灵敏性分析.计算结果表明,模型能较好地模拟田面水及渗漏水中溶解态无机磷(DIP)浓度的动态变化. 展开更多
关键词 稻田 损失模型 吸附速率 解吸速率
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稻壳炭改良耕地土壤调控农业面源污染的应用研究 被引量:2
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作者 刘新 赵珍 +3 位作者 戴天磊 唐晓岚 许梦文 张齐生 《河南农业科学》 CSCD 北大核心 2018年第3期49-54,共6页
为研究稻壳炭对耕地土壤面源污染的改良效果,将稻壳炭以不同体积比旋耕于表层耕地土壤中,研究稻壳炭施用后土壤理化性质和农田径流水体中氮、磷质量浓度的变化。结果表明,随着稻壳炭含量的增加,改良后的土壤理化性质有所改善,土壤的截... 为研究稻壳炭对耕地土壤面源污染的改良效果,将稻壳炭以不同体积比旋耕于表层耕地土壤中,研究稻壳炭施用后土壤理化性质和农田径流水体中氮、磷质量浓度的变化。结果表明,随着稻壳炭含量的增加,改良后的土壤理化性质有所改善,土壤的截氮储磷效果作用明显。炭土比为0.6的处理改良效果较好,与未施用稻壳炭处理相比,其土壤温度升高了2.03℃,p H值提高13.56%,有机质含量提高了43.11%,含水率增加了19.60%,土壤孔隙度增大了54.55%,阳离子交换量提升了65.50%,铝含量降低了4.84%,农田径流水体中总氮质量浓度、总磷质量浓度、化学需氧量、氨氮质量浓度分别下降了82.69%、90.32%、60.33%、83.46%。可见,施用稻壳炭可改良耕地土壤的理化性质,减少土壤中氮、磷损失,能够有效地调控农业面源污染。 展开更多
关键词 稻壳炭 水体富营养化 农业面源污染 氮、损失 土壤改良
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我国农田总磷径流损失影响因素及损失量初步估算 被引量:16
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作者 杨旺鑫 夏永秋 +1 位作者 姜小三 颜晓元 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期319-325,共7页
农田磷素随地表径流向水体迁移导致磷肥利用率降低、生产成本上升、环境污染风险增加,收集近10年农田总磷径流损失的试验数据,并结合其对应的潜在影响因素进行统计分析,结果表明水田、旱地TP径流损失量与土壤全磷、粘粒含量百分比显著... 农田磷素随地表径流向水体迁移导致磷肥利用率降低、生产成本上升、环境污染风险增加,收集近10年农田总磷径流损失的试验数据,并结合其对应的潜在影响因素进行统计分析,结果表明水田、旱地TP径流损失量与土壤全磷、粘粒含量百分比显著负相关,与施磷量、降雨量显著正相关。采用多元逐步回归方法,构建了单位面积水田、旱地总磷径流损失量估算模型。运用该模型对各省水田、旱地中TP径流损失量进行了估算,结果表明单位面积水田中TP径流损失量范围为0.585~3.015 kg·hm-2,单位面积旱地中TP径流损失量范围为0.045~0.473 kg·hm-2。2011年全国水田TP径流损失总量变化在3.554~5.875万t,平均值为4.715万t;全国旱地TP径流损失总量变化在0.951~2.347万t,平均值1.649万t;全国农田TP径流损失总量平均值为6.364万t。 展开更多
关键词 水田 旱地 影响因素 径流损失 模型
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长春地区食物链磷素养分流动历史变化特征分析
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作者 张晓萌 王寅 +2 位作者 焉莉 冯国忠 高强 《中国生态农业学报》 CSCD 北大核心 2017年第8期1099-1105,共7页
磷是重要的生命元素,其循环与转化在食物链中起着至关重要的作用。研究通过整理统计资料和文献数据,利用NUFER模型(Nutrient flows in Food chain,Environment and Resources use,NUFER),分析长春地区1993—2013年食物链磷素流动趋势特... 磷是重要的生命元素,其循环与转化在食物链中起着至关重要的作用。研究通过整理统计资料和文献数据,利用NUFER模型(Nutrient flows in Food chain,Environment and Resources use,NUFER),分析长春地区1993—2013年食物链磷素流动趋势特征,揭示其存在的问题并提出策略,为该地区食物链磷素的优化管理提供依据。结果表明,1993年长春地区食物链磷素总输入量为32.6 Gg,至2013年增长至113.9 Gg。食品生产方面,动物性食品磷素养分生产量由1993年的0.7 Gg提高到2013年的2.7 Gg,而植物性食品则由1993年的16.1Gg降低至2013年的15.7 Gg。食品消费方面,动物性食品磷素消耗量由1993年的0.5 Gg提高到2013年的1.1Gg,植物性食品则由1993年的5.0 Gg降低至2013年的4.4 Gg。20年间,长春地区食物链以废物形式累积的磷素量上升了15个百分点,通过径流、淋洗及侵蚀方式损失掉的磷素增加了17.6 Gg。至2013年,食物链中磷素的损失率达到20.2%。食物链各环节的磷素利用效率均呈下降趋势,其中作物生产和畜禽生产系统磷素利用效率分别由94.2%和4.1%降至49.3%和3.8%。整个食物链的磷素利用效率降低了20.3个百分点。同时,磷素的循环再利用效率也在逐渐降低。20年间,长春地区食物链磷素流动呈现出"投入量大、累积量多、损失量高、利用效率和循环再利用率低"的形式。因此,该地区的食物链中应控制磷素养分的投入,注意畜禽系统中废弃物的磷素循环利用,减少磷素损失从而提高磷素的利用效率。 展开更多
关键词 NUFER模型 食物链 养分流动 素利用效率 损失 长春地区
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