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城郊集约化农牧生产体系养分流动特征及调控途径研究

侯勇

  城郊农牧生产的集约化发展在满足人们日益增长的对肉蛋奶等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。农田和畜牧生产系统分别作为农业生态系统的初级生产者和次级生产者,两者之间具有明显的相互依赖和相互制约关系。实行农牧结合能够使养分资源在农业生态系统中的利用更趋于合理化,从而减少资源的浪费和向环境的排放。本研究利用养分流动和模型分析的方法,以北京市顺义区为例,分别基于农场(某大型集约化种猪场和某种养结合小规模生态养殖园)和村级(某集约化养殖村)尺度分析其农牧生产体系的氮、磷养分流动特征,以及基于区域尺度(北京市顺义区)分析其农田生产系统的氮、磷养分平衡状况,并综合评价环境潜在污染,探讨氮、磷养分资源优化管理策略,从而为研究区域农牧业集约化发展的合理规划、降低环境潜在污染以及实现农业生态系统的良性循环提供科学依据。主要研究结果如下: (1)大型集约化种猪场和种养结合小规模生态养殖园农牧生产体系氮、磷养分主要来源于购买的饲料。集约化种猪场购买饲料氮、磷输入量分别占农牧生产体系总输入量的96.0%(12469.0 kg/(hm2·a))和98.6%(2794.9 kg/(hm2·a)),生态养殖园的相应数值分别为97.6%(9268.5 kg/(hm2·a))和98.9%(2179.6 kg/(hm2·a))。 (2)有机废弃物的循环利用可有效减少化肥的投入量。集约化种猪场排放的有机废弃物未返还农田,农田系统肥料养分输入全部来源于化肥,化肥氮、磷输入量分别为农田生产系统氮、磷输入量的82.7%和99.4%。生态养殖园畜禽粪尿氮、磷循环利用效率分别为28.6%和55.6%,还田粪肥氮、磷输入量分别占农田生产系统氮、磷输入量的90.4%和99.4%,而化肥氮、磷输入量分别仅占5.7%和0.6%。 (3)大型集约化种猪场和种养结合小规模生态养殖园农牧生产体系氮、磷养分利用效率均处于较低水平。集约化种猪场氮、磷养分利用效率分别为18.8%和20.6%,生态养殖园的相应数值分别为24.9%和26.3%。情景分析结果表明:通过供需平衡施肥的农田养分管理措施可显著提高农田子系统养分利用效率,但是农牧生产体系养分利用效率提高不明显;然而,通过提高饲料养分利用效率,不但可以增加畜牧子系统养分利用效率,同时还可以显著提高农牧生产体系养分利用效率,并且有助于减少猪粪尿养分在畜牧子系统中的损失量。 (4)农场尺度环境效应分结果表明粪尿储藏处理过程损失和农田生产系统养分盈余问题严重。与禽舍饲养过程相比,储藏处理过程猪粪尿养分损失量和损失率均较高;生态养殖园农田生产系统氮、磷养分盈余分别高达1962.8 kg/(hm2·a)和837.0 kg/(hm2·a),优化氮、磷养分管理、确定合理的消纳畜禽粪尿的农田面积和调整养殖密度是解决该问题的关键。 (5)村级尺度农牧生产体系养分流动特征分析结果表明:该集约化养殖村农田子系统养分输入主要来源于粪肥还田(循环养分项),但是不同农户(农场)间粪肥养分输入量差异明显;畜牧子系统养分输入全部来源于购买饲料(外源养分项);农牧生产体系氮、磷养分利用效率分别仅为20.1%和26.3%。情景分析结果表明在保持目前生产力前提下,优化饲料投入可以显著提高农牧生产系统养分利用效率。 (6)区域尺度农田生产系统氮、磷养分平衡分析结果表明:小麦/玉米轮作、果树和蔬菜种植体系均出现农田生产系统氮、磷养分盈余现象,其中蔬菜种植体系养分盈余量最高。小麦/玉米轮作、果树和蔬菜种植体系氮素养分盈余量分别为528.4 kg/(hm2·a)、719.6 kg/(hm2·a)和1062.3 kg/(hm2·a),磷素养分盈余量分别为82.7 kg/(hm2·a)、129.5 kg/(hm2·a)和491.8 kg/(hm2·a)。此外,各种植体系间肥料(化肥和有机肥)氮、磷养分输入量存在显著差异(P<0.05)。小麦/玉米轮作体系农田生产系统养分输入主要来源于化肥,蔬菜种植体系农田生产系统养分输入主要来源于有机肥。……   
[关键词]:集约化生产;农牧结合体系;养分循环;养分管理
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:河北农业大学2011年