system: [SYSTEM]

user: 2. 研究方法 2.1. 农用地承载量计算 大冶市现状分别以N、P 2 O 5 为标准，根据作物养分需要量和畜禽粪便养分产量来确定单位农用地承载的畜禽数量。根据不同作物的收获物和目标经济产量，确定每公顷作物在目标经济产量下每季的养分移走量作为作物的养分需求量。由于多季的作物和蔬菜会在同一块农用地上耕种，所以计入各类作物的复种指数A。公式如下： Q max = Y × A P (1) 式中：Q max 为每公顷农用地所能承载的最大畜禽数量，头(只)/hm 2 ；Y为每公顷第i种作物每季的养分需要量，kg/hm 2 ∙s；A为各地区的复种指数(每种类型作物的播种面积除以其占用耕地面积)；P为畜禽粪便养分年可利用量，kg/a。 Y = 10 × D × O (2) 式中：D为单位重量经济产量的养分需要量，kg/100kg；O为作物i的目标经济产量，t∙hm 2 ； P = M k = ( 365 × T × C × L ) k (3) 式中：M k 为第k个畜种的年粪便养分可利用量，kg/a；T为每头存栏动物日平均粪尿产量，kg/d；C为粪尿养分百分含量，%；L为养分损失率，%。 首先测算养殖场各养殖品种单位粪便养分含量和农作物单位面积产出物肥料养分消耗量，通过比较后得出单位面积各类养殖品种的承载量，即为单位面积畜禽养殖环境承载力。目前，一般根据农地的氮、磷承载力计算养殖环境容量。 q = S / D (4) q为畜禽养殖环境承载力；S为畜禽养殖排放粪便可利用养分含量；D为农作物养分消耗量。 假定农作物生长所需氮磷等养分全部来自畜禽粪便，当环境承载力(q)大于1时，表明畜牧养殖规模过大，其粪便养分排放超出了农作物养分的需求；当环境承载力在0.8与1之间时，由于有化肥可做为养分的补充，此时种养规模接近平衡，是较为理想的状态；当环境承载力小于0.8时，表明区域畜牧养殖排放的粪便养分不能满足农作物生长的需要，畜牧业还有较大的环境容量，可以扩大畜禽养殖规模(表1~4)。 Table 1 Useable nutrients from caged animal manure per individua 畜种 粪便产量kg/头日 养分含量% 养分总量kg/头日 养分可利用量kg/头日 养分比 N P 2 O 5 N P 2 O 5 N P 2 O 5 N/P 2 O 5 肉牛 24 0.51 0.38 44.68 33.29 35.7 29.96 1.19 猪 4 0.51 0.45 7.45 6.57 5.96 5.91 l.01 羊 2.3 1.05 0.42 8.81 3.53 7.05 3.17 2.22 蛋鸡 0.09 1.5 2.18 0.49 0.72 0.39 0.64 0.61 表1. 每头存栏动物年平均粪便养分可利用量 表中，粪便为鲜粪，含水率64%~85%；N以粪便年平均养分的80%计；P 2 O 5 以90%计。 Table 2 Useable nutrients from caged animal urine per individua 畜种 尿液产量kg/头日 养分含量% 养分总量kg/头日 养分可利用量kg/头日 养分比 N P 2 O 5 N P 2 O 5 N P 2 O 5 N/P 2 O 5 肉牛 17.6 0.7 0.05 44.97 3.61 22.48 2.89 7.78 猪 3.5 0.3 0.05 3.83 0.64 1.92 0.57 3.33 羊 1.55 0.7 0.05 3.96 0.28 1.98 0.25 7.78 表2. 每头存栏动物年平均尿液养分可利用量 注：禽粪便和尿液一起排出体外，没向单独的尿液；尿液由可利用N以尿液年下均养分总产虽的50%计算，尿液可利用P 2 O 5 以尿液年平均养分总产量的90%计算。 Table 3 Useable nutrients from caged animal waste per individua 畜种 养分产量kg/头日 养分含量% 养分总量kg/头日 养分可利用量kg/头日 养分比 N P 2 O 5 N P 2 O 5 N P 2 O 5 N/P 2 O 5 肉牛 41.6 0.59 0.24 89.64 36.50 58.22 32.85 1.77 猪 7.5 0.41 0.26 11.28 7.21 7.87 6.49 1.21 羊 3.85 0.91 0.27 12.78 3.81 9.03 3.34 2.63 蛋鸡 0.09 1.50 2.18 0.49 0.72 0.42 0.64 0.65 表3. 每头存栏动物年平均粪污养分可利用量 Table 4 Nutrient remove amount by different crops per hectar 作物 收获物 养分移走量Kg/100kg 目标经济产量t/hm 2 养分移走量Kg/100kg 所需养分比 N P 2 O 5 N P 2 O 5 N/ P 2 O 5 水稻 籽粒 2.17 0.95 10.5 227.85 99.75 2.28 黑麦草 全株 1.75 0.65 15 262.5 97.5 2.69 青贮玉米 全株 0.81 0.32 45 364.5 144 2.53 番茄 果实 0.24 0.17 67.5 164 118 1.4 花椰菜 花球 1.23 0.31 29.5 364 905 4 黄瓜 果实 0.34 0.1 67.5 229.5 64.5 3.6 茄子 果实 0.37 0.09 52.5 192 45 4.3 芹菜 全株 0.22 0.12 90 198 104.5 1.9 茶 枝叶 2.22 0.82 6 133.2 49.2 2.7 葡萄 果实 0.6 0.3 16.1 96.4 48.2 2 梨 果实 0.59 0.14 13 76.9 18.3 4.2 桃 0.48 0.2 17.6 84.4 35.2 2.4 表4. 不同作物每公顷每季的养分移走量 注：假设农作物秸秆、尾菜、修剪枝叶最终还田。 2.2. 种养平衡分析 以项目区畜牧业养殖为基础，预测项目建设后项目区畜禽养殖结构和养殖规模。依据《畜禽养殖业污染物排放标准》等，了解到正常营养水平和饲养条件下单位存栏畜禽日均粪污产生量和全年粪污产生量，并结合不同种类畜禽粪污中养分含量，估算出单位存栏畜禽全年所排粪污所含的养分总量。 2.3. 农作物养分消耗量测算 以项目区种植业规划为基础，根据调整后的作物品种、种植结构和单产预测水平，计算出各类作物单位面积产量，依据单位作物产出后养分消耗量，测算全年养分消耗总量。 D = ∑ ​ E i × F i (5) 式中，E i 为i作物的产量，F i 为i作物单位产量养分消耗量。根据收获物以及经济产量的不同，常见大田作物、蔬菜和水果单位产量下的养分移走量、每公顷每季的养分移走量如表所示。 对于作物每公顷每季的养分移走量，大田作物地、蔬菜地的养分移走量远高于园地。如果按作物每公顷每年的养分移走量计，应该计入各地的复种指数A。 2.4. 种养平衡测算 根据每头存栏动物年平均粪污养分可利用量，以及常见作物每公顷每季的养分移走量，由式计算出每年每公顷不同作物所能承载的畜禽数量。整体看来，每公顷每季大田作物、蔬菜地可以承载的畜禽数量较多，园地较少。各地区可以作物地每季的原载力为基础，根据大冶市实际的复种指数A，计算出每公顷每年作物地承载的畜禽数量(表5~7)。 根据上述测算的单位面积作物产出养分消耗量和单个畜禽粪便养分可利用量结果，考虑到湖北东部各类作物复种指数和养分利用率，大致估算出单位面积农用地承载的畜禽数量(表8)。 Table 5 Carrying capacity of animal by vegetable land each season (ind. animal/ha 大田作物 承载标准 肉牛 猪 羊 蛋鸡 水稻 基于N 3.9 28.9 25.2 544.0 基于P 2 O 5 3.0 15.4 29.1 154.8 表5. 大冶市每公顷蔬菜作物地每季可承载的畜禽数量(头/只) Table 6 Carrying capacity of animal by vegetable land each season (ind. animal/ha 大田作物 承载标准 肉牛 猪 羊 蛋鸡 番茄 基于N 2.8 20.8 18.2 391.6 基于P 2 O 5 3.6 18.2 34.4 183.1 花椰菜 基于N 6.3 46.2 40.3 869.1 基于P 2 O 5 2.8 13.9 26.4 140.4 黄瓜 基于N 3.9 29.2 25.4 547.9 基于P 2 O 5 2.0 9.9 18.8 100.1 茄子 基于N 3.3 24.4 21.3 458.4 基于P 2 O 5 1.4 6.9 13.1 69.8 芹菜 基于N 3.4 25.1 21.9 472.7 基于P 2 O 5 3.2 16.1 30.5 162.1 表6. 大冶市每公顷蔬菜地每季可承载的畜禽数量(头/只) Table 7 Carrying capacity of animal by gardening land (ind. animal/ha 大田作物 承载标准 肉牛 猪 羊 蛋鸡 茶园 基于N 2.3 16.9 14.7 318.0 基于P 2 O 5 1.5 7.6 14.4 76.3 葡萄园 基于N 1.7 12.2 10.7 230.2 基于P 2 O 5 1.5 7.4 14.1 74.8 梨园 基于N 1.3 9.8 8.5 183.6 基于P 2 O 5 0.6 2.8 5.3 28.4 桃园 基于N 1.4 10.7 9.3 201.5 基于P 2 O 5 1.1 5.4 10.3 54.6 表7. 大冶市每公顷园地每季可承载的畜禽数量(头/只) Table 8 Carrying capacity of animal by crop land yearly (ind. animal/ha 品种 大田农作物类 蔬菜类 果茶类 肉牛(头) 6~12 4~10 0.5~1.5 奶牛(头) 4~10 4~10 0.5~1.5 羊(只) 40~80 40~70 3~12 生猪(头) 25~50 20~40 3~10 蛋鸡(只) 280~450 200~400 20~80 表8. 大冶市每公顷农用地全年承载的畜禽数量参考表(头/只) 注：根据田间调查，大田农作物的复种指数为2、蔬菜复种指敬为2、水果的复种指数为1。 由于上述计算假定畜禽粪尿中的N、P 2 0 5 完全被作物吸收，按照不同作物不同产量及其不同收获物时的养分需求量进行估算。但实际上施入农用地的畜禽粪尿除了被作物吸收利用以外，大部分养分(N和P 2 0 5 ))会通过氮挥发、氮素的硝化和反硝化、硝态氮淋洗、地表径流等形式损失掉。对于氮来说，由于季节、施肥方式等冈素，氨挥发、表观硝化-反硝化等等方式在不同条件下损失程度不同；对于磷来说，由于磷肥易于在土壤中累积，其利用效率与施用量、是否首季施肥和土壤质地有关。如果考虑养分利用率，氮、磷的施用量应该是理论需求量的3~5倍左右，农用地的畜禽承载力也相应增加。 一般而言，畜禽粪肥N/P比1.5:1~2:1，而作物摄取N/P比2:1~4:1。因此，以N为基础的施肥方案，P会施用过量，以P为基础的施肥方案，N会短缺，需要额外补充N肥。为了最大限度保护耕地，避免土壤P产生富集，采用以P为基础的施肥方案。