基于氮素循环的耕地畜禽承载能力评估模型建立与应用

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1、基于氮素循环的耕地畜禽承载能力评估模型建立与应用第28卷第2期农业工程学报Vol.28No.22012年1月TransactionsoftheCSAEJan.2012191基于氮素循环的耕地畜禽承载能力评估模型建立与应用陈天宝，万昭军，付茂忠，张红，张金灵，杨朝武，蒋小松※（四川省畜牧科学研究院，成都610066）摘要：为了避免畜禽粪便大量流失对环境构成威胁，指导农区畜禽养殖规模合理配置与布局，建立农牧结合、种养平衡、生态循环、环境友好型现代动物农业可持续发展产业模式，提供直观、实用、易行的科学方法，该研究基于农牧生产

2、系统中“耕地－作物－畜禽”氮的流动循环规律及养分收支平衡原则，运用畜牧生产学及线性规划的理论与方法，引入猪饲料蛋白当量及粪便氮排泄当量等参数，设计建立农区耕地畜禽承载能力评估数学模型（N-LSCM）。并以四川农区为案例分析评估表明，2006年该农区畜禽养殖规模较为合理，对环境不构成威胁，且仍有新增22419574头猪（杜洛克×长白×大约克夏三元杂交，出栏体质量100kg的商品肉猪的头数）的发展潜力。关键词：氮素，模型，可持续发展，猪当量，耕地畜禽承载能力，负荷预警doi：10.3969/j.issn.1002-6819

3、.2012.02.034中图分类号：S8-0文献标志码：A文章编号：1002-68192012-02-0191-05陈天宝，万昭军，付茂忠，等.基于氮素循环的耕地畜禽承载能力评估模型建立与应用[J].农业工程学报，2012，282：191－195.ChenTianbao,WanZhaojun,FuMaozhong,etal.Modelingandapplicationoflivestocksupportingcapacityestimationofcroplandbasedonnitrogencyclinginsout

4、hwestChina[J].TransactionsoftheCSAE,2012,282:191－195.inChinesewithEnglishabstract0引言农牧生产系统是自然环境、农业生物和人类劳动相互结合，以动植物的生命运动为基础，生产力、生产关系和生态关系三者通过物质循环、能量流动、价值增殖、信息传递相互作用，而形成自然再生产与经济再生产相互交织的典型的生态经济系统[1]。农牧生态系统中的氮素循环，是指氮素通过不同途径进入农牧生产系统，再经过若干相互联系的转化和移动过程后，又不同程度地离开这一系统[2-

5、3]。不合理的氮素流失引起农田面源污染、土壤中矿物质亏损、水体硝酸盐污染和富营养化等一系列环境问题[4]。在农业发达的美国，农业面源污染占河流污染总量的46%～56%，欧洲、日本农业面源污染占水环境污染的50%以上[5-9]。20世纪中后期以来，畜牧业的快速发展，特别是养殖布局不合理或规模过大等诸多问题造成大量畜禽粪便流失，成为农业面源污染的主要组成部分[10]，引起国际社会普遍关注。如Kuipers等通过大量分析表明，畜禽养殖排泄粪便的氮的数量过多[11]。Mallin等通过对美国北卡罗莱纳州集约化养殖场的研究，认为

6、畜禽粪便是水生生态系统中氮和病原微生物污染的主要来源[12]。Aarts等对荷兰集约化奶牛农场的氮素循环进行研究，并建立了DeMarke试验样板奶牛农场[13]。中国张收稿日期：2010-11-26修订日期：2011-08-09基金项目：四川省畜禽良种繁育专项（SASA2009YZ007）作者简介：陈天宝（1971－），男，副研究员，主要从事畜牧业资源环境与可持续发展研究。成都四川省畜牧科学研究院，610066。Email:smwlctb@163※通信作者：蒋小松（1962－），男，研究员，博导。成都四川省畜牧科学研究

7、院，610066。Email：xsjiang@sasa绪美等对全国畜禽养殖结构及其粪便氮污染负荷特征进行了研究[14]，李帷等对东北三省畜禽养殖时空分布特征及粪便养分环境影响进行了研究[15]等。在农区，综合考虑作物生长发育氮肥的合理需求与降低农业面源污染风险的客观要求，大力推行农牧结合、种养平衡的生产方式，是合理利用资源、保护生态环境，促进农区畜牧业可持续发展的高效循环经济模式。本研究基于农牧生产系统中“耕地－作物－畜禽”氮的流动循环规律及养分收支平衡原则，设计建立农区耕地畜禽承载能力分析数学模型（简称：N-LSCM

8、），用于指导农区种植业、养殖业合理配置与布局、种养平衡动态分析及养殖环境风险评价等[16]。1基于氮素循环的耕地畜禽承载能力评估模型的设计与建立1.1原理与方法基于氮素在农业生态系统各介质中的来源去向、数量特征及流动循环规律与原理，针对农区种植业与养殖业相结合的产业发展模式，综合考虑作物生长发育氮肥的合理需求与降低农业面源污染风险