基于耕地土壤环境容量预测吉林省畜禽养殖量.pdf
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1、2023 年第 13 期 总第 101 期生态环境19基于耕地土壤环境容量预测吉林省畜禽养殖量梁馨月1 王靖懿1 陈雍旭1 刘芳君1 金明姬2*(1.长春市农业科学院,吉林长春 130000;2.延边大学地理与海洋科学学院,吉林延吉 133002)摘 要:随着畜禽粪便还田利用政策的实施,未被畜禽体内吸收的重金属元素通过畜禽粪便排放到环境中。由于重金属不易消散且易积累,因此畜禽粪便还田利用对耕地重金属污染问题存在潜在风险。本文以吉林省为研究对象,对该地区重金属耕地土壤环境容量进行了分析,并利用重金属耕地土壤输入量和输出量,预测了吉林省最大畜禽养殖量。研究结果显示,在8种重金属中,Cd是限制吉林省
2、畜禽养殖量的主要因素。因此,从环境保护角度出发,根据Cd环境容量的预测结果,20年、60 年和 100 年控制年限下吉林省的最大标准规模化养殖量,分别为 4.20108头、3.96108头和 3.96108头。关键词:畜禽粪便;环境容量;耕地 作者简介:梁馨月(1998),女,汉族,吉林长春人,硕士,研究实习员,研究方向:耕地土壤重金属。*通讯作者:金明姬(1977),女,朝鲜族,吉林延边人,博士,教授,研究方向:环境科学。现阶段,我国畜牧业正处于快速发展阶段,畜禽所产生的粪便也越来越多,因此,我国农业农村部建议各省加快畜禽粪便还田利用1。由于饲料中不合理的重金属添加,导致畜禽粪便中部分重金属
3、含量超标,还田后重金属会累积在耕地土壤中难以消散。因此,重金属耕地土壤环境容量成为众多学者关注的焦点。吉林省作为我国的农牧大省,重金属耕地土壤环境容量也是高度关注的重点。鉴于此,本文以吉林省为研究对象,拟系统计算土壤重金属动态环境容量,并将动态环境容量分别等价于畜禽粪便耕地承载力,从而预测畜牧业养殖规模,为后续吉林省发展种养平衡提供参考。1 材料与方法1.1 数据来源 吉林省猪、牛、羊、家禽等不同畜禽种类年末存栏量及出栏量、农作物种植类型及产量、施肥量等数据来自吉林省及各市(州)20122021 年统计年鉴。数据分析采用 Excel 2010 和 SPSS 25,绘图采用Origin。1.2
4、计算方法1.2.1 基于畜禽粪便还田的养殖量预测 本文拟通过计算吉林省未来 20 年、60 年和 100年动态环境容量,并将动态环境容量等价于畜禽粪便耕地承载力,即耕地重金属输入输出差值,从而预测未来 20 年、60 年和 100 年吉林省畜牧业发展情况。本文结合实际现状,以畜禽粪便还田、大气沉降、化肥施入等作为重金属耕地输入途径,以作物籽粒收获为重金属耕地输出途径,具体计算过程如下式:1)动态环境容量 式中,Qin是土壤重金属年度动态环境容量(kg/hm2a);Cic是重金属污染临界值(mg/kg);Cib是重金属背景值(mg/kg);Ci是畜禽粪便还田后土壤中重金属累积量(mg/kg);K
5、 是重金属残留率,取0.92;n 是控制年限。2)耕地重金属输入量 大气沉降重金属输入计算过程如下式:式中,Qia是通过大气沉降重金属输入量(mg);Ai是重金属大气沉降通量(mg/m2a),其中 Zn、Cu、Pb、Cd、Cr、Hg、As 和 Ni 的大气沉降通量分别为 63.93、15.25、19.14、0.26、51.4、0.022、6.20和 47.58mg/m2a。化肥途径重金属输入量计算过程如下式:20 式中,Qic是化肥重金属输入量(mg);Nj是肥料年施用量(kg);Cij是肥料中重金属的浓度(mg/kg)。吉林省主要化肥种类为氮肥、磷肥和钾肥。3)耕地重金属输出量 由于我国提倡
6、秸秆还田,因此本文将不考虑从秸秆途径移走的重金属输出量,仅考虑作物籽粒这一种途径,其计算过程如下式:式中,Qig是作物籽粒重金属输出量(mg);Wj是作物的年产量(kg);Bij是作物籽粒中重金属的含量(mg/kg)。4)养殖量预测 将耕地重金属输入输出差值等价于动态环境容量,计算畜禽粪便最大排放量,进而预测养殖量,其计算过程如下:式中,Qio是通过畜禽粪便输入重金属量(mg);N是畜禽养殖量(头);K 是粪便排泄系数(kg/头/d);D 是饲养周期(d);W 是畜禽粪便含水率(%);Cf是畜禽粪便中重金属含量(mg/kgDW)。2 结果与分析2.1 动态环境容量 本文将动态环境容量的控制年限
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