种养循环农作制度碳足迹评估——以鲜食玉米-奶牛-粪便还田循环模式为例     

陈晓炜  王小龙 《中国农业科学》2023,56(2):314-332

【目的】基于农业碳计量学方法对种养复杂系统全生命周期固碳减排效果的综合评估,是从全产业链视角开展我国低碳农作制度设计和优化的基础。本研究比较了5种系统情景及其对应的种养循环产业链碳足迹评估框架,以期为国内外低碳农作制度创建提供科学、合理、可用的方法学借鉴。【方法】研究基于ISO 14040发布的产品全生命周期碳足迹评价框架,结合IPCC提供的农田和养殖业温室气体核算体系,在不同的系统边界下,构建种养循环农作制度碳足迹评估框架,并以华南热作区鲜食玉米-奶牛-粪便还田循环模式为实证研究对象开展评估效果验证。【结果】评估框架明确了种养循环和分离模式全产业链都包含有农资投入、农田种植、动物养殖、粪便管理、运输和土壤碳汇变化等6个核算环节,并对各环节的碳计量学逻辑及其碳足迹核算方法进行了分析。案例结果表明,鲜食玉米-奶牛-粪便还田种养循环模式全生命周期碳足迹比分离模式降低了34.44%,表现出更好的固碳减排效果。评估框架对种养“耦合”或“脱耦”后对上游农资生产及运输环节的“间接排放”,以及下游产业链饲料替代和废弃物循环利用的“替代性减排”特征能够充分体现,实景系统田间实测数据和调研数据与背景系统...  相似文献   

栾城城郊型农牧系统养分流动与环境排放时空特征   总被引：7，自引：1，他引：6  

马怡斐  柏兆海  马林  聂永强  江荣风 《中国农业科学》2018,51(3):493-506

【目的】改革开放以来中国种植业和畜牧业生产模式及农牧系统结合程度都发生了很大改变,这种改变对农牧体系养分流动以及环境排放都产生了较大影响。论文以河北省石家庄市栾城区为例,分析其1985-2014年农牧系统生产结构、养分流动和损失时空变化特征,确定农牧系统养分损失的关键节点和影响因素,为栾城区以及其他县级行政区的农业可持续发展提供理论依据。【方法】采用食物链养分流动模型(NUFER模型：nutrient flow in food chain, environment and resources use)并结合实地调研,定量栾城区氮磷养分流动特征和影响因素。NUFER模型综合考虑了作物生产系统、畜禽生产系统、食品加工系统和家庭消费系统的氮磷养分流动、利用率和环境损失。实地调研采用面对面的问卷调研方式收集信息,调研内容包括农田养分输入输出、生产管理和养殖户农场养分输入输出、生产管理及粪尿管理等。【结果】2014年种植业蔬菜水果播种面积占总播种面积的比例达到25%,每公顷耕地氮和磷（折纯,下同）投入量分别为763和335 kg,单位面积氮和磷盈余量分别为132和237 kg·hm^-2;畜牧业养殖密度达到18 LU/hm²,饲料进口率达到75%,畜牧业源外源氮磷投入分别占农牧体系外源氮磷投入量的57%和39%,畜牧业源氮磷主产品输出占农牧体系氮磷主产品输出的60%和33%,是典型的高环境负荷的城郊型农牧生产体系。1985-2014年,畜牧业畜禽粪尿氮素还田率由59%降至35%。种植业氮利用率从45%降至43%,磷利用率从32%降至23%;畜牧业氮利用率从14%增至30%,磷利用率从4.4%增至10%;农牧系统氮利用率从41%降至36%,磷利用率从27%降至16%。2014年生产1 kg作物产品氮的平均氮损失为0.66 kg,生产1 kg作物产品磷的平均磷损失为0.11 kg;生产1 kg畜禽产品氮的平均氮损失为1.4 kg,生产1 kg畜禽产品磷的平均磷损失为1.8 kg;生产1 kg农牧系统产品氮的平均氮损失为1.5 kg·kg^-1,磷损失为0.75 kg·kg^-1磷产品。农牧体系氮损失的主要途径是氨挥发,农牧体系磷损失的主要途径是粪尿直接水体排放。【结论】受城镇化驱动和农牧系统生产结构改变的影响,经过近30年发展,栾城区成为高投入、高产出、低氮磷利用率、畜牧业占主导地位的高环境负荷的城郊型农牧生产体系。当前农牧系统养分利用率偏低、损失偏高主要源自过高的畜禽养殖密度、农牧分离以及农牧体系养分管理措施的不合理。因此,确定栾城区合理的畜禽养殖承载量,加强饲养管理,实行粪尿全链条管理等农牧结合措施将对农牧系统可持续发展具有重要意义。  相似文献   

农牧交错带农牧系统氮素流动与环境效应——以山西省为例   总被引：5，自引：1，他引：4  

张建杰  郭彩霞  李莲芬  张强 《中国农业科学》2018,51(3):456-467

【目的】探明山西省农牧交错带农牧生产系统的氮素流动特征及其环境效应,进一步为山西实施区域养分资源管理、加快农牧交错带产业结构调整提供科学依据。【方法】在整理统计资料、文献数据和实地调研的基础上,使用食物链养分流动模型（nutrient flows in food chains, environment and resources use,NUFER）和GIS,估算山西省农牧交错带（主要涉及大同、朔州、忻州、吕梁、临汾和太原等6个地市）42个县区农牧生产系统的氮素账户平衡、流动路径及损失途径。【结果】不同县区农田化学氮肥投入存在“两极分化”的现象,投入水平范围在6.7-253 kg·hm^-2,极值间相差38倍;各县区农田氮素的投入结构也表现出较大差异,主要跟当地化学氮肥施用习惯及农业种植结构有很大的关系;单位农田面积农作物主产品的氮素携出量范围在19.11-96.75 kg·hm^-2,空间上整体呈现南北高、中部低的变化趋势;不同县区农田氮素盈余量在-16-202 kg·hm^-2,氮素亏缺与盈余情况并存;区内畜牧生产系统中外源饲料氮素投入差异较大,朔州市的山阴县外源饲料氮素投入高达0.94×10⁴ t,而忻州的五寨、临汾的隰县、大宁和蒲县,则可以通过作物生产系统来满足畜牧生产系统的饲料需求,也充分反映了各县区畜牧业养殖规模和农牧产业结构存在较大差异;区内单位面积农田动物主产品氮素携出量范围在1.51-27.50 kg·hm^-2,极差25.99 kg·hm^-2,说明各县区畜牧生产系统的生产力水平差异较大,单位农田面积动物主产品的氮素携出量＞13 kg·hm^-2的分布在区域北部朔州市的山阴、怀仁、大同等县区,表明这些县区畜牧生产系统中的氮素利用率较高;单位耕地面积畜禽粪尿氮素负荷较高（＞50 kg·hm^-2）的县区主要分布在区域北部;农牧生产系统氮素损失的空间分布格局明显：一级区（＞200 kg·hm^-2）分布在区域北部,二级区（120-200 kg·hm^-2）分布在区域南部和北部,三级区（＜120 kg·hm^-2）主要分布在区域中部,今后应重点关注区域北部农牧业生产过程中的氮素损失及环境问题。【结论】农业生产结构不合理、“农牧分离”是造成农牧生产系统氮素利用率低下的主要原因,今后农田养分资源综合管理要在空间上合理配置氮素资源,在养分投入上既要考虑化学氮肥和粪尿氮素的投入,还要兼顾来源于环境投入部分的氮素,更要注重和畜牧生产系统的耦合,以最小的环境代价生产更多的农牧产品。  相似文献   

基于氮养分平衡的南安市畜禽粪污土地承载力研究     

陈泽金 《中国农学通报》2020,36(24):59-62

为研究南安市国家级畜禽粪污资源化利用“整县推进项目”建设的可行性,以2018年各种作物产量和畜禽存栏量统计数据为基础素材,通过分析粪肥氮养分供给量和作物氮养分需求量,研究当年畜禽粪污土地承载力。结果表明,当年畜禽粪污土地承载力为659361个猪当量,比实际畜禽存栏量多153758个猪当量,全粪量肥料化当地利用是可行的。  相似文献   

AGRONOMIC AND ENVIRONMENTAL BENEFITS OF REINTRODUCING HERB- AND LEGUME-RICH MULTISPECIES LEYS INTO ARABLE ROTATIONS: A REVIEW     

Emily C. COOLEDGE  David R. CHADWICK  Lydia M. J. SMITH  Jonathan R. LEAKE  Davey L. JONES 《农业科学与工程前沿(英文版)》2022,9(2):245

● Arable-ley rotations can alleviate soil degradation and erosion. ● Multispecies leys can improve livestock health and reduce greenhouse gas emissions. ● Ley botanical composition is crucial for determining benefits. ● Lack of livestock infrastructure in arable areas may prevent arable-ley uptake. ● Long-term (10–25 years) research is needed to facilitate evidence-based decisions. Agricultural intensification and the subsequent decline of mixed farming systems has led to an increase in continuous cropping with only a few fallow or break years, undermining global soil health. Arable-ley rotations incorporating temporary pastures (leys) lasting 1–4 years may alleviate soil degradation by building soil fertility and improving soil structure. However, the majority of previous research on arable-ley rotations has utilized either grass or grass-clover leys within ungrazed systems. Multispecies leys, containing a mix of grasses, legumes, and herbs, are rapidly gaining popularity due to their promotion in agri-environment schemes and potential to deliver greater ecosystem services than conventional grass or grass-clover leys. Livestock grazing in arable-ley rotations may increase the economic resilience of these systems, despite limited research of the effects of multispecies leys on ruminant health and greenhouse gas emissions. This review aims to evaluate previous research on multispecies leys, highlighting areas for future research and the potential benefits and disbenefits on soil quality and livestock productivity. The botanical composition of multispecies leys is crucial, as legumes, deep rooted perennial plants (e.g., Onobrychis viciifolia and Cichorium intybus) and herbs (e.g., Plantago lanceolata) can increase soil carbon, improve soil structure, reduce nitrogen fertilizer requirements, and promote the recovery of soil fauna (e.g., earthworms) in degraded arable soils while delivering additional environmental benefits (e.g., biological nitrification inhibition and enteric methane reduction). Multispecies leys have the potential to deliver biologically driven regenerative agriculture, but more long-term research is needed to underpin evidence-based policy and farmer guidance.  相似文献   

海南岛农牧生产体系磷元素流动时空变化特征   总被引：3，自引：1，他引：2  

丁尚  郭浩浩  宋晨阳  刁晓平  赵洪伟 《中国农业科学》2019,52(5):860-873

基于Nufer模型的京津冀农牧系统氮素平衡状况及化学氮肥减施潜力分析     

黄少辉  杨云马  侯亮  刘迎夏  宋大利  杨军芳  何萍  贾良良 《植物营养与肥料学报》2021,27(1):12-23

[目的]明确京津冀地区农牧系统氮素流动及平衡特征,解析化学氮肥减施潜力,从而为该地区化肥零增长和农业绿色发展提供依据.[方法]通过收集文献数据及2017年统计数据,采用Nufer(nutrient flows in food chain,environment and resources use)模型,以"农田-畜牧"...  相似文献   

1985—2015年福建省农牧系统磷素流动特征及影响因素   总被引：1，自引：0，他引：1  

刘东晖  张世昌  杨静  黄梦元  吴良泉 《中国农业科学》2020,53(7):1419-1431

【目的】探明福建省农牧系统磷素流动时间变化特征及其影响因素,为实施农牧系统养分资源综合管理和推进农业绿色发展提供科学依据。【方法】 通过整理福建省1985—2015年统计年鉴中农牧业产品活动数据和补充文献中农牧业产品养分参数,结合实地调研,使用NUFER (nutrient flows in food chain, environment and resources use) 模型,定量估算1985—2015年福建省种植业和养殖业磷素流动账户平衡、利用率与损失变化特征,明确影响农牧生产系统磷素流动的主要因素。【结果】 1985—2015年,福建省农牧生产系统磷素输入总量由63.1 Gg升至196.2 Gg,主要输入项为化肥投入及饲料进口,其中种植业单位面积化肥磷投入量由27.8 kg·hm^-2逐渐上升并稳定于60.4 kg·hm^-2,受福建省种植业及养殖业规模和结构变化影响,本地饲料磷供应量由3.33 Gg降至1.65 Gg,饲料磷进口数量由20.7 Gg增至70.2 Gg;农牧系统输出端,磷素输出总量由45.0 Gg增至90.9 Gg,主要输出项为作物主产品和粪尿损失,其中作物主产品变化较小,由24.3 Gg增至26.7 Gg,粪尿损失磷增加较多,由1.44 Gg增至25.8 Gg;在农牧系统内部,磷素的主要去向为土壤累积,且逐年上升,由18.1 Gg升至106 Gg,种植业磷素利用率（PUE_c）由36.1%降至16.6%,农牧系统的磷素利用率（PUE_c+a）变化趋势与PUE_c相仿,逐渐下降并最终维持于15.0%,同时单位农牧产品磷损失由0.3 kg P·kg^-1逐渐上升并稳定于1.3 kg P·kg^-1。在经济发展和种植结构方面,当人均生产总值（GDP）<1.1万元时,GDP与化肥磷投入数量呈显著正相关,当GDP<1.5万元时,与单位农牧产品磷损失之间呈显著正相关,人均GDP<1.3万元时,与PUE_c呈显著负相关;经济作物播种面积占比与单位农牧产品磷损失、化肥磷投入之间呈极显著正相关,与PUE_c之间呈极显著负相关。【结论】 当前福建省种植业结构特征为经济作物播种面积占比较高,同时单位面积化肥磷投入量较大,养殖业畜禽粪尿循环不充分,导致单位农牧产品磷损失较多,同时磷素利用率偏低。因此,控制磷肥的施用量、增强农牧业废弃物资源化利用程度,将是提高福建省农牧系统磷素利用率,促进农牧业可持续绿色发展的保障。  相似文献   

Crop-livestock integration,from single practice to global functioning in the tropics: Case studies in Guadeloupe     

《European Journal of Agronomy》2016

Agricultural systems will have to produce more and better in a changing world. Mixed crop livestock systems (MCLS) are sound alternative ways to progressively achieve these goals through crop-livestock integration (CLI). CLI exploits the synergies between cropping and livestock systems, for example, through organic fertilization and the use of crop residues to feed livestock, and offers many opportunities to improve productivity, as well as to increase resource use efficiency and improve the resilience of the whole farming system. In the scientific literature, authors advocate the interest of MLCS and CLI, based on theoretical considerations, modelling and empirical evidence from local case studies. But these studies do not clearly identify the respective roles of the diversity of activities and CLI management practices in improving performances at the level of the whole farming system. The aim of this study was thus to assess CLI at farm scale in a range of MCLS and to explain farm performances by analyzing the combination of activities and the level of integration. This study was conducted in Guadeloupe, (French West Indies), where MCLS and CLI are complex but important challenges for local agricultural. Ecological network analysis was used to study the structure, functioning and performance of agrosystems. To this end, a range of eight farms was selected to characterize CLI as practices, and as a network of nitrogen flows at farm level. The land and labor productivity were then assessed along with the resilience, efficiency, productivity and self-sufficiency of the network of flows. Results show that CLI only applies to certain types of production, including feeding pigs with a wide range of crop residues (crop residues provide from 16 to 45% of the N supply to pigs) or organic fertilization of small market gardens and plots used to grow tubers (manure provides 24–100% of the N supply to plots). But at whole system level, CLI remains low: in seven cases, the N circulating within the system – ICR- represent only between 0.7 to 3.5% of the total N circulating through the system; only one farm presents a higher intensity of CLI, with an ICR of 18.9%. Consequently, performances and especially efficiency and productivity, depend more on the nature of the activity than on CLI management practices.  相似文献   

Subject Index     

《Journal of Agronomy and Crop Science》2002,188(6):no-no

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