规模化养牛场有机废弃物农田安全消纳技术研究

摘要

在小麦-玉米轮作条件下,为了充分利用规模化养牛场所产生的养殖业废弃物、降低生产成本、较大程度上保证小麦、玉米的稳产及增收、尽可能减少因施用腐熟牛粪所造成的环境污染,确定合理的施用量,明确对经济效益以及生态环境的影响,为养殖业废弃物的农田合理利用提供理论依据和技术支撑。本研究综合考虑小麦-玉米产量、品质及经济效益、土壤肥力、养分表观利用率、土壤酶活性、土壤氮磷积累量及其有效性、氮磷养分流失量、重金属积累量等多种因素,最后确定腐熟牛粪的合理施用量及合理配施比例。本研究主要试验结果如下: 1,养牛场废弃物农田消纳氮磷流失规律研究 随着腐熟牛粪用量的增加,土壤全磷含量随着增加,小麦季各施肥处理较不施肥处理增加7.32%-13.46%,玉米季各施肥处理较不施肥处理增加3.86%-17.30%;不同处理间土壤0-100cm速效磷的积累量分别达到了3.81kg/亩-8.86kg/亩;不同处理0-100cm土壤硝态氮累积量达到了4.04kg/亩-10.59kg/亩;0-100cm铵态氮累积量达到了3.24kg/亩-4.20kg/亩;随腐熟牛粪用量的增加总氮径流流失总量为25.54g/亩-57.86g/亩,总磷的径流流失总量为0.11g/亩-0.90g/亩;淋溶水总氮的淋溶流失总量分别为2.47kg/亩-3.97kg/亩,总磷的淋溶流失总量为1.23g/亩-4.10g/亩。 2,养牛场废弃物农田消纳限量研究 (1)小麦季T3(施用腐熟牛粪为2000kg/亩)处理时的小麦产量最高,亩产量达到344kg,其次是T4(施用腐熟牛粪3000kg/亩)处理的亩产达到320.9kg,与其他几个处理达到了显著性差异;玉米季T5(施用腐熟牛粪4000kg/亩)的农田玉米产量最高与CK(不施肥)比较达到了极显著差异;小麦、玉米的总产量在施用腐熟牛粪2000、3000、4000kg/亩时较高,且之间差异不显著;小麦-玉米轮作模式下,经济效益随着施肥量升高而降低,其中小麦季不施肥处理的效益最高,但是玉米季为T1(施用腐熟牛粪1000kg/亩)效益最高;不同腐熟牛粪用量的氮磷养分表观利用率差异显著,其中T2(施用腐熟牛粪1000kg/mu)处理的氮磷养分利用率最高,分别为28.13%、3.30%。 (2)小麦季随腐熟牛粪用量的增加,各处理土壤碱解氮、速效磷、速效钾、有机质含量增加,分别较空白增加了39.36-80.98%、0.70-24.13%、0.23-30.99%、3.60-21.31%;玉米季土壤各成分分别较空白增加了29.98-90.92%、22.01-156.16%、1.02-23.33%、5.35-41.91%,PH随牛粪用量的增加而降低;玉米季各成分含量较小麦季增长幅度大;施用腐熟牛粪能显著促进土壤酶活性的增加,用量越高,酶活性随着增加。 (3)根据氮素收入和支出情况,得到当牛粪施用量小于2000kg/亩时,土壤氮元素处于亏损状态,也就是支出>投入,当施肥量超过3000kg/亩时,土壤氮素投入>支出的状态,所以较适合的用量为2000-3000kg/亩。 综合考虑产量、经济效益、养分表观利用率、土壤肥力、氮素收支情况,参考氮磷积累及流失规律,可以得出农田对养牛场养殖废弃物的安全消纳限量为2000-3000kg/亩/年。3,养牛场废弃物最优消纳技术研究 (1)当OM:CF为1:3时,小麦亩产量最高为362.07kg,各个施肥处理与空白CK之间的差异显著,较对照高出1.15%-15.05%;玉米季亩产量最高同为OM:CF为1:3处理,平均为609.01kg,施肥处理与空白对照差异显著,较对照增加47.94%-51.31%。小麦-玉米总的收益情况为所有施肥处理都较空白有所增加,T1-T5(OM:CF分别为1:1、1:2、1:3、1:4、0:100)分别比CK(不施肥)增加了6.15%、21.07%、39.80%、14.42%、13.54%。小麦-玉米季的养分利用率从大到小依次为T3>T4>T2>T5>T1,磷素利用率趋势与之一致。氮素利用率从大到小分别达到了35.00%、26.82%、25.19%、19.32%、18.64%,磷素利用率依次为14.20%、9.90%、8.80%、7.10%、6.80%。 (2)各施肥处理之间的土壤速效氮磷钾及有机质含量差异显著,其中各配施方式碱解氮含量分别比CK增加了23.05%-62.45%;速效磷含量分别比CK增加14.78%-55.38%;速效钾分别比CK增加了7.48%-40.08%;施用有机肥的配施方式土壤有机质最高为T1(OM:CF为1:1)随着无机肥占的比例越来越高,有机质降低;施肥处理的全磷含量较CK增加了4.04%-26.01%,不同处理的土壤0-100cm范围内速效磷的积累量达到2.58kg/亩-4.32kg/亩;各个处理在0-100cm范围内的硝态氮累积量达到2.25kg/亩-11.03kg/亩,施肥处理有较大的淋失风险,无机肥比例越高,风险越大;铵态氮累积量分别达到了3.41kg/亩、4.29kg/亩。 根据小麦、玉米产量、经济效益、养分表观利用率等因素,我们可以得到腐熟牛粪与化肥的合理配施比例为1:3。 4,山东省养殖业与种植业配置关系研究 在现有沼气工程数量和耕地面积下,目前山东省的剩余有机废弃物农田消纳环境容量为8588万t,山东省农田对畜禽养殖业所产生的有机废弃物有一定的消纳空间,但各地市之间存在明显的地区差异,其中聊城市和临沂市的剩余空间较大,泰安市、济宁市、菏泽市、枣庄市、青岛市、潍坊市、烟台市也有较大的消纳空间,德州市、日照市、东营市都超过其自身消纳能力,其中东营市更是超过其自身消纳能力的30%。

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第一章 前言

1.1 规模化养牛场发展现状

1.2 养殖废弃物利用现状

1.3 养殖废弃物污染状况

1.4 养殖废弃物农田利用现状研究

1.5研究目的和意义

第二章 研究内容及试验设计

2.1研究内容和实施方案

2.2技术路线

2.3测试项目和方法

2.4数据统计分析

第三章 结果和分析

3.1养殖废弃物农田消纳氮磷流失规律分析

3.2养殖废弃物农田消纳限量研究结果分析

3.3养殖废弃物最优消纳技术研究

3.4山东省种植业和养殖业配置关系研究

第四章 结论

第五章 讨论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及参与的课题

致谢