一种农田所用化肥的农业面源污染的评估方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种农田所用化肥的农业面源污染的评估方法和应用，该评估方法能够系统性评估农田所用化肥产生的农业面源污染量，进而应用在区域的农业面源污染的防治中，通过对区域内农田所用化肥的化学养分与农业有机废弃物的有机养分进行总量盘点，再将有机废弃物资源化产物的应用与土壤地力提升的需求进行科学对标，通过有机养分科学替代化学养分，实现有机废弃物安全高质量利用与化肥减量的区域养分综合管理目的；进而促进耕地质量提升，控制因过量使用化肥导致的农业面源环境污染风险的水土共治目标，对我国农业、农村可持续发展具有极其重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
一种农田所用化肥的农业面源污染的评估方法和应用
本专利技术涉及生态环境治理
，更具体地说，是涉及一种农田所用化肥的农业面源污染的评估方法和应用。
技术介绍
随着我国农业生产水平的快速发展与国民生活水平的不断提高，农村作为粮食生产与肉奶养殖的主要聚集地，每年产生的农业有机废弃物种类与数量急剧增长，这不但给生态环境带来巨大压力，也严重制约着我国农村经济的可持续发展。然而，与农业有机废弃物资源利用相关的我国耕地质量问题却十分突出，我国18亿亩耕地中中低产田占比70％，为防止退化贫瘠土壤生产力低下的问题，就不得不逐年加大化肥、农药的用量。据相关数据分析，我国化肥、农药用量占到全世界用量的近40％。其中，亩均化肥用量45kg，远超过发达国家为防止化肥过量造成水体污染而设定的15kg/亩的安全限值，过量化肥进入土壤后受到淋溶、径流、氨挥发等过程作用，流失到外部生态环境中，流失的养分流入到水系中不仅造成水体富营养引发藻类过度生长，破坏水体原有生态平衡，水中的生物更会因为藻类的快速生长水体缺氧而死亡。因此，一味地追求高产，过量使用化肥农药即对耕地质量造成破坏，也严重威胁着生态环境安全。但是，由于现阶段土地所有者和土地流转经营者对耕地质量的关注度低，一味地过度所取，过量使用化肥，地力耗竭，土地可持续利用前景堪忧，严重富营养化的土壤也成为农业面源污染的主要源头之一；因此，如何从农业面源污染角度对农田所用化肥进行系统性评估，从而能够从源头控制因过量使用化肥导致农田氮磷流失带来的农业面源污染问题，进而提高耕地质量、提升地力，进一步提高农业经济收益，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种农田所用化肥的农业面源污染的评估方法和应用，能够系统性评估农田所用化肥产生的农业面源污染，进而有效控制过量使用化肥导致的环境污染，促进耕地质量提升，降低耕地质量退化风险的水土共治的目标，对我国农业、农村可持续发展具有极其重要的意义。本专利技术提供了一种农田所用化肥的农业面源污染的评估方法，包括以下步骤：a)对待评估区域中的农田所用化肥的养分总量进行盘点后，采用式(I)和式(II)计算，得到农田所用化肥产生的农业面源污染量；农田所用化肥损失入水氮污染量＝G(CF-N)×65％×20％×85％式(I)；农田所用化肥损失入水磷污染量＝G(CF-P)×75％×10％×85％式(II)；式(I)～(II)中，G(CF-N)为待评估区域中农田所用化肥的化学氮总量，G(CF-P)为待评估区域中农田所用化肥的化学磷总量。优选的，步骤a)中所述待评估区域中的农田所用化肥的养分总量的盘点方法采用以下计算公式：式(III)中，Mi为区域内某种农作物的全区种植面积，Xi为区域内某种农作物的化肥全年亩用量，f(N)i为区域内某种农作物对氮的需求占氮磷钾总需求比例的标准值；式(IV)中，f(P2O5)i为区域内某种农作物对磷的需求占氮磷钾总需求比例的标准值；式(V)中，f(K2O)i为区域内某种农作物对钾的需求占氮磷钾总需求比例的标准值。本专利技术还提供了一种上述技术方案所述的农田所用化肥的农业面源污染的评估方法在区域农业面源污染防治中的应用。优选的，包括以下步骤：对待评估区域中的有机废弃物资源的有机养分总量进行盘点后，对上述有机废弃物进行资源化转化，并核算出有机废弃物资源化产物的有机养分总量；在得到农田所用化肥产生的农业面源污染量的基础上，通过建立的区域耕地质量与有机废弃物资源化产物还田量关系，进行上述待评估区域的养分综合管理，实现水土共治、区域农业面源污染的防治；所述养分综合管理的过程具体为：通过区域养分综合管理评估方法，计算出待评估区域中有机废弃物资源化产物有机养分替代农田所用化肥化学养分的最大比例，并按照上述计算的结果进行有机废弃物资源化产物对农田所用化肥的科学替代；所述区域养分综合管理评估方法采用以下计算公式：式(VI)中，RN为待评估区域中有机废弃物资源化产物中有机氮可替代农田所用化肥中化学氮的比例，G(OF-N)为待评估区域中有机废弃物资源化产物的有机氮总量；式(VII)中，RP为待评估区域中有机废弃物资源化产物中有机磷可替代农田所用化肥中化学氮的比例，G(OF-P)为待评估区域中有机废弃物资源化产物的有机磷总量；式(VIII)中，RK为待评估区域中有机废弃物资源化产物中有机钾可替代农田所用化肥中化学钾的比例，G(OF-K)为待评估区域中有机废弃物资源化产物的有机钾总量，G(CF-K)为待评估区域中农田所用化肥的化学钾总量；K＝min(RN，RP，RK)式(IX)；式(IX)中，K为待评估区域中有机废弃物资源化产物有机养分替代农田所用化肥化学养分的最大比例。优选的，所述有机废弃物资源包括养殖业粪污和种植业秸秆。优选的，所述养殖业粪污的总量盘点方法采用以下计算公式：式(X)中，Pi为区域内存在的某类畜禽年产粪污总量，Ni为调查统计到的区域内存在的某类畜禽养殖数量，pi为某类畜禽单只年产粪污量标准值，wi为某类畜禽粪污含水率标准值，wi为区域内存在的某类有机废弃物的实际含水率。所述种植业秸秆的总量盘点方法采用以下计算公式：式(XI)中，Qi为区域内存在的某类农作物年产秸秆总量，Mi为调查统计到的区域内存在的某类农作物种植面积，ni为调查统计到的区域内存在的某类农作物种植茬数，yi为调查统计到的区域内存在的某类农作物单产，λi为某类作物草谷比的标准值。优选的，所述有机废弃物资源的有机养分总量的盘点方法采用以下计算公式：式(XII)中，G(OW-N)为区域内年产生的有机废弃物资源的有机氮总量，A(N)i为某类有机废弃物的有机氮含量标准值；式(XIII)中，G(OW-P)为区域内年产生的有机废弃物资源的有机磷总量，A(P)i为某类有机废弃物的有机磷含量标准值；式(XIV)中，G(OW-K)为区域内年产生的有机废弃物资源的有机钾总量，A(K)i为某类有机废弃物的有机钾含量标准值。优选的，所述资源化转化的方式为堆肥发酵；所述堆肥发酵的过程具体为：a1)根据待评估区域中的有机废弃物资源的有机养分总量的盘点结果及配方原则，确定发酵配方，并对所述发酵配方进行科学性验证；a2)采用步骤a1)确定的发酵配方进行发酵，并控制发酵过程中物料通氧量，得到有机废弃物资源化转化产物。优选的，步骤a)中所述有机废弃物资源化产物的有机养分总量的核算方法采用以下计算公式：有机废弃物资源化转化产物总吨数＝0.55∑Yi式(XV)；式(XV)中，Yi为区域内用于资源化转化的某种有机废弃物的总量；式(XVI)中，W为区域内用于资源化转化的有机废弃物混合发酵料初始含水率预估值；式(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种农田所用化肥的农业面源污染的评估方法，包括以下步骤：/na)对待评估区域中的农田所用化肥的化学养分总量进行盘点后，采用式(I)和式(II)计算，得到农田所用化肥产生的农业面源污染量；/n农田所用化肥损失入水氮污染量＝G

【技术特征摘要】
1.一种农田所用化肥的农业面源污染的评估方法，包括以下步骤：
a)对待评估区域中的农田所用化肥的化学养分总量进行盘点后，采用式(I)和式(II)计算，得到农田所用化肥产生的农业面源污染量；
农田所用化肥损失入水氮污染量＝G(CF-N)×65％×20％×85％式(I)；
农田所用化肥损失入水磷污染量＝G(CF-P)×75％×10％×85％式(II)；
式(I)～(II)中，G(CF-N)为待评估区域中农田所用化肥的化学氮总量，G(CF-P)为待评估区域中农田所用化肥的化学磷总量。


2.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，步骤a)中所述待评估区域中的农田所用化肥的化学养分总量的盘点方法采用以下计算公式：



式(III)中，Mi为区域内某种农作物的种植面积，Xi为区域内某种农作物的化肥全年亩用量，f(N)i为区域内某种农作物对氮的需求占氮磷钾总需求比例的标准值；



式(IV)中，f(P2O5)i为区域内某种农作物对磷的需求占氮磷钾总需求比例的标准值；



式(V)中，f(K2O)i为区域内某种农作物对钾的需求占氮磷钾总需求比例的标准值。


3.一种权利要求1～2任一项所述的农田所用化肥产生的农业面源污染的评估方法在区域农业面源污染防治中的应用。


4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：
对待评估区域中的有机废弃物资源的有机养分总量进行盘点后，对上述有机废弃物进行资源化转化，并核算出有机废弃物资源化产物的有机养分总量；
在得到农田所用化肥产生的农业面源污染量的基础上，通过建立的区域耕地质量与有机废弃物资源化产物还田量关系，进行上述待评估区域的养分综合管理，实现水土共治、区域农业面源污染的防治；
所述养分综合管理的过程具体为：
通过区域养分综合管理评估方法，计算出待评估区域中有机废弃物资源化产物的有机养分替代农田所用化肥的化学养分的最大比例，并按照上述计算的结果进行有机废弃物资源化产物对农田所用化肥的科学替代；
所述区域养分综合管理评估方法采用以下计算公式：



式(VI)中，RN为待评估区域中有机废弃物资源化产物中有机氮可替代农田所用化肥中化学氮的比例，G(OF-N)为待评估区域中有机废弃物资源化产物的有机氮总量；



式(VII)中，RP为待评估区域中有机废弃物资源化产物中有机磷可替代农田所用化肥中化学磷的比例，G(OF-P)为待评估区域中有机废弃物资源化产物的有机磷总量；



式(VIII)中，RK为待评估区域中有机废弃物资源化产物中有机钾可替代农田所用化肥中化学钾的比例，G(OF-K)为待评估区域中有机废弃物资源化产物的有机钾总量，G(CF-K)为待评估区域中农田所用化肥的化学钾总量；
K＝min(RN，RP，RK)式(IX)；
式(IX)中，K为待评估区域中有机废弃物资源化产物的有机养分替代农田所用化肥的化学养分的最大比例。


5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述有机废弃物资源包括养殖业粪污和种植业秸秆。


6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述养殖业粪污的总量盘点方法采用以下计算公式：



式(X)中，Pi为区域内存在的某类畜禽年产粪污总量，Ni为调查统计到的区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：任忠秀，于家伊，冯作山，
申请(专利权)人：北京嘉博文生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11