甘肃省苜蓿种植模式及改善措施的环境影响生命周期评价

发布时间：2020-11-17 07:24

　　 畜牧业是人类面临的多种环境问题的主要责任者之一,饲料作物生产是畜牧业环境污染的来源之一,苜蓿作为畜牧业发展重要的饲料作物之一,其带来的环境问题也是不容忽视的。本研究以甘肃省四种不同的苜蓿种植模式为研究对象,采用生命周期评价方法,评估了仅施底肥-不灌溉、施肥-不灌溉、施肥-河水灌溉、施肥-井水灌溉四种种植模式的环境影响及主要影响阶段和污染物;针对不同的种植模式提出了相应的改善措施,为我国苜蓿种植业发展环境友好型的种植模式提供一定的理论依据,研究结果表明:(1)仅施底肥-不灌溉种植模式下生产1kg苜蓿干物质的全球变暖、酸化、富营养化、能源消耗、土地利用和水资源消耗潜值分别为:66.275g CO_2、1.599gSO_2、0.354 gPO_4~(3-)、0.660 MJ、1.485 m~2、6.390×10~(-5) m~3。全球变暖、酸化、富营养化的主要影响环节均为氮肥田间排放、氮肥生产和残余物排放,而能源消耗的主要贡献环节是氮肥生产和农机使用;CO_2是全球变暖的主要污染物,占总潜值的70.2%,NH_3是酸化和富营养化的主要污染物。(2)施肥-不灌溉种植模式下生产1kg苜蓿干物质的全球变暖、酸化、富营养化、能源消耗、土地利用和水资源消耗潜值分别为:113.560 g CO_2、3.448 gSO_2、0.856 gPO_4~(3-)、1.105 MJ、0.947m~2、7.10×10~(-5) m~3。主要影响环节和污染物与仅施底肥-不灌溉种植模式相同。(3)施肥-河水灌溉种植模式下生产1kg苜蓿干物质的全球变暖、酸化、富营养化、能源消耗、土地利用和水资源消耗潜值分别为:136.372g CO_2、3.634gSO_2、0.918 gPO_4~(3-)、1.431 MJ、0.864 m~2、0.670 m~3。主要影响环节和污染物与前两种种植模式相同。(4)施肥-井水灌溉种植模式下生产1kg苜蓿干物质的全球变暖、酸化、富营养化、能源消耗、土地利用和水资源消耗潜值分别为:353.884 g CO_2、4.269gSO_2、0.735 gPO_4~(3-)、3.779 MJ、0.706 m~2、0.454 m~3。其中灌溉是全球变暖和酸化的主要贡献环节,富营养化的主要贡献环节是氮肥田间排放和残余物排放,能源和水资源消耗的主要贡献环节是灌溉;全球变暖、酸化、富营养化的主要污染物来源与前三种种植模式相同。(5)通过适度减少施氮量和灌溉量,如果没有导致产量下降且没有增加其他额外耗材,则可减少生产单位苜蓿的资源消耗和环境影响,但如果导致了产量下降则可能使全球变暖等环境问题改善,却可能使土地占用增加。本研究中施肥-不灌溉模式的减施氮肥方案由于降低了产量,虽然降低了全球变暖、酸化、富营养化和能源消耗,但却增加了土地占用和水资源消耗;而施肥-河水灌溉模式的优化方案2和施肥-井水灌溉模式的优化方案1,由于适度减少了施氮量和灌溉量但并未引起产量降低,且没有增加额外耗材,因此六项环境指标均得到了不同程度的改善。
【学位单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S541;X82
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号对照表
第一章 文献综述
    1.1 研究背景及意义
    1.2 苜蓿种植对环境影响的国内外研究进展
        1.2.1 中国苜蓿种植的区域分布及种植模式
        1.2.2 影响苜蓿产量及环境问题的因素
        1.2.3 提高苜蓿产量及减少环境负荷的措施
        1.2.4 苜蓿种植环境负荷的定量评估
    1.3 研究内容
        1.3.1 苜蓿不同种植模式对环境影响的评估
        1.3.2 苜蓿种植模式的环境改善措施和潜力
    1.4 技术路线
第二章 材料与方法
    2.1 区域概况
    2.2 研究方法
        2.2.1 目标定义和系统边界
        2.2.2 清单分析
        2.2.3 生命周期影响评价
第三章 不同的种植模式环境影响特征分析
    3.1 全球变暖（GWP）
        3.1.1 全球变暖潜值分析结果
        3.1.2 不同的过程环节对GWP影响
        3.1.3 不同温室气体对GWP影响
    3.2 酸化（AP）
        3.2.1 酸化潜值分析结果
        3.2.2 不同的过程环节对AP影响
        3.2.3 不同的酸化污染物对AP影响
    3.3 富营养化（EP）
        3.3.1 富营养化潜值分析结果
        3.3.2 不同过程环节对EP影响
        3.3.3 不同富营养化污染物对EP影响
    3.4 资源消耗（LU）
        3.4.1 资源消耗潜值分析结果
        3.4.2 不同过程环节对LU影响
    3.5 本章小结
第四章 不同种植模式的环境改善潜力
    4.1 不同种植模式优化措施的数据来源
    4.2 不同种植模式下的优化措施环境改善潜力分析
        4.2.1 不同种植模式优化情况下的环境影响潜值
        4.2.2 不同种植模式优化情况下的环境影响过程环节排放
        4.2.3 不同种植模式优化情况下的环境影响污染物排放
    4.3 讨论
    4.4 本章小结
第五章 结论和展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介

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本文编号：2887235