畜禽粪便污染的农业系统控制模拟及系统防控对策

发布时间：2021-04-27 15:02

　　本文立足江苏农业面源污染成因调查与农户行为分析,基于农田畜禽粪便安全经济承载力和畜禽养殖污水生态处理技术,用循环经济的理念,建立了畜禽粪便污染的农业系统控制的动力学模型,运用MatLab和计算机仿真对姜堰市河横村畜禽粪便污染进行了农业系统控制模拟,从系统的角度提出畜禽粪便污染防控对策。主要研究内容与结果如下：1农田畜禽粪便安全经济承载力在大田生产条件下,重点研究水稻、大麦对氮、磷养分的利用吸收,通过测定和估算氮磷的富余量和富余率,分析土壤-作物系统处理粪便的能力。试验结果表明,在一定范围内,随着畜禽粪便施用量的增加,作物对氮磷的吸收量也随之增加,但是相邻处理间氮磷吸收量相差较小,因此随着畜禽粪便施用量的成倍增加,氮磷的损失量、损失率也在成倍增加。在一年时间里,两季作物最高带走氮368.4kg·hm-2、磷81.98kg·hm-2,为不让过多的氮磷流入周围水体造成二次污染,全年农田猪粪施用量不超过34.6t·hm-2比较合理；不同施肥量的产值分析表明,猪粪年施用量60-120 t·hm-2产值较高。综合生态环境、肥料利用效率、产量等多种因素,在不使用化肥的情况下,农田畜禽粪便安全经济承载... 

【文章来源】：南京农业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：138 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 研究背景
    1 农业面源污染
        1.1 面源污染
        1.2 农业面源污染
    2 养殖与畜禽粪便产生
    3 畜禽粪便利用方式
        3.1 国外畜禽粪便处置利用方式
        3.2 国内畜禽粪便处置利用方式
    4 农田畜禽粪便容量负荷
    5 畜禽粪便污染控制研究
        5.1 沼气工程
        5.2 人工湿地
        5.3 循环农业
    6 计算机系统仿真
        6.1 计算机仿真的概念
        6.2 计算机仿真的研究进展
    7 防治畜禽粪便污染面临的问题与挑战
    8 研究目的与内容
第2章 研究方法和技术路线
    1 研究方法
        1.1 养殖规模
        1.2 畜禽粪便产生量估算
        1.3 畜禽粪便中NP含量计算
        1.4 农田畜禽粪便安全经济承载力研究
        1.5 畜禽养殖污水生态处理
        1.6 畜禽粪便污染农业系统控制模型
        1.7 农业面源污染现状及原因调查
        1.8 农户环保意识与行为分析
    2 研究技术路线
第3章 农田畜禽粪便安全经济承载力研究
    1 农田畜禽粪便承载力试验
        1.1 材料与方法
        1.2 试验设计
        1.3 结果与分析
            1.3.1 土壤-作物系统中氮素迁移和流失
            1.3.2 土壤-作物系统中磷的迁移和流失
            1.3.3 不同处理年产值分析
    2 江苏省耕地畜禽粪便污染负荷及评价
        2.1 江苏省养殖业发展总体状况
        2.2 耕地畜禽粪便污染负荷
    3 结论
第4章 畜禽养殖污水生态处理技术研究
    1 作物秸秆预处理养殖污水机制研究
        1.1 材料与方法
        1.2 试验设计
        1.3 秸秆过滤降低总氮、总磷的吸附动力学分析
            1.3.1 秸秆长度对吸附效果的影响
            1.3.2 处理时间对吸附效果的影响
    2 四种植物净化养殖污水能力研究
        2.1 材料与方法
        2.2 试验设计
        2.3 结果与分析
            2.3.1 植物对不同浓度污水的适应性
            2.3.2 植物对不同浓度污水的净化
    3 结论
第5章 畜禽粪便农业处理系统模型
    1 模型目标
    2 模型构建原则
    3 模型表达
    4 氮磷循环动力学模型
        4.1 系统动力学概念
        4.2 系统动力学对系统的描述
        4.3 系统动力学的建模方法
    5 畜禽粪便农业处理的过程假定和系统分析
        5.1 模型适用条件与假定
            5.1.1 模型适用条件
            5.1.2 模型假定
            5.1.3 系统变化的流程图
        5.2 模型变量
            5.2.1 模型状态变量
            5.2.2 速率变量和速率方程
        5.3 模型参数
            5.3.1 模型参数
            5.3.2 基于MatLab/Simulink的系统仿真模型
            5.3.3 时变离散系统
第6章 河横畜禽粪便污染农业系统控制计算机仿真
    1 研究区域
        1.1 河横基本情况
        1.2 河横村生态环境质量
    2 "畜禽粪便农业处理系统"结构设计与参数优化的方法
    3 "畜禽粪便农业处理系统"优化设计的仿真实验
        3.1 工作点的设定
        3.2 结构与参数优化和系统仿真实验
            3.2.1 系统中固定参数的确定
            3.2.2 系统中参数的优化
            3.2.3 系统的仿真实验
    4 未加入生态工程河横畜禽粪便农业处理系统模拟预测
        4.1 未加入生态工程情况下系统的历史动态
            4.1.1 河横畜禽粪便现状处理概念模型
            4.1.2 系统内NP变化的流程图
            4.1.3 速率变量和速率方程
            4.1.4 数学模型的建立
            4.1.5 基于MatLab/Simulink的系统仿真模型的建立
            4.1.6 数学模型的有效性检验
        4.2 在未加入生态工程情况下系统的未来动态
    5 结论
第7章 农业面源污染原因调查与行为分析
    1 农业面源污染原因调查
        1.1 调查方法
        1.2 调查结果
    2 农户环保意识与行为分析
        2.1 研究区域
        2.2 研究方法
        2.3 结果与分析
            2.3.1 受访农户基本情况
            2.3.2 面源污染行为分析
            2.3.3 农民生态意识度
    3 结论
第8章 畜禽粪便污染的防控对策
    1 对策的原则
    2 对策系统构成
    3 对策
第9章 结论与讨论
    1 结论
    2 特色与创新之处
    3 讨论
参考文献
读博期间发表的论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]中国农业面源污染控制对策研究[J]. 朱兆良,孙波.  环境保护. 2008(08)
[2]农田氮素非点源污染模型及年负荷估算研究[J]. 郑建瑜,周乃晟.  华东师范大学学报(自然科学版). 2007(06)
[3]中国农田生态系统氮素平衡模型的建立及其应用[J]. 王激清,马文奇,江荣风,张福锁.  农业工程学报. 2007(08)
[4]我国畜牧业可持续发展研究[J]. 刘振江.  安徽农业科学. 2007(11)
[5]浮萍与水花生净化N、P污染性能比较[J]. 黄辉,赵浩,饶群,徐炎华.  环境科学与技术. 2007(04)
[6]规模化畜禽养殖场环境影响评价与实例研究[J]. 常玉海,程波,袁志华.  农业环境科学学报. 2007(S1)
[7]畜禽粪便无害化处理技术探讨[J]. 马强,白献晓,魏凤仙,邢宝松.  河南农业科学. 2007(01)
[8]滇池农田废弃物生物处理及资源化利用研究[J]. 官会林,张云峰,张无敌,刘士清.  农业环境科学学报. 2006(S2)
[9]“牧—肥—草”产业技术模式初探[J]. 蒋士传,罗铁柱,贺丛.  农业工程学报. 2006(S2)
[10]我国水稻氮肥利用率及研究进展[J]. 李虎,唐启源.  作物研究. 2006(05)

硕士论文
[1]生态农村评价方法探讨[D]. 霍苗.中国农业大学 2005



本文编号：3163675