Hvordan skifter afgrøde-husdyrsystemer til grøn landbrugsudvikling i Baiyangdian-bassinet?

Overdreven kvælstoftilførsel til landbrugssystemer har forårsaget miljøproblemer såsom atmosfærisk forurening, tab af biodiversitet og nedbrydning af vand. I mellemtiden har udviklingen af ​​intensivt dyreavl yderligere forårsaget adskillelsen mellem afgrøde- og husdyrsektorer, hvilket har ført til yderligere hotspot-områder, der er udsat for udledning af forurenende stoffer.

Programmet for optimering af næringsstofforvaltning adresserer de multi-objektive udfordringer inden for fødevaresystemet, og inkorporerer konceptet landbrugsgrøn udvikling (AGD). I jagten på AGD bliver kvaliteten af ​​både menneskets livsmiljø (beboelse) og det naturlige miljø (inklusive vand, luft og jord) meget vigtig.

Men når næringsstofforvaltningen sigter mod samtidig at beskytte jord, vand og atmosfære, kan der opstå konflikter. Disse konflikter skyldes ofte det komplicerede samspil mellem foranstaltninger rettet mod luft- eller vandtab og de nødvendige tilpasninger i forskellige rumlige områder. Alligevel mangler der optimeret styring af afgrøde-husdyrsystemer, der bruger multi-objektive zoneinddeling.

Lektor Wenqi Ma fra Hebei Agricultural University og professor Lin Ma fra Agricultural Resources Research Center, Institute of Genetics and Developmental Biology, Chinese Academy of Sciences, såvel som deres forskerhold, tog Baiyangdian-bassinet som et typisk casestudie for at etablere et multi -objektiv zoneinddelingsmetode og udforsket den optimale tilgang til næringsstofforvaltning til den grønne omstilling af landbruget i bassiner.

Undersøgelsen er blevet offentliggjort i Grænser for landbrugsvidenskab og ingeniørvidenskab .

Ved at bruge NUFER-modellen (næringsstofstrømme i fødekæder, miljø og ressourceanvendelse) kvantificerede forskere tærsklerne for disse miljøindikatorer og bestemte de nuværende niveauer for miljøemissioner i Baiyangdian-bassinet. De analyserede forskellige scenarier og deres potentiale for at reducere miljøpåvirkninger og realiserede dermed AGD.

Undersøgelsen overvejede en række miljøindikatorer, der direkte påvirker menneskers sundhed, produktionen af ​​varer af høj kvalitet og miljøegenskaber. Den identificerede fire specifikke indikatorer, nemlig ammoniakfordampning, overskud af nitrogen, jordbærende kapacitet og økologiske røde linjeområder, som er afgørende for optimering af afgrøde-husdyrsystemerne.

En sammenhæng mellem ammoniakemission og PM_2,5 blev etableret ved brug af geografisk vægtet regressionsanalyse. Ammoniakfordampningstærsklen blev yderligere beregnet i henhold til befolkningstæthed. Kvælstofoverskud i bassinet blev bestemt ved at overlejre gitterkortene, der repræsenterer hældning og flodafstand i Baiyangdian-bassinet. Tærskelværdien for kvælstofoverskud bestemmes af værdien af ​​kvælstof i vandskellet og den kritiske værdi af afstrømning eller udvaskning i den nitratsårbare zone inden for amtet.

Jordbæreevne refererer til forholdet mellem kvælstof udskilt af husdyr og kvælstof høstet af afgrøder i området. Den kritiske værdi er, når kvælstof udskilt af husdyr og kvælstof høstet af afgrøder når en balance. Herefter blev arealer, der overskred tærskelværdien, ifølge sammenligningen mellem den nuværende situation og tærskelværdien klassificeret som høje, mens områder, der lå under tærskelværdien, blev klassificeret som lave. Områderne blev opdelt i otte kategorier, der hver repræsenterede en unik kombination af de tre indikatorer sammen med et økologisk rød linjeområde.

For at udforske måder at optimere næringsstofforvaltningen på, blev der udviklet tre scenarier til at evaluere potentielle emissionsreduktioner:(1) CS, det nuværende situationsscenarie, hvor en omfattende vurdering af miljøindikatorer i Baiyangdian-bassinet blev lavet baseret på statistiske data; (2) UT, regeringens stærkt anbefalede forenede forvaltningsteknologi, hvor hele regionen anvender modellen for integration af landbrug og husdyr, hovedsagelig fremmet af staten, for at lette genanvendelse af næringsstoffer i afgrøde-husdyrsystemer med det formål at reducere næringsstoftilførslen krav og fremme effektiv genanvendelse af næringsstoffer; og (3) ZM, en forvaltningsteknologiapplikation baseret på styring af zoneopdelinger, som er baseret på den forenede politik, anvendes målrettede emissionsreduktionsteknologier til zonespecifik optimal styring baseret på hver zones karakteristiske egenskaber.

På baggrund af resultaterne kan det ses, at efter implementering af UT er andelen af ​​amter indenfor sikre distrikter steget fra 8 % til 21 %, mens højrisikozonen (dobbelt-høj zone) kun faldt med mindre end 6 %. For at fortsætte med yderligere anvendelse af ZM har mere end 55 % af amterne i Baiyangdian-bassinet opnået mere miljøvenlige emissioner, hvor alle tre indikatorer falder inden for tærskelværdierne.

Der er dog stadig nogle områder, der overskrider sikkerhedstærsklen. Helt konkret har 10,5 % af amterne fortsat høje ammoniakemissioner, 18,4 % har et højt nitrogenoverskud og 15,8 % har begge dele. Den multi-objektive zonestyringsoptimeringstilgang var mere nyttig til at realisere den miljømæssige grønne emission fra afgrøde-husdyrsystemerne i bassiner.

Denne systemtilgang giver ikke kun en effektiv måde at tackle udfordringerne i Baiyangdian Basin på, men tilbyder også en potentiel måde at imødekomme de nuværende udfordringer i landbrugssystemer i Kina og derved hjælpe landet med at transformere til mere miljøvenlige landbrugssystemer. Landbrug omdannet på en sådan måde kan beskytte naturressourcer, reducere forurening og forbedre ressourceudnyttelsen, samtidig med at fødevaresikkerheden opretholdes.

Flere oplysninger: Mod grøn landbrugsudvikling ved multi-objektiv zoneinddeling og nitrogennæringsstofforvaltning:et casestudie i Baiyangdian-bassinet, Kina, Grænser for landbrugsvidenskab og ingeniørvirksomhed (2024). DOI:10.15302/J-FASE-2023533

Leveret af Frontiers Journals