一种基于牛粪中磷的含量测定土地载畜量的方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于牛粪中磷的含量测定土地载畜量的方法；该方法含有下列步骤：1，选定一个养牛场，计算出该养牛场中一头牛每年平均排出的五氧化二磷的总量Pe：Pe＝365*Q*P*L其中，Q是一头牛平均每天排出的粪便重量；选定一块面积一定的土地，确定下来该块土地上一年中要种植的农作物的种类总数m、每种农作物的种植面积和种植时间，估算第i种农作物在一年中的产出总量Qi，计算所有农作物每年对五氧化二磷的总摄入量Pu：2，测定出该块土地上的载畜量C：C＝Pu/Pe；本发明科学合理，能为种养结合的生态养殖场提供准确的载畜量数据。
【专利说明】一种基于牛粪中磷的含量测定土地载畜量的方法 (一） 、技术领域：
[0001] 本发明涉及一种测定土地载畜量的方法，特别涉及一种基于牛奠中磷的含量测定 土地载畜量的方法。 (二） 、【背景技术】：
[0002] 家畜的养殖模式在中国已经发生了巨大的变化，传统的分散式饲养正逐步被大规 模的集约化饲养替代。通常情况下，养殖粪污可以被当做生物肥料来还田，但是如果施用的 粪肥超过了土地的消纳能力，就会造成土地富营养化等环境问题。养殖粪污的污染问题有 很多影响因素，例如，粪污的组成、养殖密度以及饲养模式等。种养结合的循环农业模式能 够很好地解决大规模养殖和环境保护之间的问题，能够让营养元素进行充分循环，同时改 善土壤质量、保护自然资源和增加生物多样性，其中，寻找一个能够同时满足养殖效益和环 境保护的平衡点，是一个很重要的问题。 (三） 、
【发明内容】
：
[0003] 本发明要解决的技术问题是:提供一种基于牛粪中磷的含量测定土地载畜量的方 法，该方法科学合理，能为种养结合的生态养殖场提供准确的载畜量数据。
[0004] 本发明的技术方案：
[0005] -种基于牛粪中磷的含量测定土地载畜量的方法，含有下列步骤：
[0006] 步骤1，选定一个养牛场，计算出该养牛场中一头牛每年平均排出的五氧化二磷的 总量Pe:
[0007] pe = 365*Q*P*L
[0008]其中，Q是一头牛平均每天排出的粪便重量，P是粪便中五氧化二磷的百分比含量， L是五氧化二磷的实际利用率(牛粪在堆肥和施肥过程中会损失一定量的五氧化二磷，实际 利用的五氧化二磷要少于理想状态下的量）；
[0009] 选定一块面积一定的土地（比如：一公顷土地），确定下来该块土地上一年中要种 植的农作物的种类总数m、每种农作物的种植面积和种植时间，根据每种农作物的种植面积 和种植时间估算出该种农作物在一年中的产出总量，然后计算该块土地上的所有农作物每 年对五氧化二磷的总摄入量Pu:
[0010] Pu = Jvi*Qi*f i 二 1
[0011] 其中，Vi是第i种农作物的产出对五氧化二磷的吸收系数，Qi是第i种农作物一年 的产出总量，f是五氧化二磷的转换系数，i的取值范围为1~m;
[0012] 步骤2，测定出该块土地上的载畜量C:
[0013] C = Pu/Pe，
[0014]载畜量C对应一个头数固定的牛群，该牛群中各种牛所占的百分比数和该养牛场 中各种牛所占的百分比数相同。
[0015] L为90% ~95% ;f 为2.29。
[0016]各种农作物的产出对五氧化二磷的吸收系数分别如下：
[0017] 水稻为0.0067，小麦为0.0090，玉米为0.0109，番茄为0.0017，花椰菜为0.0031，黄 瓜为0.0010，茄子为0.0009，芹菜为0.0012，苹果为0.0008，葡萄为0.0030，梨为0.0014，桃 为0.0020。
[0018] 〇、？6、？11和如的单位均为1^。
[0019] -头牛平均每天排出的粪便重量Q的计算方法如下：
[002。] Q =之.Bj*Aj j=i
[0021] 其中，n为整个养牛场中牛的种类总数，Bj为第j种牛每天排出的粪便重量，Aj为第 j种牛的数量占牛总数量的百分比，j的取值范围为1~n。
[0022] 粪便中五氧化二磷的百分比含量P根据实际的化验结果来确定。
[0023]本发明的有益效果：
[0024] 1.本发明根据一头牛平均每年排出的五氧化二磷的总量和一块土地上的所有农 作物每年对五氧化二磷的总摄入量，确定出该块土地上合适的载畜量，符合营养平衡的原 理，测定方法科学合理，能为种养结合的生态养殖场提供准确的载畜量数据，使养殖者在规 划牛场时，就充分考虑土地的载畜量这一限制性因素，从而为牛场配套足够的种植面积，避 免潜在的环境污染问题。
[0025] 2.本发明选择五氧化二磷作为元素推断指标有如下优点：
[0026] 1)通常情况下，磷是土地载畜量的首个限制性元素，这是由于五氧化二磷如果过 量带来的环境污染问题很严重；
[0027] 2)用磷的含量计算比用其它元素（比如:氮)要相对准确些。 (四）、【具体实施方式】：
[0028] 基于牛粪中磷的含量测定土地载畜量的方法含有下列步骤：
[0029] 步骤1，选定一个养牛场，计算出该养牛场中一头牛每年平均排出的五氧化二磷的 总量Pe:
[0030] pe = 365*Q*P*L
[0031]其中，Q是一头牛平均每天排出的粪便重量，P是粪便中五氧化二磷的百分比含量， L是五氧化二磷的实际利用率(牛粪在堆肥和施肥过程中会损失一定量的五氧化二磷，实际 利用的五氧化二磷要少于理想状态下的量）；
[0032] 选定一块面积一定的土地（比如：一公顷土地），确定下来该块土地上一年中要种 植的农作物的种类总数m、每种农作物的种植面积和种植时间，根据每种农作物的种植面积 和种植时间估算出该种农作物在一年中的产出总量，然后计算该块土地上的所有农作物每 年对五氧化二磷的总摄入量Pu: m
[0033] Pu = ^]Vi*Qi*f i-1
[0034]其中，Vi是第i种农作物的产出对五氧化二磷的吸收系数，Qi是第i种农作物一年 的产出总量，f是五氧化二磷的转换系数，i的取值范围为1~m;
[0035]步骤2，测定出该块土地上的载畜量C:
[0036] C = Pu/Pe
[0037] 载畜量C对应一个头数固定的牛群，该牛群中各种牛所占的百分比数和该养牛场 中各种牛所占的百分比数相同。
[0038] L为90% ~95% ;f 为2.29。
[0039]各种农作物的产出对五氧化二磷的吸收系数分别如下：
[0040] 水稻为0.0067，小麦为0.0090，玉米为0.0109，番茄为0.0017，花椰菜为0.0031，黄 瓜为0.0010，茄子为0.0009，芹菜为0.0012，苹果为0.0008，葡萄为0.0030，梨为0.0014，桃 为0.0020。
[0041 ] 〇、？6、？11和如的单位均为1^。
[0042] -头牛平均每天排出的粪便重量Q的计算方法如下：
[0043] Q =之Bj*Aj j:=:l
[0044]其中，n为整个养牛场中牛的种类总数，Bj为第j种牛每天排出的粪便重量，Aj为第 j种牛的数量占牛总数量的百分比，j的取值范围为1~n。
[0045] 粪便中五氧化二磷的百分比含量P根据实际的化验结果来确定。
[0046] 下面以河南省为例进行土地载畜量的分析：
[0047] 河南省的气候很温和，年平均气温在一月份到达0度左右，在7月到达27-28度，并 且四季相对分明，夏季相对潮湿炎热，冬季相对干冷，每年的降雨主要发生在夏季。河南省 具相对较高的家畜密度，家畜年产量高、粮食产量高等。
[0048] 选取10个奶牛场和12个肉牛场进行分析。对于奶牛场的选择标准包括群体数量大 于300、生产活动正常，且分布位置涵盖河南的北部、中部和南部。对肉牛场的选择标准与奶 牛场类似，同时，选择了肉牛场中的繁殖场，而不是育肥场，因为繁殖场在河南省更为常见。
[0049] 在奶牛场，牛被分为4个阶段，其中，泌乳牛和干奶牛在奶牛场中占主要成分，分别 占55.2%和18.1 %，小母牛(大于1岁还没有怀孕）占到15.7%，犊牛（小于1岁的母牛或公 牛）占到11 %。
[0050] 在繁殖场，牛被分为3组，其中，怀孕牛占到60.6 %，是繁殖场的主要类型，而小母 牛和犊牛分别占到15.1 %和24.3%。
[0051] -头奶牛比一头肉牛每天会排出更多的粪便。根据牛粪中的营养元素含量，一头 奶牛平均每年能够排出19.2kg的五氧化二磷，而一头肉牛平均每年排出22.9kg的五氧化二 磷，如表1所示：
[0052] 表 1
[0054]河南地区每公顷土地上主要农作物一年的五氧化二磷吸收量见表2:
[0057]根据排磷量和吸收量的平衡关系，每公顷土地能够承载7.6头奶牛或者6.4头肉 牛，其中在一年的农作物中，小麦和玉米分别可以承载3.3/4.3头奶牛，或者2.8/3.6头肉 牛，见表3:
[0060]在过去几十年中，河南省不断增长的家畜生产和生态环境保护间存在明显的冲 突，为了平衡家畜生产和环境支持问题，确定土地的载畜量是必须的。在过去的种植业中， 一直在大量使用化肥，但是，过度使用化肥一方面降低了化肥的效力，另一方面也增加了环 境污染的风险。牛粪作为生物肥料能够有效替代化肥的使用，但是过度施用牛粪同样也能 带来富营养化和环境污染问题。河南地区是小麦和玉米的主产区，但是小麦和玉米的副产 品-麦秸和秸杆，大多都被浪费了，而反刍动物(包括牛和羊)能够将单胃动物不能消化的种 植副产品转化为食物，从而实现种植副产物的饲料化，同时牛羊的粪污还能够作为有机肥 料，为种植业提供养分，因此研究种养结合的生态肉牛生产模式，对维持家畜生产和保护环 境都具有重要的意义。
[0061]从养殖者的角度来看，为了实现养殖利益最大化，他们往往更加关注畜群结构、饲 草来源、运输成本、人力成本和市场等因素，但是往往都忽略了周边土地的载畜量问题。但 是从长远来看，只有充分考虑了肉牛养殖和环境间的互作问题，尤其是饲料供应和粪污消 纳，才能实现肉牛业的可持续性发展。
【主权项】
1. 一种基于牛粪中磷的含量测定土地载畜量的方法，其特征是:含有下列步骤： 步骤1，选定一个养牛场，计算出该养牛场中一头牛每年平均排出的五氧化二磷的总量 Pe： Pe = 365*Q*P*L 其中，Q是一头牛平均每天排出的粪便重量，P是粪便中五氧化二磷的百分比含量，L是 五氧化二磷的实际利用率； 选定一块面积一定的土地，确定下来该块土地上一年中要种植的农作物的种类总数m、 每种农作物的种植面积和种植时间，根据每种农作物的种植面积和种植时间估算出该种农 作物在一年中的产出总量，然后计算该块土地上的所有农作物每年对五氧化二磷的总摄入 量Pu:其中，Vi是第i种农作物的产出对五氧化二磷的吸收系数，Qi是第i种农作物一年的产 出总量，f是五氧化二磷的转换系数，i的取值范围为1~m; 步骤2，测定出该块土地上的载畜量C: C = Pu/Pe， 载畜量C对应一个头数固定的牛群，该牛群中各种牛所占的百分比数和该养牛场中各 种牛所占的百分比数相同。2. 根据权利要求1所述的基于牛粪中磷的含量测定土地载畜量的方法，其特征是:所述 L为90%~95% ;f为2.29。3. 根据权利要求1所述的基于牛粪中磷的含量测定土地载畜量的方法，其特征是:所述 各种农作物的产出对五氧化二磷的吸收系数分别如下： 水稻为〇. 0067，小麦为0.0090，玉米为0.0109，番茄为0.0017，花椰菜为0.0031，黄瓜为 0.0010，茄子为0.0009，芹菜为0.0012，苹果为0.0008，葡萄为0.0030，梨为0.0014，桃为 0.0020。4. 根据权利要求1所述的基于牛粪中磷的含量测定土地载畜量的方法，其特征是:所述 Q、Pe、Pu和Qi的单位均为kg。5. 根据权利要求1所述的基于牛粪中磷的含量测定土地载畜量的方法，其特征是:所述 一头牛平均每天排出的粪便重量Q的计算方法如下：其中，η为整个养牛场中牛的种类总数，Bj为第j种牛每天排出的粪便重量，Aj为第j种 牛的数量占牛总数量的百分比，j的取值范围为1~η。6. 根据权利要求1所述的基于牛粪中磷的含量测定土地载畜量的方法，其特征是:所述 粪便中五氧化二磷的百分比含量P根据实际的化验结果来确定。
【文档编号】G06Q50/02GK105931126SQ201610312097
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】王二耀, 张子敬, 滑留帅, 冯亚杰, 施巧婷, 王治方, 楚秋霞, 辛晓玲, 王鸿周, 赵洪昌, 徐照学
【申请人】河南省农业科学院畜牧兽医研究所