基于粪肥管理与养分平衡目标的畜牧生产空间分析与规划——以天山北坡经济带为例
文献类型：学位论文
| 作者 | 曾麟岚 |
| 答辩日期 | 2024-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 吴锋 |
| 关键词 | 粪肥管理 可持续农业系统 种养结合 天山北坡经济带 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 学位专业 | 地图学与地理信息系统 |
| 英文摘要 | 随着全球人口的增长和消费模式的变化，畜牧业作为重要的食品生产行业，在满足人类对肉类和乳制品需求方面发挥着关键作用。与此同时，畜牧业的快速发展和向特定地区的集聚趋势。虽然这提高了生产效率，但是也带来了一系列环境和社会经济问题。其中最为突出的是生产集聚而导致的禽畜粪污过量集中。若未能得到妥善处理和有效利用，它们将对土地、水体造成严重污染，增加温室气体排放，从而影响到环境的可持续性和公共健康。在此背景下，如何有效管理畜牧业粪肥资源，实现其高效利用与环境保护的双重目标，成为了亟待解决的关键科学问题。天山北坡经济带作为丝绸之路经济带核心区，国家西部大开发战略的新增长极，新疆现代农牧业发展最为集中的核心区域，面对生态环境保护与经济发展之间的矛盾，迫切需要进行农业产业的绿色转型升级以实现高质量发展。研究以天山北坡经济带为例，深入分析了近30 年畜牧业生产空间分布格局 及其演化规律，运用基尼系数和区位曲线等量化其集聚程度，并通过计量经济模型分析造成畜牧业空间集聚现象的主导因素，为后续深入理解由畜牧业集聚引起的粪肥资源供给与需求在空间上不均衡的问题提供了基础。畜牧业空间上的集聚趋势将带来粪肥资源空间分布不均衡，进而引发环境风险。为了在空间上精确地识别粪肥资源分布的不均衡区域，突破传统评估方法受行政区划限制的局限，本研究提出了一种基于栅格尺度的粪肥资源均衡程度评估方法。该方法综合了畜牧粪肥的供给能力、作物对粪肥的需求量、养殖场与农田的空间分布以及经济成本约束等多重因素，开展粪肥资源的空间均衡程度。之后，根据评估结果构建了基于粪肥资源均衡程度的粪肥资源分配模型，并与基于距离的粪肥资源分配模型做对比，分析在资源覆盖范围、经济与环境效益等方面的表现。最后，针对粪肥资源均衡程度评估及资源分配所识别的当前存在的粪肥资源利用空间缺口，通过畜牧养殖场建设适宜性评价以及最大覆盖范围选址模型，确定合适的养殖场数量及规划位置，提出集约化畜牧养殖的规划选址方案。研究旨在为天山北坡经济带的农牧业可持续发展提供科学参考。 研究主要成果如下： （1）研究测算了天山北坡经济带近30 年牛、山羊、绵羊、猪4 种牲畜产量的基尼系数及区位曲线，刻画了牲畜生产空间集聚程度的变化，揭示了该地区畜牧业生产的地理集聚格局演化规律。此外，基于经济地理学相关理论，研究提出了畜牧业生产格局形成机制假说，并通过计量经济模型对其进行了验证。空间分析结果表明，四种牲畜中猪的基尼系数最大（均值 .0.34），其次是山羊（均值为0.32），绵羊位于第三（均值为0.22），牛的基尼系数均值最低（均值为0.21）。此外，不同牲畜生产空间变化趋势也存在明显的区域差异，牛羊的分布呈集聚趋势，猪的分布则呈分散的趋势，由于猪主要以养殖场集约化生产为主，不存在放牧饲养的形式，分布分散意味着集约化养殖增多。此外，城镇化率、人口规模以及畜牧业产值等多种市场型变量以及运输型变量道路密度对牲畜集聚影响呈正相关，反映出天山北坡经济带牲畜生产集聚受市场和运输条件吸引较大，使其有趋向于市场分布的趋势。 （2）天山北坡经济带粪肥资源空间均衡度评估结果表明，天山北坡经济带整体上粪肥资源空间不均衡问题较为突出。粪肥资源在天山北坡中段城市的均衡度相对较高，粪肥资源均衡指数高值区域集中在五家渠（均衡度值为2.28）、昌吉（均衡度值为2.23）、石河子（均衡度值为1.31）、乌鲁木齐（均衡度值为1.60）等城市，表明这些地区的集约化养殖规模能够较好地支持周边农田作物的养分需求。然而，在天山北坡的东段和西段，粪肥资源均衡度普遍偏低，西段的塔城地区粪肥资源均衡度均值仅为0.2，东段的哈密市粪肥资源均衡度不足0.3，暴露出天山北坡经济带东西段粪肥资源利用上存在较大的优化空间。研究揭示了在天山北坡经济带粪肥资源存在显著的不均衡问题，亟需开展优化促进粪肥资源的合理配置和利用，实现资源的均衡利用。 （3）天山北坡经济带粪肥资源分配结果显示，以2020 年为例，对天山北坡经济带进行粪肥资源分配优化后，可实现粪肥覆盖面积最高可达4045km2，最多可分配粪肥量38.055 万吨，可替代化肥1.89 万吨，可带来经济效益30517.25 万元。其中，昌吉回族自治州是粪肥分配面积最大的地区，最高覆盖率为24.8%，而哈密市的粪肥分配资源普遍偏少，最高覆盖率仅为5.34%。随着粪肥替代比例的上升，地区间所获得的粪肥资源差距也逐渐拉大，粪肥资源主要向集中在昌吉回族自治州，这也将进一步加剧了地区间粪肥资源分配的不均衡性。 （4）畜牧养殖场建设适宜性评价显示，天山北坡经济带的适宜规划养殖场的区域在空间上呈现“北多南少，东多西少”的格局，表明这些区域具有较大的规模化养殖场建设潜力。此外，规划选址方案提出新增17 个适宜的养殖场位点，能显著提升粪肥资源的利用效率，使总覆盖范围从当前的24.66%大幅增加至65.30%。此外，可利用粪肥资源的农田面积将增加40.88%，并具有3425 万只羊单位的养殖潜力，将极大地提高粪肥资源的循环利用率和农业生产的可持续性。本研究旨在为天山北坡经济带农牧业可持续发展提供科学参考，同时为畜牧业生产空间优化和畜牧业粪肥资源高效利用的研究领域提供新的视角和发展路径。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 93 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/208108]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 曾麟岚. 基于粪肥管理与养分平衡目标的畜牧生产空间分析与规划——以天山北坡经济带为例[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2024. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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