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随着种植和养殖规模的不断扩大,种养一体规模化、集约化将成为华北平原今后农业发展的必然趋势,而种植和养殖之间缺乏协调互补的“种养分离”模式造成种养系统间物质循环割裂,大量资源浪费、能量高耗和环境污染问题日趋明显,已成为华北平原农牧业发展的主要制约因素。本研究以河北津龙循环农业园区为例,研究农场水平“作物-畜牧”生产系统氮磷循环流动特征及氮磷养分利用效率,并通过情景分析和线性规划提出“作物-畜牧”生产系统氮磷高效管理措施,实现氮磷养分资源高效利用,为建立农场水平循环农业模式提供科学决策依据。主要研究结果如下: (1)农场水平下,作物生产系统中氮磷养分出现盈余,盈余量分别为190.73 kgN·hm-2·a-1和77.72 kgP·hm-2·a-1。作物生产系统氮磷利用效率分别为41.49%和42.90%。化肥和粪肥是作物生产系统氮磷主要输入项,施用量分别为674.62 kgN·hm-2·a-1和139.56 kgP·hm-2·a-1,分别占氮、磷输入总量的88.28%和95.66%。作物副产品还田归还氮磷量分别为39.33 kg·hm-2·a-1和4.84kg·hm-2·a-1,分别占作物收获总氮量的12.40%和7.73%。作物籽粒和秸秆收获是作物生产系统氮磷平衡主要输出项。施肥量过高是造成作物生产系统氮磷利用效率低的主要原因。 (2)农场水平下,畜牧生产系统氮磷利用效率分别为19.70%和21.74%。养殖中外购饲料氮磷的比例分别占饲料总输入量的83.22%和80.62%。养殖系统每年粪尿排氮量为776.59 t·a-1,还田作物生产中的比例为36.33%。贮存过程中粪尿损失氮磷量分别为108.84 t·a-1和13.10 t·a-1,分别占粪尿总排氮磷量的14.02%和12.03%。 (3)农场中“作物-畜牧”生产系统的氮磷利用效率分别为40.69%和53.02%,氮磷养分循环效率分别为44.22%和65.51%。根据目前农场种植和养殖生产情况,以小麦-玉米两熟为主的种植结构所提供的饲料氮和磷养分不能满足目前养殖规模的需求,不利于种植和养殖的协调发展。 (4)情景分析表明,减少化肥施用量(情景1和情景2)、调整作物种植结构(情景4)、优化饲料投入(情景5)均能有效提高“作物-畜牧”生产系统氮磷利用效率。与2015年基准值相比,情景1的“作物-畜牧”生产系统氮磷利用效率分别提高45.88%和35.40%;情景2的“作物-畜牧”生产系统氮磷利用效率分别提高18.65%和15.03%;情景4的外源饲料氮磷比例分别降低15.78%和18.83%,“作物-畜牧”生产系统氮磷利用效率分别提高9.76%和11.09%;情景5的“作物-畜牧”生产系统氮磷利用效率分别提高19.59%和22.75%。 华北平原农场水平“作物-畜牧”生产系统应以提高氮磷养分利用效率和循环效率为核心,减少化肥施用量、调整作物种植结构、提高粪尿循环利用效率等是降低氮磷环境排放,实现种养平衡和可持续发展的重要措施。