A simplified compartmental model for assessing nitrogen flows and losses in dairy effluent management systems: evidence from intensive farms in the Po Valley (Italy)
Giulia Ferronato · Anna Simonetto · V. Caprarulo 等 5 人
开发简化分区模型量化奶牛场氮流与损失，应用于意大利波河河谷集约化农场。
结合过程关系与农场数据，构建动物、牛舍等分区模型，应用于10个荷斯坦奶牛场。
未处理系统气态氮损失占氮摄入7.2%，氨挥发为主；厌氧消化增加消化物氮保留。
模型需全面验证，可扩展至其他地区或加入碳氮耦合，优化管理决策。
论文提出简化分区模型量化奶牛场氮流与损失，为农场氮管理提供决策工具，具行业参考价值。
引言 奶牛生产系统中的氮管理是决定环境绩效和养分利用效率的关键因素，因为在粪污管理链条中可能发生大量氮损失。尽管生命周期评价和养分平衡方法常用于估算排放量，但它们往往对系统内部氮转化过程的揭示有限，对牧场尺度的决策支持也较为受限。本研究旨在开发一个简化的分室模型，以量化集约化奶牛场主要组成部分中的氮流动与损失。方法 该模型将基于过程的机理关系与有限的牧场特定输入数据相结合，包括畜群结构、饲喂策略、圈舍系统及粪污管理措施。氮动态通过描述动物、牛舍、处理、储存和农田施用等阶段的相互关联分室进行表征，从而识别导致气态氮损失的关键环节。该模型应用于位于波河平原（意大利北部）的十个商业荷斯坦奶牛场。结果 在未处理系统中，总气态氮损失平均占氮摄入量的7.20±6.43%，其中氨挥发是主要的损失途径。采用厌氧消化的牧场在消化液中表现出更高的氮保留率，尽管后续处理环节相关的总损失有所增加。对选定粪污和消化液基质中模拟氮浓度与实测氮浓度的初步比较表明，模型对氮分配的模拟总体一致，但在管理早期阶段对液态基质存在系统性高估。讨论 鉴于监测牧场数量有限且缺乏全面的定量验证，研究结果应被解读为氮流动模式的指示性参考，而非精确的排放估算值。尽管如此，所提出的框架为探索牧场特定氮平衡提供了一种透明且数据高效的工具，可支持情景分析和养分管理策略制定，并有助于推动奶牛生产系统向更加循环和环境高效的方向转型。