劉 振,華則科,寧堂原*,李增嘉

1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院,作物生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東 泰安 271018 2.萊陽市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心,山東 萊陽 265200

有機(jī)物還田方式對(duì)小麥玉米兩熟種植系統(tǒng)能值效率的影響

劉 振1,華則科2,寧堂原1*,李增嘉1

1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院,作物生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東 泰安 271018 2.萊陽市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心,山東 萊陽 265200

本研究利用能值方法分析了不同秸稈還田處理方式對(duì)小麥玉米兩熟農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)能值效率的影響。以小麥玉米兩熟農(nóng)田為研究系統(tǒng)，以常規(guī)施肥為對(duì)照(CK)，設(shè)置了秸稈粉碎還田、沼液還田和有機(jī)肥(牛糞)還田3種有機(jī)物還田方式，運(yùn)用能值分析方法對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的能值產(chǎn)出率(EYR)、能值投資率(EIS)、環(huán)境負(fù)載率(ELR)、可持續(xù)發(fā)展指數(shù)(ESI)和基于能值的產(chǎn)品安全性指標(biāo)(EIPS)進(jìn)行了比較。結(jié)果顯示：4種有機(jī)物還田方式沼液還田的能值產(chǎn)出率(EYR)是常規(guī)施肥的1.13倍（最大），而有機(jī)肥(牛糞)還田的農(nóng)田系統(tǒng)的能值投資率(EIR)是對(duì)照的24.58倍，常規(guī)施肥方式的農(nóng)田系統(tǒng)的環(huán)境負(fù)載率(ELR)是有機(jī)肥還田方式的19.5倍，對(duì)環(huán)境的壓力是最大的，秸稈粉碎還田和沼液還田的可持續(xù)發(fā)展指數(shù)(ESI)基本相同，沼液還田的最高，是常規(guī)施肥的1.43倍，有機(jī)肥(牛糞)還田的農(nóng)田系統(tǒng)產(chǎn)出的產(chǎn)品基于能值的產(chǎn)品安全性指標(biāo)為-0.008，其安全性最高，常規(guī)施肥的農(nóng)田系統(tǒng)產(chǎn)品存在一定的安全隱患。綜上所述，在等氮量條件下，對(duì)于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，沼液還田方式的能值效益和可持續(xù)發(fā)展能力要高于其他處理，應(yīng)值得推廣。

有機(jī)物還田;農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng);土壤肥力;能值

當(dāng)前中國(guó)種植業(yè)持續(xù)高產(chǎn)過程中形成的廢棄物種類繁多，數(shù)量巨大，其中秸稈資源總量達(dá)7×1011kg以上，經(jīng)過綜合技術(shù)處理后利用的約為1.6×1010kg，僅占總量的2.7%[1]；而且隨著糧食單產(chǎn)水平的提高，使秸稈的剩余量越來越多[2]。秸稈是循環(huán)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中不可缺少的環(huán)節(jié)，作為物質(zhì)、能量和養(yǎng)分的載體，是一種寶貴的自然資源[3]。但人們對(duì)秸稈的再循環(huán)利用方式如秸稈直接還田還是過腹還田仍看法不一[4,5]。因此，為秸稈尋找合理的還田方式是關(guān)系到土壤肥力保持進(jìn)而影響農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的大問題。目前，中國(guó)循環(huán)農(nóng)業(yè)的研究無論是理論還是技術(shù)還處于初級(jí)階段[6]，尹昌斌等[7-9]認(rèn)為循環(huán)農(nóng)業(yè)是循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的具體應(yīng)用，目的是提高資源和環(huán)境承載能力，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展?！澳苤怠崩碚撌?0世紀(jì)80年代美國(guó)著名系統(tǒng)生態(tài)學(xué)家Odum H.T.為首創(chuàng)立的[10]，經(jīng)過30多年的發(fā)展，已成為成熟的生態(tài)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法，并被廣泛應(yīng)用于自然生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)、工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)、城市生態(tài)系統(tǒng)以及區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展可持續(xù)性的分析、評(píng)價(jià)與比較研究[11]。由于化肥的大量施用，有機(jī)肥的用量越來越少，不利于土壤肥力的保持和提高。玉米秸稈既可直接還田，又可發(fā)酵后產(chǎn)生廢液還田，也可過腹還田。因此，分析秸稈不同利用還田方式對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)能值效率的影響，對(duì)秸稈合理利用有重要理論和實(shí)踐意義。本研引入能值理論探討了其對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)能值效率和可持續(xù)發(fā)展能力的影響及其作用機(jī)制，以期為秸稈資源化高效利用提供支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

本研究試驗(yàn)點(diǎn)設(shè)在山東省德州市平原縣胡莊村，位于東經(jīng)116°26′，北緯37°09′，地處黃淮海平原,屬東亞暖溫帶亞濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，年均氣溫12.1～13.1℃，年均降水量578.2～623.3 mm。耕層土壤類型為輕鹽化草甸土，含有機(jī)質(zhì)1.18%、全氮0.138%、堿解氮77.5 mg/kg、速效磷26.9 mg/kg、速效鉀145.2 mg/kg，pH為7.7。種植制度為冬小麥夏玉米一年兩熟。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選擇當(dāng)?shù)匦←?玉米一年兩熟標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田，設(shè)置4個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)，完全隨機(jī)區(qū)組布置，小區(qū)面積980 m2。在小麥(濟(jì)麥22)季，按照同等施氮量原則，以常規(guī)施肥為對(duì)照(CK)，分別設(shè)置玉米秸稈粉碎還田、沼液還田、有機(jī)肥(牛糞)還田3種有機(jī)物還田方式。

圖1 不同有機(jī)物料還田方式的能量流程圖Fig.1 Diagram of energy flow of different organic materials incorporation

圖1為本文所要研究的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)能量流程圖，其中4種有機(jī)物還田處理方式中，其能值輸入主要為太陽能、雨水能、N、P、K肥、種子、勞動(dòng)力、機(jī)械、沼液、有機(jī)肥等，能值輸出為小麥、玉米、玉米秸稈等，因小麥秸稈作為反饋能值回到大田中，不屬于能值輸出。4種處理中，玉米根茬全部還田，且在玉米季(鄭單958)的施肥情況均為小麥秸稈全部還田。

（1）常規(guī)施肥：在玉米收獲后，玉米秸稈全部運(yùn)出，然后進(jìn)行常規(guī)施肥，將化肥均勻撒施于試驗(yàn)小區(qū)中，該試驗(yàn)處理記為CK；

（2）秸稈粉碎還田：本試驗(yàn)小區(qū)產(chǎn)玉米秸稈4000 kg，在播種前翻地，深度為20 cm，將玉米秸稈2000 kg粉碎后進(jìn)行翻壓還田，剩余秸稈作為飼料出售至附近奶牛場(chǎng)。該試驗(yàn)處理記為SR；

（3）沼液還田：在玉米收獲后，將試驗(yàn)小區(qū)中的玉米秸稈全部運(yùn)至沼氣池進(jìn)行厭氧發(fā)酵，往沼氣池內(nèi)投入菌種、尿素等，產(chǎn)出的沼氣作為能源用于居民做飯、照明、取暖等日常生活，剩余的殘?jiān)M(jìn)入到試驗(yàn)小區(qū)中，該試驗(yàn)處理記為BR；

（4）有機(jī)肥還田：在玉米收獲后，將試驗(yàn)小區(qū)中的玉米秸稈運(yùn)送至牛場(chǎng)青貯處理做成青貯飼料，20 d之后，在牛場(chǎng)中選擇年齡、品種、體型、健康狀況一致的奶牛20頭，每天每頭奶牛飼喂20 kg青貯飼料，產(chǎn)出的牛奶出售，牛糞等廢棄物重新回到該試驗(yàn)小區(qū)中，該試驗(yàn)處理記為OR。

全年施肥量如表1所示。

表1 不同有機(jī)物還田方式的全年施肥量Table1Theannual applicationratesof organicmanureandmineralfertilizerindifferentorganicmatterreturningmodes

1.3 研究方法

1.3.1 能值方法 本研究為探討農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)能值效率和可持續(xù)發(fā)展能力，引入了“能值方法”進(jìn)行分析。能值方法是以產(chǎn)生某一資源或勞務(wù)的過程中直接或間接消耗的另一種能量的多少進(jìn)行評(píng)價(jià)，此分析方法綜合考慮了自然因素和經(jīng)濟(jì)因素，可對(duì)各類生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)進(jìn)行有效評(píng)估。由于太陽能是最原始的能源形式，應(yīng)用中常以太陽能為標(biāo)準(zhǔn)度量，單位為太陽能焦耳(Solar emjoules，縮寫為sej)[12]。本研究中能值轉(zhuǎn)換率的全球能值基準(zhǔn)為15.83×1024sej/a[13,14]。通過繪制能值分析表，列出能值的投入和產(chǎn)出，計(jì)算能值指標(biāo)。

本研究中主要計(jì)算以下能值指標(biāo)：

(1)能值產(chǎn)出率(EYR):能值產(chǎn)出率是衡量系統(tǒng)產(chǎn)出對(duì)經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)大小和系統(tǒng)生產(chǎn)效率的指標(biāo)，它是系統(tǒng)產(chǎn)出能值與總輔助能值投入的比率。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)EYR值越高，系統(tǒng)的生產(chǎn)效率越高，越具有區(qū)域競(jìng)爭(zhēng)力。表達(dá)式為：EYR=系統(tǒng)產(chǎn)出能值Y/經(jīng)濟(jì)反饋能值(F+R2)[15]

(2)能值投資率(EIR):能值投資率是指生態(tài)系統(tǒng)的反饋能值與環(huán)境無償能值比。它是計(jì)量經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度和環(huán)境負(fù)載程度的指標(biāo)。其值越大表明系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度越高，而對(duì)環(huán)境的依賴越弱。表達(dá)式為：EIR=經(jīng)濟(jì)反饋能值(F+R2)/環(huán)境的無償能值(R1+N)[15]

(3)環(huán)境負(fù)載率(ELR):通常用來自系統(tǒng)的購買能值與系統(tǒng)不可更新環(huán)境資源能值之和除以系統(tǒng)可更新環(huán)境資源能值。一般來說，環(huán)境負(fù)載率越小，表明農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境承載壓力越小，發(fā)展?jié)摿υ酱?。表達(dá)式為：ELR=系統(tǒng)不可更新能值總量(F+N)/系統(tǒng)可更新能值總量(R1+R2)[15]

(4)基于能值的產(chǎn)品安全性指標(biāo)(EIPS)：此指標(biāo)用于評(píng)估系統(tǒng)的產(chǎn)品安全性，定義為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)施用化肥、農(nóng)藥的能值(C)和經(jīng)濟(jì)反饋能值之比的負(fù)值，0值為最安全，負(fù)值越大，說明產(chǎn)品的安全性越差，-1為最不安全。表達(dá)式為：EIPS=－[化肥、農(nóng)藥能值(C)/經(jīng)濟(jì)反饋能值(F+R2)][16]

(5)可持續(xù)發(fā)展指數(shù)(ESI):能值可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)是系統(tǒng)凈能值產(chǎn)出率與環(huán)境負(fù)載率的比值。表達(dá)式為：ESI=凈能值產(chǎn)出率EYR/環(huán)境負(fù)載率ELR[15]

1.3.2 數(shù)據(jù)處理 能量換算指數(shù)等通過實(shí)地調(diào)查與資料收集的方法獲得整年度系統(tǒng)能值分析的原始數(shù)據(jù)，能值轉(zhuǎn)化率參考相關(guān)文獻(xiàn)[13-17]。

2 結(jié)果與分析

2.1 能值輸入與輸出

從表2中可以看出，常規(guī)施肥(CK)、玉米秸稈粉碎還田（SR）、沼液還田(BR)、有機(jī)肥還田(OR)4種不同的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的能值分別為1.78E+15Sej/a、1.77E+15Sej/a、1.74E+15Sej/a、1.97E+16Sej/a，秸稈粉碎還田農(nóng)田系統(tǒng)能值投入比對(duì)照略少，差異不顯著;沼液還田農(nóng)田系統(tǒng)的能值投入最少，有機(jī)肥還田農(nóng)田系統(tǒng)能值的輸入最多，是常規(guī)施肥的11倍，這是因?yàn)榕＜S中的能值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于化肥、秸稈和沼液的能值。其中可更新自然資源、不可更新自然資源、不可更新工業(yè)輔助能、可更新有機(jī)能占總輸入能值的比例，常規(guī)施肥農(nóng)田系統(tǒng)分別占到了總能值投入的55.96%、0.28%、27.81%、16.01%，秸稈粉碎還田系統(tǒng)分別占到了56.27%、0.28%、22.82%、20.73%，沼液還田農(nóng)田系統(tǒng)分別占到了57.24%、0.29%、23.51%、18.91%，而有機(jī)肥還田農(nóng)田系統(tǒng)可更新自然資源、不可更新工業(yè)輔助能和可更新有機(jī)能占到了總能值輸入的5.06%、2.03%、92.89%，常規(guī)施肥、秸稈粉碎還田和沼液還田農(nóng)田系統(tǒng)中可更新自然資源所占比例最高，說明這3種處理對(duì)環(huán)境的依賴性比較大，而且3種處理對(duì)不可更新工業(yè)輔助能和可更新有機(jī)能的依賴程度相差不大。有機(jī)肥還田中可更新有機(jī)能所占比例最高，幾乎全部依賴可更新有機(jī)能的投入，這是因?yàn)榕＜S的太陽能值轉(zhuǎn)化率非常高。4種有機(jī)物還田處理的輸出產(chǎn)品為玉米、小麥和玉米秸稈，常規(guī)施肥、秸稈粉碎還田、沼液還田和有機(jī)肥還田能值輸出量分別為2.14E+15Sej/a、2.38E+15Sej/a、2.36E+15Sej/a、2.52+15Sej/a，其中有機(jī)肥還田處理的輸出能值最大，常規(guī)施肥的輸出能值最小。

表2 4種有機(jī)物還田方式的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)能值流匯比較Table 2 Comparison of the emergy flows under different organic matter returning modes

2.2 能值評(píng)價(jià)比較與分析

從表3中看出，4種有機(jī)物還田方式中沼液還田的能值產(chǎn)出率(EYR)是常規(guī)施肥的1.13倍，是最大的，說明沼液還田處理的能源生產(chǎn)與利用效率最高，顯示更強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)競(jìng)爭(zhēng)力，有機(jī)肥(牛糞)還田的能值產(chǎn)出率僅為0.13，這是因?yàn)樵谵r(nóng)田試驗(yàn)中，牛糞的能值投入太高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于產(chǎn)出能值，而有機(jī)肥還田的農(nóng)田系統(tǒng)的能值投資率(EIR)是對(duì)照的24.58倍，這也是因?yàn)榕＜S的能值轉(zhuǎn)換率非常高，投入到農(nóng)田系統(tǒng)的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于秸稈和沼液等能值轉(zhuǎn)換率較低的肥料。常規(guī)施肥處理的農(nóng)田系統(tǒng)的環(huán)境負(fù)載率(ELR)是有機(jī)肥還田處理的19.5倍，對(duì)環(huán)境的壓力是最大的，這是因?yàn)槌Ｒ?guī)施肥處理更多的依賴環(huán)境和不可更新工業(yè)輔助能，而有機(jī)肥還田方式幾乎全部依賴可更新有機(jī)能中有機(jī)肥的能量投入，因此對(duì)環(huán)境的壓力的最小的，充分顯示出了以可再生資源投入為主的生產(chǎn)特征。秸稈粉碎還田和沼液還田的可持續(xù)發(fā)展指數(shù)(ESI)基本相同，沼液還田的可持續(xù)發(fā)展指數(shù)最高，是常規(guī)施肥的1.43倍，ESI越大，表示系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展能力越強(qiáng)[18,19]。說明沼液還田方式的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展能力是最強(qiáng)的。基于能值的產(chǎn)品安全性指標(biāo)(EIPS)檢驗(yàn)了系統(tǒng)產(chǎn)出產(chǎn)品的安全性，在數(shù)軸上負(fù)值越接近0，產(chǎn)品安全性越高，越遠(yuǎn)離0，產(chǎn)品安全性越低。由表3可以看出，有機(jī)肥(牛糞)還田的農(nóng)田系統(tǒng)產(chǎn)出的產(chǎn)品基于能值的產(chǎn)品安全性指標(biāo)為-0.008，其安全性最高，常規(guī)施肥的農(nóng)田系統(tǒng)產(chǎn)品存在一定的安全隱患。

表3 4種有機(jī)物方式的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)能值評(píng)價(jià)指標(biāo)比較Table 3 Comparison of the emergy indicators under different organic matter returning modes

3 討論

本研究為探討農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的能值效應(yīng)及作用機(jī)制，引入了“能值”理論，計(jì)算了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中主要的能值指標(biāo)。藍(lán)盛芳認(rèn)為，開發(fā)能值產(chǎn)出率高的資源將更具有競(jìng)爭(zhēng)力和經(jīng)濟(jì)效益，而低能值產(chǎn)出率的能源開發(fā)將會(huì)消耗更多的能量和資源，因此只有在較高能值產(chǎn)出率高的資源使用完了，才有可能開發(fā)低能值產(chǎn)出率的能源[20]。本研究分析表明，沼液還田的農(nóng)田系統(tǒng)的能值產(chǎn)出率是最高的，且能值投資率是最低的，說明沼液還田處理的生態(tài)系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)上可行性更強(qiáng)。從生態(tài)學(xué)角度看，在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，系統(tǒng)排出的廢棄物質(zhì)及其能量仍具有價(jià)值，但由于技術(shù)等限制，并不是所有廢棄物質(zhì)及其能量都能被有效利用，而這些不能被有效利用的廢棄物質(zhì)就是極其有害的負(fù)效益產(chǎn)出，將對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞。即能值產(chǎn)出率可能較高，但因?yàn)榧劝ㄓ幸娈a(chǎn)出，也包括有害產(chǎn)出，所以產(chǎn)出對(duì)人類不一定都是有益的，因此引入可持續(xù)發(fā)展指數(shù)，為能值產(chǎn)出率與環(huán)境負(fù)荷率之比，其值越高，表明系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展指數(shù)越高[18,19]。從結(jié)果來看，4種施肥處理中生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展指數(shù)均高于中國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展指數(shù)的平均值0.27，秸稈粉碎還田和沼液還田的生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展指數(shù)較高，且兩農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的壓力相對(duì)也是較低的，進(jìn)一步說明該秸稈利用方式的農(nóng)田系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展能力更強(qiáng)。所以從這個(gè)角度講，應(yīng)該發(fā)展秸稈發(fā)酵產(chǎn)生沼液還田的利用方式。而有機(jī)肥還田（牛糞）的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的能值產(chǎn)出率是極低的，可持續(xù)發(fā)展指數(shù)也比其他還田方式要低，這是因?yàn)榕＜S是能值轉(zhuǎn)換率極高的有機(jī)肥料，對(duì)于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)來說，像牛糞這類高能值的有機(jī)肥中，大部分能量都沒有得到有效利用，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)并不能完全接納這些能量，而且作物的產(chǎn)量在一定范圍內(nèi)不能實(shí)現(xiàn)大的提高，系統(tǒng)產(chǎn)品有限，這樣極大影響了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的能值效益和可持續(xù)發(fā)展能力，但是其對(duì)環(huán)境壓力是最小的，而且產(chǎn)品的安全性是最高的，因此，我們可以考慮延伸種植業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，把初級(jí)生產(chǎn)和次級(jí)生產(chǎn)結(jié)合起來，在物質(zhì)循環(huán)利用過程中，把“土壤-動(dòng)物-植物”結(jié)合起來，使物質(zhì)循環(huán)能量利用更趨向合理。

4 結(jié)論

本研究引入了“能值”分析方法，對(duì)小麥玉米兩熟農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：同等施氮量條件下，4種不同有機(jī)物還田方式相比較其能值效率和可持續(xù)發(fā)展能力大小順序均為：沼液還田＞秸稈粉碎還田＞常規(guī)施肥＞有機(jī)肥還田，可以看出在本地區(qū)沼液還田是4種有機(jī)物還田方式中最優(yōu)的，玉米秸稈粉碎還田比沼液還田能值效率和可持續(xù)發(fā)展能力略低，而有機(jī)肥（牛糞）能值很高，

但是不能完全被土地所容納，且系統(tǒng)產(chǎn)品有限，因此高能值有機(jī)物料投入到農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，并不一定能實(shí)現(xiàn)能值效益的最大化和可持續(xù)發(fā)展能力的增強(qiáng)。

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Effects of Organic MatterReturning Methods on EmergyEfficiency ofWheat-Corn Double Cropping

LIU Zhen1,HUAZe-ke2,NING Tang-yuan1*,LI Zeng-jia1
1.State Laboratory of Crop Biology,College of Agronomy/Shandong Agricultural University,Tai’an 271018,China 2.Agricultural Technology Extension Center,Laiyang 265200,China

In this study,emergy method was used to analyze the effects of different straw application on the emergy efficiency of wheat-corn double cropping farmland ecosystem.Wheat-corn double cropping fields were used as the research system,the conventional fertilization as the control(CK),three kinds of organic matter returning methods were adopted, including straw crushing and returning to field,biogas slurry returning and organic fertilizer(cow dung)returning to field, emergy analysis was used to compare the emergy yield ration(EYR),emergy investment rate(EIR),environmental load rate (ELR),sustainable development index(ESI)and emergy based product safety index(EIPS).The results showed among the four kinds of organic matter returning methods,EYR of biogas slurry returning was 1.13 times that of conventional fertilization,which was the the highest one.EIR of the organic fertilizer(cow dung)returning system was 24.58 times that of the the control group.ELR of the farmland system with conventional fertilization was 19.5 times that of the organic fertilizer returning system,this way had the greatest pressure on the environment.ESI of straw crushing-returning to field and biogas slurry returning was basically the same,biogas slurry returning had the highest,about 1.43 times that of the conventional fertilization.Organic fertilizer(cow dung)returning system had the highest security with the highest EIPS among the four systems,-0.008.The products of the conventional fertilization system had a certain hidden trouble,in conclusion,under the condition of equal nitrogen content,emergy benefit and sustainable development ability of biogas slurry returning method were superior to the others and worth of spreading.

Organic matter returning;field ecosystem;soil fertility;emergy

S345

:A

:1000-2324(2017)03-0321-06

2015-06-01

:2015-09-08

“十二五”國(guó)家科技支撐項(xiàng)目(2012BAD14B07);公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目(201503121-05)

劉 振(1986-),男,碩士研究生.研究方向:生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè).E-mail:zliu18@126.com

*通訊作者:Author for correspondence.E-mail:ningty@163.com