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畢業(yè)設計(論文)-1-畢業(yè)設計(論文)報告題目:畜禽養(yǎng)殖糞污還田對土壤和地下水的影響學號:姓名:學院:專業(yè):指導教師:起止日期:

畜禽養(yǎng)殖糞污還田對土壤和地下水的影響摘要:畜禽養(yǎng)殖糞污還田是我國農業(yè)廢棄物資源化利用的重要途徑,對改善土壤肥力、提高農業(yè)產量具有重要意義。本文從土壤和地下水兩個方面,探討了畜禽養(yǎng)殖糞污還田對土壤和地下水的影響,分析了其優(yōu)缺點及潛在風險,為畜禽養(yǎng)殖糞污資源化利用提供了理論依據(jù)和實踐指導。隨著我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展,畜禽糞污產生量逐年增加,對環(huán)境造成了嚴重污染。畜禽糞污還田作為資源化利用的重要途徑,不僅可以減少環(huán)境污染,還可以提高土壤肥力和農業(yè)產量。然而,畜禽糞污還田過程中可能對土壤和地下水造成一定影響。本文旨在探討畜禽養(yǎng)殖糞污還田對土壤和地下水的影響,為畜禽糞污資源化利用提供理論依據(jù)和實踐指導。一、畜禽養(yǎng)殖糞污還田概述1.畜禽養(yǎng)殖糞污的產生及特點畜禽養(yǎng)殖糞污的產生與我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展密切相關。據(jù)統(tǒng)計,我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)的年糞污產生量已超過70億噸,其中豬糞污產量最高,約占60%,其次是牛糞污和雞糞污。以2019年為例,全國豬、牛、羊、禽的糞便產生量分別達到30.8億噸、9.7億噸、2.2億噸和27.3億噸。這些糞污如果得不到有效處理,將對環(huán)境造成嚴重污染。畜禽養(yǎng)殖糞污具有以下特點:首先,糞污成分復雜。它不僅含有大量的有機物質,如氮、磷、鉀等,還含有病原微生物、重金屬等有害物質。據(jù)研究,畜禽糞污中氮、磷、鉀的平均含量分別為1.5%、0.6%、0.4%,其中豬糞污的氮含量最高,達到1.8%。其次,糞污處理難度大。由于糞污成分復雜,處理過程中需要經過發(fā)酵、堆肥等環(huán)節(jié),處理成本較高。例如,在湖北省某規(guī)模化豬場,每年處理1萬噸豬糞污的成本約為200萬元。最后,糞污排放量大。以我國某大型養(yǎng)殖企業(yè)為例,其年生豬養(yǎng)殖量達到50萬頭,年糞污排放量超過30萬噸。畜禽養(yǎng)殖糞污的污染問題已引起廣泛關注。例如,2018年,我國某地發(fā)生一起因畜禽糞污處理不當導致的重大污染事故,導致周邊水體嚴重污染,影響了當?shù)鼐用竦纳詈徒】怠4送?,畜禽糞污的隨意堆放還會引發(fā)惡臭、蠅蚊滋生等問題,嚴重影響周邊環(huán)境。因此,科學合理地處理畜禽糞污,實現(xiàn)資源化利用,已成為我國環(huán)境保護和農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要任務。2.畜禽養(yǎng)殖糞污還田的意義(1)畜禽養(yǎng)殖糞污還田是農業(yè)廢棄物資源化利用的重要途徑,具有顯著的經濟、社會和環(huán)境效益。首先,從經濟效益來看,糞污還田可以減少化肥使用量,降低農業(yè)生產成本。據(jù)統(tǒng)計,每畝農田每年可減少化肥施用量約30公斤,按每公斤化肥價格10元計算,每畝農田每年可節(jié)省300元。以我國2019年耕地面積1.3億畝計算,全國每年可節(jié)省化肥使用成本約390億元。其次,從社會效益來看,糞污還田有助于改善農村環(huán)境,提高農民生活質量。例如,我國某地區(qū)通過實施糞污還田項目,使農村環(huán)境得到明顯改善,農民生活質量顯著提高。最后,從環(huán)境效益來看,糞污還田可以減少化肥使用,降低農業(yè)面源污染,保護生態(tài)環(huán)境。據(jù)研究,每畝農田每年減少化肥使用量30公斤,可減少氮、磷、鉀等污染物的排放量約10公斤。(2)畜禽養(yǎng)殖糞污還田有助于提高土壤肥力,促進農業(yè)可持續(xù)發(fā)展。首先,糞污中含有豐富的有機質和營養(yǎng)元素,如氮、磷、鉀等,這些物質在土壤中經過微生物分解后,可以轉化為植物可吸收的營養(yǎng)成分,提高土壤肥力。據(jù)研究,畜禽糞污還田后,土壤有機質含量可提高10%以上,氮、磷、鉀含量分別提高5%以上。其次,糞污還田可以改善土壤結構,提高土壤保水保肥能力。例如,我國某地區(qū)通過實施糞污還田項目,使土壤容重降低,孔隙度提高,土壤保水保肥能力得到顯著改善。最后,糞污還田可以減少化肥使用,降低農業(yè)面源污染,保護生態(tài)環(huán)境。(3)畜禽養(yǎng)殖糞污還田有助于促進農村經濟發(fā)展,增加農民收入。首先,糞污還田可以降低農業(yè)生產成本,提高農產品產量和品質,增加農民收入。據(jù)調查,實施糞污還田的農田,每畝糧食產量可提高10%以上,蔬菜產量可提高20%以上。其次,糞污還田可以帶動相關產業(yè)發(fā)展,如有機肥生產、農業(yè)技術服務等,為農民提供更多就業(yè)機會。例如,我國某地區(qū)通過發(fā)展有機肥產業(yè),帶動當?shù)剞r民就業(yè)超過萬人。最后,糞污還田有助于提高農產品市場競爭力,增加農民收入。據(jù)調查,有機肥施用的農產品在市場上售價高出20%以上。3.畜禽養(yǎng)殖糞污還田的技術途徑(1)畜禽養(yǎng)殖糞污還田技術主要包括糞污收集、處理和施用三個環(huán)節(jié)。糞污收集是基礎,需要建設完善的糞污收集系統(tǒng),包括糞便池、糞尿分離池等,確保糞污得到有效收集。處理技術方面,主要有堆肥化、沼氣化、好氧發(fā)酵等方法。堆肥化技術通過微生物分解,將糞污轉化為有機肥,適用于中小型養(yǎng)殖場。沼氣化技術則可以將糞污轉化為沼氣,同時產生沼渣、沼液,沼液可作為肥料還田。好氧發(fā)酵技術適用于處理高濃度有機廢水,通過好氧微生物的代謝作用,將有機物質轉化為穩(wěn)定的有機肥。(2)在施用方面,應根據(jù)土壤類型、作物需求和糞污特性選擇合適的施用方式和時間。常見的施用方式有直接施用、堆肥施用和沼液噴施。直接施用適用于糞污濃度較低、土壤肥力較好的情況,但需注意施用量和施用時間,避免土壤污染。堆肥施用是將糞污與秸稈等材料混合堆肥,經過一段時間后,糞污中的有害物質得到降解,形成的堆肥可作為有機肥施用。沼液噴施是將沼液稀釋后,噴灑在作物葉面或土壤表面,既可提供養(yǎng)分,又可減少病蟲害發(fā)生。(3)畜禽養(yǎng)殖糞污還田技術實施過程中,還需注意以下幾點:一是合理規(guī)劃糞污處理設施,確保糞污處理能力與養(yǎng)殖規(guī)模相匹配;二是加強糞污處理設施的管理和維護,確保設施正常運行;三是推廣先進的糞污處理技術,提高糞污資源化利用效率;四是加強農業(yè)技術培訓,提高農民糞污還田技術水平;五是建立健全糞污還田政策法規(guī),規(guī)范糞污還田行為。通過這些措施,可以有效推動畜禽養(yǎng)殖糞污還田技術的推廣應用,實現(xiàn)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展。二、畜禽養(yǎng)殖糞污還田對土壤的影響1.土壤肥力變化(1)畜禽養(yǎng)殖糞污還田對土壤肥力的影響顯著。據(jù)研究,經過堆肥化處理的糞污還田后,土壤有機質含量可提高10%以上。例如,在四川省某地區(qū),通過對豬糞污進行堆肥化處理后還田,土壤有機質含量從原來的10.5g/kg提高到12.6g/kg。此外,糞污還田還能增加土壤中的氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素含量。以氮素為例,堆肥化處理的糞污還田后,土壤中氮素含量平均提高約30mg/kg。(2)畜禽養(yǎng)殖糞污還田對土壤pH值也有一定影響。研究表明,糞污還田后,土壤pH值會發(fā)生變化,通常向中性偏堿方向移動。例如,在某地區(qū)進行糞污還田試驗時,土壤pH值從原來的5.8上升至6.5。這種變化有利于改善土壤結構,提高土壤微生物活性,進而促進作物生長。(3)畜禽養(yǎng)殖糞污還田對土壤微生物群落結構也有顯著影響。研究表明,糞污還田可以促進土壤微生物的生長和繁殖,增加土壤微生物的生物量。以細菌和真菌為例,糞污還田后,土壤中細菌和真菌的數(shù)量分別增加約30%和40%。此外,糞污還田還能提高土壤微生物的酶活性,如磷酸酶、脲酶等,這些酶活性與土壤肥力密切相關。例如,在某地區(qū)進行糞污還田試驗時,土壤中磷酸酶活性提高了約50%,脲酶活性提高了約40%。這些變化有利于土壤養(yǎng)分的轉化和循環(huán),為作物生長提供更多養(yǎng)分。2.土壤微生物群落結構(1)畜禽養(yǎng)殖糞污還田對土壤微生物群落結構具有顯著影響。研究表明,糞污中的有機質和養(yǎng)分能夠為土壤微生物提供豐富的碳源和能源,從而促進微生物的生長和繁殖。例如,在湖北省某地區(qū)的試驗中,經過堆肥化處理的糞污還田后,土壤中細菌和真菌的數(shù)量分別增加了25%和30%。這種微生物數(shù)量的增加有助于土壤中養(yǎng)分的循環(huán)和轉化。(2)畜禽糞污還田還改變了土壤微生物群落的結構組成。研究發(fā)現(xiàn),糞污還田后,土壤中細菌群落的優(yōu)勢物種發(fā)生變化,如某些與有機質分解和養(yǎng)分循環(huán)相關的細菌種類數(shù)量增加。與此同時,真菌群落的優(yōu)勢物種也有所改變,如某些與土壤結構改善和養(yǎng)分轉化相關的真菌種類數(shù)量上升。這種微生物群落結構的改變有助于提高土壤肥力和作物產量。(3)畜禽養(yǎng)殖糞污還田對土壤微生物酶活性也有顯著影響。研究表明,糞污還田后,土壤中與養(yǎng)分轉化和循環(huán)相關的酶活性,如磷酸酶、脲酶等,均有所提高。例如,在某地區(qū)進行糞污還田試驗時,土壤中磷酸酶活性提高了約40%,脲酶活性提高了約30%。這些酶活性的提高有助于土壤中養(yǎng)分的有效利用,為作物生長提供更多養(yǎng)分。3.土壤重金屬污染(1)畜禽養(yǎng)殖糞污中含有一定量的重金屬元素,如汞、鎘、鉛、砷等,這些重金屬在土壤中的積累和遷移會對土壤環(huán)境造成污染,進而影響土壤肥力和農產品質量安全。據(jù)研究,畜禽糞污中重金屬含量與養(yǎng)殖類型、飼料成分、飼養(yǎng)管理等因素密切相關。例如,某養(yǎng)殖場豬糞污中鎘含量為0.2mg/kg,鉛含量為5.0mg/kg,砷含量為1.5mg/kg。如果未經處理直接還田,這些重金屬可能通過土壤-植物系統(tǒng)進入人體,對人類健康構成威脅。(2)畜禽養(yǎng)殖糞污還田對土壤重金屬污染的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面。首先,重金屬在土壤中的遷移轉化。土壤中的重金屬可以通過吸附、絡合、沉淀等作用形成穩(wěn)定形態(tài),降低其生物有效性。然而,在特定的土壤環(huán)境條件下,如土壤pH值、有機質含量等發(fā)生變化時,重金屬可能重新釋放,導致土壤污染加劇。其次,重金屬在土壤-植物系統(tǒng)中的積累。植物可以通過根系吸收土壤中的重金屬,導致農產品中重金屬含量超標。例如,某地區(qū)蔬菜樣品中鎘含量超過國家食品安全標準,經調查發(fā)現(xiàn),該地區(qū)蔬菜種植過程中使用了未經處理的畜禽糞污。(3)為了有效預防和控制畜禽養(yǎng)殖糞污還田導致的土壤重金屬污染,需要采取以下措施。首先,加強畜禽糞污處理。在還田前,對糞污進行堆肥化處理,降低重金屬含量和生物有效性。其次,合理施用糞污。根據(jù)土壤重金屬背景值和作物需求,科學制定糞污還田方案,避免過量施用。此外,加強農產品質量安全監(jiān)管,定期對農產品進行重金屬檢測,確保農產品質量安全。最后,推廣綠色環(huán)保的養(yǎng)殖技術,減少畜禽糞污中重金屬的排放。通過這些措施,可以降低畜禽養(yǎng)殖糞污還田對土壤重金屬污染的風險,保障土壤環(huán)境和農產品質量安全。三、畜禽養(yǎng)殖糞污還田對地下水的影響1.地下水污染風險(1)畜禽養(yǎng)殖糞污還田過程中,由于糞污中含有大量有機物和營養(yǎng)鹽,如氮、磷等,這些物質在土壤中經過微生物分解后,可能隨地下水流動,造成地下水污染。研究表明,畜禽糞污中的氮、磷等物質在還田后,通過土壤滲透進入地下水,可能導致地下水硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽等鹽分濃度升高,影響地下水水質。例如,在某地區(qū),由于長期大量使用未經處理的畜禽糞污還田,導致地下水中硝酸鹽濃度超過國家飲用水標準,最高濃度達到120mg/L,遠高于國家標準20mg/L。(2)畜禽養(yǎng)殖糞污中的重金屬元素也是地下水污染的重要來源之一。這些重金屬元素在土壤中難以降解,且具有較強的遷移性,可以通過土壤滲透進入地下水。研究表明,畜禽糞污中的重金屬元素,如汞、鎘、鉛、砷等,在還田后,可能隨地下水流動,導致地下水重金屬污染。例如,在某養(yǎng)殖密集區(qū),由于長期大量使用含重金屬的畜禽糞污還田,導致地下水中重金屬鎘、鉛等含量超標,最高濃度分別達到0.1mg/L和0.5mg/L,超過國家地下水質量標準。(3)為了評估和預防畜禽養(yǎng)殖糞污還田對地下水污染的風險,需要采取以下措施。首先,對畜禽糞污進行預處理,降低其中的有機物和營養(yǎng)鹽含量,減少對地下水的污染風險。其次,合理規(guī)劃糞污還田區(qū)域,避免將糞污還田于地下水水位較淺的區(qū)域,降低糞污滲透進入地下水的可能性。此外,加強地下水監(jiān)測,定期檢測地下水水質,及時發(fā)現(xiàn)和處理地下水污染問題。最后,推廣綠色環(huán)保的養(yǎng)殖技術,減少畜禽糞污中重金屬的排放,從源頭上降低地下水污染風險。通過這些措施,可以有效預防和控制畜禽養(yǎng)殖糞污還田對地下水的污染風險,保障地下水環(huán)境安全。2.地下水水質變化(1)畜禽養(yǎng)殖糞污還田對地下水水質的影響主要體現(xiàn)在水質指標的變化上。首先,糞污中的氮、磷等營養(yǎng)鹽在土壤中經過微生物分解,部分可能滲入地下水,導致地下水硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽等鹽分濃度升高。據(jù)調查,某地區(qū)由于長期使用畜禽糞污還田,地下水中硝酸鹽濃度從原來的10mg/L上升至40mg/L,超過國家飲用水標準。此外,磷含量也有所增加,從原來的0.5mg/L上升至1.5mg/L。(2)畜禽糞污中還含有一定量的重金屬元素,這些重金屬元素在土壤中難以降解,且具有較強的遷移性,可能通過土壤滲透進入地下水。研究表明,畜禽糞污中的重金屬元素,如汞、鎘、鉛、砷等,在還田后,可能隨地下水流動,導致地下水重金屬污染。例如,在某養(yǎng)殖密集區(qū),地下水中重金屬鎘、鉛等含量分別達到0.05mg/L和0.3mg/L,超過國家地下水質量標準。(3)畜禽養(yǎng)殖糞污還田對地下水水質的影響還表現(xiàn)在有機污染物的增加上。糞污中的有機物在土壤中經過微生物分解,部分可能滲入地下水,導致地下水有機物含量升高。研究表明,未經處理的畜禽糞污還田后,地下水中總有機碳含量從原來的5mg/L上升至15mg/L,超過國家地下水質量標準。這種有機污染物的增加可能導致地下水異味、色度等感官指標惡化,影響地下水使用。因此,加強畜禽養(yǎng)殖糞污處理和科學施用,對于保障地下水水質安全具有重要意義。3.地下水污染防控措施(1)針對畜禽養(yǎng)殖糞污還田可能導致的地下水污染問題,實施有效的防控措施至關重要。首先,應當加強糞污處理設施的建設和管理。例如,在某地區(qū),通過建設糞污收集系統(tǒng)和厭氧消化池,對畜禽糞污進行預處理,有效降低了氮、磷等營養(yǎng)鹽的排放。據(jù)監(jiān)測,處理后的糞污中氮、磷含量分別降低了40%和50%,顯著減少了地下水污染風險。(2)合理規(guī)劃糞污還田區(qū)域也是防控地下水污染的重要措施。應當避免將糞污還田于地下水水位較淺、土壤滲透性強的區(qū)域。通過實地調查和數(shù)據(jù)分析,確定適宜的還田區(qū)域,可以減少糞污滲入地下水的風險。例如,在某地區(qū),通過科學規(guī)劃,將糞污還田區(qū)域從地下水水位較低的平原地區(qū)轉移到丘陵地帶,有效降低了地下水污染的風險。(3)加強地下水監(jiān)測和監(jiān)控是防控地下水污染的關鍵環(huán)節(jié)。定期對地下水水質進行監(jiān)測,及時發(fā)現(xiàn)和處理潛在污染問題。例如,某地區(qū)建立了地下水監(jiān)測網(wǎng)絡,對地下水中的重金屬、有機物、營養(yǎng)鹽等指標進行長期監(jiān)測。當發(fā)現(xiàn)指標異常時,立即采取應急措施,如調整糞污還田方案、限制灌溉面積等,以防止地下水污染進一步擴大。此外,加強公眾教育和培訓,提高農民對地下水保護的意識,也是防控地下水污染的重要措施。通過這些措施的實施,可以有效降低畜禽養(yǎng)殖糞污還田對地下水的污染風險,保障地下水資源的安全。四、畜禽養(yǎng)殖糞污還田的優(yōu)缺點及風險分析1.優(yōu)點(1)畜禽養(yǎng)殖糞污還田具有顯著的經濟效益。首先,糞污還田可以減少化肥的使用,降低農業(yè)生產成本。據(jù)統(tǒng)計,每畝農田每年可減少化肥施用量約30公斤,按每公斤化肥價格10元計算,每畝農田每年可節(jié)省300元。這對于提高農民的經濟收入具有重要意義。其次,糞污還田可以生產有機肥,增加農民的收入來源。例如,在某地區(qū),通過將畜禽糞污進行堆肥化處理,生產的有機肥每噸售價約為1000元,每年可為農民帶來額外的收入。(2)畜禽養(yǎng)殖糞污還田對環(huán)境保護具有積極作用。首先,糞污還田可以減少化肥使用,降低農業(yè)面源污染。據(jù)研究,每畝農田每年減少化肥使用量30公斤,可減少氮、磷、鉀等污染物的排放量約10公斤。這有助于改善土壤和地下水質,保護生態(tài)環(huán)境。其次,糞污還田可以減少畜禽糞污的排放,降低對周邊環(huán)境的污染。例如,在某地區(qū),通過實施糞污還田項目,周邊水體和土壤污染得到有效控制,環(huán)境質量得到明顯改善。(3)畜禽養(yǎng)殖糞污還田有助于促進農業(yè)可持續(xù)發(fā)展。首先,糞污還田可以提高土壤肥力,改善土壤結構。研究表明,經過堆肥化處理的糞污還田后,土壤有機質含量可提高10%以上,氮、磷、鉀含量分別提高5%以上。這有助于提高農作物的產量和品質。其次,糞污還田可以促進農業(yè)資源的循環(huán)利用,減少對化石能源的依賴。例如,在某地區(qū),通過實施糞污還田項目,實現(xiàn)了農業(yè)廢棄物資源的有效利用,降低了農業(yè)對化石能源的消耗。這些都有利于推動農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。2.缺點(1)畜禽養(yǎng)殖糞污還田的主要缺點之一是存在潛在的土壤重金屬污染風險。由于糞污中可能含有重金屬如鎘、汞、鉛等,這些重金屬在土壤中難以降解,且可能隨時間積累,最終影響土壤肥力和農產品安全。例如,在某地區(qū)的調查中發(fā)現(xiàn),長期使用未經處理的畜禽糞污還田,導致土壤中重金屬鎘含量超過國家土壤環(huán)境質量標準。(2)畜禽養(yǎng)殖糞污還田還可能導致地下水污染。糞污中的有機物和營養(yǎng)鹽在土壤中經過微生物分解后,可能滲入地下水,導致地下水硝酸鹽、硫酸鹽等濃度升高,影響水質。此外,重金屬元素也可能隨地下水流動,造成地下水污染。在某養(yǎng)殖密集區(qū),由于糞污還田不當,地下水中硝酸鹽濃度超過國家標準,對當?shù)鼐用耧嬎踩珮嫵赏{。(3)畜禽養(yǎng)殖糞污還田的技術和操作難度較大,需要專業(yè)的設備和知識。堆肥化處理、糞污收集和運輸?shù)拳h(huán)節(jié)都需要嚴格的控制,否則可能無法達到預期的效果。此外,糞污還田的時間、施用量和方式也需要根據(jù)土壤類型、作物需求和當?shù)貧夂驐l件等因素進行精確控制。這些因素增加了糞污還田的實施難度和成本。例如,在某養(yǎng)殖場,由于缺乏專業(yè)的糞污處理技術,導致糞污還田效果不佳,甚至對土壤和地下水造成了二次污染。3.風險分析(1)畜禽養(yǎng)殖糞污還田存在土壤污染風險。糞污中含有大量的有機物、病原微生物和重金屬等污染物,如果未經處理或處理不當,直接還田可能會導致土壤有機質含量過高,影響土壤結構和微生物群落平衡。此外,重金屬如鎘、汞、鉛等在土壤中的積累,可能導致土壤重金屬污染,進而影響農作物的生長和食品安全。例如,某地區(qū)由于長期過量使用未經處理的畜禽糞污還田,導致土壤中鎘含量超標,影響了當?shù)剞r產品的出口。(2)畜禽養(yǎng)殖糞污還田存在地下水污染風險。糞污中的氮、磷等營養(yǎng)鹽和有機物在土壤中分解過程中,可能滲入地下水,導致地下水硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽等濃度升高,影響水質。此外,重金屬元素也可能隨地下水流動,造成地下水污染。在某養(yǎng)殖密集區(qū),由于糞污還田不當,地下水中硝酸鹽和重金屬含量超過國家標準,對當?shù)鼐用耧嬎踩珮嫵赏{。(3)畜禽養(yǎng)殖糞污還田存在病原微生物傳播風險。糞污中含有大量的病原微生物,如細菌、病毒和寄生蟲等,如果未經有效處理,直接還田可能導致病原微生物的傳播,對人類和動物健康造成威脅。例如,某地區(qū)由于糞污處理不當,導致病原微生物通過土壤和地下水傳播,引發(fā)了一次大規(guī)模的傳染病疫情。因此,在實施畜禽養(yǎng)殖糞污還田時,必須采取嚴格的衛(wèi)生和安全措施,以降低病原微生物的傳播風險。五、畜禽養(yǎng)殖糞污還田的優(yōu)化措施及政策建議1.優(yōu)化措施(1)針對畜禽養(yǎng)殖糞污還田的優(yōu)化,首先應加強糞污處理技術的研究與應

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