不同地面形式自然通风奶牛舍冬季温室气体和氨气排放量

研究不同地面形式对我国自然通风奶牛舍气体排放量的影响。选取河南省郑州市中荷奶牛培训中心2个典型的带有放牧场自然通风奶牛舍,牛舍地面分别为漏缝地板和实体地面,使用CO_2平衡法计算通风换气量,同时测试分析舍内冬季温室气体和NH_3的排放量。结果表明:1)采用改进的CO_2平衡法计算的自然通风牛舍通风量与奶牛的生产阶段有关;2)漏缝地板牛舍内CO_2、N_2O、NH_3和CH_4的质量浓度均显著高于实体地面牛舍(P0.05),2栋奶牛舍内CO_2和CH_4浓度存在一定的正相关关系(R~2=0.37～0.65);3)漏缝地板牛舍的NH_3和CH_4排放量显著高于实体地面牛舍(P0.05),其NH_3排放量分别为19.83和11.45 g/(HPU·d),CH_4排放量为117.22和32.66 g/(HPU·d)。漏缝地板牛舍的N_2O排放量和实体地面牛舍无显著差异,其排放量分别为0.12和0.11 g/(HPU·d);4)温度可以显著影响舍内NH_3排放量,舍内温度与氨气的排放量呈现正相关关系(R~2=0.76)。实体地面奶牛舍内温室气体和NH_3的浓度和排放量均低于漏缝地板奶牛舍,主要原因是实体地面的清粪次数明显高于漏缝地板。因此,漏缝地板牛舍需要增加粪坑中粪尿的清除次数,以此降低舍内有害气体的浓度和排放量。     

冬季侧窗通风猪舍氨气和温室气体排放特征

冬季猪舍通风管理方式影响猪舍内的环境质量以及污染物的排放,为确定改造后猪舍侧窗负压通风系统6阶段管理对冬季舍内环境质量以及氨气和温室气体排放的影响,对舍内温度、湿度和空气流速等环境指标进行了测定,采用水分平衡方程确定了不同通风阶段猪舍的通风率,利用INNOVA 1412多气体分析仪-连续采样测试技术,对冬季猪舍NH_3、N_2O、CH_4和CO_2的排放进行了测定,确定了不同通风量条件下氨气和温室气体的排放率。结果表明,冬季侧窗通风密闭式育肥猪舍平均温度为13.7℃,湿度为69.7%,舍内最大温度与湿度差值分别为3.2℃和39.6%,平均通风率为6 207 m~3·h~(-1)(单头生猪通风量:24.9 m~3·h~(-1)),舍内平均空气流速为0.28 m·s~(-1),满足了育肥猪生长的要求;冬季试验猪舍中NH_3平均浓度范围在8.42～15.63 mg·m~(-3),CO_2平均浓度范围保持在2 509～5 303 mg·m~(-3)之间,CH_4浓度变化在1.11～5.90 mg·m~(-3),可满足冬季育肥猪生长的需求;单头生猪NH_3、CO_2和CH_4的平均排放率分别为250.0 mg·h~(-1)、79.9 g·h~(-1)、57.7 mg·h~(-1),单头生猪累积日排放量分别为6.0 g·d~(-1)、1.92 kg·d~(-1)和1.39 g·d~(-1),试验期间没有监测到N_2O的排放;采用的6级通风管理模式显著影响NH_3、CO_2的平均排放率,对CH_4的排放影响不显著。     

4种有害气体对猪群健康状况的影响及其控制技术

为掌握规模化猪场舍内小环境空气质量的变化,为猪舍空气质量对人、动物健康影响的风险评估和相关控制技术的研究提供理论依据,并探索出有效的舍内空气质量控制技术,2010年11月20日～2011年3月10日和2011年11月19～2012年3月11日连续2 a 在河南省农业科学院种猪场31栋猪舍（规模化猪舍,利用屋顶进风,地下航道抽风的立体空气综合控制技术）和周围10个小型猪场26栋猪舍（简陋猪舍,利用自然通风或小风机通风）进行舍内空气质量指标测定。结果表明：利用空气综合控制技术通风的标准化猪舍内空气质量较好,能够明显降低舍内有害气体的浓度,同时还保证了舍内温度,为猪只生长发育提供了适宜的环境条件。     

规模猪场机械通风育肥舍氨气产生及排放研究

为了获取机械通风育肥猪舍内氨气产生和排放的基础数据,分春、夏、秋和冬四季对规模化种猪场育肥猪舍(试验期间猪的日龄在90～110 d)的氨气浓度进行测定,在猪舍设定3个采样点,每个季节连续采样5 d,每日采样4次,同时采用通风量现场测定系统对风机通风量进行测定。结果表明:育肥猪舍内春季、夏季、秋季和冬季的氨气平均浓度分别为(3.60±1.67)、(3.15±1.02)、(3.88±0.38)、(8.41±0.98)mg·m~(-3),夏季氨气平均浓度最低,其次是春季和秋季,冬季氨气浓度最高;育肥猪舍不同季节通风量为38.1～112.7 m~3·h~(-1)·头-1,夏季通风量分别是春季、秋季和冬季通风量的2.08、2.34、3.04倍,在此通风条件下育肥猪舍内氨气浓度为1.6～10.0 mg·m~(-3)(风机故障除外),均未超过GB/T 17824.3—2008的限值(25 mg·m~(-3));育肥猪舍不同季节白天管理活动时间内(7:00—17:00)氨气排放速率为0.17～0.24 g·h~(-1)·m~(-2),而全天平均氨气排放速率为0.13～0.23 g·h~(-1)·m~(-2),夏季和冬季猪舍氨气排放值较高、其次是春季,秋季排放相对最低。     

不同养猪模式的温室气体排放研究

为评价不同养猪模式温室气体排放情况,对南京六合发酵床和传统水泥地面猪舍温室气体排放情况进行试验测定。通过测定猪舍内空气中CH4、CO2、N2O浓度,根据二氧化碳平衡法原理,计算不同猪舍的温室气体排放通量。结果表明:发酵床舍内CH4、CO2、N2O的平均含量分别是传统猪舍的61.2%、78.6%、125.0%;其舍内CH4平均排放通量要低于传统猪舍,是其63.6%,而N2O和CO2平均排放通量分别是传统猪舍的10倍和1.4倍;考虑到传统猪场猪粪堆肥和化粪池后续管理过程中的温室气体排放,试验期间发酵床养猪模式每天每头猪排放的CO2当量的温室气体总量较传统养猪模式多26.3%,CO2是发酵床养猪过程中温室气体排放总量的主要贡献者,其次是N2O。     

养猪场猪粪处理技术

<正>舍外排便。训练猪舍内吃住、舍外排便是消除猪舍臭气、潮气最有效的措施,其做法是每昼夜分4次定时、定点在喂料前将猪赶到舍外排便,而后赶回舍内饲喂。通风换气。降低猪舍湿度、改善猪舍空气的好办法是通风换气,而通风换气最有效的措施就是在天棚顶上开个通风孔,这样不用开门窗就能尽快将舍内的大量潮气和不良气体排出,并换入新鲜空气。但通风要有节制,晴天、暖天多通风,阴天、冷天少通风。清除粪污。实行集约化生产的商品猪场一般群体大,猪群排泄的粪便多,特别是在猪吃住、排便均在舍内进行的     

基于CFD的蛋鸭舍内环境模拟分析与验证

为优化4层层叠式笼养鸭舍舍内环境,基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)对鸭舍内气流场、温度场及CO_2浓度场进行模拟。将笼架简化,考虑其对气流的阻挡作用,将鸭笼及鸭只视为多孔介质。模拟结果显示,进风口为湿帘时,侧墙湿帘与端墙之间存在通风死区,风速低于0.5 m·s~(-1)。进风口为通风小窗时,鸭舍未安装通风小窗区域风速小,CO_2浓度大。改变纵墙湿帘位置对鸭舍结构进行改进,改进后气流不均匀系数降低了17%。改进通风小窗布置发现,提升通风小窗分布均匀性显著降低舍内温差;提升通风小窗安装高度将显著降低舍内CO_2浓度。该研究可为蛋鸭舍结构设计提供参考。     

冬季养猪严控粪臭污染

冬季,由于卫生管理跟不上,粪尿堆积,饲料垫草发酵、腐败、分解,加上猪喘气、咳嗽等,猪舍特别是封闭式保温猪舍内混杂大量的氨气、硫化氢等有毒有害气体,使猪食欲差、增重慢,猪眼病、呼吸道炎症和下痢等明显增加,死猪增多,应尽快采取措施改善环境。一、舍外排便训练猪舍内吃住、舍外排便是消除猪舍臭气、潮气最有效的措施,其做法是每昼夜分4次定时、定点在喂料前将猪赶到舍外排便,而后赶回舍内饲喂。二、通风换气降低猪舍湿度、改善猪舍空气的好办法是通风换气,而通风换气最有效的措施就是在天棚顶上开个通风孔,这样不用开门窗就能尽快将舍内…     

过滤式垂直立体通风系统对改善舍内空气质量和提高生产指标的实践与研究

为评价过滤式垂直立体通风系统对舍内空气指标和猪生产性能的影响,选择同一批次、平均日龄为70 d、平均体重为32 kg的保育猪1 224头,将其随机均分为2组,每组306头,2个重复。对照组猪舍通风方式为负压通风、试验组为过滤式垂直立体通风系统。每日0时、6时、12时、18时收集舍内气象数据、有害气体浓度、微粒浓度;每3周定期抽检猪群健康指标;病、死猪及时送检;详细统计生产物料用量、猪只状况和出栏均重等指标。结果表明:与对照相比,试验组温度高0.92℃、湿度高8.33%,差异均达到显著水平;风速低0.19 m∕s,差异极显著;NH_3浓度低3.13 mg∕m~3,差异极显著;H_2S、CO_2、CH_4浓度显著降低。与对照组相比,试验组PM_(10)浓度低133.91 mg∕m~3、PM_(2.5)浓度低337.33 mg∕m~3,差异极显著;试验组发病率少1.9%、死亡率低0.82%、出栏率提高1.79%,3个指标差异显著(P0.05),平均体重增加5.8 kg∕头、生产物料成本降低17.54元∕头,饲料费用、兽药费显著降低。建议规模化或有条件猪场安装过滤式垂直立体通风换气系统。     

冬季猪舍内有害气体对猪群状况的影响及空气综合处理技术

[目的]研究有害空气对猪群状况的影响,并探索其有效控制技术。[方法]2011年11月15日至2012年3月15日在河南省农业科学院种猪场和周围10个小型猪场进行舍内气体采集,分析规模化猪场空气综合控制和传统猪舍内空气质量差异。[结果]空气综合控制技术明显降低了舍内有害气体的浓度,为猪生长发育提供适宜的环境,在生产实践中取得较好的应用效果。[结论]通过综合空气控制技术能改善猪舍内空气质量。     

An assessment of a partial pit ventilation system to reduce emission under slatted floor – Part 1: Scale model study

Emissions of ammonia and greenhouse gases from naturally ventilated livestock houses cause contamination of the surrounding atmospheric environment. Requests to reduce ammonia emissions from livestock farms are growing in Denmark. It is assumed that using an additional mechanical pit exhaust unit with a minimised ventilation rate can remove the most polluted part of the air from the slurry pit and treat it with an air purification unit. This system can result in reduction of ammonia emissions from naturally ventilated livestock production units. To study the efficiency of a partial pit ventilation to reduce emissions, a 1:2 scale model of manure pit section of a dairy cattle house was built with slatted floor and a mechanical pit exhaust at side-walls. Investigations were performed under varied airflow velocities above the floor, two slatted floor opening ratios (the ratio of the opening area to the whole floor area), two pit ventilation rates and two exhaust directions. CO₂ was used as tracer gas and was added to the mixing chamber of the pit model with a constant flux. The removal ratio was defined as the percentage of the gases removed by the pit exhaust. The results showed that a partial pit exhaust system could abate gas emissions from the slurry pit. The performance of the system was influenced by the following factors: airflow velocities above the floor, the slatted floor opening ratio, the pit ventilation rates and the pit exhaust position. For downwind exhaust, the removal ratios were decreased from about 80% to 50% when the air velocity above the floor was increased from 0.78 to 1.94 m s⁻¹. The mean of the removal ratios was 83.1% for all upwind exhaust cases and some downwind exhaust cases. There was no clear velocity dependency. Lower floor opening ratio could reduce more emission than the higher opening ratio for most of the cases. Higher pit ventilation rates resulted in higher removal ratios for most cases of downwind exhaust but did not always give higher removing efficiency for upwind exhaust. Overall, the upwind exhaust can discharge 8% more CO₂ than the downwind exhaust. Removal capability was better correlated to the four factors (airflow velocities above the floor, the slatted floor opening ratio, the pit ventilation rates and the pit exhaust position) combined when compared to the correlation to each individual factor.The results from the scale model measurements need to be validated by full-scale experiments.     

添加生物炭对海南燥红壤N2O和CO2排放的影响

为探讨海南燥红壤N_2O和CO_2排放对生物炭添加的响应,通过室内培养试验分析生物炭加入后对土壤化学性质、NH_4~+-N和NO_3~--N含量以及N_2O和CO_2排放通量及累积排放量的影响。试验设置CK(不施生物炭)、B1(2%生物炭)、B2(4%生物炭)、B3(6%生物炭)4个处理。结果表明:添加生物炭后,土壤有机质、全氮和速效钾含量显著提高,较CK增幅分别为67.4%～246.6%、38.6%～90.9%和696.0%～1 764.7%。相比于CK,不同量生物炭添加后均导致了NH_4~+-N和NO_3~--N含量降低,总体上,不同处理NH_4~+-N浓度表现为CKB3B2B1,NO_3~--N含量表现为CKB1B2B3;随培养时间增加,各处理NH_4~+-N浓度呈下降趋势,NO_3~--N含量呈上升趋势。生物炭施用延后了N_2O排放通量出现峰值的时间。各处理之间N_2O和CO_2排放通量的变化过程大致表现出一致的趋势,即随培养时间延长,N_2O排放通量先升高后降低,CO_2排放通量先升高后趋于稳定。和CK相比,生物炭添加不同程度地促进了N_2O和CO_2排放,B1、B2和B3处理下N_2O累积排放量分别增加了399.2%、494.2%和194.5%,CO_2排放总量分别增加了87.6%、153.3%和147.6%。本研究结果显示,生物炭施用短期内促进了土壤N_2O和CO_2的排放通量。     

加入不同比例黄土对粪肥碳、氮养分保蓄的影响

采用室内培养方法研究了加入不同比例黄土对猪粪、牛粪两种粪肥培养过程中碳、氮养分保蓄及养分含量的影响。结果表明:加入黄土后猪粪CO_2和NH_3释放量显著降低,碳、氮保蓄率高于未加黄土处理;加入黄土后牛粪NH_3释放量显著降低,氮素保蓄率提高,而碳素保蓄率无明显变化,这与牛粪碳氮比相对较高,水溶性物质含量低,且较难分解的纤维素和半纤维素含量高,相对难以分解有关。随着黄土加入量的增加,土粪中各养分含量逐渐降低,这与加入黄土对粪肥养分的稀释作用有关。可见,加入适量黄土对减少粪肥分解过程中温室气体排放,保蓄粪肥碳、氮养分有重要作用。     

大气CO_2浓度和温度升高对稻麦轮作生态系统N_2O排放的影响

【目的】研究大气CO_2浓度和温度升高条件下稻麦轮作生态系统N_2O排放的响应规律,以期科学评估未来气候变化情境下,CO_2浓度和温度升高对稻麦轮作生态系统N_2O排放的影响,为中国应对未来气候变化提供数据支持。【方法】依托同步模拟自由大气CO_2浓度升高和温度升高的T-FACE试验平台,设置本底大气CO_2浓度和温度(Ambient)、500μmol·mol~(-1) CO_2+本底大气温度(C)、本底大气CO_2浓度+温度增加2℃(T)和500μmol·mol-1 CO_2+温度增加2℃(C+T)等4个处理。采用静态暗箱-气相色谱法原位观测稻麦轮作生态系统N_2O排放通量,研究稻麦轮作生态系统N_2O排放对大气CO_2浓度和温度升高的响应规律。【结果】(1)CO_2浓度升高使水稻和小麦生物量和产量分别显著增加9.7%、11.3%和5.6%、5.7%(P0.05);温度升高使水稻和小麦生物量和产量分别显著减少21.1%、18.0%和31.6%、17.7%(P0.05);CO_2浓度和温度的同步升高使水稻和小麦生物量和产量分别显著降低13.5%、8.7%和26.0%、10.3%(P0.05)。(2)CO_2浓度和温度升高,均未改变稻麦轮作系统N_2O的季节排放模式。CO_2浓度升高条件下,水稻季和小麦季N_2O排放分别增加15.2%和39.9%,其中后者达显著水平(P0.05);温度升高未显著影响水稻季N_2O排放,但显著增加小麦季N_2O排放20.5%(P0.05);CO_2浓度和温度同步升高对水稻季N_2O排放的影响存在较大的年际差异,但总体上有促进N_2O排放的趋势;CO_2浓度和温度同步升高极显著增加小麦季N_2O排放(46.0%,P0.01)。(3)小麦季N_2O排放与小麦生物量密切相关,在CO_2浓度和温度升高条件下,小麦季N_2O排放与小麦地下部生物量和ΔSOC之间具有显著的正相关关系。(4)与对照组相比,CO_2浓度升高、温度升高以及两者的共同作用,分别导致稻麦轮作系统单位产量的N_2O排放强度(GHGI)分别增加29.1%、66.3%和81.8%,其中温度升高和CO_2浓度和温度同步升高处理达显著水平(P0.05)。【结论】CO_2浓度升高和温度升高均未改变稻麦轮作生态系统N_2O的季节排放模式。CO_2浓度升高导致稻麦轮作系统N_2O排放显著增加;温度升高显著增加小麦季N_2O排放,但未显著影响水稻季N_2O排放。CO_2浓度和温度升高导致稻麦轮作系统温室气体排放强度增加,各处理条件下温室气体排放强度的响应从大小依次为:C+TTC。可见,在未来CO_2浓度和温度升高情境下,为保证现有粮食供应水平不变,由稻麦生产所导致的N_2O排放强度变化可能会进一步加剧气候变化进程。     

微生物发酵床菜猪大栏养殖猪舍结构设计

微生物发酵床菜猪大栏养殖猪舍占地面积2100 m^2,养猪发酵床面积1900m^2,利用率91.4％,比传统猪舍包括隔离带的建设占地面积利用率46％提高45个百分点。猪舍四周设有喂食槽,饮水槽设置在发酵床的中央分割线上和短边喂食槽的中部,实现料水的干湿分离。猪舍长边的两侧设置有电动铝合金卷帘,用于控制通气、降温和保温;短边的两侧分别设置有风机和湿帘,屋顶外安装有喷雾降温装置,用于猪舍内的降温。猪舍的环境控制,包括光、温、水、湿、二氧化碳、氨气实现自动化。利用椰糠和谷壳配置的发酵床垫料养猪,实现无臭味、零排放、肉质优、省人工、控猪病、无药残、产肥料、智能化、机械化。     

不同生物质炭对酸化茶园土壤N2O和CO2排放的影响

为了研究不同生物质炭对酸化茶园土壤温室气体排放的影响,采用原料为小麦秸秆、柳树枝、椰壳3种生物质炭,通过室内培养试验来探究不同生物质炭对茶园土壤性质及N_2O、CO_2排放特征的影响。试验中生物质炭添加量为20 g·kg~(-1),同时设置了施氮肥处理,采用尿素作为外加氮源,施氮量为100 mg·kg~(-1)。结果表明,施加生物质炭提高了酸化茶园土壤pH值,柳树枝生物质炭处理土壤pH值最高为6.71,显著高于其他处理。不同生物质炭对土壤DOC含量的影响效果存在差异,柳树枝生物质炭使土壤DOC平均含量增加了95.6%,椰壳生物质炭使土壤DOC含量降低36.1%,小麦秸秆生物质炭则影响不显著。生物质炭通过抑制土壤硝化和反硝化作用降低土壤N_2O的排放,椰壳生物质炭降低N_2O排放比例达91.7%,减排效果最显著。在施氮条件下柳树枝生物质炭对土壤N_2O的减排效果显著低于小麦秸秆和椰壳生物质炭。土壤CO_2的排放通量与pH值、DOC含量均呈极显著正相关,生物质炭促进了土壤CO_2的排放,柳树枝生物质炭处理CO_2的排放显著高于其他处理。此外,外加氮源降低了土壤pH值,增加了土壤N_2O的排放,但是对土壤DOC含量变化无显著影响。     

通风方式对厨余垃圾堆肥H_2S和NH_3排放的影响

为减少厨余垃圾堆肥过程中恶臭物质的排放,设计通风方式对H_2S和NH_3排放影响的进行研究。厨余垃圾和玉米秸秆按照湿基比例85∶15进行充分混合后作为堆肥原料,堆肥试验在100-L的密闭发酵罐中进行,堆肥周期为30d。堆肥试验分别设置2.2(T1,持续通风)、3.3(T2,通风40min,停20min)和6.6m~3/(m~3·h)(T3,通风20min,停40min)3种通风方式。结果表明:3个堆肥处理均满足无害化和堆肥腐熟的要求;在总通风量相同的情况下,间歇通风方式有利于降低H_2S排放,但是过大的通风量会增加堆肥过程中的总硫损失;通风量对NH_3的排放影响较大,通风量越大,NH_3的排放量越高,通风方式对NH_3的排放几乎没有影响。综合堆肥的无害化指标、H_2S和NH_3的排放以及最终堆肥产品的品质,本试验条件下通风量为3.3m3/(m3·h)的间歇通风方式既能有效控制H_2S和NH_3的排放,减少N和S营养元素损失,又能满足堆肥的无害化和堆肥产品的腐熟。     

不同CO2浓度变化下干旱对冬小麦叶面积指数的影响差异

叶面积指数是作物生长状况的一个重要表征参数,也是研究陆地生态系统的一个重要的参数.当今世界温室气体排放逐年上升,气候变暖趋势明显,对气候变化敏感的农业将受到影响.在全球变化的背景下,采用农业技术转移决策支持系统(DSSAT)系统,通过在黄淮海平原典型站点模拟3种CO2浓度条件下冬小麦在水分充足和水分亏缺2种情境下的生长过程,分析不同CO2浓度下水分亏缺对冬小麦叶面积指数的影响差异.研究发现,CO2浓度升高对叶面积指数增长有促进作用,且在干旱情况下对叶面积指数的正效应比湿润情况下更为明显,在CO2浓度倍增条件下,发生水分亏缺的作物叶面积指数数倍增长.研究结论有助于分析CO2浓度变化对农作物生长过程的影响,为农田水分管理提供依据,又为估算叶面积指数提出了一种模型的方法.