利用整体分析法研究华北地区奶牛产业温室气体排放

为了研究奶牛产业生产效率对温室气体排放的影响,对单位牛奶产量所产生的温室气体(甲烷、氧化亚氮和二氧化碳)进行科学的评估是非常重要的。在该研究中,利用整体分析方法评估了2012年华北地区奶牛产业的总温室气体排放以及单位牛奶的温室气体排放。估算的排放源包括奶牛胃肠道发酵以及粪便管理系统产生的温室气体(greenhouse gas,GHG)排放、奶牛饲养过程中耗能所带来的GHG排放、饲养奶牛所需作物种植管理过程中以及所需农业机械设备制造所产生的GHG排放、化学肥料生产和施用所来的GHG排放。估算方法采用政府间气候变化专门委员会(IPCC,Intergovernmental Panel on Climate Change)评估报告中的方法学以及相关文献的研究成果。研究结果表明:在华北地区奶牛产业系统中总温室气体排放量为22437.85×103t。甲烷(CH4)是主要的排放源,为8516.53×103 t,其中奶牛胃肠道排放占84%,粪便管理系统占16%;氧化亚氮(N2O)排放为6240.27×103 t,二氧化碳(CO2)排放为7681.05×103 t。基于排放强度,得出单位牛奶的平均温室气体排放量为1.3 kg/kg。     

表面风速和模拟降水对奶牛粪便堆放过程中N2O排放的影响

奶牛场粪便的自然堆放过程中会造成大量的温室气体排放,排放过程和排放量受表面风速和自然降水等环境因素的影响显著。该文针对中国常用的奶牛粪便管理方式,采用动态箱法研究了不同表面风速(0.5、0.8、1.2、1.6 m/s)和模拟降水(降水量9.9 mm)对奶牛粪便自然堆放过程中典型的温室气体氧化亚氮(N2O)排放的影响。结果表明,在0.5~1.2 m/s风速范围内,奶牛粪便自然堆放过程中的N2O排放量随风速升高逐渐增加,1.2 m/s达到最大值,且不同风速下N2O的排放量存在显著差异。模拟降水后N2O排放量在短时间内急剧升高,之后迅速下降至降水前的排放水平,整个过程持续约10 h。由于降低了二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)的排放,与降水前一天相比2次降水分别降低了12.9%和10.9%的温室气体排放量。     

规模化肉牛育肥场温室气体排放的生命周期评估

采用生命周期的方法评估规模化肉牛育肥场温室气体排放情况并列出了排放清单。定义的功能单位为育肥期间每1kg活重的增长,评估的边界包括肉牛生产系统、粪便管理系统以及系统扩张出来的作物种植系统、灌排系统、肥料生产系统和农业机械生产系统。结果表明,按1000头存栏计算,规模化肉牛育肥场总温室气体排放为3810.24tCO2-e.a-1,其中CH4为1735.78tCO2-e.a-1,N2O为887.67tCO2-e.a-1,CO2为1186.79tCO2-e.a-1,育肥期间每千克活增重的排放强度为10.16kgCO2-e.a-1。不考虑施用过程,有机肥替代化肥可以减少约33%因化肥生产造成的温室气体排放。     

中国规模化养殖场畜禽粪便资源沼气生产潜力评价

为探明中国规模化养殖场畜禽粪便排放量、沼气生产潜力及其分布情况,该文利用2009年统计数据,确定了中国畜禽粪便年排放量估算方法和各种估算参数,估算中国主要畜禽年粪尿排放量、产沼气潜力和温室气体减排潜力。结果表明,2009年中国规模化养殖畜禽粪便排放总量约8.37亿t,年沼气生产潜力约为472.1亿m3,减排潜力为1.9亿t CO2。生猪、奶牛和肉牛养殖是中国畜禽粪便的主要来源,粪便排放主要在东北、华北和西北等北方地区。这可为中国规模化养殖场治理污染提供决策依据。     

长期定位双季稻田施用生物炭的温室气体减排生命周期评估

该文评估了双季稻田施用生物炭的温室气体排放和固碳及经济效益。采用生命周期（life cycle assessment,LCA）方法核算了生物炭原料收集与运输、生物炭生产、运输和撒播以及避免秸秆燃烧等过程中的温室气体排放和土壤碳储量;采用静态箱-气相色谱法监测了不同生物炭施入量在4 a 8个生育期的稻田CH4和N2O排放量;计算了不同生物炭施入量处理的净温室气体排放量和减排百分比。水稻生长季温室气体排放结果显示,CK处理（不添加生物炭）、BC1处理（5 t/hm2）、BC2处理（10 t/hm2）、BC3处理（20 t/hm2）的4 a田间温室气体排放总量分别为19.5、15.6、16.1、12.4 t/hm2,BC1、BC2和BC3处理相对CK处理的总减排百分比分别为19.70%、17.46%和36.40%。综合生物炭全生命周期各阶段温室气体排放,CK、BC1、BC2和BC3处理的4 a总净排放量分别为19.5、20.3、10.9、4.2 t/hm2,BC1处理的4a净排放相对CK处理增加4.3%,BC2和BC3处理的4 a净排放相对CK处理分别减少了44.0%、78.6%。3个生物炭用量中,生物炭施用量越低,经济效益越好。稻田施用生物炭能够降低其温室气体排放;全生命周期评估结果表明中量和高量生物炭能够起到减排效果,高量生物炭减排效果最好;经济效益分析结果表明随着生物炭施用量增加,经济效益降低。     

基于动态箱法的北京延庆区牛粪堆放CH4和N2O排放量估算

畜禽粪便堆放管理会造成甲烷(CH_4)和氧化亚氮(N_2O)等温室气体的大量排放。通过联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)建议的排放系数等方法,可以实现对某一区域范围内畜禽粪便管理系统的温室气体排放总量的估算,但由于其排放受粪便管理、气候条件等因素的显著影响,直接套用IPCC的默认系数会产生较大的误差。为更加准确估算中国奶牛粪便管理所造成的CH_4、N_2O排放,该文在对北京延庆区奶牛生产与粪便管理模式进行了实地调研的基础上,采用动态箱法模拟了奶牛粪便不同季节短时自然堆放管理模式下的CH_4、N_2O排放过程,并对区域内的年温室气体排放总量进行了测算。研究结果表明,奶牛粪便在一个月的自然堆放管理模式下,每千克牛粪挥发性固体在春、夏、秋季的CH_4排放量分别为223.97、4 603.31、351.38 mg,每千克牛粪N_2O排放量分别为5.86、9.43、0.81 mg。2016年北京延庆区全年奶牛粪便CH_4、N_2O排放总量分别为13 342.50、347.87 kg。延庆区奶牛粪便堆放管理过程的CH_4排放因子为1.50kg/(头·a),小于IPCC指南中的1.78 kg/(头·a);受堆放时间较短的影响,N_2O的排放因子则显著小于IPCC的推荐值。若直接使用IPCC默认参数估算延庆区奶牛粪便堆放管理过程中的CH_4和N_2O排放量,会造成排放量的高估。     

甜高粱乙醇全生命周期温室气体排放

甜高粱是中国发展非粮乙醇的重要原料之一。为研究中国不同地区发展甜高粱乙醇的温室气体(greenhouse gas,GHG)排放表现并识别出影响温室气体排放量的主要环节,选取黑龙江东部、新疆中部、山东北部和海南4个典型地区的甜高粱液态发酵制乙醇生产系统为研究对象,设计3种不同的副产物利用情景,以生命周期分析方法计算并比较了乙醇在全生命周期内的温室气体排放量。研究结果表明:1)在不考虑副产物利用的基准情景下,甜高粱乙醇全生命周期GHG排放量为同等热值汽油的66%～77%;2)原料种植阶段是影响甜高粱乙醇全生命周期GHG排放量的主要阶段,柴油、灌溉用电和农用氮肥是种植阶段GHG的主要排放环节;3)对茎秆废渣实施再利用可降低甜高粱乙醇全生命周期GHG排放量,废渣燃烧为乙醇生产供能或以废渣为原料生产饲料可使甜高粱乙醇全生命周期GHG排放量降低50%～64%。该文为甜高粱乙醇规模化生产相关政策的制定提供参考。     

楚雄市主要水稻种植区域的温室气体排放因素探究

水稻种植会造成直接和间接的温室气体排放,采用生命周期法对楚雄市主要水稻种植区域的温室气体排放进行了综合评估,揭示该区域水稻生产中温室气体排放的来源结构,从而为该区域水稻的低碳、减排种植提供一定参考。结果表明:1)楚雄市单位面积水稻种植的温室气体排放量为7 680.38～7 681.47 kgCO_2·hm~(-2);2)造成温室气体排放的项目中,稻田CH_4排放量猪粪施用排放量复合肥排放量氮肥排放量,是排放量最大的4个温室气体来源,占温室气体总量的49.68%、16.98%、15.25%和9.03%,其余项目对温室气体总量的贡献均小于5%;3)单位稻米产量的温室气体排放量为692.88～719.02 kgCO_2﹒t~(-1),单位净收益的温室气体排放量为2 492.31～2 595.84 kgCO_2/万元。降低稻田CH_4排放及施肥造成的温室气体排放是该区域水稻低碳种植的关键。     

中国农业温室气体排放量测算及影响因素研究

农业生产过程所产生的温室气体在全球生产活动温室气体排放总量中占有很大比例,因此对农业温室气体的排放量进行测算并分析其影响因素,对实现农业节能减排有重要意义。本文基于1993―2011年中国农业生产的相关统计数据,借鉴前人关于农业生产中各种温室气体排放源排放系数的研究成果,测算了中国农业生产过程中的CH4、N2O和CO2排放量,并分析了影响因素。结果表明,CH4排放量基本平稳波动不大,N2O排放量从1993年的93.21万t波动增加到2011年的120.51万t,农业生产资料CO2排放量由15 626.98万t增加到31 258.10万t。种植业CO2排放主要分为土壤排放和生产资料排放,土壤CO2排放与大气温度、土壤温度、地表温度和土壤水分有关,生产资料CO2排放主要是由化肥和农药造成的;种植业CH4、N2O排放原因较为复杂,还有待进一步研究;动物肠道发酵CH4、N2O排放的影响因素主要取决于动物种类、饲料特性、饲养方式和粪便管理方式等。     

畜牧业温室气体排放影响因素及其减排研究

全球变暖是人类共同关注的话题,其中仅由畜牧业引起的温室气体排放量占全球总排放量的18%,成为导致全球变暖的主要因素之一,因而对畜牧业温室气体排放机制及其影响因子的研究具有十分重要的意义。本文对动物肠道甲烷排放、动物粪便管理系统甲烷及氧化亚氮排放研究进展进行了综述,并在分析不同方法估算我国畜牧业温室气体排放量的基础上,针对各排放因子提出了相应的减排措施。     

规模化奶牛场温室气体排放量评估

为了对组织层次上温室气体排放进行量化,为企业选择最有效的减排措施提供依据。该文以河北保定一规模化奶牛场为案例,利用气候变化框架公约（UNFCCC）清洁发展机制理事会批准的相关方法学、IPCC排放系数法及相关文献,在组织层次上量化了该奶牛场运行过程中的温室气体的排放与清除。案例研究结果表明,采用规模化运行管理方式及粪便管理系统时,该2 300头存栏的奶牛场年排放温室气体为11 333.2 t CO2-e或者说每头存栏奶牛年排放温室气体 4.9 t CO2-e,并提出了组织温室气体的减排建议。这对同类牛场温室气体排放量的评估具有参考意义。     

碳中和目标下畜牧业低碳发展路径

推动实现碳中和是可持续发展的关键,减少温室气体排放是推动实现碳中和的根本。作为国际低碳行动的引领者和开拓者,中国承诺将力争于2030年前实现二氧化碳排放达峰,努力争取2060年前实现碳中和。农业生产活动是中国温室气体的第三大排放源,其中畜牧业贡献了农业非二氧化碳温室气体排放的80%,是农业主要温室气体排放源。因此,畜牧业的低碳减排对实现碳中和至关重要。该研究从动物呼吸、动物胃肠道发酵、粪污处理等直接排放源和饲料生产加工、设备设施能源消耗、动物产品加工及运输等间接排放源系统综述了畜牧业的温室气体排放,从源头、过程和末端全方位阐述了畜牧业的低碳减排途径。源头减排包括动物的肠道发酵管控、饲料成分升级、粗粮与精粮比例的调整、使用添加剂以及选育优质畜禽品种,过程减排包括畜舍环境及设备能耗调控、畜禽管理方式优化以及精准畜牧业的应用,末端减排包括粪污处理以及畜产品供应链的优化。该研究对碳中和目标下的畜牧业低碳发展路径进行了综述,以期为推动实现碳中和,促进畜牧业绿色可持续发展提供参考。     

Land Use,Land Use Change and Forestry Related GHG Emissions in Lebanon: Economic Valuation and Policy Options

Global climate change has been one of the most challengingenvironmental concerns facing policy makers in the past decade.The characterization of the wide range of greenhouse gas (GHG)sources and sinks as well as the behavior of GHGs in theatmosphere remains an on-going activity in many countries.Lebanon, being a signatory to the Framework Convention onClimate Change, is required to submit and regularly update anational inventory of GHG emission sources and removals.Accordingly, an inventory of greenhouse gases from varioussectors was conducted following the guidelines set by theUnited Nations Intergovernmental Panel on Climate Change. Theinventory indicated that the land use, land use change, andforestry sector contributed about 1% to the totalgreenhouse gas emissions instead of acting as a sink. Thisarticle proposes mitigation scenarios to reduce these emissionsand increase carbon sequestration in the Lebanese land use.Limitations in emission estimation, economic valuation, andpolicy options are also addressed.     

Greenhouse gas emissions and mitigation measures in Chinese agroecosystems

Globally, CO₂, CH₄ and N₂O, contribute 60%, 15% and 5%, respectively, to the anthropogenic greenhouse effect. Atmospheric CO₂, CH₄ and N₂O are currently increasing by 0.5%, 1.1% and 0.3% per year, respectively. This paper reviews studies on greenhouse gas emission and mitigation measures in China in recent years. CH₄ emissions originate mainly from rice paddy fields, and are determined by soil characteristics, e.g., temperature, water content, pH and Eh conditions, and by land and crop management, e.g., land use, rice varieties and fertilizer application. Rice paddies emit N₂O in addition to CH₄, however, the N₂O and CH₄ emission patterns are quite different. Fertilization practices and field water conditions are major factors that control N₂O emissions. In order to minimize net greenhouse gas emissions from agricultural production systems, either sources of emissions must be reduced, or agricultural greenhouse gas sinks must be enhanced or newly created. Because the effects of greenhouse gas mitigation measures on each greenhouse gas are different, specific practices must be developed and adopted for the various gases. This paper discusses some promising greenhouse gas mitigation strategies to reduce net emissions from agroecosystems in China.     

稻田种养结合循环农业温室气体排放的调控与机制

水稻在我国粮食作物种植中占据主导地位,在保障粮食安全、关系国计民生方面有着重要的作用。稻田是温室气体甲烷(CH_4)和氧化亚氮(N_2O)的重要排放源。因此,控制稻田温室气体排放对缓解全球温室效应具有重要作用。近年来,稻田种养结合循环农业在我国发展迅速,具有稳产增效、绿色发展的重要功效,同时显著影响了稻田温室气体排放特征以及全球增温潜势(global warming potential,GWP)。稻鸭共作、稻田养小龙虾、稻鱼共作、稻田养蟹、稻田养鳖等稻田种养结合循环农业模式,由于稻田养殖生物在稻田生态系统中添加生态位、延长食物链的增环作用,通过其持续运动、觅食活动等,不同程度地影响稻田温室气体的排放量和GWP,总体呈现出减缓温室效应的趋势。本文概述了稻田种养结合循环农业的CH_4和N_2O的排放特征及水分管理和施肥措施的影响效应,探讨了稻田种养结合循环农业的减排途径,并分析了稻田种养结合循环农业温室气体减排的研究前景,以期为我国稻田种养结合循环农业的健康发展和稻田生态系统减排增效提供参考。     

规模奶牛养殖室外运动场春季温室气体与氨气排放特性

舍外运动场是中国传统奶牛养殖场的组成部分,同时也是温室气体和氨气(NH_3)的重要排放源。由于开放式生产设施污染气体排放的监测难度大,目前中国还普遍缺少奶牛运动场温室气体和NH_3排放通量的直接监测数据。该试验采用梯度法对北京地区春季典型开放式奶牛运动场的甲烷(CH_4)、氧化亚氮(N_2O)、二氧化碳(CO_2)等温室气体和NH_3浓度及其排放通量进行了监测分析,讨论了排放特征和关键影响因素,为获取中国北方地区奶牛运动场温室气体和NH_3的排放通量提供了基础数据支撑。测试运动场饲养了52头荷斯坦奶牛,年均单产约8 t,头均占地面积为20.77 m~2。结果表明,该奶牛运动场春季CH_4、N_2O和CO_2的排放通量为155.59、3.60和4 869.37 mg/(m~2·h),分别占温室气体排放总量的42.79%、9.37%和47.83%;NH_3的排放通量为66.27 mg/(m~2·h);排放峰值一般出现在运动场清粪之后。环境温度与CH_4、N_2O和NH_3排放量呈显著的正相关关系(P0.05),同时风速在一定范围内会促进CH_4、N_2O和NH_3的排放。奶牛场清粪活动不仅会加快污染气体的排放通量,还会影响温度和风速对气体排放通量的作用效果。     

硝化和脲酶抑制剂对华北冬小麦-夏玉米轮作固碳减排效果评价

全面、准确分析重要农业管理措施对于农业固碳减排的影响特征,对于中国农业可持续发展具有重要意义。该文以华北平原冬小麦-夏玉米生产为对象,研究硝化/脲酶抑制剂对土壤温室气体(CO_2、N_2O和CH4)排放、土壤有机碳和作物产量的影响;在此基础上利用土壤碳库排放法(soil based approach,SBA)、生物量排放法(crop based approach,CBA)和土壤生物量排放法(soilcrop based approach,SCBA)3种方法对农田净温室气体效应(net greenhouse gas warming potential,NGWP)进行评价。研究发现,相比只施尿素(U)处理,尿素+硝化抑制剂(NI)、尿素+脲酶抑制剂(UI)和尿素+硝化抑制剂+脲酶抑制剂(NIUI)均能增加粮食产量和降低净温室气体排放。用SCBA方法计算得到的农田温室气体净排放的潜力最大(15 704~17 860 kg/hm~2),CBA法次之(4 195~7 107 kg/hm~2),SBA法最低(-7 304~-6 599 kg/hm2)。由于3种方法的固碳单元不一样,评估结果差异较大、一致性差。SCBA方法更适于评价强调粮食生产条件下的农田净温室气体效应。增加作物籽粒和秸秆产量,降低化肥使用和减少灌溉量是提高当前华北平原农田温室气体系统净排放潜力的主要措施。     

退耕还林工程不同造林类型温室气体收支与净碳汇——以中国中南及华东地区为例

[目的] 揭示退耕还林工程温室气体泄漏对工程固碳减排的抵消作用,明确工程不同造林模式对固碳减排实际贡献的差异和空间格局。[方法] 针对退耕还林4种类型造林(即生态林、经济林、用材林和薪炭林)构建了碳核算与净减排评估方法(CANM-GGP),通过核算典型树种造林的植被和土壤固碳、伐后产品固碳和生物质能源替代化石能源减排等固碳减排效应,以及造林和经营管护的温室气体泄漏,对中南及华东地区退耕还林工程4种类型造林的净碳汇进行评估。[结果] 2000—2019年,中南及华东地区退耕还林工程的生态林、经济林、用材林固碳和薪炭林减排总计648.43 Tg (以CO₂计),同期工程带来温室气体泄漏96.43 Tg,抵消总固碳减排的14.87%;不同造林类型的温室气体泄漏中,经济林最多,为57.69 Tg,抵消其固碳效应的73.95%;温室气体泄漏分别抵消生态林、用材林和薪炭林固碳减排的5.75%,16.59%和27.05%。工程平均单位面积净碳汇为4.52 t/(hm²·a)(以CO₂计);各省区在2.85~5.74 t/(hm²·a)之间;生态林为5.52～8.89 t/(hm²·a),经济林为0.72～1.56 t/(hm²·a),用材林为0.8～1.61 t/(hm²·a),薪炭林为3.18～5.99 t/(hm²·a)。[结论] 中南及华东地区退耕还林工程取得了巨大的净固碳减排效益,生态林固碳增汇效果明显,净减排效益最显著,生物质能源替代化石能源燃烧减排的效益非常可观。作为最大的温室气体泄漏因素,化肥相关的温室气体排放对生态工程碳汇的抵消影响不容忽视。     

微生物菌剂对厨余垃圾堆肥温室气体减排的影响

为对厨余垃圾堆肥过程中的温室气体进行减排,在60 L强制通风静态堆肥装置中进行为期35 d的厨余垃圾和园林废弃物的联合好氧堆肥试验。在堆肥原料中分别添加复合微生物菌剂VT1000（VT）、枯草芽孢杆菌（BS）和地衣芽孢杆菌（BL）三种菌剂,并以不加菌剂的堆肥处理（CK）作为对照,监测堆肥过程中的CH4和N2O排放,以研究不同微生物菌剂对于厨余垃圾堆肥温室气体排放的影响。结果表明：微生物菌剂的添加会加快堆体升温和促进腐熟,同时能够实现不同程度的温室气体减排。堆肥过程中N2O的排放量在总温室气体二氧化碳排放当量中占比远高于甲烷,达到总排放当量的76.83%～88.57%,排放高峰期分别出现在堆肥初期和腐熟期。甲烷的排放高峰期出现在堆肥降温期,累计排放量达到温室气体总排放当量的1.65%～2.40%。各处理的总温室气体排放当量分别为95.84 kg·t-1（CK）、52.31 kg·t-1（VT）、42.03 kg·t-1（BS）和62.49 kg·t-1（BL）。与CK处理相比,BS处理的总温室气体的减排效果最好,减排率为56.15%,BL处理的减排率最低,为34.80%,VT处理减排率为45.42%。相较于CH4,菌剂对N2O的减排效果更好,可达35.32%～61.86%。结合堆肥过程的温度及各腐熟度指标,该研究选取的微生物菌剂能够在保证堆肥效率和产品质量的前提下有效减少温室气体排放。