植物单宁调控反刍动物温室气体排放的研究进展

近年来,畜禽养殖过程中的温室气体排放引发了全球的广泛关注。反刍动物瘤胃发酵产生了大量甲烷（CH4）,且排泄物堆放过程中还会产生氧化亚氮（N2O）,加剧温室效应。因而,瘤胃CH4以及N2O的生成与调控成为科学界的研究热点。植物单宁是高分子质量的水溶性多酚类化合物,广泛存在于植物界中。大量体内外试验表明,植物单宁具有减少CH4产量和氮排放的作用,但其作用效果受到单宁添加量、结构、植物来源以及动物种类、生理状态和饲粮组成等多方面因素的影响,且还存在影响营养物质消化率和动物生产性能等争议。本文介绍了反刍动物温室气体的生成与调控,综述了植物单宁对反刍动物温室气体排放的调控作用,为植物单宁在反刍动物生产中的应用提供了新思路。     

青岛地区猪温室气体排放量评估

畜牧业是农业温室气体(GHG)的重要来源。通过开展青岛市猪GHG气体排放量估算与评价,结果表明:青岛市2013-2016年猪肠道发酵甲烷、粪便管理中产生的甲烷和氧化亚氮排放量分别为2 076.00_t、10 546.10_t和363.30_t;2013年猪GHG排放量最高,为50.76万吨二氧化碳当量(CO_2-eq),2013-2016年呈下降趋势,降幅22.91%。应结合青岛地区猪GHG排放特点,尽快开展减排技术研究,提出猪GHG减排策略。     

利用IPCC法分析湖南省畜禽养殖业温室气体排放趋势

本文旨在探明湖南省2001-2011年畜禽甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）排放量的历史变化。该研究跟据政府间气候变化委员会（IPCC,2006年）公布的畜禽养殖业温室气体排放系数和计算方法,结合我国的统计数据,估算了湖南省2001-2011年温室气体的排放总量。研究结果表明：湖南省猪、牛、羊CH4和N2O排放总量呈现先上升,后下降,最后趋于平衡的趋势,从全国畜禽生产的CH4和N2O排放情况来看,湖南省养殖业温室气体排放量一直居中国前列。     

基于IPCC方法的新疆畜禽温室气体排放时空分析

在IPCC方法的基础上,对1980-2016年新疆畜禽温室气体排放的时空变化特征进行了研究。结果表明:新疆畜禽温室气体从1980年的1224.01×10^4 tCO2-eq波动升高至2016年的2032.80×10^4 tCO2-eq,增幅为66.08%,年均增长1.41%;畜禽肠道发酵甲烷排放是新疆畜禽温室气体的主要贡献者,占温室气体排放总量的84%,其次是畜禽粪便管理氧化亚氮和甲烷的排放;而主要畜禽温室气体排放以牛和羊为主,其次是马、驴、猪、骆驼和骡;最后通过对2015年新疆畜禽温室气体排放空间变化分析可知,伊犁州直属县(市)温室气体排放量最大,为456.78×10^4 tCO2-eq,而温室气体排放量最小的克拉玛依市仅有4.37×10^4 tCO2-eq,说明新疆畜禽温室气体排放空间差异性较大。     

基于DNDC模型长期复种翻压绿肥对土壤有机碳和小麦产量的模拟

对青海高原农田特有春小麦(Triticum aestivum)+豆科绿肥栽培模式,为揭示绿肥还田对于春小麦产量和土壤有机碳(SOC)的长期效应,本研究采用小区试验与模型相结合的方法探索适宜青海高原的绿肥还田方式。本研究采用裂区试验设计,主区为秋闲期复种绿肥翻压还田(G)和不种绿肥不还田(CK),副区为后茬春小麦化肥用量,设置100%常规施肥(F₁₀₀,225 kg·hm^-2N、112.5 kg·hm^-2P₂O₅)、70%常规施肥(F₇₀,157.5 kg·hm^-2N、78.75 kg·hm^-2P₂O₅)和不施化肥(F₀),共6个处理,基于2019-2022年的田间试验数据对反硝化-分解(DNDC)模型进行率定与验证,用验证过的模型对不同处理下土壤有机碳和小麦产量的长期变化规律进行模拟研究。结果表明:DNDC模型可以较好地模拟土壤有机碳和小麦产量,率...     

绿肥不同还田方式对土壤温室气体排放的影响

为探究不同绿肥在翻压和覆盖两种还田方式下引起的温室气体排放及对土壤微生物量碳氮的影响.采用室内培养试验,设置光叶苕子翻压(VB)、光叶苕子覆盖(VS)、黑麦草翻压(RB)、黑麦草覆盖(RS)和无绿肥(CK)5个处理,测定土壤CO2、N2O、CH4浓度和微生物量碳(MBC)和微生物量氮(MBN)含量,分析了土壤温室气体的...     

基于DNDC模型的高寒草甸土壤有机碳含量动态研究

研究发现以气温升高为主导的气候变化严重影响高寒草甸土壤有机碳含量的动态变化,然而,关于气候变化和放牧对土壤有机碳的耦合效应知之甚少。本研究采用增温-放牧试验结合DNDC(denitrification-decomposition)模型,检测气候变化和放牧对青藏高原高寒草甸土壤有机碳含量的影响,并评估气候变化和放牧对土壤有机碳含量变化的贡献率。结果表明:气候变化对土壤有机碳产生负面影响;放牧强度通过增加践踏、落叶和粪便返还影响土壤有机碳含量。温度、降水结合放牧强度,解释了高寒草甸土壤有机碳含量变化的63.4%。气候变化是导致土壤有机碳波动的主要因素,该因素解释了土壤有机碳变化的61.9%。相比之下,放牧强度解释了其变化的1.6%。持续的气候变化和放牧会影响土壤有机碳的动态变化,进而影响草地生态系统的服务功能。草地生态系统管理应考虑到潜在的气候变化,以实现该系统的可持续发展。     

基于DNDC模型分析降水变化对黄土丘陵区草地生物量和土壤有机碳的影响

草地生态系统作为黄土高原半干旱区重要的陆地生态系统,降水格局改变对该区域的碳循环过程产生影响。通过在自然恢复草地(NR)和白羊草(Bothriochloa ischaemum)栽培恢复草地(BI)进行原位降水梯度试验,设置了减少自然降水量的80%、60%、40%、20%,自然降水和增加自然降水量的20%、40%、60%、80%(即P–80、P–60、P–40、P–20、CK、P+20、P+40、P+60、P+80)的9种降水梯度,并运用DNDC (denitrification-decomposition)模型进行模拟验证,分析降水改变对土壤有机碳(SOC)、地上和地下生物量的影响。结果表明：1)与自然降水相比,增减降水80%时自然恢复草地的SOC含量增幅最大(21.4%和21.5%),但不同处理间无显著差异(P> 0.05);白羊草地SOC含量在减少降水20%时达到“峰”值(13.41 g·kg^-1),整体上白羊草地SOC含量高于自然恢复草地。2)两种草地恢复类型的生物量都随降水量变化而波动起伏,自然恢复草地减少降水20%地下生物量和增加降水40%地上生物...     

紫花苜蓿绿肥对水稻产量和土壤肥力的影响

以紫花苜蓿（Medicago sativa）为绿肥植物,利用南方冬闲田种植紫花苜蓿绿肥,研究紫花苜蓿绿肥（茎叶粉碎还田）和氮肥处理对水稻（Oryza sativa）生长、土壤有机质、土壤总氮、土壤速效磷和土壤速效钾含量的影响。结果表明,紫花苜蓿绿肥和紫花苜蓿绿肥+氮肥处理的水稻产量分别比不施氮肥处理增加了48.2%和72.1%,同时绿肥+氮肥处理的水稻产量比施氮肥处理增加了8.6%。苜蓿绿肥处理显著提高了土壤有机质、总氮、速效磷和速效钾的含量,改善了稻田土壤的理化性状;同时,苜蓿绿肥+氮肥处理对增加土壤有机质的作用效果最为明显,并且有效促进了土壤磷和钾的活性,增加了水稻对土壤磷和钾的吸收,从而促进水稻增产。研究反映出紫花苜蓿作为绿肥能够有效改善稻田土壤营养,提高氮肥利用效率,促进水稻增产,是我国南方利用冬闲田种植绿肥、改良农田土壤的又一重要绿肥植物资源。     

施肥对冬闲稻田紫花苜蓿生长及苜蓿绿肥对轮作水稻产量的影响

紫花苜蓿(Medicago sativa)与水稻(Oryza sativa)轮作是南方苜蓿种植的新模式,许多关键技术有待深入研究。本研究探讨了施肥(基肥和追肥)轮作苜蓿和土壤养分以及紫花苜蓿绿肥还田对轮作水稻产量的影响。结果表明,225和450 kg·hm~(-2)基肥处理的苜蓿产量分别比不施肥增加了22.6%和41.9%,追施氮(N)、磷(P)、钾(K)肥进一步提高了基肥的增产效果,5月上旬的干草产量达到11 198 kg·hm(-2),促进苜蓿分枝是增产的主要原因之一,同时明显提高了苜蓿地0–20 cm土层的全氮、速效磷和有机质含量以及苜蓿茎、叶的蛋白质和磷含量,其中,450 kg·hm(-2)NPK基肥+追肥对茎、叶蛋白质和磷含量的增加作用最显著(P 0.05)。NPK基肥显著增加了苜蓿叶和茎的K含量(P 0.05),而追肥明显促进了K由茎向叶的转移。紫花苜蓿再生草作为绿肥还田明显提高了轮作水稻的产量(P 0.05),籽实产量比对照(未种苜蓿且未施绿肥)增加了18.2%。综上分析可知,紫花苜蓿与水稻周年轮作既可收获一定数量的紫花苜蓿,又可促进轮作水稻增产,是南方紫花苜蓿产业发展的一条有效途径。     

施粪对典型草原温室气体排放的影响

研究以陇东典型草原为对象,采用静态箱–气象色谱分析法测定典型草原滩羊放牧生态系统在施粪7、14、21 d和不同温度下CO₂、CH₄和N₂O气体通量,分析了施粪后时间和温度对3种主要温室气体通量的影响。主要结果如下:1)施粪具有抑制典型草原3种主要温室气体通量趋势,温室气体通量随施粪后时间的延长而下降。施粪后草原CH₄吸收通量减少;CO₂和N₂O的排放通量先增加,但是21 d后低于对照组。2)除对照组CO₂排放通量与土壤温度呈正相关关系外,土壤温度与施粪组的对照组的CH₄吸收量、N₂O排放量,施粪组的CO₂排放量呈负相关关系。     

施肥对冬闲稻田紫花苜蓿生长及苜蓿绿肥对轮作水稻产量的影响

紫花苜蓿(Medicago sativa)与水稻(Oryza sativa)轮作是南方苜蓿种植的新模式,许多关键技术有待深入研究.本研究探讨了施肥(基肥和追肥)轮作苜蓿和土壤养分以及紫花苜蓿绿肥还田对轮作水稻产量的影响.结果表明,225和450?kg·hm?2基肥处理的苜蓿产量分别比不施肥增加了22.6％和41.9％,追施氮(N)、磷(P)、钾(K)肥进一步提高了基肥的增产效果,5月上旬的干草产量达到11198?kg·hm?2,促进苜蓿分枝是增产的主要原因之一,同时明显提高了苜蓿地0?–?20?cm土层的全氮、速效磷和有机质含量以及苜蓿茎、叶的蛋白质和磷含量,其中,450?kg·hm?2 NPK基肥+追肥对茎、叶蛋白质和磷含量的增加作用最显著(P?相似文献   

Greenhouse gas reduction and improved sustainability of animal husbandry using amino acids in swine,poultry feeds

In Annex 1 countries, nitrous oxide (N₂O) emissions from swine and poultry excreta have been calculated and the N₂O reduction potential of each country by using amino acids in feed could also be calculated, then a comparison made among the countries. The N₂O reduction rates were approximately 25% for these Annex 1 countries and amino acids were able to make a large contribution to that reduction. Greenhouse gases (GHG) which are N₂O combined with methane (CH₄) were estimated to reduce by 24.8% in Japan when amino acids were introduced into the feed, but only a 7.2% reduction was estimated in France. Purification, which is mainly used for manure treatment in Japan, emits much more N₂O and less CH₄, whereas the liquid system which is mainly used in France emits more CH₄ and less N₂O based on the emission factors from the United Nations Framework Convention on Climate Change data base. Changing the French manure treatment system to the Japanese style with amino acids in feed would reduce GHG emissions by 23.4%. Reduction of the arable land use in Japan by changing crop formulations supported by adding amino acids to feed was also quantified as about 10% and led to an increase in the production of meat using the same arable land area.     

Ammonia and greenhouse gas emissions from a straw flow system for fattening pigs: Housing and manure storage

Animal welfare and environmental protection are increasingly important. Housing systems must be found that offer animal welfare while minimizing the overall emissions of ammonia and greenhouse gases. The straw flow system is an animal friendly housing system for fattening pigs, which can be operated economically on commercial farms. Emissions from conventional slurry based pig houses have been intensively studied, but more research is needed into straw based systems. In this study, we quantified emissions of ammonia and greenhouse gases from a straw flow system with or without daily removal of slurry to an outside store. The effect of applying a solid cover during outside storage was also examined.

Emissions of NH₃, N₂O, CH₄, and volatile organic C (VOC) from a commercial straw flow system for fattening pigs in Upper Austria were measured between June 2003 and March 2004. Emissions of CH₄ during housing were 1.24 and 0.54 kg CH₄ per pig place per year without and with daily manure removal, respectively. The corresponding N₂O emissions amounted to 39.9 and 24.5 g N₂O per pig place per year, and NH₃ emissions to 2.10 and 1.90 kg NH₃ per pig place per year without and with daily manure removal. Emissions of CH₄, N₂O and NH₃, and of total greenhouse gases, from the straw flow system were lower than literature reference values for forced ventilated fully slatted floor systems. Daily removal of the manure to an outside store reduced emissions from the pig house.

Emissions during storage of pig slurry derived from a straw flow system were quantified between June 2004 and June 2005. Slurry was stored in pilot scale stores with or without a solid cover and emissions quantified by a large open dynamic chamber. The solid cover reduced NH₃ and greenhouse gas emissions by 30 and 50%, respectively. During cold climatic conditions stored pig manure emitted less NH₃ and greenhouse gases than when stored under warm climatic conditions. We recommend the use of separate emission factors for slurry storage in the colder and warmer periods in the national emission inventory, and the use of covers on pig slurry stores.

Overall, it is concluded that the straw flow system may combine recommendations of animal welfare and environmental protection.     

翻压绿肥对植烟土壤微生物量及酶活性的影响

通过田间试验,研究翻压绿肥对植烟土壤微生物量碳、氮及土壤酶活性的影响,为探索发展低碳烟草农业、构建资源节约型和环境友好型农业,实现烟叶生产的可持续发展和特色烟叶开发提供理论依据。结果表明,翻压绿肥能显著提高土壤微生物量碳、氮及土壤脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶的活性,绿肥翻压量以22 500 kg/hm²最为适宜。与对照相比,22 500 kg/hm²的处理在烟株不同生育时期土壤微生物量碳、氮提高幅度分别为66.09%~161.28%和76.88%~257.10%,土壤脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性提高幅度分别为31.88%～54.05%,11.15%～17.62%,16.05%～101.06%,41.38%～71.43%,表明翻压绿肥后土壤生物过程活跃,有利于土壤有机物质的转化和烤烟正常生长所需的营养供应。动态变化特征表明,不同翻压量的处理微生物量碳、氮在团棵期同时出现峰值,土壤脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶活性在旺长期同时出现峰值,土壤微生物量碳、氮和土壤酶活性的动态变化不同,其峰值与土壤中微生物活性、绿肥腐解规律和土壤矿质营养供应密切相关,可作为评价土壤质量的生物学指标,反映出绿肥养分释放和烟株营养吸收的相互关系。     

尕海湿地CH4、CO2和N2O通量特征初步研究

2011年7月-2012年7月,采用静态箱-气相色谱法同步研究了尕海4种典型湿地类型的CH₄、CO₂和N₂O通量及其与温度因子的关系,并估算了其全球变暖潜势值(GWP)。结果表明,尕海湿地的CH₄、CO₂和N₂O通量具有明显的空间变化特征,CH₄、CO₂和N₂O通量最小值分别为亚高山草甸(-0.014±0.126) mg/(m²·h),沼泽湿地(137.17±284.51) mg/(m²·h)和高山湿地(-0.008±0.022) mg/(m²·h),而最大值分别为沼泽湿地(0.498±0.682) mg/(m²·h),高山湿地(497.81±473.09) mg/(m²·h)和草本泥炭地(0.094±0.117) mg/(m²·h);同时CH₄、CO₂通量有明显的时间变化特征,通量最大值分别出现在2011年的7-10月和2012年的5-7月,而后降低并维持相对稳定的变化趋势;5 cm地温、气温、地表温度及箱内温度与4种类型湿地CO₂通量呈极显著正相关关系(P<0.01),与高山湿地CH₄通量均存在显著正相关关系(P<0.05),与其他3种湿地类型CH₄通量的相关性均较差,但与4种湿地类型N₂O通量无显著相关性;尕海草本泥炭地、沼泽湿地、高山湿地和亚高山草甸4种类型湿地的温室效应贡献潜力依次为35.311,13.520,34.816和30.236 t CO₂/(hm² ·a), 沼泽湿地能够显著降低温室效应。     

冬季种养结合对稻田土壤微生物量及有效碳氮库的影响

以双季稻冬闲田种植绿肥与养鸡结合的新型种养制度为平台,通过冬季绿肥和鸡粪还田,减少水稻生育期化肥用量,探讨“冬季绿肥-双季稻”轮作种植制度和“冬季种养结合-双季稻”种养制度下对稻田土壤微生物碳、氮和可溶性有机碳、氮的影响。试验包括5个处理,分别为冬闲(F)、冬季种植黑麦草(R)、冬季种植紫云英(M)、冬季种植黑麦草与养鸡结合(RC)以及冬季种植紫云英与养鸡结合(MC)。结果表明,在整个试验的动态过程中,微生物量碳、氮及可溶性有机碳、氮含量高低总体趋势表现为绿肥养鸡>绿肥>冬闲,各处理间差异显著(P<0.05);“冬季种养结合-双季稻”种养制度能显著提高土壤微生物量碳、氮和可溶性有机碳、氮。各处理微生物量碳、氮和可溶性有机氮在3月24日达到最大值,RC、MC、R和M处理微生物量碳最大值分别为492.22,464.91,432.34和435.48 mg/kg;微生物量氮的最大值分别为118.20,101.03,70.13和85.46 mg/kg;可溶性有机氮的最大值分别为1001.47,926.21,832.80和870.75 mg/kg;可溶性有机碳在早稻苗期达到最大值,RC、MC、R和M最大值分别为278.95,266.40,246.13和249.84 mg/kg。微生物量碳含量的高峰在早稻移栽初期、晚稻孕穗期和灌浆期,微生物量氮的高峰出现在早稻分蘖期、齐穗灌浆期和晚稻孕穗期,可溶性有机碳在稻田养鸡及成鸡出栏后较高。与冬闲田种植绿肥和休闲相比,冬闲稻田种植绿肥结合养鸡对增加微生物生物量的贡献更大,并显著提高土壤的可溶性有机碳氮,间接反映了种养制度能提高土壤有机碳、氮的矿化速率和土壤的活性有机碳氮以及满足水稻生长期间自身养分需求。