夏季猪场污水贮存过程中CO2、CH4排放试验

猪场粪污是重要的温室气体排放源,针对中国缺乏猪场污水贮存过程中温室气体排放参数的问题,该文选择温度较高的夏季,利用动态箱法于2007年6月对猪场的三格式化粪池进行了CO2、CH4气体排放测试.测试结果表明:当大气平均温度为28.4℃时,86%的温室气体排放源于一级和二级化粪池,一级、二级和三级化粪池的温室气体排放通量分别为407.5、383.0、127.7 g/(m2·h)二氧化碳当量;CH4是本污水贮存单元中产生的主要的温室气体,一、二、三级化粪池排放的温室气体总量中,CH4排放的贡献率分别为95%、96%、95%,控制一、二级化粪池甲烷排放将大幅度减少猪场污水温室气体排放.     

育肥猪舍甲烷排放浓度和排放通量的测试与分析

畜禽养殖是重要的温室气体排放源,畜禽养殖的甲烷排放量受动物生长特性、粪便收集方式和气候条件的影响。为了探讨中国特有的饲养管理方式下育肥猪舍温室气体排放规律,为减少甲烷排放提供依据,该研究在北京选择一典型猪场,对不同季节育肥舍的甲烷排放浓度进行了试验测定,从2004年5月至2005年3月,每2个月一次连续采集72～80 h甲烷浓度和相关数据,并根据二氧化碳平衡原理,对猪场的甲烷排放量进行了估算。结果表明：育肥猪舍内甲烷浓度有明显的季节性和日变化特性,2005年1月舍内甲烷的平均浓度为(22.98±10.52)mg/m³,7月舍内甲烷浓度为(2.68±0.68)mg/m³;每日最低甲烷浓度出现在9:00 am～17：00 pm时段;冬季舍内二氧化碳浓度明显偏高,夜间比允许浓度高1倍;每头育肥猪饲养期间的甲烷排放量为68.10～207.01 mg/h,折合每标准动物单位排放量：436～1185 mg/h·(500 kg),在IPCC推荐的发展中国家猪呼吸代谢甲烷排放1.0 kg/(a·头)范围内。     

夏季猪场污水贮存过程中CO2、CH4排放试验

猪场粪污是重要的温室气体排放源,针对中国缺乏猪场污水贮存过程中温室气体排放参数的问题,该文选择温度较高的夏季,利用动态箱法于2007年6月对猪场的三格式化粪池进行了CO<2、CH₄气体排放测试。测试结果表明：当大气平均温度为28.4℃时,86%的温室气体排放源于一级和二级化粪池,一级、二级和三级化粪池的温室气体排放通量分别为407.5、383.0、127.7 g/(m2?h)二氧化碳当量;CH₄是本污水贮存单元中产生的主要的温室气体,一、二、三级化粪池排放的温室气体总量中,CH₄排放的贡献率分别为95%、96%、95%,控制一、二级化粪池甲烷排放将大幅度减少猪场污水温室气体排放     

翻耕对冬闲农田CH4和CO2排放通量的影响初探

通过连续观测,比较了冬闲农田翻耕和不翻耕情况下甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)的排放通量。结果表明：翻耕能显著增加CO2的排放通量,但这种影响只在翻耕后的4d内较明显;翻耕对CH4排放通量的影响在翻耕后的3d内比较明显,表现为翻耕初期导致CH4的峰值排放,而在6～8h后,则对降低CH4的排放有一定的作用。且CH4和CO2排放通量与气温呈显著正相关。     

寒冷气候区规模化妊娠猪舍氨气和二氧化碳排放规律

集约化养猪生产是氨气和二氧化碳排放的重要来源。为探究中国新建大规模猪场具有代表性的妊娠猪舍气体排放规律,选取寒冷气候区平层与楼房养殖模式下2个典型机械通风妊娠猪舍进行试验,猪舍清粪方式分别为尿泡粪和刮粪板清粪,在冬夏季节测算NH3和CO2排放规律。研究结果表明,平层猪舍冬季和夏季NH3日均排放量分别为（17.4±5.3）和（65.8±4.8）mg/kg,楼房猪舍夏季排风过滤器前后NH3日均排放量分别为（150.9±8.6）和（84.6±6.8）mg/kg;平层猪舍冬季和夏季CO2日均排放量分别为（8.9±0.8）和（18.1±3.1）g/kg,楼房猪舍夏季排风过滤器前后分别为（11.7±1.8）和（15.7±1.9）g/kg;平层猪舍夏季NH3和CO2排放量均高于冬季。平层“尿泡粪”猪舍NH3日均排放量在1个排污周期内呈现波动性变化;楼房“刮粪板清粪”猪舍NH3日均排放量表现为日周期波动性且呈双驼峰趋势,峰值区间与每日清粪时间一致。平层猪舍和楼房猪舍冬夏季CO2排放率均呈现日变化规律,峰值区间与猪只饲喂时间相符,排放率与猪只活动量和日龄正向相关。该研究为寒冷气候区规模化平层和楼房养殖典型妊娠猪舍的NH3和CO2排放规律提供了基础数据支撑。     

北京夏季机械通风育肥猪舍CO2、NH3排放和耗水量研究

为明确拔塞式清粪机械通风育肥猪舍夏季CO2和NH3的排放量及猪舍耗水量,并建立中国类似设施猪舍的气体排放及水的消耗量基线及寻求减排和节水空间,选择北京市拔塞式清粪机械通风育肥猪舍,设计机械通风系统的通风量测量系统,并测量机械通风量,从2015年7月25日至8月11日(共18d)监测猪舍NH3、CO2排放量和耗水量.试验结果表明,NH3排放量平均值为(23.4±11.0)g/(d·500kg),范围为4.3~49.5g/(d·500kg).NH3的排放量在08:00和14:00极显著高于10:00,12:00、16:00和18:00时的排放量(P<0.001),可能是人工清粪行为导致NH3排放量降低.CO2排放量平均值为2.73±0.78kg/(d·500kg),最大和最小排放量分别是5.00和1.00kg/(d·500kg),44%的日平均排放量为2.5~3kg/(d·500kg),92%的日平均排放量小于4.0kg/(d·500kg),日间CO2排放量在12:00达到高峰.育肥猪耗水量的最大值、最小值和平均值分别为90.0,19.6和47.0L/(d·pig).     

菜地土壤CO2与N2O排放特征及其规律

为了解不同集约化类型菜地土壤CO2和N2O排放特征及影响因子,选取京郊20年露地老菜地(OV20)、3年菜地种植历史的露地新菜地(OV3)、3年大棚菜地(GV3),以及相邻的当地典型粮田玉米地(Maize)4个类型地块,研究了春黄瓜生育期间土壤CO2和N2O排放特征及影响因子。结果表明:1)春黄瓜生育期间的土壤CO2排放通量主要受土壤5 cm处温度(指数关系)和土壤水分(对数关系或二次抛物线关系)影响;期间玉米地土壤CO2平均排放通量为(346.8±56.5)mg.m-2.h-1,20年露地菜地、3年露地菜地有机肥处理、3年露地菜地配施处理、3年大棚菜地的土壤CO2平均排放通量分别是玉米地的1.38、1.21、1.39和1.56倍。2)土壤N2O排放通量与施肥活动密切相关,排放高峰都出现在氮肥施用后,并受土壤温度和水分的影响。基肥后土壤温度低(15～20℃),排放峰出现在第5 d,排放峰持续时间(长达20 d)与施肥量相关;追肥后土壤温度高(>20℃),排放高峰发生早(追肥后第3 d),但因追肥用量低,因此持续时间短(仅一周)。3)黄瓜生长期内玉米地N2O累积排放量为N(1.95±0.10)kg.hm-2,20年老菜地、3年大棚菜地和3年新菜地N2O累积排放量分别是同期大田玉米地的1.67、1.95和1.99倍。4)本实验中春黄瓜生长季菜地土壤化肥氮N2O排放系数在1.86%～4.71%之间,显著高于IPCC旱地排放缺省值1%。其中,新菜地排放系数高于老菜地,设施菜地排放系数高于露地菜地;但有机肥氮的N2O排放系数则远远低于化肥氮的排放系数,仅为0.11%。     

猪舍氨气排放预测模型的研究现状

该文就氨气对环境的影响和猪舍氨气排放机制进行了简要的叙述,详细综述了氨气排放的机理模型和基于不同因素建立的经验模型。从中可以看出,国外对氨气排放的模型做了大量的研究,也取得了一定的研究成果,但是不同的研究结果有一定的差异。最后针对我国的实际情况,对我国氨气排放需进一步研究的问题进行了探讨。     

猪舍氨气排放预测模型的研究现状

该文就氨气对环境的影响和猪舍氨气排放机制进行了简要的叙述,详细综述了氨气排放的机理模型和基于不同因素建立的经验模型。从中可以看出,国外对氨气排放的模型做了大量的研究,也取得了一定的研究成果,但是不同的研究结果有一定的差异。最后针对中国的实际情况,对中国氨气排放需进一步研究的问题进行了探讨。     

覆盖及堆积高度对肉牛粪便温室气体排放的影响

为了研究覆盖对不同堆积高度肉牛固体粪便温室气体（N2O、CH4和 CO2）排放量的影响,试验采用静态箱的方法研究了20和40 cm堆积高度时覆盖或者不覆盖情况下肉牛粪便温室气体的排放量。结果表明,堆积40 cm的牛粪CH4的累积排放量显著高于20 cm处理,而N2O和CO2累积排放量显著降低。覆盖显著增加了牛粪N2O的排放量和40 cm高度牛粪的CH4排放量,降低了40 cm高度牛粪CO2的排放量,而对20 cm高度牛粪CH4和CO2排放无显著影响。根据CH4和N2O在100 a 尺度上相对CO2的全球增温潜势计算出综合温室效应,无覆盖处理的20和40 cm牛粪的综合温室效应分别为(101.07±6.28）和(94.67±3.29)g/kg,覆盖处理的20和40 cm牛粪的综合温室效应分别为(104.20±6.78)和(103.43±3.21)g/kg,堆积高度为40 cm且无覆盖的综合温室效应最小。     

Above and Below Ground Measurements of Greenhouse Gases from Swine Effluent Amended Soil

Abstract

As a means of economic disposal and to reduce need for chemical fertilizer, waste generated from swine production is often applied to agricultural land. However, there remain many environmental concerns about this practice. Two such concerns, contribution to the greenhouse effect and stratospheric ozone depletion by gases emitted from waste‐amended soils, have not been thoroughly investigated. An intact core study at Auburn University (32 36′N, 85 36′W) was conducted to determine the source‐sink relationship of three greenhouse gases in three Alabama soils (Black Belt, Coastal Plain, and Appalachian Plateau regions) amended with swine waste effluent. Soil cores were arranged in a completely random design, and treatments used for each soil type consisted of a control, a swine effluent amendment (112 kg N ha^?1), and an ammonium nitrate (NH₄NO₃) fertilizer amendment (112 kg N ha^?1). During a 2‐year period, a closed‐chamber technique was used to determine rates of emission of nitrous oxide (N₂O)–nitrogen (N), carbon dioxide (CO₂)–carbon (C), and methane (CH₄)–C from the soil surface. Gas probes inserted into the soil cores were used to determine concentrations of N₂O‐N and CO₂‐C from depths of 5, 15, and 25 cm. Soil water was collected from each depth using microlysimeters at the time of gas collection to determine soil‐solution N status. Application of swine effluent had an immediate effect on emissions of N₂O‐N, CO₂‐C, and CH₄‐C from all soil textures. However, greatest cumulative emissions and highest peak rates of emission of all three trace gases, directly following effluent applications, were most commonly observed from sandier textured Coastal Plain and Appalachian Plateau soils, as compared to heavier textured Black Belt soil. When considering greenhouse gas emission potential, soil type should be a determining factor for selection of swine effluent waste disposal sites in Alabama.     

二氧化锰对微好氧堆肥腐熟、温室气体及臭气排放的影响

为探究锰矿物添加对微好氧堆肥过程腐熟、温室气体和臭气排放的影响,该研究以由厨余垃圾、水稻秸秆、羊粪和尾菜组成的多元混合物料堆肥为研究对象,共设3个处理,采用间歇通风方式,将通风速率为0.14 L/（kg·min）设置为好氧堆肥对照（CK）,速率为0.06 L/（kg·min）为微好氧处理（T1）,添加二氧化锰（MnO₂）的微好氧处理为T2。结果表明：多元废弃物好氧或微好氧堆肥在堆制70 d后均能腐熟,但T2处理腐熟度显著高于T1。微好氧处理T1、T2减少了26.47%～30.29%的NH₃和33.19%～38.60%的N₂O的排放,总温室效应减少了29.26%～31.38%。臭气的排放集中在前14 d,T1、T2处理的H₂S和VOCs的释放量显著增加了320.35%～501.04%和39.82%～53.63%。因此,微好氧堆肥可达到减排目的,但却加剧臭气的排放;MnO₂可提高促进堆肥腐熟,降低温室气体和臭气的排放。     

不同氮肥处理春玉米温室气体的排放

春玉米种植过程中会造成直接和间接的温室气体排放。该文采用生命周期的方法综合评估了不同施肥处理下的温室气体排放,目的是筛选出既能保证产量和经济效益,又能有效减排的措施。4种不同的施肥处理包括：当地传统施肥方式、尿素处理、硫包衣尿素、尿素添加双氰胺处理。采用静态箱-气相色谱法连续监测土壤 N2O排放,并计算了不同肥料处理的N2O排放总量;计算了肥料生产、运输、农田耕作管理能源消耗、种子生产等的温室气体排放,计算了春玉米全生命周期中温室气体排放总量、单位产量、万元产出的温室气体排放量。结果表明,不同处理施肥造成的N2O排放量、全生命周期中温室气体排放总量、单位产量排放强度和净收益排放强度的排序均为传统施肥处理＞尿素处理＞尿素添加双氰胺处理＞硫包衣尿素处理。传统施肥处理的N2O排放总量极显著高于其他3个处理（P＜0.01）;硫包衣尿素处理的N2O排放总量显著低于尿素处理（P＜0.05）,与尿素添加双氰胺处理无显著差异（P＞0.05）。不同处理的全生命周期排放总量、单位玉米产量排放量和万元净产值排放量变化范围分别是2.56～4.11 t/(hm2·a)、216.6～364.1 kg/t和1.15～2.19 t/万元。和传统施肥处理相比,硫包衣尿素处理可分别降低温室气体（greenhouse Gas,GHG）排放总量、单位玉米产量排放和万元净产值碳排放37.8%、40.5%和47.3%,尿素添加双氰胺处理可降低36.5%、38.6%和45.9%。化肥尤其是氮肥的生产在春玉米种植过程中对碳足迹的贡献最大,占42.4%～55.0%;玉米生产过程中的N2O排放次之,占20.8%～26.1%。在保证粮食产量和经济效益的前提下,硫包衣尿素处理和尿素添加双氰胺处理2种施肥方式具有较低的碳排放强度,可作为当地较为合理的施肥方式进行推广。     

蛋鸡舍冬季CO2浓度控制标准与最小通风量确定

中国现行的蛋鸡舍内CO_2浓度控制的农业行业标准为1 500 mg/m~3,主要适用于传统的刮板式清粪鸡舍。目前新建、改建鸡舍都采用传送带清粪方式,鸡舍内的相对湿度和氨气等有害气体浓度均明显减少,其冬季最小通风量和舍内CO_2浓度参数标准均有待重新研究。该文通过总结分析国内外相关学者对不同清粪方式蛋鸡舍内NH_3、CO_2浓度的测试数据,提出传送带清粪蛋鸡舍内CO_2浓度取值建议,并根据CO_2浓度平衡原理,提出该类蛋鸡舍冬季最小通风量的取值建议。结果表明:传送带清粪蛋鸡舍内CO_2浓度参数控制标准建议可取5 000 mg/m~3;蛋鸡舍冬季连续通风最小通风量为0.40~0.50 m~3/(h·kg)。该研究为中国新建、改建传送带清粪模式蛋鸡舍CO_2浓度参数标准的取值以及调控蛋鸡舍冬季通风与保温矛盾等问题提供了参考依据。     

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。     

不同施肥量对设施菜地N2O排放通量的影响

为明确北京地区设施菜地的N2O排放特征,寻求既能减少N2O排放又使蔬菜增产或保持原有产量的切实有效措施,该研究采用静态箱/气相色谱法对北京地区设施菜地的黄瓜进行了全生长季N2O排放通量的观测,并分析了不同施肥量对N2O排放量、蔬菜产量和经济效益的影响。结果如下：土壤N2O排放通量的季节变化有明显的时间变异性,试验初期受基肥的影响,N2O排放量较大,随着时间的推移,土壤N2O排放量有所减少并保持稳定;试验后期由于追肥,出现一次排放高峰,且持续时间较长。各处理土壤N2O排放总量的次序是：T4（常规施肥量+鸡粪）＞T3（3/4常规施肥量+鸡粪）＞T1（1/4常规施肥量+鸡粪）＞T2（1/2常规施肥量+鸡粪）＞Tn（鸡粪）＞T0（无肥处理）,各处理之间N2O排放量差异达到极显著水平。综合考虑施肥量、N2O排放量和黄瓜产量,研究认为T3（3/4常规施肥量+鸡粪）的施肥量比较合理,可以为合理施肥、降低农民生产成本以及估算中国农田温室气体排放量和编制温室气体排放清单提供 依据。     

不同有机物料还田对农田系统净温室气体排放的影响

农业有机物料的循环利用不但能解决自身对环境的污染问题、为农田提供养分,而且对增加土壤碳库、减少温室气体(GHG)排放和应对气候变化也发挥着重要作用。该文选用来自5个涉农系统的有机物料(秸秆、沼渣、菌渣、酒渣和猪粪)进行还田,以单施化肥为对照,基于田间定位试验,研究不同有机物料还田对农田土壤碳库、土壤温室气体排放的影响,在此基础上采用土壤碳库法对农田系统净温室气体排放(NGHGE)进行综合评价。2013-2015年的结果表明:1)与无机肥对照相比,有机物料还田均不同程度地提高农田土壤固碳能力,2013-2015年平均提高0-20cm土壤碳储量63.52%,其中秸秆、沼渣、菌渣、酒渣和猪粪分别比无机肥提高33.13%、86.34%、75.97%、52.66%和69.48%,来自农田系统外的几种有机物料还田效果优于秸秆,更有利于土壤碳储量的增加。2)除秸秆外,有机物料还田均不同程度地增加土壤温室气体排放,与无机肥对照相比,土壤增温潜势(GWPsoil)平均增幅达到67.23%,其中,沼渣、菌渣、酒渣和猪粪处理的土壤GWPsoil分别比秸秆还田处理高30.23%、27.84%、62.10%和52.55%,秸秆还田低于酒渣和猪粪处理(P0.05)。3)各处理的NGHGE均为正值,代表各处理均为温室气体的源,但是,除了菌渣还田处理的NGHGE高于无机肥之外,其他有机物料还田的NGHGE显著低于无机肥处理(P0.05),秸秆、沼渣、酒渣和猪粪的NGHGE分别比无机肥低52.78%、56.30%、54.19%和90.35%,说明猪粪、沼渣和酒渣经过农田系统外循环后还田之后减少温室效应效果优于直接还田的秸秆。综合显示,农业有机物料的循环利用有利于土壤碳储量的增加,除了菌渣之外,猪粪、沼渣、酒渣和秸秆还田虽均增加了土壤温室气体排放,综合土壤固碳和排放,整个农田系统的净温室气体排放还是减少了。