青藏高原北缘3种高寒草地的CH4CO2和N2O通量特征的初步研究

高寒草地温室气体排放研究已成为高寒草地与气候变化关系的重要议题之一,但目前的研究多集中于单种类型草地的温室气体通量研究,缺乏多种草地类型间的比较。本研究于2009年以高寒草甸、栽培草地和高寒灌丛为研究对象,利用静态箱法研究3种草地的CH_4、CO_2和N_2O通量特征。结果显示,天然高寒草甸、栽培草地和高寒灌丛是大气CH_4的汇,大气CO_2和N_2O的源,其CH4通量分别为-21.4、-28.1和-41.1μg·m~(-2)·h~(-1);CO_2通量分别为360.6、447.9和475.1 mg·m-2·h-1;N_2O通量分别为34.2、51.6和50.6μg·m~(-2)·h~(-1)。生长季的高寒草地CH_4吸收占全年的42.4%~45.6%,生长季的CO_2和N_2O排放量分别占全年的64.1%~67.8%和37.9%~66.7%。土壤5 cm温度与CH_4、CO_2、N_2O通量分别呈负相关、正相关和正相关关系,除高寒草甸CH_4通量外土壤5 cm与其他草地温室气体通量均达到显著水平(P0.01);土壤湿度与草地CH_4和CO_2通量呈正相关,与N_2O通量呈负相关,但仅与高寒草地CH_4和CO_2相关性达到显著水平(P0.01)。土壤呼吸温度敏感性大小(Q10)值显示,CO_2通量较CH_4和N_2O通量对温度更为敏感。将3种草地的CH_4、N_2O通量值换算为等量CO_2后发现草地温室气体通量造成的温室效应表现为高寒灌丛栽培草地高寒草甸。     

黄土高原不同种植年限苜蓿地土壤温室气体排放特征

紫花苜蓿(Medicago sativa)作为黄土高原退耕还林主要草种,其种植面积日益扩大。本研究依托布设在黄土高原雨养农业区不同种植年限的苜蓿栽培试验,分析不同种植年限苜蓿草地(14、12、5 a)土壤温室气体(CO_2、N_2O和CH_4)排放特征的影响,同时从土壤温度、含水量及酶活性的角度探究不同种植年限苜蓿对以上温室气体的影响机制。结果表明,黄土高原苜蓿地为CO_2和N_2O的排放源,CH_4的吸收汇;在测定期内CO_2排放速率表现为6月最高,1月最低;N_2O排放速率表现为7月最高,12月最低;CH_4吸收速率表现为7月最高,3月最低。CO_2累计排放量表现为5 a 14 a 12 a,5 a苜蓿地较12 a苜蓿地和14 a苜蓿地分别显著增加16.60%、13.01%(P 0.05);N_2O累计排放量表现为14 a 12 a 5 a,不同处理间差异不显著(P 0.05);CH_4累计吸收量表现为5 a 12 a 14 a,各处理间差异显著。分析综合增温潜势发现5 a苜蓿地增温潜势显著高于12 a和14 a苜蓿地。逐步回归分析表明,CO_2排放通量主要影响因素为土壤温度和水分(R~2=0.870),N_2O排放通量主要影响因素为土壤温度(R~2=0.930),CH_4排放通量主要影响因素为土壤温度和脲酶含量(R~2=0.962)。     

不同因素发酵床模拟养牛对温室气体排放的影响

为研究发酵床养牛温室气体的排放特点,利用四因素三水平正交试验方法,检测模拟发酵床养殖肉牛过程中CO_2、CH_4和N_2O气体的排放水平。结果表明:发酵床中CO_2排放高峰期集中在发酵中期,N_2O和CH_4排放高峰期集中在发酵初期;影响发酵床温室气体排放总量的关键因素是微生物菌剂,其次是发酵床垫料的厚度、垫料翻抛频率和每日添粪重量。模拟发酵床养殖肉牛过程中温室气体的排放量随发酵时间的延长逐渐减少。在使用仰韶生酵剂、垫料厚度30 cm、翻抛周期15 d、牛粪日添加量3.06 kg时温室气体排放量最少。     

低碳畜牧业在规模化猪场设计、猪群饲喂及粪污处理的路径选择

正全球气候变化是当今国际社会普遍关注的全球性问题,主要原因是由于人类活动向大气中排放大量二氧化碳(CO_2)、甲烷(CH_4)和氧化亚氮(N_2O)等温室气体引起的,解决气候变化的根本措施就是减少人为温室气体排放。自工业革命以来,大气中的温室气体如CO_2、CH_4和N_2O的浓度分别增加了40%、150%和20%,并分别达到了历史最高浓度水平:391mL/m~3,1 803μL/m~3和324μL/m~(3[1])。在中国,农业源排放的CH_4和N_2O的量分别占全国人为温室气体排放量的     

网上平养模式下肉鸡温室气体排放的研究

本试验旨在利用呼吸舱测定白羽肉鸡温室气体(CO_2、N_2O和CH_4)的排放量并研究其排放趋势。选取300只体重相近、健康的1日龄爱拔益加肉鸡,平均分配在3个呼吸舱中,网上平养至42日龄。试验期间实时监测通风量及进气口、排气口处的CO_2、N_2O和CH_4浓度,计算气体排放量。结果表明,白羽肉鸡平均CO_2、N_2O和CH_4排放量分别为(31.40±11.45)g·d-1·bird-1、(9.13±0.43)mg·d-1·bird-1和(0.40±0.15)mg·d-1·bird-1;42d生长期内CO_2、N_2O和CH_4总排放量分别为(1 318.94±480.91)g·bird-1、(374.01±17.68)mg·bird-1和(16.67±6.17)mg·bird-1。肉鸡CO_2和N_2O每日排放量均随日龄增加而增多,且分别在24和27日龄之后维持在平稳状态;CH_4排放较少,在评估温室气体对环境的影响时可以不予考虑。     

大气所农田生态系统温室效应研究获进展

正当谈到农田生态系统的温室效应贡献时,大家想到的往往是旱地氧化亚氮(N_2O)和水田甲烷(CH_4)排放,常常忽视了高水肥投入、轮作和秸秆还田等管理措施产生的农田固碳效应,综合考虑碳循环和温室气体交换过程,农田到底是总的温室气体排放源还是吸收汇?中国科学院大气物理研究所地气碳氮交换研究团队在汾渭平原典型冬小麦-夏玉米轮作农田和棉花田上开展了两周年温室气体(N_2O、CH_4和二氧化碳)地气界面交换通量和净生态系统碳收支观测研究。对于一年两熟的玉麦轮作农田,     

遵义市畜牧业发展与温室气体排放研究

为了对遵义市畜禽养殖业温室气体排放进行估算,笔者结合气候变化委员会和省级温室气体清单编制指南中的参数和最新的文献统计资料对各类温室气体中的CH_4和N_2O排放量进行了估算。结果表明:遵义市的CH4年排放量为8.81×10~7kg,N_2O为1.07×10~6kg;按照温室气体排放当量进行计算,遵义市畜禽CO_2的排放量为181万t CO_2当量,其中牛产生的CO_2当量占总排放量的69.51%,猪占19.37%,羊占5.28%,家禽占4.92%。说明养牛业是遵义市温室气体排放的关键,其次是养猪业,因此在未来养殖业减排中需要考虑养牛业和养猪业的减排措施,促进低碳高效畜牧业发展。     

牦牛放牧对青藏高原东南缘泥炭沼泽湿地CO2排放的影响

选取青藏高原东南缘碧塔海湿地内的典型泥炭沼泽地为研究区,研究了牦牛放牧干扰对泥炭沼泽湿地CO_2排放的影响。结果表明,牦牛放牧对泥炭沼泽湿地CO_2排放有显著影响。牦牛放牧干扰下,泥炭沼泽湿地CO_2排放通量表现为粪斑粪斑+践踏对照践踏(P0.05)。试验期间,粪斑、粪斑+践踏、对照和践踏的CO_2排放通量平均值分别为14.38、9.48、4.71和2.60μmol·(m~2·s)~(-1)。对照的CO_2排放通量与10cm土壤温度呈显著正相关关系(P0.05),而粪斑、践踏、粪斑+践踏的CO_2排放通量均与10cm土壤温度无相关关系(P0.05)。牦牛放牧过程中,粪便输入促进了泥炭沼泽湿地CO_2排放,践踏抑制了泥炭沼泽湿地CO_2排放,放牧干扰减弱了土壤温度对CO_2排放的影响。     

畜牧业温室气体排放及其减排研究进展

温室气体排放是造成当今全球气候变暖的重要原因,而畜牧业中的温室气体(CO_2、CH_4、N_2O等)特别是反刍动物中甲烷的排放是造成温室气体排放量增加的重要因素。大量温室气体的排放不仅加剧了温室效应,同时也造成动物饲料营养成分的损失和畜舍内环境的污染。本文综述了畜牧业温室效应的发展状况及减排影响的研究进展,以期为畜牧业的绿色发展提供参考。     

规模化蛋鸡养殖粪便管理过程碳足迹及其温室效应初探

畜禽养殖已经成为农业活动温室气体排放的主要来源之一,蛋鸡养殖的粪便管理过程是温室气体排放的重要环节,但研究较少。试验选择典型规模化蛋鸡养殖场为对象,研究清粪、运输、处理和利用四个阶段甲烷(CH_4)和二氧化碳(CO_2)排放量的差异,分析规模化蛋鸡养殖粪便管理过程碳足迹及其温室效应。结果显示:养殖规模为60万只的蛋鸡场粪便管理过程每天向大气排放的CH_4的量为(43 022.12±656.57)L,CO_2的量为(847 695.27±993.92)L,温室气体为(1 751 159±14 756.99)L CO_2-eq;平均每只蛋鸡排放(2.92±0.02)L CO_2-eq;每生产1 kg鸡蛋粪便管理过程的碳足迹为(0.135±0.001)kg CO_2-eq;蛋鸡粪便管理四个阶段的温室气体排放量差异显著(P0.05),其相互关系为:利用阶段处理阶段清粪阶段运输阶段。本研究能为规模化蛋鸡场粪便管理过程筛选温室气体减排技术和降低碳排放强度提供科学支撑。     

土壤水分波动对高寒草甸生态系统CO2和N2O排放的影响

受地形和气候的影响,高寒草地土壤经历着频繁的土壤水分波动过程,为探索土壤水分波动对青藏高原高寒草甸生态系统CO_2和N_2O排放的影响,采用原状土柱模拟土壤由高含水量(60 cm3·cm-3)到低含水量(30 cm3·cm-3)再到高含水量(60 cm3·cm-3)的波动过程,各阶段持续时间相应为38、57和46 d,并以恒定含水量(60 cm3·cm-3)为对照,研究了高寒草甸生态系统CO_2和N_2O的释放量及其与土壤温湿度、土壤铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)和可溶性有机碳(DOC)的关系。结果表明,土壤水分波动增加了高寒草甸生态系统CO_2排放通量。在土壤水分波动过程中,CO_2排放通量与土壤温度呈正指数关系;在开始的高含水量阶段,CO_2排放与DOC含量有显著正相关关系(P0.05),但在低含水量阶段,相关性不明显(P0.05);土壤水分波动显著降低了N_2O的排放(P0.05)。恒湿对照的N_2O通量与其土壤NH4+-N含量呈极显著负相关关系(P0.01),土壤水分波动处理的N_2O通量与土壤NH4+-N和NO3--N含量相关性均不显著(P0.05)。     

青藏高原纳木错高寒草原温室气体通量及与环境因子关系研究

青藏高原广泛分布着以高寒草甸和高寒草原为主的陆地生态系统。由于高寒草地生态系统异质性较大,对高寒草地主要温室气体通量的估算具有较大的不确定性。为研究高寒草原温室气体通量规律及其驱动因子,并为动态碳-氮耦合模式在高寒生态系统的参数化与检验提供数据支持,于2008年7-9月,使用静态箱-气相色谱法在位于青藏高原腹地的纳木错高寒草原开展了主要温室气体通量(CO₂,CH₄,N₂O)及环境因子的同步观测。结果表明:纳木错高寒草原生态系统CH₄,N₂O通量和CO₂排放分别为:-0.047 mg·m^-2·h^-1,0.49μg·m^-2·h^-1和208.2 mg·m^-2·h^-1;在季节尺度上,土壤温度与CO₂排放呈显著正相关,与N₂O和CH₄通量线性关系不显著;土壤含水量与CH₄和N₂O通量呈正相关关系,但与CO₂通量无显著相关。在日变化尺度上,土壤湿度稳定,土壤温度变化与N₂O和CO₂通量成正相关,对CH₄通量影响不显著。     

陇东黄土高原草地与畜粪夏季的温室气体排放

采用静态箱法测定了陇东黄土高原天然草地、栽培草地[紫花苜蓿(Medicago sativa)地]、撂荒地、猪粪和羊粪8月份3种主要温室气体的通量,甲烷排放量分别是-290.212、-204.18、-180.14、47.84和33.59mg·(d·m~2)~(-1),CO_2排放值分别是266.99、418.72、947.31、6 110.63和14 771.80mg·(d·m~2)~(-1),N_2O排放值依次为-4.87、-2.56、5.31、1 050.55和1 911.76mg·(d·m~2)~(-1),温室气体排放总量分别为-8 395.69、-5 425.62、-2 012.6、568 110.19和310 915.58mgCO_2·(d·m~2)~(-1)。研究区3种草地土壤表现为碳汇,天然草地碳汇效应最好,粪肥表现为碳源。猪粪和撂荒地土壤的3种温室气体通量均与7.5cm土温线性相关。猪粪和羊粪系统温室气体间的排放均呈线性关系。     

处理阶段和季节对猪场粪污碳氮气体排放规律的影响

为研究南方集约化猪场粪污"厌氧发酵—一级氧化塘—二级氧化塘"三级处理不同处理阶段及不同季节甲烷、二氧化碳、氨气、氧化亚氮和一氧化氮的排放规律。试验结果表明,同一处理阶段不同季节,粪水中NH_3的排放均按秋、春、夏、冬依次降低且各季间差异显著(P0.05);N_2O在厌氧发酵及一级氧化塘处理阶段排放规律是随秋、春、夏、冬依次降低,除在一级氧化塘春、夏季间无显著差异(P0.05)外其他各季间差异显著(P0.05),二级氧化塘夏、冬节连续监测结果为0,春、秋节排放量仅为0.47mg/(m~2·h)和0.43mg/(m~2·h),春秋与夏冬排放通量差异显著(P0.05);CO_2排放则在三级处理中分别为秋春夏冬、春冬夏秋、秋春冬夏依次降低,一级氧化塘夏秋季间差异不显著(P0.05),其他各季间差异显著(P0.05);CH_4在厌氧发酵处理阶段夏春秋冬依次降低,春与夏秋季无显著差异(P0.05),其他各季间差异显著(P0.05),而一二级氧化塘春秋夏冬依次降低,各季间差异显著(P0.05);一、二级处理过程中NO排放秋、春、夏、冬依次降低且各季间差异显著(P0.05),三级处理则按春、夏、秋、冬依次降低,夏季排放与秋季排放差异不显著(P0.05),其他各季间差异显著(P0.05)。相同季节不同处理阶段,随着处理的进行,粪水中NH_3、N_2O、CO_2、CH_4和NO的排放通量逐步减少且各处理间差异显著(P0.05),而且CO_2和CH_4的排放量均与粪水中DM、DOM和TOC含量具有相关性;N_2O、NH_3和NO的排放量均与粪水中氨氮、硝氮和DON含量具有相关性。     

2种吸附剂对秋季牛舍中CH_4、CO_2、H_2S和NH_3的吸附效果研究

CO_2、NH_3、CH_4和H_2S是牛舍内排放较多的4种温室气体,本试验使用2种成分组成有差异的球状固体分子筛吸附剂对秋季牛舍内以上4种气体进行吸附试验。设置1个对照组和2个试验组,初始条件相同,对照组为不放置吸附剂的通风扇,试验组为分别放置13X与活性氧化铝吸附剂的通风扇。结果表明:2种吸附剂的吸附能力随着时间的增加而逐渐降低,活性氧化铝吸附剂对4种气体的吸附能力较13X吸附剂更好;13X吸附剂在第24小时后需更换,活性氧化铝吸附剂在第28小时后需更换;13X吸附剂和活性氧化铝吸附剂对牛舍中CH_4、CO_2、H_2S和NH_3均表现出良好的吸附能力。     

黄土高原雨养农业区不同种植模式土壤温室气体排放特征

研究陇中黄土高原旱作农田,设置了苜蓿-苜蓿(L-L)、苜蓿-休闲(L-F)、苜蓿-小麦(L-W)、苜蓿-玉米(L-C)、苜蓿-马铃薯(L-P)和苜蓿-谷子(L-M)6个处理,采用静态箱-气相色谱法和碳通量测量系统LI-8100对苜蓿后茬轮作不同作物土壤温室气体排放动态及其影响因素进行了测定与分析。研究结果表明,农田土壤表现为CO2源、N2O源和CH4吸收汇,且呈现夏秋高,春冬低的季节性变化特征。L-L处理的CO2累积排放量最高,L-W处理较之降低了42.43%;L-C处理的N2O累积排放量最高,L-P处理最低;CH4吸收量以L-M处理最高,较L-F和L-L分别增加了62.71%和31.87%,综合增温潜势表现为L-LL-ML-CL-PL-FL-W。相关分析结果表明,CO2、CH4、N2O排放量与脲酶、过氧化氢酶活性及土壤温度呈极显著相关(P0.01),与土壤水分在不同土层有显著相关性;逐步回归分析发现,土壤温度、过氧化氢酶是CO2和CH4排放的主导因素,土壤温度极显著影响气体排放,N2O排放主要受到环境因子的影响。综合来看,与长期苜蓿连作相比,黄土高原地区苜蓿种植一定年限之后轮作粮食作物能减少土壤温室气体排放量,减弱农田温室气体的增温效应,其中以小麦效果最佳。     

北京规模化奶牛养殖企业温室气体排放量评估

为了研究北京规模化奶牛养殖企业温室气体的排放情况,尤其是碳排放管理水平较高养殖企业的温室气体排放特点,通过调研获取了北京8家碳排放管理水平较高的规模化奶牛养殖企业的基础数据。本研究依据联合国粮农组织奶业温室气体排放量评估框架、政府间气候变化专门委员会组织编写的《2006年IPCC国家温室气体清单指南》以及北京市《温室气体排放核算指南畜牧养殖业》标准(公示中),以北京8家规模化奶牛养殖企业2015年的生产数据为基础,对其温室气体排放量进行评估。由评估结果可知,北京碳排放管理水平较高的规模化奶牛养殖企业中,肠道发酵是主要的排放源,占总排放量的77.65%;奶牛场的能源消耗和粪便管理温室气体排放量接近,分别占总排放量的11.24%和11.11%。北京市规模奶牛场的主要温室气体是CH_4和CO_2,分别占80.15%和11.24%,每生产1kg标准奶(FPCM)的温室气体排放量为0.95kg CO_2。根据本研究结果,可为北京市和其他城市奶牛养殖企业确定温室气体减排目标提供参考依据。     

夏季放牧强度对藏北草原温室气体排放的影响

高寒草原是我国青藏高原最主要的放牧草地类型之一,为了研究放牧强度对其温室气体排放的影响,在藏北紫花针茅(Stipa purpurea)草原进行不同放牧强度试验,并采用静态箱法在夏季放牧期间对不同放牧强度下CO2、CH4和N2O 3种主要的温室气体排放情况进行了测定。结果表明,高寒紫花针茅草原CO2的排放在适宜的放牧强度下随放牧强度的增加而增加,但当放牧强度继续增大至重牧水平时,CO2排放降低;放牧强度的增加会显著(P0.05)降低高寒紫花针茅草原对CH4的吸收,但不改变草原作为CH4汇的功能;轻牧对高寒紫花针茅草原N2O排放无显著影响,当放牧强度达中牧或重牧水平,N2O的排放也显著(P0.05)增加,且中牧与重牧相互之间差异显著(P0.05);以全球增温潜势折算总温室气体排放,CO2排放平均占总温室气体排放的约98%,CH4吸收和N2O的排放各只占约1%,CH4吸收与N2O的排放与放牧强度互为消长。     

呼吸面罩法与呼吸测热装置测定绵羊温室气体排放量的试验

为了明确呼吸面罩法与呼吸测热装置测定绵羊温室气体排放量之间的异同,试验选择8只体况良好、年龄相近的东北细毛羊×南非肉用美利奴杂交F1代羯羊,利用呼吸面罩法和呼吸测热装置分别对耗O_2量及CO_2排放量、CH_4排放量进行测定。结果表明:呼吸面罩法测定的耗O_2量和CO_2排放量显著高于呼吸测热装置(P0.05);而CH_4排放量两种方法间差异不显著(P0.05)。     

养殖业温室气体排放的影响因素及减排措施

21世纪以来温室气体大量排放造成的全球气候变暖已经引起了全世界的高度重视,如何减少二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、一氧化二氮(N2O)等温室气体(GHG)的排放,减缓温室气体带来的全球气候变暖已经成为亟待解决的战略性问题。养殖业温室气体的排放量,约占全球温室气体排放总量的18%,寻找有效途径减少温室气体排放迫在眉睫。本文主要从养殖场管理模式和粪污处理、不同家畜种类及其饲料组成,以及反刍动物瘤胃发酵调控等三方面阐述养殖业温室气体排放的影响因素,并据此提出温室气体减排措施。