应用反演式气体扩散技术测定奶牛场甲烷的排放特征

为了准确揭示奶牛场的甲烷排放特征,在我国首次采用国际上最新的反演式气体扩散技术与开路式激光仪相结合的研究方法,分别于2009年冬季和2010年春季测定了保定市某奶牛养殖基地甲烷的排放特征,测定期间养殖基地的动物总量平均为1 200头.结果表明,奶牛养殖场尺度的甲烷排放在冬季和春季均呈现出规律性的日排放特征,即养殖场甲烷日排放高峰出现在05:00、11:30和16:30,排放高峰的出现时间与上料时间基本吻合;冬季和春季试验期间该养殖场的反刍和粪尿甲烷总排放量分别为0.31 t·d-1和0.36t·d-1,养殖基地内整个牛群平均每头牛的反刍和粪尿甲烷日排放总量分别为0.26 kg·d-1和0.30 kg·d-1,春季的甲烷日排放量比冬季约高16.7%,初步揭示了奶牛场尺度甲烷排放的季节性差异.     

不同堆高奶牛粪便长期堆积过程中温室气体和氨排放特点

为定量评价牛粪长期堆积对大气环境的影响,分别采用静态箱-气相色谱和通气法测定了不同堆体高度(堆高)奶牛粪便41周堆积过程中CH_4、N_2O和NH33种气体的排放量,分析了堆高对3种气体累积排放量以及温室效应和PM2.5的影响。结果表明,堆高对温室气体和NH3累积排放量的影响差异显著。堆高25 cm的CH_4和N_2O累积排放量显著低于堆高50 cm,但堆高对NH3累积排放量的影响正好相反。奶牛粪便长期堆积过程中CH_4对温室效应贡献最大,贡献率为61.41%~63.97%,其次是N_2O,贡献率为32.71%~33.70%,NH3对温室效应的贡献很小,仅为2.33%~5.88%。堆高25 cm的堆体温室效应显著低于堆高50 cm。堆高25 cm的堆体对PM2.5的影响显著高于50 cm。     

江西省生猪养殖温室气体排放特征研究

概述了江西省生猪规模化养殖、生猪存栏量的区域分布特点及2004-2011 年变化趋势,对生猪养殖肠道甲烷排放、粪便处理甲烷和氧化亚氮排放机制进行了介绍,计算分析了各地区在不同时间段的生猪养殖温室气体排放特征以及影响生猪养殖温室气体排放的因素,并结合江西省省情提出了生猪养殖温室气体减排的建议和对策。     

长三角地区典型季节规模化奶牛场氨排放特征研究

为掌握长三角地区规模化奶牛场氨排放特征,通过在线高分辨率监测系统对典型规模化奶牛场的棚舍养殖、粪便堆肥和污水贮存环节进行连续监测,获取不同环节、不同季节的氨排放信息,并计算得到本地化氨排放系数及排放强度。结果表明：规模化奶牛场棚舍养殖、粪便堆肥和污水贮存3个环节的年均氨排放浓度分别为（2.53±0.88）、（2.68±1.72）mg·m^-3和（2.44±1.73）mg·m^-3,氨浓度季节变化趋势总体表现为夏季>秋季>春季>冬季,夏季为冬季的2.3~4.2倍。不同环节氨排放小时变化存在明显差异,主要受日气象因子变化、畜禽活动和清粪管理等因素影响。温度是影响奶牛养殖氨排放水平的主要气象因素,与棚舍养殖、粪便堆肥和污水贮存3个环节的氨浓度水平均呈极显著正相关关系,相关系数分别达到0.914、0.817和0.942,而风速和大气压强则与各环节氨排放浓度呈负相关关系。基于在线监测获得了奶牛养殖氨排放本地化系数,棚舍养殖、粪便堆肥和污水贮存3个环节的年均氨排放系数分别为（13.14±5.17）、（7.71±5.17）kg·头^-1·a^-1和（9.72±4.47）kg·头^-1·a^-1,全年合计氨排放系数为30.57 kg·头^-1·a^-1。采用本地实测氨排放系数,建立了长三角地区规模化牛场氨排放清单,2018年长三角地区规模化牛场氨排放总量为3.39万t,氨排放主要集中在安徽省中北部和江苏省北部等集约化畜禽养殖规模较大的地区,夏季氨排放总量和强度最高,达到了1.36万t和151 t·d^-1,是冬季的3倍多。     

长期施肥下黑土玉米田土壤温室气体的排放特征

研究不同施肥措施下东北黑土区玉米农田温室气体（CO₂、N₂O和CH₄）的排放量及其增温潜势,将为制定农业温室气体减排措施提供理论依据。本研究以国家（公主岭）黑土长期定位试验为平台,采用静态箱-气相色谱法对不同施肥措施下玉米农田土壤温室气体排放通量进行了监测,并分析了不同施肥处理间玉米田的综合温室效应差异。结果表明：各施肥处理土壤温室气体CO₂和N₂O的排放高峰均出现在玉米拔节期。农家肥和化肥配施（M₂NPK）处理土壤CO₂、N₂O排放通量和CH₄吸收量均显著高于施化肥处理（P<0.05）;施用化肥处理土壤CO₂、N₂O排放通量高于不施肥处理;撂荒区土壤CO₂排放通量最高,而土壤N₂O排放通量显著低于施肥处理;等施氮量条件下,化肥（NPK）处理土壤N₂O排放通量明显高于秸秆还田（SNPK）处理,而土壤CH₄净吸收量结果则截然相反。从土壤综合温室效应和温室气体强度可分析出,与不施肥（CK）比较,偏施化肥N和NPK处理的综合温室效应（GWP）分别增加了142%和32%,SNPK综合温室效应降低了38%;尤其是有机无机配施（M₂NPK）处理的综合温室效应为负值,为净碳汇。平衡施肥NPK和有机无机肥配施（SNPK和M₂NPK）温室气体排放强度（GHGI）较弱,显著低于不施肥（CK）和偏施化肥（N）处理,其中M₂NPK为-222 kg CO₂-eq·t^-1。因此,为同步实现较高的玉米产量和较低的温室气体排放强度,有机无机肥配施是东北黑土区较为理想的土壤培肥方式。     

NARSES模型在我国种植业氮肥施用氨排放估算中的应用研究

采用英国国家氨减排措施评价系统（NARSES）模型,计算出我国种植业氮肥施用氨排放量,排放强度时空分布。结果表明,2001年我国种植业氮肥施用氨排放量为1．60×10^9kg,其中排放量最大的月份为8月,占全年的17％,排放强度最大的地区为广东、河北、山东、河南、江苏和福建。     

典型季节规模化猪场氨排放特征研究

为探求典型季节规模化猪场主要污染环节的氨排放特征,通过高分辨率在线监测设备对上海典型某规模化猪场的肉猪养殖棚舍与堆粪棚的氨浓度进行连续监测,获取主要环节典型季节的氨排放通量水平。研究结果表明,肉猪养殖棚舍夏秋两季平均氨浓度水平分别为3.31±0.31 mg·m~(-3)和4.91±0.56 mg·m~(-3),而堆粪棚夏秋两季氨浓度水平分别为6.26±1.57 mg·m~(-3)和3.19±0.61 mg·m~(-3)。肉猪棚舍夏秋两季氨浓度日小时范围分别为2.9～3.7 mg·m~(-3)和3.8～5.5 mg·m~(-3),即夏季肉猪棚舍氨浓度呈先上升后下降的趋势,主要受温度、畜禽活动强度的影响;秋季肉猪棚舍氨浓度变化趋势为先下降后上升,主要受9:00—15:00机械通风运行模式的影响。肉猪养殖棚舍夏秋两季的氨排放通量分别为10.12±0.96 g·d~(-1)·头~(-1)和7.07±1.58 g·d~(-1)·头~(-1),堆粪棚夏秋两季氨排放通量分别为2.99±0.69 g·d~(-1)·头~(-1)和0.89±0.31 g·d~(-1)·头~(-1)。相关性分析表明,在夏季,通风量是影响肉猪养殖棚舍氨排放通量的主导因素,而在秋季,氨排放通量则更多地受到温度与湿度的影响。     

农业种植业氨排放清单模型适用性比较研究

通过了解农业种植业氨排放清单的相关模型的研究进展,主要对NARSES、RAINS、AEIFA、AEIG、DanAm5种典型模型进行研究,并从活动水平、排放因子、时间分布和空间分布4个主要方面进行了相关的适用性对比分析。     

温室气体排放动态变化及影响因素研究——以河南省为例

采用《2006年IPCC国家温室气体清单指南》和《省级温室气体清单编制指南》推荐的温室气体核算方法计算1996-2010年河南省温室气体排放,基于Kaya恒等式,运用LMDI对河南省温室气体排放进行因素分解。研究结果表明:河南省温室气体排放从1996年22 017.20×104t增加到2010年的87 790.47×104t,增幅为74.92%,能源活动的温室气体占总排放量的比例为81.71%,工业过程占8.96%,农业占8.82%,废弃物处理占1.59%。导致河南省温室气体排放持续增加的驱动因素主要为人均GDP,经济的快速发展加速了温室气体的排放,适当的放缓经济增长速度有利于减缓温室气体排放。     

京津冀地区农业源氨排放的时空格局与减排潜力

京津冀地区不合理的肥料和粪便管理造成了大量的氨排放,促进了该地区PM2.5的上升。本研究基于排放因子法和高分辨率活动数据建立了京津冀地区2015—2019年的氨排放清单,阐明了该地区农业源氨排放的总量和来源、时间变化、空间格局以及减排潜力。结果表明:2015—2019年京津冀地区年均农业源氨排放量为429.1 Gg·a~(-1),玉米种植、尿素施用和室内圈舍是氨排放的主要来源;农业源氨排放量逐年下降,其中种植业贡献了75%的减少量。京津冀地区农业源氨排放呈现"南高北低"的格局,50%的县(区、市)贡献了80%以上的排放。提高作物氮利用率可以大幅降低种植业的氨排放(57.5%),采用酸性碳酸钙替代饲料中的碳酸钙则可以有效降低畜禽养殖业的氨排放(26%～53%)。     

Significant reduction of ammonia emissions while increasing crop yields using the 4R nutrient stewardship in an intensive cropping system

Ammonia (NH₃) emissions should be mitigated to improve environmental quality.Croplands are one of the largest NH₃sources,they must be managed properly to reduce their emissions while achieving the target yields.Herein,we report the NH₃ emissions,crop yield and changes in soil fertility in a long-term trial with various fertilization regimes,to explore whether NH₃ emissions can be significantly reduced using the 4R nutrient stewardship (4Rs),and its int...     

Validation of CFD simulation for ammonia emissions from an aqueous solution

In order to model and predict ammonia emissions from animal houses, it is important to determine the concentration on the emission surface correctly. In the current literature, Henry's law is usually used to model the mass transfer through the gas-liquid surface (e.g. manure or aqueous solution). The objective of this study is to investigate the accuracy of three models for Henry's law constant (HLC) as well as functions derived from experimental vapor-liquid equilibrium (VLE) properties of ammonia water to determine the concentration on the liquid ammonia solutions surface in order to be used as boundary condition for CFD prediction of ammonia emission.The accuracy of CFD simulation depends on many factors. In this study, the effects of appropriate geometry model, inlet turbulent parameters and three turbulence models (low-Reynolds number k-? model, renormalization group k-? model and Shear Stress Transport k-w model) on ammonia emissions are investigated and discussed. Then the concentration boundary condition determined by different HLC models and the VLE model is validated by ammonia emissions and concentration profiles measured in the boundary layer. The results indicate that the current HLC models generally over-predict the ammonia emissions from aqueous solution in this study whereas VLE gives better agreement between simulated and measured results. A linear relation is observed between ammonia mass transfer coefficient obtained from the VLE relation and those from HLC models.     

分散剂对反相悬浮聚合吸水树脂性状的影响

采用反相悬浮聚合法合成了聚丙烯酸高吸水性树脂。研究了分散剂种类、用量、混合分散剂、防粘剂对树脂物理状态和吸水性能的影响。     

Quantification and prediction of enteric methane emissions from Chinese lactating Holstein dairy cows fed diets with different dietary neutral detergent fiber/non-fibrous carbohydrate (NDF/NFC) ratios

Methane(CH₄) emissions from ruminant production are a significant source of anthropogenic greenhouse gas production, but few studies have examined the enteric CH₄ emissions of lactating dairy cows under different feeding regimes in China. This study aimed to investigate the influence of different dietary neutral detergent fiber/non-fibrous carbohydrate(NDF/NFC) ratios on production performance, nutrient digestibility, and CH₄ emissions for Holstein dairy cows at ...     

氨氮对牛粪厌氧消化中四环素类抗性基因丰度及其驱动因子的影响

为探究氨氮浓度对高温厌氧消化中四环素类抗生素抗性基因（Tetracycline resistance genes,TRGs）绝对丰度变化及其微生态机制,设置氨氮浓度为600、1 100 mg·L^-1和1 600 mg·L^-1的牛粪高温厌氧消化体系,分析了TRGs、可移动遗传元件和细菌群落结构的变化特征及三者之间的关系。结果表明：氨氮浓度为600 mg·L^-1和1 100 mg·L^-1时,高温厌氧消化的产气速率和总产气量相似;氨氮浓度为1 600 mg·L^-1时,二者均受到抑制。tetC、tetO、tetQ、tetT和tetX的丰度在不同氨氮浓度条件下均减少,但tetA和tetG的丰度在氨氮浓度为1 600 mg·L^-1条件下增加了1.05倍和1.85倍。不同处理中细菌群落差异明显,TRGs潜在宿主菌的种类和数目均改变。相关性分析表明TRGs潜在宿主菌的差异可一定程度解释TRGs的丰度变化,但tetA和tetG丰度在氨氮浓度为1 600mg·L^-1条件下的增加主要与intI1和intI2的增长有关。综上所述,牛粪中较高的氨氮浓度会增加高温厌氧消化过程中TRGs通过水平基因转移途径增殖的可能性,从而增加TRGs传播的风险。     

奶牛养殖粪水还田对风沙土农田N2O和NO排放的影响

为探究规模化奶牛养殖场粪水农田就近消纳的区域适宜方案,减缓农田温室气体排放,建立田间原位试验,研究奶牛养殖场粪水（液体有机肥）对风沙土N₂O和NO 排放及青贮玉米产量的影响。试验设5个处理,分别为：不施氮肥对照（CK）、常规化肥（NPK）、奶牛养殖场固体有机肥底肥尿素追肥（SM）、液体有机肥分3次（LMT）和4次施用（LMF）。结果表明：在氮用量250 kg·hm^–2水平下,与 NPK 处理相比,SM 处理土壤 N₂O 和 NO 累积排放量分别降低 16.58% 和 20.31%,LMT 处理的降低幅度分别达到39.59%和 30.02%,LMF处理则仅降低土壤 NO排放量而对 N₂O排放无显著影响。与 LMT处理相比,玉米生长季内 LMF处理土壤N₂O和 NO排放量分别增加了 76.92% 和 13.04%。SM 和 LMT处理青贮玉米产量和肥料氮利用率与 NPK处理无显著差异,而 LMF处理则显著降低肥料氮的利用率31.76%。综上,风沙土农田玉米季奶牛养殖场液体有机肥的推荐施用方案为：250 kg·hm^–2氮分1次基肥和2次追肥施用,基追比为40%∶20%∶40%,追施时间为玉米拔节期和大喇叭口期。这一方案既可以高效消纳奶牛养殖场粪水,又可降低N₂O和NO排放,实现青贮玉米生产与生态环境的双赢。