豬糞和雞糞在不同管理方式下的溫室氣體排放因子及微生物多樣性研究.pdf

1、畜禽糞便產(chǎn)生的溫室氣體(GHG)是畜牧業(yè)溫室氣體排放的重要來源，也是施行溫室氣體減排的重點領(lǐng)域。畜禽種類不同，糞便管理方式不同，糞便溫室氣體的排放因子各不相同，而排放因子是評估溫室氣體排放量的基礎(chǔ)。因此，本試驗采用實地監(jiān)測的方法，利用靜態(tài)箱-氣相色譜法研究了我國豬糞、蛋雞糞和肉雞糞在靜態(tài)堆放和翻堆堆放條件下的CO2、CH4和N2O排放因子，并記錄試驗過程中的環(huán)境溫濕度，測定糞便的理化性質(zhì)，利用高通量測序分析糞便微生物組成的差異，以探究溫

2、室氣體排放與環(huán)境溫濕度、糞便理化性質(zhì)以及微生物多樣性的關(guān)系。以期為我國畜禽糞便溫室氣體排放量的估算提供科學(xué)依據(jù)，為我國畜牧業(yè)的合理布局提供理論指導(dǎo)，也為畜禽糞便溫室氣體的減排提供科學(xué)支撐。主要研究結(jié)果如下:
　　1.靜態(tài)堆放和翻堆堆放條件下豬糞、蛋雞糞和肉雞糞的腐熟時間
　　以種子發(fā)芽指數(shù)GI≧80％為腐熟標準，豬糞在靜態(tài)堆放和翻堆堆放條件下的腐熟時間分別為92 d和77 d;蛋雞糞在兩種糞便管理方式下的腐熟時間分別為146

3、 d和128 d;肉雞糞則分別為112 d和102 d。結(jié)果顯示，翻堆能夠加快畜禽糞便的腐熟，縮短糞便腐熟時間;糞便種類不同，糞便的腐熟時間也會不同，蛋雞糞的腐熟時間最長，肉雞糞次之，豬糞最短。
　　2.靜態(tài)堆放和翻堆堆放條件下豬糞、蛋雞糞和肉雞糞的溫室氣體排放特征
　　結(jié)果表明，翻堆能夠減少豬糞和雞糞溫室氣體的排放。CH4的減排效果最明顯，豬糞減排76.61％，蛋雞糞減排42.05％，肉雞糞減排96.75％; CO2也有一

4、定的減排效果，豬糞、蛋雞糞、肉雞糞分別減排29.68％、14.57％、30.44％;翻堆對N2O排放的影響因糞便種類的不同呈現(xiàn)出不同的結(jié)果，在豬糞和蛋雞糞中表現(xiàn)為減排，減排比例分別為20.74％和16.18％，而在肉雞糞中則表現(xiàn)為增加N2O的排放，與靜態(tài)堆放相比增加了12.17倍。就溫室氣體排放總量而言，翻堆具有一定的減排效果，在豬糞、蛋雞糞、肉雞糞中(CO2+CH4+N2O)的減排效果分別為67.41％、36.33％、75.94％，(

5、CH4+N2O)的減排效果分別為72.32％、41.99％、87.75％。因此，翻堆是實現(xiàn)畜禽糞便溫室氣體減排的一項有效措施。
　　就各溫室氣體的占比而言，CH4是3種糞便溫室氣體的主要貢獻者，CO2的排放比例則是蛋雞糞和肉雞糞高于豬糞，N2O則是在豬糞中所占比例最大，其次為肉雞糞在翻堆條件下，而蛋雞糞在兩種糞便管理方式下以及肉雞糞在靜態(tài)堆放條件下的N2O排放所占比例接近于零。因此，糞便種類不同，各溫室氣體所占的比重也有所不同。<

6、br>　　3.靜態(tài)堆放和翻堆堆放條件下豬糞、蛋雞糞和肉雞糞的溫室氣體排放因子
　　利用溫室氣體累積排放量，結(jié)合各畜禽在我國的飼養(yǎng)現(xiàn)狀，計算出豬糞、蛋雞糞和肉雞糞的CO2、CH4和N2O排放因子。豬糞在靜態(tài)堆放條件下的CO2、CH4和N2O排放因子分別為1.84 kg/頭、0.47 kg/頭、4.11 g/頭;在翻堆堆放條件下則分別為1.29 kg/頭、0.11 kg/頭、3.26 g/頭。蛋雞糞在靜態(tài)堆放條件下的CO2、 CH4和

7、N2O排放因子分別為41.59 kg/100只、5.70 kg/100只、1.44 g/100只;在翻堆堆放條件下則為35.53 kg/100只、3.30 kg/100只、1.21 g/100只;肉雞糞在靜態(tài)堆放條件下的CO2、CH4和N2O排放因子分別為2.36 kg/100只、0.32 kg/100只、0.24 g/100只;在翻堆堆放條件下則分別為1.64 kg/100只、0.01 kg/100只、3.10 g/100只。結(jié)果顯示

8、，糞便種類不同，管理方式不同，各溫室氣體的排放因子也會不同;除兩種管理方式下的蛋雞糞及靜態(tài)堆放條件下的肉雞糞的CH4排放因子外，《IPCC，2006》及《省級溫室氣體清單指南(試行)》中的CH4和N2O排放因子均高估了本研究實際測得的排放因子。
　　4.環(huán)境溫濕度、糞便理化性質(zhì)與溫室氣體排放的相關(guān)性
　　研究結(jié)果表明:在豬糞和雞糞試驗中，溫度（環(huán)境溫度和堆體溫度）與CO2、CH4和N2O的排放速率呈顯著或極顯著相關(guān)。糞便的理

9、化性質(zhì)與CO2、 CH4和N2O的排放也有一定的關(guān)系。以相關(guān)性分析為基礎(chǔ)，以相關(guān)性出現(xiàn)率（兩指標具有顯著相關(guān)性的次數(shù)占兩指標分析總次數(shù)的比例）大于50％為依據(jù)，篩選出與CO2、CH4和N2O的排放具有較好相關(guān)性的糞便指標。結(jié)果顯示，糞便中的含碳物質(zhì)與CO2和CH4排放具有較好相關(guān)性，而含碳和含氮物質(zhì)均與N2O的排放呈現(xiàn)較好相關(guān)性。與CO2的排放相關(guān)性較好的指標有WSC、VS、TOC、TN，與CH4的排放相關(guān)性較好的指標有pH和TOC，與

10、N2O的排放相關(guān)性較好的指標有pH、NH4+-N、TS、VS、TOC、TN。由此表明，溫度、糞便pH、糞便中的含碳含氮物質(zhì)能夠影響糞便各溫室氣體的排放。
　　5.微生物多樣性與CH4和N20排放的關(guān)系
　　不同管理方式，不同堆放時間的糞便中存在差異的菌屬有13個，其中，梭菌屬(Clostridium)與CH4的排放呈顯著正相關(guān);副球菌屬(Paracoccus)、Sedimentibacter、密螺旋體屬(Treponema)

11、與N2O的排放呈顯著正相關(guān)。以上結(jié)果顯示，造成糞便CH4和N2O排放差異的原因可能與上述微生物在糞便中的分布有關(guān)。
　　綜上所述，本研究主要得出以下結(jié)論:1）翻堆能夠加快糞便的腐熟進程，縮短腐熟時間。2）翻堆能夠減少畜禽糞便在管理過程中的溫室氣體排放。3）糞便種類不同，管理方式不同，各溫室氣體排放因子不同;除蛋雞糞和靜態(tài)堆放條件下肉雞糞的CH4排放因子外，現(xiàn)有的糞便CH4和N2O排放因子均高估了實際測得的排放因子。4）溫度與糞便各