奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)甲烷的排放特征研究.pdf

1、氣候變化是當(dāng)今國(guó)際社會(huì)普遍關(guān)注的全球性問題,也是人類面臨的最為嚴(yán)峻的全球環(huán)境問題。大氣中的痕量氣體甲烷(CH4)的增溫潛勢(shì)(Global Warming Potenital)是二氧化碳(CO2)的25倍,是公認(rèn)的僅次于二氧化碳的溫室氣體。IPCC第四次評(píng)估報(bào)告表明,反芻動(dòng)物奶牛是最主要農(nóng)業(yè)溫室氣體排放源之一。因此,準(zhǔn)確測(cè)定奶牛場(chǎng)尺度的甲烷日排放規(guī)律和季節(jié)排放規(guī)律,透徹理解養(yǎng)殖過程中這些管理措施與甲烷排放之間的關(guān)系,對(duì)于建立適合我國(guó)國(guó)情的

2、排放因子、篩選有效減排措施以及驗(yàn)證IPCC關(guān)于我國(guó)奶牛養(yǎng)殖業(yè)甲烷排放量的適用性等都具有重要的理論和指導(dǎo)意義。
　　 本研究采用了國(guó)際上常用的反演式氣體擴(kuò)散技術(shù),并通過奶牛場(chǎng)原位測(cè)定和室內(nèi)運(yùn)算相結(jié)合的方法,分別于春、夏、秋、冬四個(gè)季節(jié),對(duì)我國(guó)北方兩個(gè)奶牛場(chǎng)的甲烷排放進(jìn)行了實(shí)地測(cè)定,以探討奶牛養(yǎng)殖過程中甲烷的日和季節(jié)排放特征、年排放量和飼料的甲烷轉(zhuǎn)換因子。其主要結(jié)果如下:
　　 1.本研究首次在我國(guó)嘗試采用開路式激光儀和反演

3、式氣體擴(kuò)散模型相結(jié)合的方法,在牛場(chǎng)尺度下觀測(cè)甲烷的日排放特征和季節(jié)性差異。在養(yǎng)殖場(chǎng)周邊,甲烷的的背景濃度變化范圍大約為1.29 mg／m3～1.38 mg／m3,該結(jié)果稍高于IPCC第三次報(bào)告中所指出全球甲烷背景濃度Cb=1.27 mg／m3。在測(cè)定期間,兩個(gè)養(yǎng)殖場(chǎng)上空的甲烷濃度變化范圍分別為1.43 mg／m3～7.14 mg／m3和1.46 mg／m3～5.24 mg／m3,明顯高于開路式激光儀的檢測(cè)下限。因此本研究所選用的牛場(chǎng)完全

4、滿足應(yīng)用開路式激光儀和反演式氣體擴(kuò)散模型計(jì)算甲烷排放速率的基本條件。
　　 2.試驗(yàn)?zāi)膛?chǎng)尺度甲烷排放存在明顯的日排放特征。試驗(yàn)位點(diǎn)一甲烷的排放高峰分別開始于05:00 am、11:30 am和04:00 pm；試驗(yàn)位點(diǎn)二排放高峰分別玎始于05:00am、11:30 am、04:30 pm。每個(gè)排放高峰持續(xù)時(shí)間大約2小時(shí),排放高峰期的甲烷排放速率大約為平緩期的2～3倍,且這些排放高峰的出現(xiàn)時(shí)間與奶牛日糧消化規(guī)律基本吻合。

5、　　 3.試驗(yàn)?zāi)膛?chǎng)尺度的甲烷排放存在明顯的季節(jié)性差異。試驗(yàn)位點(diǎn)一:每頭奶牛秋季、冬季的平均排放速率分別為0.34 kg／head／d和0.31 kg／head／d,即秋季的甲烷日排放量比冬季約高9.7％。試驗(yàn)位點(diǎn)二:每頭奶牛于冬季、春季、夏季、秋季的平均排放速率分別為0.28,0.32,0.33和0.30 kg／head／d。其中春季的甲烷排放速率比冬季大約高14.3％,夏季和秋季排放速率比冬季排放速率分別高17.9％和7.1％,初

6、步揭示了奶牛場(chǎng)尺度甲烷排放的季節(jié)性差異。
　　 4.在未區(qū)分牛群結(jié)構(gòu)的情況下,在試驗(yàn)位點(diǎn)一,綜合秋季和冬季的排放速率計(jì)算了該牛場(chǎng)甲烷的年排放量為119 kg／headyr,每1公斤牛奶將排放0.028 kg CH4,即每生產(chǎn)單位產(chǎn)量的牛奶將排放35.90L CH4；而在試驗(yàn)位點(diǎn)二,奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)每頭奶牛的年甲烷年排放量為112 kg／head／yr,每1公斤牛奶將排放0.025 kg CH4,即每生產(chǎn)單位產(chǎn)量的牛奶將排放32.05