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ResearchonStrategiesandPathwaysofGreenhouseGasemissionreductionaboutanimalhusbandryinInnerMongoliaDecember22,摘 第一章緒 第二章內(nèi)蒙古畜牧業(yè)溫室氣體排放現(xiàn) 第六章內(nèi)蒙古畜牧業(yè)碳排放影響因素實證分 第九章結(jié) 78%(GC,2020)。1-1(SaadCO2280ppm2020413.2ppm,較工業(yè)43%CO2300萬年以來的新高。位于中國青海GAWCO22020年也達414.3ppm1990年我國在瓦里關(guān)開始全球大氣溫室氣體觀測以來的最1-21990CO2、CH4、N2O(上圖)及其增長率(下圖1-12.40ppmyr-2.43ppmyr-8.0ppbyr-8.5ppbyr-0.99ppbyr-1.02ppbyr-2023》,受疫情影響,我國及內(nèi)蒙古地平衡現(xiàn)象。2022CO223-35MtCO2CO21.5-2.2MtCO21-32020-2022CO220231993《中國氣候變化藍皮書(2023)》顯示,2022年全球平均溫度較工業(yè)化前1.131850年有氣象觀測記錄以來第六高值,20152022年是有氣象觀測記錄以來最暖的八個年份。中國升溫速率高于同期全球水平,20220.92℃。1-41850~2022(1850~19001-51901~2022事件頻發(fā)趨強,極端強降水量事件增多,氣候風險指數(shù)呈升高趨勢,1961—20221018站日,20221961年以來最高值。全球海洋變暖顯著加速,平均海平面持續(xù)上升,2022年全球平均海平面達到有衛(wèi)星觀測記錄以來的最高位。冰川消融退縮加速,凍土退化、地表水資源量年際變化明顯,20221號冰川12182022256米,是有連續(xù)觀測記錄以來最高值。北極海冰范圍1979—2022年呈一致下降趨勢,南極海冰范圍創(chuàng)新低,2022227.9%。冰山融化等這些變化,影響了人類賴以生存的淡水來源,直接威脅到低海拔地區(qū)的小物多樣性減少,特別是一些脆弱物種滅絕的風險增大,自然界食物鏈崩潰;使海環(huán);一些靠病菌、食物、水傳播的傳染性病原對氣候變化十分敏感,氣1-620221-7素之一,如不采取措施控制溫室氣體,到21世紀末,全球氣溫可能會升高3.3°C5.7°C(IPCC,2021),溫室氣體(GHG,GreenhouseGas)是指任何會吸收和釋放紅外線輻射并存在大氣中的氣體。根據(jù)《京都議定書》界定,溫室氣體主要包括二氧化碳\h(PFCs)和六氟化硫(SF6)。《京都議定書多哈修正案》將三氟化氮納入管7大幅增加是主要成因。202235580.1339.90%,37.48%。甲烷在我國溫室報告》顯示,20145529最高占比41%,其次動物腸道發(fā)酵占比18%,動物糞便管理占比6%。20225567.6115.65%。最大甲烷排放源為能源活動18.27%。與2014年相比,我國甲烷排放總量和行業(yè)排放結(jié)構(gòu)相差不大。1-81-9(2014其第19份年度溫室氣體公報中表示,大氣中的甲烷是導致氣候變化的第二大因素,其對變暖的影響比二氧化碳大得多。根據(jù)政府間氣候變化專門委員會(IPCC)20年水平的全球增溫潛勢(或稱暖化效應(yīng))84倍,10028倍。IPCC81.2次于二氧化碳。IPCC(尤其是甲烷)的深度減排是將全球平均升溫控制在1.5°C以下的必要條件,IPCC第六次評烷影響對流層大氣氧化性能,大氣中90%的甲烷被羥基自由基氧化,促發(fā)大氣料所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益。而且由于甲烷在大氣中的壽命只有12年左右,大氣中甲各國積極關(guān)注甲烷減排。近年來,國際社會對全球甲烷減排的關(guān)注程度明棄物排放標準,實施強制的企業(yè)溫室氣體排放報告制度。加拿大和墨西哥在20182050年實現(xiàn)溫室氣體凈零排放的目標。愛爾蘭政府也在其《2019年氣候行動計劃》中設(shè)定了到2030年將農(nóng)業(yè)溫室氣體排放量比203010%15%的目標(Frank,2021)。歐盟大力推進退煤政策,不斷推動甲烷排放的監(jiān)測、核算和報告,2020年MRV(即監(jiān)測、報告與核查)標準”。2023歐盟通過了關(guān)于減少能源部門甲烷排放的法規(guī),強制石油和天然氣企業(yè)MRV,開展泄漏檢測與修復,并考慮禁止甲烷放空及火炬點燃。聯(lián)合國環(huán)境署和歐委或泄漏情況。此外,202120302020199029%。202126(COP26)156地區(qū)簽署“全球甲烷承諾”,共同承諾到2030年將全球甲烷排放量控制在202030%度”等目標。國務(wù)院發(fā)布的“十二五”“十三五”的控制溫室氣體排放工作方案中均提出控制甲烷等非二氧化碳溫室氣體相關(guān)措施,“十四五”規(guī)劃首次將控制甲烷排放寫入五年規(guī)劃。2021試點開展石油天然氣、煤炭開采等重點行業(yè)甲烷排放監(jiān)測,在區(qū)域?qū)用?,探索院關(guān)于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》《中共中央、國務(wù)院關(guān)于深入打好污染防治攻堅戰(zhàn)的意見》等文件,均提出要加強甲烷2019具體計劃進行闡述。20196監(jiān)測專題研討會,生態(tài)環(huán)境部應(yīng)對氣候變化司副司長蔣兆理在會上表示,有效控制甲烷排放對協(xié)同控制空氣污染和應(yīng)對氣候變化具有重要的作用,以甲烷為主的非二氧化碳控制將作為生態(tài)環(huán)境部應(yīng)對氣候變化司的工作重點,未來兩到三年是推動甲烷減排工作的關(guān)鍵年份。12月,在第二十五屆聯(lián)合國氣候大會上,中國政府在中國角舉辦“非二氧化碳溫室氣體排放控制國際經(jīng)驗與中國實踐”邊會,中國代表團團長、生態(tài)環(huán)境部副部長趙英民首次在國際場合闡述控制包括甲烷在內(nèi)的非二氧化碳溫室氣體的重要意義。2020中國甲烷論壇”上,生態(tài)環(huán)境部應(yīng)對氣候變化司司長李高表示,中國將更好地利用市場機制進一步推動甲烷的減排工作;2021年4月習近平主席出席領(lǐng)導人氣候峰會,再次提出中國將加強對非二氧化碳排放的管控。11月生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了《中美關(guān)于在世紀20年代強化氣候行動的格拉斯哥聯(lián)合宣言》,中美計劃聚焦強化甲烷測200842012320121城市廢棄物處理和綜合利用,控制甲烷等溫室氣體排放增長。2017220196201910通知”,提出加強油氣行業(yè)甲烷及揮發(fā)性有機物的泄漏檢測。201912在第二十五屆聯(lián)合國氣候大會上,中國政府在中國角舉辦“非二氧化碳溫室氣體排放控制國際經(jīng)驗與中國實踐”邊會。中國代表團團長、生態(tài)環(huán)境部副部長趙英民表示,非二氧化碳溫室氣體具有減排成本低、響應(yīng)速度快、協(xié)同效益明顯的特點,減少甲烷排放是控制氣候變化的有效手段。這是中國氣候變化負責人首次在國際場合闡述控制包括甲烷在內(nèi)的20201“2020中國甲烷論壇”在北京召開,生態(tài)環(huán)境部應(yīng)對氣候變化司司長李高202011生態(tài)環(huán)境部、國家發(fā)展和改革委員會、國家能源局聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于進一步加強煤炭資源開發(fā)環(huán)境影響評價管理的通知》,首次提出煤炭資源開發(fā)中對溫室氣體排放的管控。通知提出,“提高煤礦瓦斯利用率,控制溫室氣體排放……甲烷體積濃度大于等于8%的抽采瓦斯,在確保安全的前提下,應(yīng)進行綜合利用。鼓勵對甲烷體積濃度在2%(含)至8%的抽采瓦斯以及乏風瓦斯,探索開展綜合利用”20211生態(tài)環(huán)境部發(fā)布《關(guān)于統(tǒng)籌和加強應(yīng)對氣候變化與生態(tài)環(huán)境保護相關(guān)工作的指導意見》,指出要在重點排放點源層面試點開展石油天然氣、煤炭開采等重點行業(yè)甲烷排放監(jiān)測;在區(qū)域?qū)用妫剿鞔蟪?0213首次將控制甲烷排放寫入五年規(guī)劃?!吨腥A人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和205年遠景目標綱要》提出,要加大甲烷等其他溫室氣體管控力度,“十四五”期間,中國將采取進一步的措施,結(jié)合相關(guān)規(guī)劃和政策的制定和落實,推動開展中國控制甲烷排放行202142220211020211120211111中華人民共和國生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了《中美關(guān)于在21世紀20年代強化21202022年上半份全面、有力度的甲烷國家行動計劃,爭取在21世紀202021112520221發(fā)改委和能源局發(fā)布《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》,指出要加大油氣田甲烷采收利用力度,推進化石能源減排。202311生態(tài)環(huán)境部等11部門聯(lián)合發(fā)布的《甲烷排放控制行動方案》是國第一份全面、專門的甲烷排放控制政策性文件,是對未來一段時期我國甲烷排放控制工作的頂層設(shè)計和系統(tǒng)部署,對進一步控制甲烷排放具有重要指導意義。畜牧業(yè)溫室氣體減排是綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要內(nèi)容。畜牧業(yè)是導致溫室氣體排放的主要來源之一,其中反芻動物每年排放1億噸C4,約占年排放總量的20%(Urieletal.,2022)。預計到2050年,全球?qū)π螽a(chǎn)品的需求量將會翻一番(FAO,2009),而反芻動物腸道甲烷排放量將以每年0.9%-5%的速度增長反芻動物的C4產(chǎn)量受腸道發(fā)酵的影響,具體取決于飲食(谷物和飼料)、飼料的消化率、先前的加工和飼喂頻率。自190年以來,美國乳制品行業(yè)的直接溫室氣體排放總量不斷增加,其中腸道CH4排放量增加了11%,糞便CH42018年的農(nóng)業(yè)排放占總排放量的48%(新西蘭環(huán)境部,2020);愛爾蘭2019年農(nóng)直接排放量占全國排放量的20.8%,占農(nóng)業(yè)排放量的62%(巴西科學部,2021)1-10(SariNF1-112021單編制指南。2021年,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)生態(tài)與資源保護總站發(fā)布了農(nóng)業(yè)農(nóng)村減碳實施方案》,推進農(nóng)業(yè)農(nóng)村綠色低碳發(fā)展,且在“畜禽低碳減排行動”和“監(jiān)國已利用GreenFeed系統(tǒng)探明了荷斯坦泌乳牛及干奶牛的甲烷排放特征,對荷放變化。張李康(2022)采用Tapio脫鉤模型探究了新疆農(nóng)業(yè)源溫室氣體脫鉤2019年動物腸道發(fā)酵和糞便管理溫室氣體排放量占農(nóng)業(yè)排放總量的比例分別為60.1%和8.62%。我國畜牧業(yè)溫室氣體排放效率,畜牧業(yè)中部發(fā)內(nèi)蒙古畜牧業(yè)溫室氣體減排研究意義重大。生產(chǎn)基地,是全國反芻動物生產(chǎn)基地,草原畜牧業(yè)既是一大優(yōu)勢產(chǎn)業(yè),也是一大支柱產(chǎn)業(yè),家畜牲畜存欄量連續(xù)13年超過1億頭/只,牛奶、羊肉、羊絨等畜產(chǎn)品產(chǎn)量均居全國首位,牛肉產(chǎn)量位居全國第三。全區(qū)每年穩(wěn)定向外調(diào)出50萬150萬噸肉類,全國1/4的羊肉、1/5的牛奶均來自內(nèi)蒙古,是名副其實的“肉庫奶罐”。2022年,內(nèi)蒙古畜牧業(yè)產(chǎn)值占全國畜牧業(yè)總產(chǎn)值的4.9%,羊飼養(yǎng)業(yè)產(chǎn)值占全國羊飼養(yǎng)總產(chǎn)值的20.3%,在各?。▍^(qū))中排名高居第一。創(chuàng)造單位畜牧業(yè)產(chǎn)值的過程中排放盡可能少的溫室氣體。所以,畜牧業(yè)溫室氣體排放和減排技術(shù)越來越受到關(guān)注,成為內(nèi)蒙古溫室氣體減排、畜牧業(yè)高質(zhì)量甲烷減控是內(nèi)蒙古畜牧業(yè)溫室氣體減排的主攻方向。畜牧業(yè)溫室氣體主要來源于反芻動物腸道發(fā)酵、動物糞污管理,全球畜禽養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的甲烷有96%以上來源于牛羊等反芻動物,反芻動物消耗飼料能量的12%用在甲烷的合成過程。反芻動物釋放的溫室氣體中80%以上是甲烷氣體,還有少量的氧化亞氮。內(nèi)牛、羊養(yǎng)殖數(shù)量占總牲畜存欄量的90.7%此,牛、羊等反芻動物腸道發(fā)酵、糞污管理甲烷減排成為內(nèi)蒙古畜牧業(yè)溫室氣體控制的主要方向。本課題采用實地調(diào)研、文獻查閱、統(tǒng)計數(shù)據(jù)、模型計算、對標研究、專家3,101035。實地走訪調(diào)查典型代表性地區(qū)的畜牧業(yè)狀況,包括典型養(yǎng)殖場中飼養(yǎng)動物種1-3養(yǎng)殖場(戶20個養(yǎng)殖場(戶3性描述;運用LMDI、相關(guān)性分析、回歸分析等方法對不同情境下甲烷排放特征1-12126°04',西至東經(jīng)97°12',南起北緯37°24',北至北緯53°23',全區(qū)總面積118.3萬km2,占中國總國土面積的12.3%,是中國第三大省區(qū)。氣候以溫帶大陸性季風0℃~8℃。遼闊的地域和溫差帶,內(nèi)蒙古牧草種類豐富,宰、科研等環(huán)節(jié)構(gòu)成了牛羊產(chǎn)業(yè)政策的實施客體,現(xiàn)有的牛羊產(chǎn)業(yè)政策由于增1988的結(jié)構(gòu)進行調(diào)整成為大勢所趨。2012自內(nèi)蒙古,是名副其實的“肉庫奶罐”。近年來,內(nèi)蒙古畜牧業(yè)綜合生產(chǎn)能力相關(guān)產(chǎn)業(yè)聯(lián)動推進,一二三產(chǎn)穩(wěn)步融合發(fā)展。20224.920.3%,在各?。▍^(qū))2-1其中牛732.47萬頭,羊6138.17示,2003年牛年底存欄數(shù)為409.73萬頭,2021年為732.47萬頭,上升了37.93%。 羊年底只數(shù)(萬只牛期末數(shù)量(萬頭2-32011-202110151.63%20032867.74,20206674.12132.73%。 羊出欄數(shù)量(萬只牛出欄數(shù)量(萬頭2-420112020內(nèi)蒙古近年來牛羊養(yǎng)殖量均位居我國前列,2022年牛年底存欄量位居我國各省排名第3,占全國總存欄量的7%。羊存欄量位居我國首位,占比達到19%。近年來我國牛羊出欄量占比均位居全國首位,2018年牛出欄量占全國總9%,202221%。圖2-52022年內(nèi)蒙古牛年底存欄數(shù)占比圖2-62022年內(nèi)蒙古羊年底存欄數(shù)占比

羊肉產(chǎn)量(噸牛肉產(chǎn)量(噸牛奶產(chǎn)量(噸-100000呼倫貝爾市興安盟 赤峰市呼和浩特市包頭市錫林郭勒盟烏蘭察布市鄂爾多斯市巴彥淖爾市烏海市阿拉善盟 羊肉產(chǎn)量(噸 牛肉產(chǎn)量(噸 牛奶產(chǎn)量(噸1%1%4%烏海市 阿拉善盟 呼和浩特市包頭市 烏蘭察布市錫林郭勒呼倫貝爾市巴彥淖爾市興安盟 鄂爾多斯市通遼市 赤峰市2021CH4 上式中,NC為畜牧業(yè)碳排放總量,C1為牲畜胃腸發(fā)酵排放的CH4,C2為牲CH4C3N2O,Mii類牲畜年平均飼養(yǎng)量,XiiCH4年排放系數(shù),Yii類牲畜糞便“氨-氧化”CH4年排放系數(shù),Zi為第i類牲畜糞便“氨-氧化”N2O年排放系數(shù)。6.8182CH4C,81.2727N2O當量82-1。2-2CH4和N2Ot/ 式中:ρ為牲畜年平均飼養(yǎng)量,ψ為年均生長周期,σ為出欄量,λ為出為本年末存欄量,k,t,i大致可分為三個階段:2001-2008到峰值,2008-201510%2015-2022經(jīng)課題組核算分析,2021放甲烷折合成二氧化碳當量占4.41%,排放氧化亞氮折合成二氧化碳當量占2-10(從不同牲畜的碳排放來看,202147%,其次是肉,占牛3214%,4%,3%。大牲畜(牛除外32%30%,19%17%。39%32%,17%,9%3%。

大牲畜(牛除外

的主導地區(qū),202143.162.73%。同時,44.0138.7%。西部阿拉善盟西部烏海市西部巴彥淖爾市中部鄂爾多斯市中部烏蘭察布市

東部呼倫貝爾市中部錫林郭勒盟

東部興安盟東部通遼市東部赤峰市中部呼和浩特市中部包頭市在整個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中,溫室氣體最大的來源便是動物胃腸道產(chǎn)生的CH4氣體(Gerber,etal.2013;董利鋒,等,2019),其中,反芻動物(特別是牛、羊、駱駝等)在消化代謝過程中,其腸道在厭氧條件因發(fā)酵下所產(chǎn)生的大量CH4CH412%~37%,其中僅奶牛胃腸道產(chǎn)生的CH418%(Martin,etal.2010)。反芻動CH4、N2O、CO2等溫室氣體的排放是一個非70%15L100~150L(Masaki,etal.2010),相109~1010個/克,瘤胃原蟲105~106個/克,而厭氧真菌的含量較少(馮仰廉,2004)。反芻動瘤胃對飼料的發(fā)酵。CH4的產(chǎn)生主要就來自于瘤胃水解碳水化合物的微生物發(fā)酵,且被認為是宿主的一種能量損失(Kristensen,etal.2011)。CH4CH4CH4CO2,并從中獲取能量。所以反芻動物由于CH42%~12%(Moss,etal.2000;Johnson,etal.1995)CH4其實不僅是CH4CH4H2CO2和甲酸這三個動物和后腸發(fā)酵哺乳動物共同進化,這種情況在其他環(huán)境中是不可能發(fā)生的(淡瑞芳,等,2009)。反芻動物的瘤胃相當于一個大的厭氧發(fā)酵罐,大量的酶和厭氧微生物(如甲烷菌)相互作用且共存于其中,當反芻動物采食的日糧到達瘤胃后,日糧中難以降解的纖維素和半纖維素等結(jié)構(gòu)性糖類在厭氧條件下,發(fā)酵降解為機體所需的各類營養(yǎng)物質(zhì),在伴隨著產(chǎn)生CO2和H2的同時,還會產(chǎn)生乙酸、丙酸、丁酸等揮發(fā)性脂肪酸(VFA),VFA源而被加以利用。而產(chǎn)生的氣體H2和CO2隨后在瘤胃內(nèi)產(chǎn)甲烷菌的作用下,在多種酶和輔酶的催化作用下,經(jīng)過一系列上述生化反應(yīng)后,被之前產(chǎn)生的H2和甲酸還原而產(chǎn)生CH4氣體,由于甲烷不能被動物機體所利用從而以氣體的形式排出體外。反芻動物的盲腸和結(jié)腸也會發(fā)生上述類似的發(fā)酵反應(yīng)而產(chǎn)生甲烷,但產(chǎn)生的量非常少(nssen,tl.2008;hue,tl.2010;Kuse,tl.動物消化代謝的副產(chǎn)物。腸道甲烷主要產(chǎn)生于瘤胃(87%-90%),其次是大腸(13%-10%)(Dini,etal.2012)。目前已知的反芻動物瘤胃甲烷產(chǎn)生途徑有以下CO2-H2在反芻動物瘤胃發(fā)酵的最初階段及旺盛階段主要以CO2-H2還原途徑為主[28]。CO2H2這是降低瘤胃發(fā)酵過程中產(chǎn)生氫濃度的重要途徑:首先輔酶甲烷呋喃(MF)CO2,將其還原為甲?;迹患柞;鶑腗F轉(zhuǎn)移至輔酶四氫甲烷喋呤(MP),隨后在電子載體F420參與下由氫化酶將甲?;D(zhuǎn)化為亞甲基,接著被還原為甲基;MPH;MF430HS-HTP4H2+HCO3-+H+→CH4+在反芻動物體內(nèi)乙酸首先被磷酸化生成乙酰磷酸,乙酰磷酸再轉(zhuǎn)化為乙酰A,AA(ACDS)1(methyl-H4SPt)1CO2,同時形成還原型的鐵氧環(huán)蛋白。還原型的鐵氧環(huán)蛋白通過細胞膜的細胞色素蛋白將氫質(zhì)子泵出細胞膜形成質(zhì)膜內(nèi)外的質(zhì)子梯度差,甲基四氫甲基喋吟在mthyl-THMP:HS-CoM甲基轉(zhuǎn)移酶的作用下將甲基轉(zhuǎn)移給H-CoM,M(CH3-CoM),CODH,OCO2時產(chǎn)CH2-CoMCH4。4HCOOH→CH4+3CO2+2H2OCH3COOH→CH4+CO22CH3CH2CH2COOH→2H2O+CO2 CH4+4CH3OH→3CH4+CO2+2H2O(少)CH3CH2OH+H2+CO2→CH4+4CH3NH2Cl(甲胺)+2H2O→3CH4+CO22(CH3)2NHCl(二甲胺)+2H2O→3CH4+CO24(CH3)3NHCl(三甲胺)+6H2O→9CH4+3CO2孫維斌等(1999)研究結(jié)果表明,瘤胃中CH4主要以CO2-H2還原途徑為主,而在消化后期,與脂肪酸和醇等相聯(lián)系的還原途CH4。Gerber[30]甲烷的主要途徑為CO2-H2還原途徑,途徑2)和3)產(chǎn)生的甲烷量較少,僅有大約3%~5%的甲烷是通過途徑2)產(chǎn)生的。而且,最近的研究發(fā)現(xiàn),新發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)甲烷菌(C)CH4,CH4途徑有待進一步研究和探索(Poulsen,etal.2013)。由此含量分別達414、368、301g/kg(全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心,1999)。排泄3水解過程:畜禽糞便中的有機物首先被微生物分解為有機酸、H2pH值范圍內(nèi)存活;產(chǎn)生甲烷:產(chǎn)甲烷細菌發(fā)酵單鏈有機酸產(chǎn)生CH4和CO2,以及利用CO2CH4(Dangal,etal.2017)原酶催化下接受電子生成甲烷(Ferry,etal.1999)。Wackett(2006)整理H2CO2生成甲烷的完整步驟。甲醇和甲胺生成甲烷時發(fā)生甲基歧化,一部分甲基被氧化為CO2并提供電子,另一部分甲基被還原為甲烷;當以乙酸為CO2并提供電子(曾波等,CH4的排放因子取決于不同的動物類型、CH4的生產(chǎn)潛力(Bo)差異很大,飼料的能量和消化率越高,糞便CH4生產(chǎn)潛力越大。其中,肉牛的Bo范圍為0.17~0.33m3/kgBo0.32~0.52m3/kg。當糞便以液體方式儲存時,糞便趨于厭氧分解,產(chǎn)生大量CH4;當糞便以固體方式管理時,糞便趨于有氧分解,幾乎不產(chǎn)生CH4。在美國,以液體形式10%CH4排放量占甲烷80%。環(huán)境能大大降低微生物的繁殖和分解速度。溫度保持在4~75℃之間時,都有CH440~60℃之間時,甲烷產(chǎn)生量最大。在寒冷的條件下,綿羊瘤胃甲烷的產(chǎn)量會降低30%。濕度則會影響糞便中的水分含量,對于非13-1(kg∕(頭·年Monteny硝化:NH4+→H2NOH→NOH→NO2-→ 反硝化:NO3-→NO2- NO→N2O→NH4+,NH4+NO3,同時NO3N2O。這些過程受許多外界條件制約,受排泄物氮素狀況、水分含量、內(nèi)部通風狀況、溫度、pH飛等(2002)N2ON2OC/N(25~30)∶1,有機質(zhì)分解慢,微生物活性弱,N2OC/NN2O的排放。CO2主要來自呼吸代謝作用,其中包括動物自身的呼吸、動物胃腸CO2CO2是有機體活細胞內(nèi)在相應(yīng)酶無氧呼吸:C6H12O6→2C2H5OH+2CO2+ATPC6H12O6→2C3H6O3+有氧呼吸:C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2+12H2O+影響畜禽CO2排放量的因素主要有畜禽總量、反芻動物占畜禽總數(shù)的比例、CH4形成后主要通過三個途徑排出體外:(1)瘤胃和下消化道產(chǎn)生的CH4被血液吸收后,通過呼氣從肺部經(jīng)由口鼻呼出(呼吸),這一右。(2)經(jīng)瘤胃發(fā)酵后直接排出(打嗝),7%~8%。(3)產(chǎn)生2%~3%。研究發(fā)現(xiàn),在羊的消化系統(tǒng)中,前兩種途徑CH4的排放量約占腸道CH4總排放量的98%左右(Moe,etal.1979)。因此,對反芻動物腸道CH4的排放測定方法主要就是想辦法從口鼻處CH4的排放量。圖3- 反芻動物消化道CH4排出途徑及比CH4CH4排放量。CH4排放量的測定。CH4氣體的濃度變化,然CH4排放量(Storm,etal2012)。呼吸室法也叫呼吸代謝CH4排放過程中造成的能量損失。目前,最常用的是開路式呼吸室。其原理CH4混合均勻,同時以進氣CH4排放量為氣流量3-41CH4全面采樣、測量周期長和儀器精密CH4排放量(Pinares-Pati?o,etal.2011)。此4%~7%的變異率(Pinares-Pati?o,etal.2011)。物飼料消耗(Garnsworthy,etal.2012),通過在幾分鐘的采樣時間內(nèi)測量呼出CH4濃度來估算其總的排放量。但所有的“現(xiàn)場采樣”情況都會產(chǎn)生高度可變的數(shù)據(jù)集,并且只提供一個短期的排放率(Hammond,etal.2015)。CH4氣體通量,并最終Johnson(1994)1994氟化硫(SF6),后來有人發(fā)現(xiàn)氘化甲烷(13CH3D)也具有相同的效果etal.2006),兩種方法的基本原理都是基于示蹤氣體與甲烷的性質(zhì)相似,且在CH4一起收集,然后通過分析計算得出反芻動物腸CH4的排放量。從理論上講,13CH3DCH4是通過微生物的發(fā)酵作用而產(chǎn)生的,因此,13CH3DCH4在瘤胃內(nèi)產(chǎn)生、釋放的具體過程,也容易被追蹤標記,是理想的示蹤物質(zhì),然而,13CH3D貴的費用令人望而卻步,因此沒有得到廣泛采用(Wang,etal.2015)。非同位素示10~15ppt級,SF6本身就是一6pmol/天(Rigby,etal.2008),該氣體物理特征與甲烷相似,并且它在起源上也是合好的氣體示蹤劑。SF6純氣體的凝華點是在-63.8℃,即在此溫度以下,常壓下的SF6氣體可直接轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w,將SF6純氣體以體積較小的固體形態(tài)裝入透管內(nèi),測定透管的釋放速率。將已知透率的SF6透管置入瘤胃,使其以穩(wěn)SF6SF6示蹤氣體的透管經(jīng)口腔置入動物的瘤胃中,在反芻動物的呼吸過程中隨甲烷氣體SF6CH4SF6的排放速率SF6CH4CH4的排放速率,再根據(jù)背景濃度CH4的排放量(Boadi,etal.周圍收集的氣體可認為是瘤胃甲烷排放的準確樣本。與其它方法相比,SF6綜上所述SF6示蹤技術(shù)是一種比較先進的動物甲烷測定方法、以操作簡單、3-5SF6自動頭室系統(tǒng)(GreenFeed)(Huhtanen,etal2015)是直接測量反芻動物CH4排放量的最新技術(shù),由美國賓夕法尼亞州立大學研制。在頭室內(nèi)放置飼料補CH4的濃度用非色散紅外分析法測量。計算公式如Fc(i)=[Cp(i)×(Conc(i)-3-6GreenFeed呼吸室法、半封閉(頭罩或面罩法)GreenFeed點和缺點,下面簡要介紹(見表2),使用時需根據(jù)養(yǎng)殖場規(guī)模、操作性已及與呼吸代謝室法相比,SF6示蹤法能夠在較多動物和不改變動物飼養(yǎng)狀態(tài)的SF6示蹤技術(shù)相同,GreenFeed飼養(yǎng)條件,能夠用于大群動物,在拴系式牛舍條件下更易操作。測量周期根據(jù)研究目的制定,最多為3~5周(Histov,tl.2018)。對每只動物在特定時間點進行連續(xù)幾天的采樣,可提高測量結(jié)果的精確度;但如果此時間點不能代表全天CH4排放規(guī)律,將不能在時間點和訪問次數(shù)之間較難達到平衡,在特定時間點和不同時間點分別為動物提供飼料補充劑來誘導動物訪問單元,特定時間的到訪次數(shù)往往高于不同時間點,并受到所提供飼糧類型的影響(Hmmond,tl.2015;Hmmond,tl.2016;Hmmond,tl.2016)。Arthur等人(2017)對肉牛開展了2項研究,研究發(fā)現(xiàn)不一定要解決全天CH4與訪問分布不平衡的問題,只要每次測量時間≥3min并且總共測量次數(shù)達到30CH4排放數(shù)據(jù)。目前,通常連3d86h,5min2min(Hristov,etal.2016)。3-2CH4準確,是2011CH4排放等,(SF6法CH4排放量的動物正常行為;透管中SF6的釋放CH424h并不是所有動物都能頻繁地訪問系統(tǒng)單元(Waghorn,etal.2013),與其他CH4瘺管動物(Garnett,etal.2012),因為通過瘺管可能會損失CH4以及瘺管手術(shù)和CH4泄漏將影響噯氣峰形。雖然GreenFeed系統(tǒng)推出了適用于瘺管牛的“瘺相對于氣流的位置對于成功測量CH4非常重要。因動物可以自由移動,所以只保留對頭部位置準確定位和不間斷測量的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。GreenFeed系統(tǒng)需要干擾試驗結(jié)果(Hammond,etal.2015;Waghorn,etal.2013;Dorich,etal.2015)GreenFeed的變化將影響氣體采樣率(Huhtanen,etal.2015)。但可安裝風速儀記錄測量期間的風速,使用校正系數(shù)校正風對氣體回收的影響,排除風對CH4排放速率測CH4排放量(263g/d)顯著高于夜間(216g/d),CH4排放量與DMI呈明顯的相關(guān)變化規(guī)律,夜間采食量低時則CH4排放量低,在采食后和反芻期間CH4濃度較高(Hammond,etal.2016)。因此,需要在全天適當分配動物的訪問量,以準確測量全天CH4排放DMI天內(nèi)的訪問次數(shù)少且不規(guī)律的動物,則需要更長的訪問時間(Hammond,etal.2016)2次測量的時間間隔來提高結(jié)果準確性(Hristov,etal.2018)。另外,當動物所有試驗動物訪問系統(tǒng)單元充足的時間,是能夠測定出全天CH4排放量以及降從試驗條件來看,呼吸室改變了動物正常飼養(yǎng)狀態(tài),SF6示蹤法雖然根據(jù)動的干擾,但需要向瘤胃中投放透管,并不可避免的經(jīng)常與動物接觸,這將影響動物的正常行為(Hammond,etal.2016)。GreenFeedSF6方法均可用于大批量試驗動物,但SF6示蹤法的透管測試等前期準備工作較為繁瑣,GreenFeed系統(tǒng)具有不影響動物行為的特點(Miller,etal.2015)量時間短。因此,GreenFeedMoate(Moate,etal.2013)發(fā)現(xiàn)與非瘺管牛相比,瘺管牛的瘤胃上部空間氣體成分發(fā)生了變化,CH410%。因此,從試驗數(shù)據(jù)來看,一項Mate分析顯示,在同一試驗中使用呼吸室法和GreenFeed法測得的CH4排放量之間具有很強的相關(guān)性(R2=0.92)(Murray,etal.1976)。Hammond(Hammond,etal.2015)GreenFeed測得的后備奶牛CH4排放量與呼吸室的測量值無差異,但低于SF6示蹤法。而Dorich(Dorich,etal.2015)GreenFeedSF6示蹤法測量CH4SF6CH4DMI上顯示出更高的可變性,SF6測量結(jié)果的高可變性可能歸因于環(huán)境氣體的高濃度和Hristov(Hristov,etal.2015)在帶隧道通風的栓系式牛GreenFeedSF6示蹤法平均標準偏差(SD,g/kgDMI,5.60vs3.63)和變異系數(shù)(CV%,35.3vs27.2)GreenFeedGreenFeed系統(tǒng)與SF6示蹤法相比,其結(jié)果穩(wěn)定性較強。Hammond等人(Hammond,etal.2015)SF6技術(shù)檢測到的顯著的處理間差異CH4GreenFeedGreenFeedCH4排放的日變化,突出了使用GreenFeed系統(tǒng)時獲得足夠測量數(shù)量的重要性。GreenFeed1%~3%(Mu?oz,etal.2012;Madsen,etal.的瘤胃CH4排放量測量值,對方法和裝置改進的重視將會繼續(xù)提高二者的準確精確及準確的結(jié)果。我國對呼吸代謝室(周艷,2018)和SF6示蹤法(李斌昌,2019;王貝,2019)GreenFeed式CH4減排措施的研究。使用頭面罩和SF6示蹤法等比較易于操作;而對于規(guī)模化牧場,經(jīng)過對家畜進GreenFeedGreenFeed,提CH4排放量測定的準確性。因此間接法也是一種選擇,其主要分為CO2示蹤法、嗅探器法和激光檢測器法Madsen(Madsen,etal.2010)CO2排放量和測量的呼CH4:CO2的比值可通過便CH4(g/d)=CO2×([CH4]M-[CH4]BG/([CO2]M-出氣體樣品中CH4CO2的濃度;[CH4]BG和[CO2]BG是背景空氣濃度。CO2DMI及飼料利用率差異和瘤胃發(fā)酵變化的影響(Huhtanen,etal.2015)。因此,CO2GreenFeedCH4:CO2比值的日變化,都會影響此方法的準確性(Madsen,etal.2010)。CH4:CO2比值的應(yīng)用在某些方面與SF6示蹤法相似,但與SF6示蹤法相比,其示蹤氣體(CO2)的排放量為估算值,而SF6示蹤法采用瘤胃內(nèi)透管中的示蹤氣體(SF6)的釋放率為已知并經(jīng)校準。另外,此方法估算的CO2產(chǎn)量只能代表某個時間點,并不是全天綜合測量。Haque(Haque,etal.2017)分別用此方法估算和用呼吸室法測量的CO2產(chǎn)量計算CH4產(chǎn)量,結(jié)果表明,與呼吸室法相比,此方法的CH4產(chǎn)量的組間差異較小并改變了處理組間的顯著差異性。Hellwing等(Hellwing,etal.2012)將此方法與呼吸室法相比,此方法顯著低估了CH4的排放量(17%)CO2排放量的日變化的預測,以獲得更加準確的個體動物CH4排放量估算值。雖然CO2示蹤法不及“黃金標準Garnsworthy(Garnsworthy,etal.2012)提出了另一種間接法—嗅探器1s續(xù)取樣、分析和記錄。程序識別和量化CH4濃度峰值(噯氣)和峰值頻率(噯氣頻率)CH4排放速率(MER),即每分鐘噯氣次CH4(mg/L)=(噯氣峰面積×噯氣頻率)×CH4和CO2濃度的影響巨大。即使是頭部位置的微小變化也會在測量的氣體濃度上產(chǎn)生很大的差異,CH4濃度的變化與頭部移動和位置的差異以及喂料槽幾何形狀產(chǎn)生的可變空氣混合狀態(tài)相關(guān)聯(lián),而不是CH4排放量(Hristov,etal.2018)。Wu(Wu,etal.2018)還提出了牛只呼氣速率之間的差異也可導致系統(tǒng)誤差。呼出氣體中CH4濃度的重復性與每次擠奶過程中頭部位置和行為的重復性具有簡單的關(guān)聯(lián)性。比如測得牛只的CH4排放量較低,其實質(zhì)原因可能是牛只在擠奶成的行為差異,采食量和飼喂方式的差異(Lyons,etal.2018),MERCH4排放量之間存在正相關(guān)關(guān)系(R2=0.79P<0.001)(Garnsworthyetal.2012)Huhtanen(Huhtanen,etal.2015)發(fā)現(xiàn),在兩項奶牛試驗中GreenFeedVanEngele人(VanEngelen,etal.2018)在自動擠奶系統(tǒng)中使用嗅探器法測出空氣中CH4:CO2Aubry(Aubry,etal.2015)的結(jié)果高25CH4排放量;另外,奶牛間CH4排放量的真實變化太小,嗅探器方法精度較低,所CH4CH41~3mCH42~4min的短時間測量,結(jié)果由一系列代表動物呼吸周期的峰值組成。僅使用由于呼氣或噯氣導致CH4濃度增加的峰值進行分析,測量的氣體濃度根據(jù)采樣距離和背景空氣濃度進行調(diào)整(Ricci,etal.2014)。可以用滾動平均法或數(shù)據(jù)平滑方法來調(diào)整(Chagunda,etal.2013)。雖然激光檢測器法可以很容易地獲得CH4濃度的平均值,但為了改進激光檢測器法數(shù)據(jù)與呼吸室數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性,并提高檢測單個動物之間CH4排放差異的技術(shù)靈CH4(Hammond,etal.2016)。可用相關(guān)關(guān)系(Ricci,etal.2014;Chagunda,etal.2013)。其準確性受溫度、風速、CO2CH43:CO2示CH4CO2CH4檢測器法基于CH4的紅外吸收光譜原理,測量的氣體濃度根據(jù)采樣距離和背景空氣濃度發(fā)CH4檢測器法更易于使用。3-3CH4CO2產(chǎn)量為估計值;飼料利用率CH4排放量;動物CH4和CO2濃度的影響巨大,單個牛只BellRicciCH4排放量的方法主要有:開放式傅里葉紅外光譜變換法(FTIR)、開放式激光技術(shù)、與微氣象模型相關(guān)聯(lián)的質(zhì)量平衡與流量梯度變換法、逆向離散法等,這些技術(shù)主0.2-2.0302周CH4排放量的測定(Dngl,tl.2011;Mginn,tl.201)。CH4排放量、動物個體和群體行為過程,以及當?shù)貧夂驐l件變化的影及低風速變化等(Flesch,etal.2004)。所以如果在計算動物腸道甲烷每日總腸道CH4IPCCTier2CH4排放量,計算公式:CH4=Ym×GEI。式中,CH4CH4MJ/頭·d;YmCH4轉(zhuǎn)換因子,定GEI的百分比;GEI雖然總能(GE)可以用氧彈法測定,但這種分析方法繁瑣。IPCC確定機體維持凈能來估算GEI,然后使用估算的能量消化率和可消化能量利用DMIGEIYmCH4YmDMIDMrmly,tl.2016),3%10%之間的任意值Mills,tl.203)。飼糧質(zhì)量、生產(chǎn)水平(DMI)和飼糧結(jié)構(gòu)等因素均影響以CH4形式造成的能量損失比例(Mors,tl.2014;Jysundra,tl.2016)YmCH4排放量估算中相當大的不確定性,特別是在具有不同生產(chǎn)系統(tǒng)的地區(qū)。如北美奶牛的平均Ym為5.4%至5.7%,歐洲Ym在6.0%到6.9%之間,澳大利亞和新西蘭該值(6.6%)更接近IPCC(Histov,tl.2018)。近年來國內(nèi)已有相關(guān)研究,王貝等(,2019;王貝等,2019)Ym(董利鋒,等.2020;李斌昌,等.2019)研究表明日糧結(jié)構(gòu)顯著影響荷斯坦泌乳后備牛的m。因此,CH4排放因子估算內(nèi)蒙古地區(qū)家畜胃腸道CH4排放量的模型,不能一層不變,應(yīng)該根據(jù)地域、品種、生育期、Ym區(qū)CH4排放量。為此,郭雪峰(2008)利用內(nèi)蒙古白絨山羊進行了甲烷排放量的研究,通過測定內(nèi)蒙古荒漠化草原上內(nèi)蒙古白絨山羊經(jīng)常采食的4科31養(yǎng)成分,并按照康乃爾凈蛋白碳水化合物體系(CNCPS)的指標對飼料營養(yǎng)素進行進一步劃分,同時利用體外培養(yǎng)技術(shù)(IVGPT)在體外培養(yǎng)條件下測定每種牧草的甲烷產(chǎn)生量,結(jié)果表明:甲烷產(chǎn)生量與牧草中蛋白質(zhì)含量、體外干物質(zhì)消化率、體外干物質(zhì)消失率均呈正相關(guān)關(guān)系,但蛋白質(zhì)的中速降解部分除外。甲烷產(chǎn)生量與牧草中的纖維部分、碳水化合物、碳水化合物中的各部分均呈負相關(guān)關(guān)系;蛋白中的中速降解部分可能含有某種抑制甲烷產(chǎn)生的物質(zhì)。菊科和禾本科牧草中含有的可利用細胞壁部分與甲烷產(chǎn)生量呈正相關(guān)關(guān)系。經(jīng)過數(shù)據(jù)分析建立由飼草營養(yǎng)指標估測內(nèi)蒙古白絨山羊甲烷產(chǎn)生量的如下數(shù)學模型:Y=-3.108-1.594CP+0.855NDF-1.193ADF-(n=7,R2藜科:Y=69.544-1.059CP-0.473NDF+0.618ADF+0.812ADL-(n=10,R2Y=100.117+0.687CP-1.139ADF-0.224IVDMR-0.575IVDMD(n=6+0.178IVDMD式中,CP(%);NDF(%);ADF是牧草酸性洗滌性纖維含量(%);IVDMR;IVDMDADL(%);NFECNCPS體外干物質(zhì)降解率及消化率呈正相關(guān)性關(guān)系,而與碳水化合物除CB2外均呈負豆科:Y=88.501-3.234CA+0.577CB1-1.731CC+6.249PB1+40.381PB3-(n=7,R2-0.161CHO-0.431NFC(n=10,R2(n=6,R2禾本科:Y=-410.282+0.530CA+3.613CB2+19.284CC--89.731PB3+45.747PC(n=8,R2的細胞壁碳水化合物;PB11PB3掌握牧草種類的情況下,分析出對應(yīng)的指標就可以估算出甲烷排出量?;蛘吣軌蚶钕迹?007)CH(g/kgDM)=36.47-0.25NFE+0.26NDF-0.90CP(R2=0.824CH4(g/kgDM)=49.881-0.037Hemi-1.055CP+0.201Cel-(R2是牧草粗蛋白含量(%);Hemi是半纖維素含量(%);Cel是纖維素含量CH4排放因子。 CH4 3-4CH4排放因子CH4腸道式中:CH4CH4排放量,Gg/a,即腸道發(fā)酵的甲烷重量(1Gg=109g);EF(T),kg/頭·a;N(T)為家T;T表3-5IPCC推薦腸道發(fā)酵排放因 活體重65(發(fā)達(發(fā)展CH4。糞CH式中:CH4CH4排放,Gg/a;EF(T)為某種限定家畜種群的排放因子,kg/頭·a;N(T)為家畜類別T的數(shù)量;T3-6CH4N2O ENO(T)=EFN 式中:EN2O(T)N2O,Gg/a;EFN2O(T)為家或只)N2O7。3-7N2O注:資料來源于低碳發(fā)展及省級溫室氣體清單編制培訓教材(2013)IPCC 計算公式:E=∑EF.N 腸道CH4排放系數(shù)(kg/頭/年);NT為反芻家畜T的年末存欄量(萬頭或萬只);T3-8CH4IPCC6.5%CH4GE據(jù)計算過程可以看出,CH4排放量是根據(jù)各個國家和區(qū)域的反芻動物數(shù)量進行計算的,因此,每類動物數(shù)量的不確定性是造成計算結(jié)果出現(xiàn)差異的主要原因(Mccartney,etal.2014;Herrero,etal.2016)IPCC計算方法2,需要更多的信息來確定CH4排放因子,如飼料的消化率和營養(yǎng)含量。目前,CH4排放因子主要是通過在呼吸室代謝室中進行具體的試驗測量后進行確定的,但隨著新技術(shù)的使用,這些CH4排放因子將會得到持續(xù)的而CH4排放因子的計算過程可以看出,IPCC,從而使計算過程中所考慮的對CH4排放的影響因素更加全面,但仍然會因每類IPCC1估算的全球不確定性為±50%,方法2比方法1顯著改善,其不確定性僅為±20%。采用方法2計算出的主要反芻動物牛、羊的CH4排放因子的計算公式如EF=GEx(Ym/100)xD/55.65的日均采食總能(MJ/頭/天),Ym/100為飼料中GE轉(zhuǎn)化為甲烷能的百分比,Ym值的大小取決于動物對日糧中各營養(yǎng)物質(zhì)的消化率,IPCC建議牛的Ym值為2%~7.5%,對應(yīng)的消化率為45%~85%。D為測定的天數(shù),55.65為甲烷能的轉(zhuǎn)換系數(shù)(MJ/kg);GE的計算過程中,NEm、NEa、NEI、NEmob、Nep、NEg分別REMREG凈能與可消化能的比值,DE%/100GE(Doyle,etal.2019)。此外,在方法2中,反芻家畜胃腸道CH4排放因子是基于動物日均采食總能(GE,MJ/d)和CH4之間的轉(zhuǎn)化效率進行計算的。比如牛CH4排放量的進行細分。因此,GEGECH46.5%±1%,而育肥3%±1CH4排放量,其變換范圍也從非洲和中東的40kg/121kg/CH427kg/60kg/頭/年。此外,2GE在全球網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫中顯示,CH4預測模型中的變量越多,其結(jié)果越準確。然而,F(xiàn)ernández(Fernánde,etal.2020)[96]Hristov(Hristov,etal.2017)DMI異。因此,國際上很多研究者認為測定DMI就可以預測胃腸道CH4排放清單。而Appuhamy(Appuhamy,etal.2016)DMI、澳大利亞和新西蘭)中表現(xiàn)最好的模型,并與使用實測DMI得到的預測值進行比較。對于北美地區(qū),DMI估測值可以一樣能夠很好地預測CH4排放量;對于DMIDMICH4排放量;而對于澳大利亞和新西蘭,DMI估測值預測CH4排放量的效果不佳??赡芤驗轭A測模型是根據(jù)還有研究者認為CH4排放量實測值與DMIDMICH4排放量檢測方法等因素的影響。DM面,Charmley等(Charmley,etal.2016)選擇來自澳大利亞的肉牛及奶牛共1033個測量數(shù)CH4DMI性(R2=0.92)。當DMI數(shù)據(jù)值范圍定為2~28kg/d時,截距接近于零;當數(shù)據(jù)值范圍縮小為DMI>15kg/d,CH4DMIR20.41,RMSPE68.2。DMI(Charmley,etal.2016;Hristov,etal.2013);DMI數(shù)據(jù)值范圍越窄,關(guān)系越弱(Hristov,etal.2015)。CH4排放量檢測方法也會影響決定系數(shù)R2,Grainger等(Grainger,etal.2007)對奶牛數(shù)據(jù)進行了Meta分析,采用SF6技術(shù)測量的CH4排放量和DMIR2=0.56,CHDMIR2=0.39Hristov(Hristov,etal.2015)的奶牛試驗中表明,GreenFeedSF6技術(shù)之間具有差異,得到的CH4DMIR20.470.08。Niu(Niu,etal.2018)研究發(fā)現(xiàn),與呼吸測熱室相比GreenFeedSF6技術(shù)得到的CH4DMIDMICH4排放量,還需要進一步進CH4DMICH4排放量和血液代謝產(chǎn)物之間可能存在某些相關(guān)性。Ornelas(Ornelas,et高的血液胰島素濃度(39.8vs30.6μIU/mL)(0.13vs0.17mmol/L/μIU/mL)。在隨后的相關(guān)性分析中顯示,牛只CH4產(chǎn)量與血液胰島素濃度和葡萄糖/胰島素比值均具有中等強度的相關(guān)性,R2分別VFA是乳腺中合成短鏈和中鏈脂肪酸的前體物質(zhì)。此外,某些VFA(例如乙酸或丁酸)H2H2CH4菌也的相互作用。VanLingen等(VanLingen,etal.2014)MetaCH4排放量之間呈中等強度關(guān)系。計算的,這些模型對預測CH4的產(chǎn)量和制定緩解策略產(chǎn)生了非常重要的作用。這些預測反芻動物腸道CH4排放量的模型,大多數(shù)是基于單個或者幾次試驗室的測定數(shù)據(jù)而建立的。經(jīng)過不斷摸索,現(xiàn)在已經(jīng)建立了不同的計算模式(物估計腸內(nèi)CH4排放量,既取決于研究對象、目標、設(shè)備等基本情況,也取決3-9CH4CH4(g/d)=(18+22.5×DMI)×0.013(Mcal/gof(Kriss,CH4(g/d)=1.30+0.112×D-L×(2.37-(BlaxterandClapperton,(MoeandTyrrell,CH4(g/d)=79×CF+10×NFE+26×CP–212×Cfat+(Kirchgessner等CH4(MJ/d)=0.92×DMI+(Mills等CH4(MJ/d)=0.07×ME+(Mills等CH4(MJ/d)=10.27×forage(%)+0.87×DMI+(Mills等CH4(MJ/d)=13.13×N+2.04×ADF+0.33×Starch+(Mills等CH4(L/d)=0.34×BW+19.7×DMI+(Yan等,CH4(L/d)=47.8×DMI+0.76×DMI2+(Yan等,CH4(MJ/d)=0.14×forage(%)+(Ellis等NFE+1142(Jentsch等CH4(g/d)=18.5×DMI-(Grainger等CH4(g/d)=16.7×DMI+(Zhao等,(Zhao等,1.124×N?23(Zhao等,CH4(g/d)=36.31×dDMI(kg/d)-3.9,(春季CH4(g/d)18.11×dDMIkg/d)53.64,(冬季CH4(g/d)=22.4×DMI(kg/d)+26.4,(春季CH4(g/d)=17.0×DMI(kg/d)+11.1,(冬季CH4(g/d)=61.7+9.25×NDS(kg/d)+48.0×Cel(kg/d)31.5×Hemi(MoeandTyrrell,CH4(g/d)=33.3+20.7×dNDS(kg/d)+106×dCel(kg/d)38.8×dHemi(MoeandTyrrell,CH4(L)=0.297×FNDF(kg)+60.46×FOM(kg),(R2CH4(L/d)=-26.58×NFC/NDF+92.7,(早期CH4(L/d)=-26.58×NFC/NDF+92.7,(早期CH4(L/d)=2.71×DNDF-2.45×DDM-0.97×DCPCH4(L/d)=-57.00×GE(MJ/kg)+1076.0,(后期CH4/BW0.75(L/kg0.75)=-0.013×NDFI(g/d)-0.13(g/d)+0.02×DMI(g/d)+0.84,(后期CH4(L/d)=-26.94×NFC/NDF+90.71,(整個生長期CH4/BW0.75(L/kg0.75)=0.005×DNDFI(g/d)+0.011DDMI(g/d)-0.097×DCPI(g/d)-4.78,(整個生長期注:D,動物在維持代謝水平上的日糧表觀消化率;L,飼喂水平;DMI,動物的干物質(zhì)采食量糧的能量含量(MJ/d);OM日糧的有機物含量(g/d)。CH4排放量的飼糧和動物信息。目前,CH4排放數(shù)據(jù)主要來自歐洲、應(yīng)用呼吸代謝室法比較困難,費用昂貴,使用頭面罩和SF6示蹤法等比較易于GreenFeedGreenFeedCH4排CH4檢測器法更易于使用。生成量。在掌握牧草種類的情況下,分析出對應(yīng)的指標即可估算出甲烷排出量。SF654-120.8g/kgDMI(李霞,2007);6.25%,以冰草為4-1CH4(g/kg甲烷能/生量(L/kgDMI)最高,秸稈產(chǎn)量最低,沙打旺、冰草和青貯的甲烷產(chǎn)量7.19%5.01%,苜蓿、沙打旺和冰草的甲烷5.94%、6.25%6.27%,差異不顯著;不同放牧期的排放量后,三個時期差異不顯著(4-3;李華偉,2008)。4-2CH4CH4(L/kgCH4(g/kg甲烷能/注:同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)4-3(g/kg(L/kg目前,內(nèi)蒙古白絨山羊被分為3個類型,分別為阿爾巴斯型、二狼山型、冬季顯著低于其他季節(jié)??傮w上看,阿爾巴斯型平均甲烷產(chǎn)生量為8.77mol/L8.64mol/L14.67mol/L(韋玥瑞,4-4PCH4排放量(g/kg杜蒙雜交母羊空懷期、妊娠前期(40天)、中期(70天)(120天)、哺乳前期(20天)、中期(50天)、后期(80天)甲烷排放40d時自由采食80%120d60%自由采食組最高。隨采食水平20d、50d80d甲烷排放量各組20d、50d80d4-5注:同行不同小寫字母表示差異顯著(PCH4排放量,結(jié)果表明,9、12、15CH4107.4、137.4、212.8g/d(李斌昌,20194-6);18、21、24CH4207.8、275.1、321.1g/d(劉卓GreenFeed系統(tǒng)進行測定,后續(xù)研究有必要基于同一測定方法來研究不同4-691215182124賈鵬(2023)GreenFeed153CH4排放量為332g/d,CH4/干物質(zhì)采食量(DMI)14.4g/kg,CH4/能量校正乳(ECM)9.18g/kg(4-7)4-7CH4排放量(g/kg性和代表性(Huhtanen等,2019)。Niu等(2018)總結(jié)了來自歐洲、美國和2566CH4369g/d,CH420.1g/kgDMI,CH413.5g/kgECM因為我國荷斯坦泌乳牛日糧的精粗比較高,比如較低的NDF(32.8%vsEE(5.5%vs3.5%)CH4排放量(Moss等,2000;Knapp等,2014;)?;蛘呤怯捎贑H4檢測方法和奶牛的特征不同,Niu西門塔爾牛和雜交奶牛,CH4檢測方法包括呼吸測熱室、GreenFeed系統(tǒng)和SF6示蹤技術(shù)。Oh等(2019)GreenFeed系統(tǒng)檢測方法,并且奶牛特征與本試驗相似。試驗開始時荷斯坦泌乳牛的平均產(chǎn)奶量為39.8kg/d,DMI25.3kg/d115d,BW624kg。Oh(2019)的結(jié)果與本研究的結(jié)果相似,表明奶牛的CH4產(chǎn)量為337g/d,20644g/d。本研究結(jié)果表明,我國華北地區(qū)的荷斯坦泌乳牛每年排放的總CO27008kg/頭。DMICH4排放量的主要因素(Hristov等,本研究重點關(guān)注了更加容易測量的荷斯坦泌乳牛的自身變量,如胎次、采用Greenfeed測定系統(tǒng)研究不同胎次的干奶期奶牛瘤胃溫室氣體排斯坦奶牛,分為4個處理組:一胎組(I組)、二胎組(II組)(III組)、四胎及以上胎次組(IV組)1245d,5d40d成分。結(jié)果表明:III組和IV組的體重和代謝體重顯著高于I組和II組。IIIIVIII組,各個胎次產(chǎn)奶量、4%校正乳產(chǎn)量、乳脂率、乳蛋白率、乳糖率和尿素氮差異不顯著。III組和IVCO2-eqIII組沒有顯著差異。干奶期奶牛瘤胃CO2-eq排放量與奶牛的胎次和體重呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)分別為0.44和0.74。綜上所述,干奶期奶牛瘤胃溫室氣體的平均排放量為18419.83g/d,不同胎次的干奶期荷斯坦奶牛的瘤胃溫室氣體排放量存在差異,其中一胎牛的瘤胃溫室氣體排放量最低(4-8;劉志豪)。4-8CO2-eq18142218CO2-eq30%、40%50%的日糧對9CH4117g/d、107g/d、97g/d,CH4-E占總能比6.1%、5.0%4.2%(王貝,2019);12CH4排放量為159g/d、133g/d、119g/d,CH4-E6.7%、5.0%4.4%15月CH4230g/d、215g/d、194g/d,CH4-E7.7%、6.7%5.7%(李斌昌,20194-9)。4-9P91215我國北方杜寒雜交肉羊上的研究表明,給肉羊飼喂精粗比分別為8:92、16:84、24:76、32:68、40:60、48:52、56:44和64:36的飼糧,對應(yīng)的CH481.64、87.22、77.42、61.87、52.19、54.90、57.0758.72L/kg可發(fā)酵有機物(FOM);CH4-E12.27%11.04%、10.72%、9.52%、7.89%、8.17%、7.71%8.92%(4-10),明隨著精料比例提高,CH4CH4-E占消化能逐漸降低(趙4-10甲烷能CH430:70條件下,公牛、閹CH450:50條件下,公牛CH4排放量顯著高于閹牛和母牛,閹牛與母牛之間無顯著差異,精粗比為70:30條件下,公牛CH4排放量顯著高于閹牛,閹牛又顯著低于母牛(4-11注:同行不同小寫字母(a、b、c)表示差異顯著(P<0.05),同列不同小寫字母(x、y、z)表示差異顯著(P<0.05)。飼糧碳水化合物結(jié)構(gòu)通常用中性洗滌纖維(NDF)(NFC)的比例來體現(xiàn),飼糧NDF/NFC和纖維物質(zhì)含量等都是引起奶牛生產(chǎn)CH4NDF/NFC1.821.551.30CH4-E、甲烷排放量(g/kgDMI)和甲烷能占總能比例均顯著降低(王貝,20194-12)。4-12===CH4-ECH4排放量(g/kgCH4-ECH4排放量(g/kgCH4-ECH4排放量(g/kg0.05肉羊上的研究表明,NFC/NDF0.7879.32L/d,顯著高L/d謝體重的甲烷排放量隨著飼糧NFC/NDF比例的增加而顯著上升,其中NFC/NDF=0.78組、NFC/NDF=1.03NFC/NDF=2.175.79、4.362.57L/kg05放量、單位有機物采食量、單位可消化有機物采食量和單位可消化中性洗滌纖維采食量的甲烷排放量隨著飼糧NC/NDF的增加顯著降低。NC/NDF0.78NC/NDF1.03組單位總能攝入量的甲烷能排放量分10.259.35NC/NDF2.176.32(2014-13項 P甲烷日排放量(L·d-單位干物質(zhì)采食量的甲烷排放量(L·kg-單位有機物采食量的甲烷排放量(L·kg-單位可消化有機物采食量的甲烷(L·kg-0.054-142.4×1082.4×109CFU/(只d)CH4排放量分別降5.18%9.33%(4-15)。4-15CH4排放量(L/kgCH4排放量(L/kg0.05CH4和瘤胃發(fā)酵特性的影響??偨Y(jié)前人研究進展,目前來看,海藻、脂肪酸、3-NOP是降低反芻動物瘤胃甲烷排放最有效的三種添4-16CH434%>50%30g/kg15.1%~30%200mg/頭30.91%30mg/kg16.67%22mg/kg28%0.6mg/kg11g/kg8%23g/kg15%60mg/kg31%2.5×1086%2.5×10912%(1.2–2.3)×10710%76%9%350g/kg14.1%0.2%98%0.5%34%CH40.5%30%-40%11311.54-14-1CH4排放動物的研究。Goopy等(2014)160只成熟母羊的羊,該育種策略已在其放牧系統(tǒng)中實施(Jonker等,2018)。4-2(左)和較低(右)CH4N2O排放量見下CH4N2O影響較大,其中,混合發(fā)酵和沼氣池(全封閉)或每天清理情況下,CH4排放量較低,而沼氣池(全封閉)處理情況下,N2O排放量最低(Cao等,2023)。在實際生產(chǎn)4-17(全封閉(露天(露天4-3奶牛生產(chǎn)性能有20%-30%取決于所處的環(huán)境,良好的飼養(yǎng)環(huán)境可以提高奶牛免疫力、日增重與飼料轉(zhuǎn)化率。當環(huán)境溫度降到5℃時,飼料消耗景增加7%;當環(huán)境溫度降到-1020%29.731.4℃的飼養(yǎng)環(huán)境,有助于提升奶牛生產(chǎn)性能,增加飼料轉(zhuǎn)化率,間接減少奶牛養(yǎng)殖過7557.6MJ0930.6MJ195g青干草的能量。而且冬季放牧羊一般飲用冰水,成年羊日飲水量平均3kg,喝進的38℃104100g中等質(zhì)量1kmkg代謝體重多消耗凈10.5KJ10km50kg的綿羊其運1974KJ/d413g中等青干草的凈能值。特別在冬春設(shè)備,糞便處理的方法主要是堆肥和散糞。這種情況往往導致糞便處理不及時,CH4產(chǎn)生的最有效方式是使用飼料添加劑,以植物提取物CH4N2O,受糞污處理方式以及動物因素(飼糧組成、品種)CH4是在厭氧條N2OCH4產(chǎn)量的做0.29m3甲烷(KashyapDR,2003)。LUO(LUOT,2015)畜禽糞污管理環(huán)節(jié)是畜牧業(yè)CH4和N2O的主要排放源。全球動物糞便排放的CH4CH451.5%-81.0%N2O(李泱孜,2014)大。青海省養(yǎng)殖場單位牛個體年均氨排放系數(shù)為56.96g·head-1·y-1,二氧化碳排放系數(shù)為5.03kg·head-1·y-1,甲烷排放系數(shù)為210.79±19.73g·head-1·y-1(馬華青,2022)。內(nèi)蒙古幾種牲畜中,牛的碳排放因子最大,一頭牛的糞便可排放甲烷7kg,一只綿羊的糞便可排放甲烷0.17kg(5-2CH4N2Ot/LUO(LUOT,2015)2012途徑。且發(fā)酵床養(yǎng)殖的溫室氣體排放較傳統(tǒng)養(yǎng)殖舍內(nèi)溫室氣體排放少CH4的排放。室內(nèi)培養(yǎng)模擬試驗發(fā)現(xiàn),露天奶牛場下墊面施加牛糞后,CH4排25-62(李泱孜,N2O、CO2NH3排放通量增高,這從另一方面說明清糞活動會加快氣體的排放速率。所以,養(yǎng)殖場舍內(nèi)、運動場糞便清理要科學合理,過多清除或長時間堆存糞污對溫室氣體和NH3的排放都有影響。經(jīng)對內(nèi)蒙古牧場夏季高溫易于導致溫室氣體的排放,若通風換氣,可溫室氣體濃度降低一些(董紅敏等,2010)。CH4CH4排放量呈正相關(guān),當溫度超過15℃時,即使在較短的儲存期內(nèi)也會產(chǎn)生大量一糞便處理模式中甲烷和氧化亞氮的排放因子存在相互影響。江蘇規(guī)模化豬舍NH3CO2NH3CO2濃度顯著降低,豬舍內(nèi)的中部位置NH3、CO2濃度顯著高于四周,通風量、溫濕度及豬體活NH3CO2濃度分布的主要因素(吳勝等,2018)。CH4的形成(高嬌N2O(SommerSG,2000)38%CH4排放量,減排效果周靜等,2013)N2O別下降了20%、47%、23%、56%,CO2排放速率分別下降3%、16%、2%和23%,CH448%、62%、5312%。噴灑脲酶抑制劑后,可有效降低35%、17%、38%、41%,養(yǎng)殖場單位牛個體年均氨氣排放系數(shù)下降了29.5%。豬糞經(jīng)酸化處理能夠降低溫室氣體排放,而沼液酸化處理則一定程度上增加了溫室氣體排放,但可有效降低氨氣收集率,減少進入?yún)捬醐h(huán)境的有機物總量,從而減少CH4排放。機械刮板清糞100%~150%的糞Villegas41%(菅瑞珍,2022)。CH41.0%以下,減污降碳效果顯著。益為781tCO2當量(汪開英,2010)較了傳統(tǒng)養(yǎng)殖和基于沼氣的養(yǎng)豬循環(huán)經(jīng)濟模式的差異,將原本堆積的豬糞轉(zhuǎn)移資料收益匯編》,規(guī)模化奶牛養(yǎng)殖場平均電量消費水平約(頭·年),根據(jù)《IPCC存儲的糞便其N2O排放量也遠低于直接儲存和放牧條件下的排放量(高嬌等,豬糞在充分好氧條件下,二氧化碳排放量僅占自然堆存的19%-25%(王健等,2019)。翻拋可減少CH4等溫室氣體排放,牛糞翻堆堆肥相對于傳統(tǒng)的糞污儲存CH471%,N2O49%。堆肥中添加外源性物質(zhì)、菌劑可減少溫室的化學添加劑,N2O減排25%~26%(顧沈怡,2022),牛糞中接種3‰的復合微生物菌劑,CH433%,N2O45%(盧彬,2018);豬糞堆肥過程中CH44.3%,N2O0.72%,通過添加10%的生物炭可同步降低19.0%的CH4和37.5%的N2O的排放(朱志平,2020)。66.5%(張祎,2020)。收集調(diào)度內(nèi)蒙古地區(qū)322022-2023128個樣本量。養(yǎng)殖場廠界氨氣濃度分別與氧化亞氮排放量、5-12h80.50-1.0L/min,0.50L/min,1有顯著的負相關(guān)性,Y=-0.24X+5.8(P<0.05)。5-2簡單線性回歸分析預測,氨氣、甲烷的關(guān)系:y=-0.3123x+7.03195-4tLowerUpperXVariable5-3 5-4動物飲食、添加抗產(chǎn)甲烷菌等化學抑制劑、電子受體(硝酸鹽)、離子載體(莫能菌素)CH4產(chǎn)生,也可以通過膳食脂質(zhì)、提高飲食消化CH4N2O排放的方案措施主要涉及飲食干預(減少放牧及翻耕操作,N2OCH4CO2的影響。優(yōu)先使用干清糞技術(shù)減少糞污的產(chǎn)出量,推廣應(yīng)用機械刮板干清糞生產(chǎn)技術(shù),15便處理前的溫室氣體產(chǎn)生量。一般牛舍糞便一天清理一次,運動場半年清理2管道設(shè)置在地下,實行封閉化的收集排放。在養(yǎng)殖場內(nèi)部和周圍構(gòu)建完善的雨水對于經(jīng)濟能力較差的小規(guī)模養(yǎng)殖場,可以建設(shè)沉沙池,用于污水沉淀分離,定期自泌乳牛糞 糞污混合 固液分 分離液收集管后備牛糞 堆肥 還田利 氧化5-55-65-7液體再各自進入對應(yīng)系統(tǒng)進行有效的無害化處理。較為先進的德國GEA、美國源化利用和污染物減排。翻堆堆肥相對于傳統(tǒng)的糞污儲存可實現(xiàn)CH4減排71%,N2O49%。45℃左右;主導微生物60℃時真菌幾乎完全停止活動,溫度上升到70℃好氧發(fā)酵受氧含量、溫度、OH、水分、C/N的影響,一般氧氣濃度不宜低55℃70℃750℃515--次10-15米242416.5m34t/d,168kW,5--7條垛 槽氣工程。將沼氣池和各個養(yǎng)殖場的排污渠道連接,收集糞便、尿液、污水,通過厭氧發(fā)酵將糞便污水當中的各種有機物進行分解。厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼液、沼渣是優(yōu)質(zhì)有機肥,施入農(nóng)田或發(fā)展設(shè)施蔬菜種植,增加土壤有機質(zhì),促進土壤熱用于厭氧發(fā)酵的熱源,進而減少奶牛場外部的能源投入。根據(jù)《2019農(nóng)產(chǎn)品成本資料收益匯編》,我國規(guī)?;膛pB(yǎng)殖場平均電量消費水平約600kW·h/(頭·年),根據(jù)《IPCC指南》方法估算一頭奶牛年產(chǎn)糞便的沼氣生產(chǎn)潛力約800m3,發(fā)電潛力達到1600kW·h/(頭·年),即養(yǎng)殖場所有電力可由沼氣工程發(fā)電全部提供,且沼氣利用全過程中CH4泄漏可控制在總產(chǎn)氣的待擠廳地面沖洗待擠廳地面沖洗 刮糞板清刮糞板清 鏟車清 吸糞車清GEAUSFarmCRM345U還田,根據(jù)周邊農(nóng)田的距離、農(nóng)田的平整度等因素選擇合適的還田方式。U型1——飼養(yǎng)糞污清理2構(gòu),采取防漏、防流失措施,并噴灑生物除臭劑,降低H2S、NH3、臭氣濃3料。肉牛堆肥一般采用高溫好氧堆肥工藝。肉牛糞便配秸稈輔料,調(diào)整碳氮比35%左右。4通過羊舍房頂排風扇排出,每天清理羊舍糞便,以減少堆存時間和臭氣產(chǎn)生。有些羊場羊舍設(shè)置漏縫地板,干燥、通風、糞便易于清除等優(yōu)點。一般氨最大濃度為0.008mg/m,硫化氫最大濃度為0.001mg/m,惡臭16,遠低于惡臭污染41%左右。內(nèi)蒙古幾種牲畜中,牛的碳排放因子最大,一頭牛的糞便可排放甲烷7kg,0.17kg;養(yǎng)殖規(guī)模化程度越高,碳排放水平越低,20%以上;一般便暫存環(huán)境溫度升高(15℃),CH4排放量均會增加;環(huán)境的氧氣12%、3%、20%以上。和固液分離可有效減少CH4和臭氣的排放;固液分離和厭氧消化的組合方式可40%N2O20%以上;好氧堆肥的溫室氣體排放量遠低于自然堆放;翻拋可減少CH4等溫室氣體排放,牛糞翻堆堆肥可實現(xiàn)CH4減排71%,N2O減排約49%;堆肥中添加外源性物

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