规模化猪场贮粪池甲烷排放通量研究

【摘要】： 畜禽粪便的甲烷排放是温室气体的一个重要来源，为了探讨中国特有的饲养管理方式以及气候条件下规模化猪场贮粪池的甲烷排放规律，并进一步估算其排放潜力，为温室气体减排提供部分基础数据，本研究在北京市北部的昌平区小汤山镇百川泉养猪场选择了一个贮粪池作为试验基地，利用静态箱—气相色谱法对贮粪池甲烷的排放进行了长达十个月的连续监测(2006年4月至2007年2月)。通过数据采集和分析，对贮粪池的甲烷排放通量的变化规律进行了初步的研究，在此期间还对一系列可能影响甲烷排放通量的环境因子进行了监测，并研究了各个因子对对甲烷排放的影响。试验研究的主要结论如下： 1．通过数据分析，可以看出贮粪池甲烷排放通量有着明显的季节变化规律。整体而言，而夏、秋两季是排放通量最大的季节，春季次之，而冬季是排放通量最小的季节。但是夏季也并非自始至终的高排放通量，本次试验中，6月底时出现甲烷排放通量曾出现一个明显的回落，主要就是因为那段时期北京地区雨水较多，外界温度较低，导致甲烷排放量降低。所以排放通量季节变化的根本原因可能受到外界气温的影响。 2．贮粪池甲烷排放通量还呈现出明显的日变化规律。表现之一是排放通量基本上白天均大于夜间，每个季节的日变化均是如此，夏秋更为明显，而冬季白天的排放只是略高于晚上；日变化的另一表现是全天的通量变化和温度的变化呈现出一致性，这在夏秋两季表现得尤为明显，夏秋两季一天中最大排放通量一般出现在下午2点以后，最小排放通量则通常出现在凌晨1点左右，甲烷排放通量一天中的变化趋势和全天温度的变化趋势有一定的相关性，而且在大部分时间段中有排放通量滞后温度的情况。 3．可能影响甲烷排放通量的环境因子主要有：温度、风速、贮粪池pH值、畜禽粪便的VS值、以及粪水的TOC等。经过试验数据分析发现，相对于其他因子，温度和风速与甲烷排放通量相关性显著，是影响排放的主要因素，而其它环境因子与甲烷排放通量的相关性不显著。而温度、风速对排放的影响在不同的时期也是不一样的，方差分析后发现，在大部分情况下温度是影响排放的最关键因素。外界温度低于28度时，甲烷的日排放通量和风速间相关性不显著；当外界温度高于28度时，两者间相关性到达到极显著水平。 4．通过估算，本试验点的甲烷排放通量在42kg／ha·d左右，而国外多年的试验表明，规模化猪场的甲烷排放通量大约在55～65kg／ha·d范围内。造成这种差异有多种原因，主要原因可能是饲料构成的差异，最终反映到蓄禽粪便VS的差异。在已经进行的试验中，对未粪便VS值做深入分析，在后续试验中将进一步探索。 我国的规模化型养殖场的甲烷排放通量徧低，但是折合成年排放总量却是一个很大的数值。以本次试验的养殖场的贮粪池为例，折合成年甲烷排放总量为1500吨。由于我国的生猪养殖量占全世界的近一半，甲烷排放累计起来将是一个巨大的数字，所以我国养殖业甲烷减排空间巨大。 【关键词】：规模化猪场 贮粪池 甲烷排放通量 影响因子 变化规律 年排放估算
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：X713
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-24
• 1.1 温室气体现状以及影响9-10
• 1.1.1 引言9
• 1.1.2 温室气体浓度变化带来的影响9-10
• 1.2 温室气体组成以及主要来源分析10-12
• 1.2.1 温室气体组成10-11
• 1.2.2 农业生产中的温室气体的排放11-12
• 1.2.3 畜禽养殖中的温室气体排放12
• 1.3 粪便甲烷排放的国内外研究现状12-21
• 1.3.1 引言12-13
• 1.3.2 畜禽粪便甲烷排放机理13
• 1.3.3 国外有关养殖场贮粪池甲烷排放影响因素的研究13-18
• 1.3.4 国外已有的推断和评估排放的方法18-21
• 1.3.5 国内相关领域的研究现状21
• 1.4 研究目的和内容21-23
• 1.4.1 课题研究目的21-22
• 1.4.2 课题研究内容22-23
• 1.5 总体研究思路23-24
• 第二章 试验选址、装置与试验方案24-35
• 2.1 试验选址24-26
• 2.1.1 试验地点选择24
• 2.1.2 试验地点自然概况24-25
• 2.1.3 试验用贮粪池简介25-26
• 2.2 试验装置设计26-29
• 2.2.1 甲烷排放测量装置的设计26-28
• 2.2.2 环境因素测量装置28-29
• 2.2.3 其他仪器设备29
• 2.3 试验方案29-33
• 2.3.1 贮粪池中静态箱布局29-30
• 2.3.2 甲烷排放通量监测方案30-31
• 2.3.3 主要环境因素监测方案31
• 2.3.4 现场其他检测指标31
• 2.3.5 试验方案小结31-33
• 2.4 试验装置的安装调试33-35
• 第三章 贮粪池甲烷排放通量前期监测35-42
• 3.1 试验运行35-39
• 3.1.1 养殖场粪便管理状况35
• 3.1.2 样品的采集35-36
• 3.1.3 样品的检测和分析36
• 3.1.4 甲烷通量的计算36
• 3.1.5 实验数据汇总36-39
• 3.2 不同采样点试验结果与分析39-41
• 3.2.1 不同采样点排放通量平均值39-40
• 3.2.2 排放通量平均值差异显著性分析(t检验)40-41
• 3.3 小结41-42
• 第四章 试验结果讨论与分析42-53
• 4.1 贮粪池甲烷排放通量季节变化42-43
• 4.1.1 数据统计与趋势图42
• 4.1.2 数据分析42-43
• 4.2 贮粪池甲烷排放通量日变化43-47
• 4.2.1 数据统计与分析43-46
• 4.2.2 小结46-47
• 4.3 贮粪池甲烷排放通量与环境因素的关系47-52
• 4.3.1 主要的环境因素47-49
• 4.3.2 其他环境因素49-50
• 4.3.3 环境因素的方差分析50-52
• 4.4 小结52-53
• 第五章 结论与进一步工作设想53-55
• 5.1 主要结论53
• 5.2 不足和建议53-55
• 5.2.1 试验中存在的不足53
• 5.2.2 进一步的工作设想53-55
• 参考文献55-60
• 致谢60-61
• 作者简历61

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