奶牛场温室气体排放特征研究与排放机理模型构建

畜牧生产中的温室气体排放是全球气候变暖的重要原因，而反刍动物养殖场的温室气体排放已成为衡量其造成环境负面影响的通用指标。本项目以我国典型的规模化奶牛场为研究对象，建立一套系统的监测与计算方法，通过对奶牛舍、运动场及其粪污存贮等重点设施CO2、CH4、N2O等温室气体的连续监测，研究我国奶牛场温室气体排放量与特征，分析环境参数、日常管理措施等对温室气体排放的影响；试验模拟粪便存贮设施在不同环境条件和管理制度下的温室气体排放特征与规律，并优化阿伦尼乌斯参数；在深入分析奶牛场温室气体产生、排放过程的基础上，建立用于预测奶牛场温室气体排放量、模拟其变化规律的排放机理模型；并在敏感性分析的基础上，制定减排策略与技术方案。通过对奶牛场温室气体排放特征的研究和排放过程的模拟，为掌握我国奶牛场温室气体排放提供基础数据，对发展畜禽场温室气体排放测试与预估方法、制定减排措施提供理论依据和技术指导。

畜牧生产中的温室气体排放是全球气候变暖的重要原因，而反刍动物养殖场的温室气体排放已成为衡量其造成环境负面影响的通用指标。本项目通过对我国典型奶牛场温室气体排放特征的研究和排放过程的模拟，为掌握我国奶牛场温室气体排放提供基础数据，对发展畜禽场温室气体排放测试与预估方法、制定减排措施提供了理论依据和技术指导。. 本项目构建了我国典型规模化奶牛场重点排放源头的温室气体排放监测与计算方法，对自然通风奶牛舍、开放式运动场及其粪污存贮等重点设施CO2、CH4、N2O 等温室气体的连续监测，研究了温室气体排放量与特征，分析环境参数等对温室气体排放的影响。构建了模拟实验分析平台，试验模拟了开放式运动场在不同表面温度、风速以及地面类型条件下的温室气体排放特征与规律，并对奶牛粪便甲烷排放生物潜能进行了测定；在深入分析运动场温室气体排放与重点参数的基础上，建立用于预测其温室气体排放量的动态模型，通过敏感性分析确定了关键影响因素；并制定了我国典型奶牛场温室气体减排策略与技术方案。通过研究得到如下主要结论：（1）静态箱显著低估了排放源的气体排放量，其准确度主要受静态箱高度的影响。风扇不是必要的箱内气体混合方式。当使用风扇混合箱内气体时，不推荐开启压力平衡孔。（2）我国典型泌乳牛舍CH4、N2O排放水平分别为107.52、0.12g/(HPU•d)，泌乳牛舍CH4排放量约为干奶牛舍的3.5倍，但只有欧盟典型牛舍的40%左右。（3）运动场的年均CO2，CH4 和 N2O排放量分别为137.5、0.45、0.13 kg hd-1 yr-1。粪堆的年均CO2，CH4 和N2O排放量分别为858.9、8.5、2.3 kg hd-1 yr-1。运动场和堆粪场的温室气体排放均受外界温度的影响，存在季节性差异，粪便在堆粪场堆放的时间的长短影响气体的排放量。（4）空气温度和表面风速的升高会显著增加运动场地面CO2、CH4和N2O的排放量，运动场地面的CO2排放量和CH4排放量间存在指数相关关系。（5）牛粪甲烷生物潜能测试表明，反应器底物中牛粪含量越高，VFA的含量越高，30天累计CH4产量也越高，甲烷最终产率受底物中VS的影响。（6）构建的模型可以对奶牛运动场CH4排放量进行估算，估算值较实际排放量低38.7%；敏感性分析表明，风速对运动场CH4排放最为敏感。