畜禽养殖氨排放系数监测布点方法研究

第二次全国污染源普查首次将畜禽养殖氨作为农业源污染物纳入普查内容,但由于中国畜禽养殖氨排放控制工作起步较晚,缺乏基于中国畜牧业生产特性的氨排放系数。基于精准化管理原则,在深入分析畜禽氨排放关键影响因素的基础上,结合我国畜牧业生产实际,借鉴第一次污染源普查畜禽养殖业污染源排放系数工作经验,研究设计了基于养殖模式和氨排放节点的系数结构,提出了基于县(区)尺度既满足地理分区要求又满足气候分区要求的氨排放系数监测布点方法,建立了单位标准畜禽排放系数监测率定方法并加以应用。通过应用发现该方法既体现了全国各大区内部不同区域的排放差异,又消除了不同大区相邻县(区)系数差距较大的问题,同时也简化了报表设计和系数手册使用过程,有效提升氨排放核算精度,可为第二次全国污染源普查畜禽氨排放系数监测工作提供有效的技术支持。

减氮条件下砂壤质潮土区小麦-玉米轮作体系氨挥发特征及排放系数

【目的】氮肥施用量影响农田氨挥发量和氮肥利用效率。研究减量施氮后土壤的氨挥发特征及排放系数,为科学评估化肥减施对环境的影响提供依据。【方法】选取华北砂壤质潮土农田,进行小麦-玉米轮作周年土壤氨挥发监测研究。试验包括不施氮磷钾化肥(CK)、常规施氮肥(N)、优化施肥(OPT)、减量优化(LOPT)和优化加有机肥(mOPT)5个施肥处理。小麦季常规、优化和减量优化处理施氮量分别为315、225和135 kg/hm^(2),玉米季分别为330、240和150 kg/hm^(2)。试验采用密闭海绵法,在小麦、玉米基肥和追肥后,定期取样测定不同处理的氨挥发量,并计算氨排放系数。【结果】不同施氮量下,供试农田玉米季土壤氨挥发总量在12.8~20.4 kg/hm^(2),占总施氮量的5.9%~8.5%;小麦季氨挥发总量在6.8~12.0 kg/hm^(2),占总施氮量的3.3%~5.0%,玉米季氨总挥发量明显高于小麦季。4个施氮处理相比,N和LOPT处理的氨排放系数较高,小麦季分别为3.8%和5.0%,玉米季分别为6.2%和8.5%,而OPT和mOPT处理的氨排放系数相对较低,小麦季分别为3.6%和3.3%,玉米季均为5.9%。除此之外,OPT和mOPT处理小麦和玉米产量显著高于N和LOPT处理(P<0.05),说明过量或过少施氮不利于砂壤质潮土作物产量的提高,适当添加有机肥不仅增产还可以降低氨挥发量。对不同施氮量进行拟合,发现潮土小麦和玉米季常规施氮量处理的氨挥发量在施肥后均呈极显著指数增加趋势(P<0.01)。【结论】华北砂壤质潮土区小麦-玉米轮作体系中,玉米追肥期的氨挥发量高于基肥期,小麦基肥期的氨挥发量高于追肥期,玉米季的总氨挥发量高于小麦季。优化氮肥施用不论是否配合有机肥,均可显著降低小麦季和玉米季的氨挥发量和氨排放系数,提高两季作物的产量,而过量减施氮肥虽然减少了氨挥发量,但大大增加了氨排放系数。

不同施肥方式下砂姜黑土冬小麦-夏玉米轮作农田氨挥发特征及排放系数

土壤类型对于农田氨挥发影响较大,而关于砂姜黑土农田氨挥发特征及排放系数研究相对较少,不利于区域性农田土壤氨排放清单的准确评估。基于此,选取豫南典型砂姜黑土为研究对象,设置不施肥(CK)、传统施肥(TR)、优化施肥(OPT)、再优化施肥(ZOPT)和缓控肥(HK)5种施肥处理,利用密闭海绵法,探究砂姜黑土农田不同施肥方式下冬小麦-夏玉米轮作土壤氨挥发特征,并尝试确定氨排放系数。结果表明:砂姜黑土传统施肥条件下冬小麦季土壤氨挥发量为11.1 kg×hm-2,夏玉米季氨挥发量为13.4 kg×hm-2,说明夏玉米季是砂姜黑土冬小麦-夏玉米轮作农田氨的高排放时期。对比不同处理的氨挥发量,发现ZOPT和HK处理冬小麦季和夏玉米季的氨挥发量显著低于其他处理(P<0.05),其次为OPT处理,TR处理的氨挥发量最高。HK处理的氨排放系数最低,其中冬小麦季和夏玉米季分别为1.7%和1.5%,显著低于其他处理(P<0.05);其次为ZOPT和OPT处理,其氨排放系数冬小麦季分别为2.1%和2.6%,夏玉米季分别为2.6%和3.6%;TR处理的氨排放系数最高,冬小麦季和夏玉米季分别为3.6%和4.7%。不同施肥处理氨挥发量与施肥量的拟合结果表明,随施肥量增加,冬小麦-夏玉米轮作农田氨挥发显示出较强的线性增长趋势,其中夏玉米季和冬小麦季的R2分别为0.934和0.931,说明该区域砂姜黑土传统施肥量的氨挥发未出现明显的激发性增长现象。本研究结果可为砂姜黑土区冬小麦-夏玉米轮作农田氮肥利用率的提高和氮排放清单的估算提供依据。

不同施肥类型下碱性塿土和酸性赤红壤清江白菜种植的氨挥发特征及排放系数

为探究酸碱性土壤对氨挥发特征及排放系数的影响,为我国农田土壤氨排放清单的准确评估提供科学依据,于2018年2—5月,以塿土(碱性土壤)和赤红壤(酸性土壤)为研究对象,以清江白菜为试材,采用室外模拟场方法,设置土壤pH类型为A组,分别为碱性土壤(A1)和酸性土壤(A2);同时,设置氮肥类型为B组,分别为不施肥(B0)、尿素(B1)、碳酸氢铵(B2)、尿素与有机肥混施(B3)和复合肥(B4)共5组氮肥施用类型,开展正交试验。试验共设置10个处理,各处理的氮肥施用量均为200 kg·hm^(-2)。清江白菜种植过程中,共施肥3次,其中基肥施肥方式为沟施覆土,第1次追肥为撒施,第2次追肥为撒施后灌水。采用通气法对两种土壤进行室外模拟原位氨挥发测定,研究了不同施肥类型下土壤氨挥发情况和不同土壤pH对土壤氨挥发的影响,并尝试确定氨排放系数。结果表明:清江白菜种植过程中的氨挥发几乎全部来自追肥,追肥期间碱性土壤氨挥发量占全生育期氨挥发总量的97%~98%,酸性土壤追肥期间氨挥发量占全生育期氨挥发总量的99%。对比不同施肥处理的氨挥发量,碱性土壤A1B1、A1B2、A1B3和A1B4处理的氨挥发总量之间差异显著(P<0.05),呈现A1B2>A1B1>A1B3>A1B4的趋势,不同施肥类型氨挥发总量之间比值关系A1B1∶A1B2∶A1B3∶A1B4为3∶5∶2∶1;酸性土壤不同施肥处理的氨挥发总量之间也呈现A2B2>A2B1>A2B3>A2B4的趋势,不同施肥类型氨挥发总量比值关系A2B1∶A2B2∶A2B3∶A2B4为3∶15∶3∶1。碱性土壤各施肥类型氨挥发总量和氨排放系数显著(P<0.05)高于酸性土壤各施肥类型。20~30℃气温条件下,碱性土壤不同施肥类型的氨排放系数为2.73%~3.03%(A1B1);5.27%~5.31%(A1B2);2.27%~2.67%(A1B3);1.07%~1.23%(A1B4)。酸性土壤不同施肥类型的氨排放系数为0.40%~0.78%(A2B1);2.75%~3.25%(A2B2);0.44%~0.52%(A2B3);0.18%~0.22%(A2B4)。研究表明,土壤酸碱性是影响农田氨挥发的重要因素之一,碱性土壤的氨挥发量和氨排放系数显著高于酸性土壤;复合肥是能够有效减少土壤氨挥发的施肥类型;覆土深施和撒施后灌水可以有效降低土壤的氨挥发损失率。

集约化奶牛养殖场不同粪尿处理阶段氮素分布及氨排放特征

为促进奶牛养殖场的大气氨排放控制,形成奶牛养殖场粪便中氨排放的阻控体系,该文在冬季和夏季对内蒙古呼和浩特地区奶牛养殖场A和奶牛养殖场B的大气、牛粪和牛尿进行了采样试验分析,研究了2种奶牛养殖场不同处理工艺的氨排放特征。静态试验结果表明,奶牛养殖场A和奶牛养殖场B氨气排放浓度最高的是氧化塘处理工艺、预处理工艺,分别为冬季0.862,3.169 mg/m3,夏季2.785,2.130 mg/m3。动态试验结果表明,牛粪的氨排放系数要高于牛尿1.85倍,奶牛养殖场A和奶牛养殖场B平均排放系数分别为29.23%、49.36%。奶牛养殖场A和奶牛养殖场B总大气氨排放量分别为冬季172.69,1 101.00 kg/d,夏季284.70、1 395.32 kg/d。2种处理工艺冬季和夏季大气氨含量均满足畜禽场环境质量标准,但超过人居空气质量标准。

长三角地区典型季节规模化奶牛场氨排放特征研究

为掌握长三角地区规模化奶牛场氨排放特征,通过在线高分辨率监测系统对典型规模化奶牛场的棚舍养殖、粪便堆肥和污水贮存环节进行连续监测,获取不同环节、不同季节的氨排放信息,并计算得到本地化氨排放系数及排放强度。结果表明:规模化奶牛场棚舍养殖、粪便堆肥和污水贮存3个环节的年均氨排放浓度分别为(2.53±0.88)、(2.68±1.72)mg·m^(-3)和(2.44±1.73)mg·m^(-3),氨浓度季节变化趋势总体表现为夏季>秋季>春季>冬季,夏季为冬季的2.3~4.2倍。不同环节氨排放小时变化存在明显差异,主要受日气象因子变化、畜禽活动和清粪管理等因素影响。温度是影响奶牛养殖氨排放水平的主要气象因素,与棚舍养殖、粪便堆肥和污水贮存3个环节的氨浓度水平均呈极显著正相关关系,相关系数分别达到0.914、0.817和0.942,而风速和大气压强则与各环节氨排放浓度呈负相关关系。基于在线监测获得了奶牛养殖氨排放本地化系数,棚舍养殖、粪便堆肥和污水贮存3个环节的年均氨排放系数分别为(13.14±5.17)、(7.71±5.17)kg·头^(-1)·a^(-1)和(9.72±4.47)kg·头^(-1)·a^(-1),全年合计氨排放系数为30.57 kg·头^(-1)·a^(-1)。采用本地实测氨排放系数,建立了长三角地区规模化牛场氨排放清单,2018年长三角地区规模化牛场氨排放总量为3.39万t,氨排放主要集中在安徽省中北部和江苏省北部等集约化畜禽养殖规模较大的地区,夏季氨排放总量和强度最高,达到了1.36万t和151 t·d-1,是冬季的3倍多。