畜牧业温室气体与臭气减排技术研究

尹福斌

（中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所）

1 畜牧业温室气体与臭气排放现状

1.1 中国畜牧业发展迅速

中国是全球最大的畜牧业生产国和消费国，生猪养殖量约占全球的一半。畜牧业发展，在保障国家食物安全、增加农民收入、促进农业现代化和新农村建设等方面发挥了巨大作用。畜牧业温室气体与臭气排放问题已成为各国政府和科学界关心的重大问题。

1.2 中国畜牧业温室气体排放

在畜牧业排放中，反刍动物肠道发酵占比最大（67.7%），主要来源于肉牛（包括水牛和牦牛等），占50%以上。在粪便管理温室气体排放中，生猪是最大的排放源，占比约为4.1%，其次是非奶牛，占比约为20%。

从甲烷排放贡献来看，动物CH4大约贡献了30%的排放，约占农业甲烷排放的65%。随着人们生活水平的不断提高，对畜产品的需求也持续增加，因此，畜牧业温室气体排放也在不断增加，但是为控制动物温室气体排放，就需要寻找有效的减排措施。

1.3 畜牧业面临的环保挑战

畜牧业排放是“生存排放”，排放量大和增长快，温室气体/臭气减排与减少环境污染协调，必须在畜牧业可持续发展的框架下，具有经济性，保证技术或项目的可持续运行，提高动物生产力、畜禽粪污沼气、有机肥等资源化利用。

2 畜牧业减排技术与效果

舍内：液态系统具有更高的CH4排放因子；垫料系统具有最高的N2O 排放因子，有最低的NH3排放因子，干清粪CH4排放明显降低。舍外：氧化塘管具有最高的CH4排放因子；堆肥具有最高的NH3排放因子。农田：注射施肥和混施等NH3排放因子明显降低；但是N2O 排放因子升高。

2.1 污水和沼液贮存环境调控技术

2.1.1 CH4气体排放

原水是沼液排放近100倍，沼液较低的可生化性造成CH4排放因子低于原水。

2.1.2 N2O气体排放

沼液是原水N2O排放的4.6倍，沼液存储中NOx-含量急剧增加，硝化反硝化反应强，产生N2O，沼液较低的C／N比特性造成N2O排放高于原水。

2.1.3 原水与沼液GHG排放

在整个试验期内，沼液排放的温室气体总当量比原水高5.1%，原水CH4占总排放量的77.2%；沼液N2O 占总排放量的99.2%，与沼液贮存后硝态氮大幅度提高直接相关。

2.1.4 原水与沼液存储试验中甲烷菌分析

原水和沼液存储过程甲烷排放量不同与产甲烷菌种属组成存在差异有关。

2.2 控制方法

2.2.1 贮存温度——沼液不同的碳氮形态变化

污水贮存过程中，低于15℃时，氨氮降低＜10%，但高温贮存时氨氮降低达到58%，硝态氮和DON在不同温度条件下呈现负相关关系，沼液COD的降解率为2.5%～30%。

2.2.2 贮存温度——NH3排放

NH3排放随温度升高呈现线性增长。

2.2.3 贮存温度——N2O和NO排放（＜25℃）

温度在20℃以下时，N2O和NO排放量都较低，在室温20～32℃下，两种气体排放量显著增加，25℃是N2O出现高排放的关键温度。

2.2.4 贮存温度——N2O、NH3、NO排放（30～35℃）

高温贮存下，不同实验桶直接气体排放存在很大差异，同一贮存桶内NH3和N2O排放互斥，高N2O排放沼液贮存桶中，N2O和NO排放具有相同的趋势。

2.2.5 贮存温度——温室气体排放

在5～35℃的范围内，沼液存储中主要的致温气体是N2O，贡献率58.5%～95%。

2.2.6 pH影响

低pH（酸化）造成沼液表面结壳，显著降低沼液NH3排放，但增加N2O排放，低pH可显著降低原水CH4、N2O排放。pH 值对不同污水贮存过程的减排特征：对于原水，pH为5.7和5.1较pH为6.5能减少90%GHG排放；对于沼液，pH为5.7和6.6较pH为7.8能减少80%氨气排放。