畜牧業溫室氣體與臭氣減排技術研究

尹福斌

（中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所）

1 畜牧業溫室氣體與臭氣排放現狀

1.1 中國畜牧業發展迅速

中國是全球最大的畜牧業生產國和消費國，生豬養殖量約占全球的一半。畜牧業發展，在保障國家食物安全、增加農民收入、促進農業現代化和新農村建設等方面發揮了巨大作用。畜牧業溫室氣體與臭氣排放問題已成為各國政府和科學界關心的重大問題。

1.2 中國畜牧業溫室氣體排放

在畜牧業排放中，反芻動物腸道發酵占比最大（67.7%），主要來源于肉牛（包括水牛和牦牛等），占50%以上。在糞便管理溫室氣體排放中，生豬是最大的排放源，占比約為4.1%，其次是非奶牛，占比約為20%。

從甲烷排放貢獻來看，動物CH4大約貢獻了30%的排放，約占農業甲烷排放的65%。隨著人們生活水平的不斷提高，對畜產品的需求也持續增加，因此，畜牧業溫室氣體排放也在不斷增加，但是為控制動物溫室氣體排放，就需要尋找有效的減排措施。

1.3 畜牧業面臨的環保挑戰

畜牧業排放是“生存排放”，排放量大和增長快，溫室氣體/臭氣減排與減少環境污染協調，必須在畜牧業可持續發展的框架下，具有經濟性，保證技術或項目的可持續運行，提高動物生產力、畜禽糞污沼氣、有機肥等資源化利用。

2 畜牧業減排技術與效果

舍內：液態系統具有更高的CH4排放因子；墊料系統具有最高的N2O 排放因子，有最低的NH3排放因子，干清糞CH4排放明顯降低。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。農田：注射施肥和混施等NH3排放因子明顯降低；但是N2O 排放因子升高。

2.1 污水和沼液貯存環境調控技術

2.1.1 CH4氣體排放

原水是沼液排放近100倍，沼液較低的可生化性造成CH4排放因子低于原水。

2.1.2 N2O氣體排放

沼液是原水N2O排放的4.6倍，沼液存儲中NOx-含量急劇增加，硝化反硝化反應強，產生N2O，沼液較低的C／N比特性造成N2O排放高于原水。

2.1.3 原水與沼液GHG排放

在整個試驗期內，沼液排放的溫室氣體總當量比原水高5.1%，原水CH4占總排放量的77.2%；沼液N2O 占總排放量的99.2%，與沼液貯存后硝態氮大幅度提高直接相關。

2.1.4 原水與沼液存儲試驗中甲烷菌分析

原水和沼液存儲過程甲烷排放量不同與產甲烷菌種屬組成存在差異有關。

2.2 控制方法

2.2.1 貯存溫度——沼液不同的碳氮形態變化

污水貯存過程中，低于15℃時，氨氮降低＜10%，但高溫貯存時氨氮降低達到58%，硝態氮和DON在不同溫度條件下呈現負相關關系，沼液COD的降解率為2.5%～30%。

2.2.2 貯存溫度——NH3排放

NH3排放隨溫度升高呈現線性增長。

2.2.3 貯存溫度——N2O和NO排放（＜25℃）

溫度在20℃以下時，N2O和NO排放量都較低，在室溫20～32℃下，兩種氣體排放量顯著增加，25℃是N2O出現高排放的關鍵溫度。

2.2.4 貯存溫度——N2O、NH3、NO排放（30～35℃）

高溫貯存下，不同實驗桶直接氣體排放存在很大差異，同一貯存桶內NH3和N2O排放互斥，高N2O排放沼液貯存桶中，N2O和NO排放具有相同的趨勢。

2.2.5 貯存溫度——溫室氣體排放

在5～35℃的范圍內，沼液存儲中主要的致溫氣體是N2O，貢獻率58.5%～95%。

2.2.6 pH影響

低pH（酸化）造成沼液表面結殼，顯著降低沼液NH3排放，但增加N2O排放，低pH可顯著降低原水CH4、N2O排放。pH 值對不同污水貯存過程的減排特征：對于原水，pH為5.7和5.1較pH為6.5能減少90%GHG排放；對于沼液，pH為5.7和6.6較pH為7.8能減少80%氨氣排放。