一種測(cè)定反芻家畜溫室氣體排放量的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種測(cè)定反芻家畜溫室氣體排放量的方法，是利用密封式呼吸代謝箱-氣相色譜法結(jié)合的方法測(cè)定反芻家畜溫室氣體排放量，步驟如下：制作可移動(dòng)密封式呼吸代謝箱；試驗(yàn)反芻家畜的適應(yīng)；溫室氣體樣品采集方法；溫室氣體樣品中CO2、CH4和N2O含量檢測(cè)；計(jì)算反芻家畜溫室氣體排放速率。本發(fā)明可以方便、準(zhǔn)確的測(cè)量反芻家畜溫室氣體排放速率，可以幫助完善畜牧源溫室氣體排放清單，同時(shí)提供了一種篩選優(yōu)質(zhì)飼料的方法，為實(shí)現(xiàn)反芻家畜的溫室氣體減排提供支持，最終實(shí)現(xiàn)畜牧養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)具有經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的雙重效益，具有經(jīng)濟(jì)，簡單，易操作，結(jié)果準(zhǔn)確等特點(diǎn)，適用于反芻家畜溫室氣體排放速率的測(cè)定。
【專利說明】一種測(cè)定反芻家畜溫室氣體排放量的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，涉及一種溫室氣體的測(cè)定方法，具體地說，是提供 一種用于測(cè)定反芻家畜溫室氣體（〇)2、〇14和隊(duì)〇)排放量的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 溫室氣體是指大氣中自然或人為產(chǎn)生的氣體成分，如二氧化碳（C02)、甲烷（CH 4)、 氮氧化物（N2ox)等，這些氣體能夠吸收和釋放地球表面、大氣和云層發(fā)出的熱紅外輻射光 譜內(nèi)特定波長的輻射，進(jìn)而導(dǎo)致溫室效應(yīng)。工業(yè)革命以來，社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)使得大氣中溫室氣 體濃度持續(xù)上升。全球范圍內(nèi)，畜牧業(yè)生產(chǎn)成為一個(gè)主要的溫室氣體排放源，牲畜及其副產(chǎn) 品實(shí)際上至少排放325. 64億噸C02當(dāng)量的溫室氣體（Goodland R.，2009)?？梢姡竽翗I(yè)生 產(chǎn)對(duì)溫室效應(yīng)和氣候變化具有一定的推動(dòng)作用。
[0003] 反芻家畜生產(chǎn)環(huán)節(jié)主要排放C02、CH4和N20三種溫室氣體，C0 2主要來自于動(dòng)物的 呼吸過程；CH4主要來自飼料化合物在瘤胃中發(fā)酵，也有極少量的CH 4在動(dòng)物糞便管理過程 中產(chǎn)生；N20主要在糞便管理過程中產(chǎn)生。在100年時(shí)間尺度上，01 4的全球增溫潛勢(shì)（Global warming potential，GWP)約為C02的25-28倍，N20的全球增溫潛勢(shì)約為C0 2的296-300倍。
[0004] 藏系綿羊和牦牛是青藏高原地區(qū)的主要家畜品種，兩者均是反芻動(dòng)物，由于其數(shù) 量龐大，在高原地區(qū)畜牧生產(chǎn)過程中定然會(huì)向大氣中排放大量的溫室氣體。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國牦 牛每年大約排放33. 38萬噸的CH4 (馮仰廉，2012)。但是，青藏高原地區(qū)反芻家畜（牦牛和 藏系綿羊）溫室氣體排放的系統(tǒng)研究工作進(jìn)行的相對(duì)較少。在此背景下，積極探求一種能 夠測(cè)量青藏高原反芻家畜溫室氣體排放的方法，對(duì)于完善畜牧源溫室氣體排放清單具有積 極的推動(dòng)作用。存在的測(cè)量反芻家畜溫室氣體排放速率的方法主要有呼吸面罩法，示蹤法， 體外產(chǎn)氣法等，但是，這些方法在操作的過程都具有一定的局限性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種測(cè)定反芻家畜溫室氣體排放量的方法，以解決上述問 題。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0007] -種測(cè)定反芻家畜溫室氣體排放量的方法，利用密封式呼吸代謝箱-氣相色譜法 結(jié)合的方法測(cè)定反芻家畜溫室氣體排放速率，具體步驟為：
[0008] 制作可移動(dòng)密封式呼吸代謝箱：可移動(dòng)式密封袋謝箱包括代謝籠，密封罩，底座三 部分，代謝籠由鐵絲網(wǎng)片焊接而成，邊框用角鐵加固，代謝籠長200-220cm，寬150-170cm， 高170-180cm ;密封罩由聚乙烯板制成，密封罩四周用角鐵加固，密封罩長240-260cm，寬 170-190cm，高180-190cm ;代謝籠焊接在底座上，底座由不銹鋼板制成，密封罩與底座契 合，底座四周設(shè)置有水封槽，水封槽寬6cm，高6cm，底座底部設(shè)有四個(gè)滾動(dòng)輪，底座前側(cè)安 裝有扶手，可方便以移動(dòng)整個(gè)呼吸代謝箱。代謝籠頂部安裝有兩個(gè)電池驅(qū)動(dòng)的風(fēng)扇，代謝籠 安裝一扇門便于動(dòng)物進(jìn)出代謝籠，側(cè)壁上固定有便攜式溫濕度計(jì)，密封罩的側(cè)壁上接有帶 三通閥的采氣管。
[0009] 試驗(yàn)反芻家畜的適應(yīng)：試驗(yàn)前，試驗(yàn)動(dòng)物經(jīng)過一定的預(yù)飼期，掌握動(dòng)物在自然狀態(tài) 下的自由采食量，正式試驗(yàn)前，將動(dòng)物引入代謝籠內(nèi)進(jìn)行為期3?5天的適應(yīng)階段。
[0010] 溫室氣體樣品采集方法：進(jìn)行全天間斷性氣體采集，每小時(shí)一次，為時(shí)30mim。首 先將經(jīng)過適應(yīng)的動(dòng)物（3只藏系綿羊或1只牦牛）引入代謝籠，將代謝籠的門關(guān)閉固定，接 通風(fēng)扇用以攪勻箱內(nèi)氣體，將水封槽注滿水，調(diào)節(jié)密封罩與水封槽契合；此時(shí)，整個(gè)呼吸代 謝箱構(gòu)成密閉空間，立即用帶有三通閥的針管采集呼吸箱內(nèi)的氣體樣品，準(zhǔn)確記錄采氣時(shí) 間，針管編號(hào)，箱內(nèi)溫度，濕度。間隔l〇min取氣一次，30min內(nèi)采集4次。采集氣體完畢，將 密封罩提起，通風(fēng)散氣。
[0011] 溫室氣體樣品中C02、CH4和N20含量檢測(cè)：選用安裝有離子火焰檢測(cè)器（FID)和 電子捕獲檢測(cè)器（EO)的氣相色譜儀（如Agilent7890A GC System(Agilent，Hewlett Packard，USA))進(jìn)行溫室氣體樣品檢測(cè)。采用GC-7890A氣相色譜儀的工作條件為：0) 2和 CH4用離子火焰檢測(cè)器（FID)檢測(cè)，載氣為高純氮?dú)猓瑱z測(cè)器工作溫度為250°C ;N20采用電 子捕獲檢測(cè)器（E⑶）檢測(cè)器檢測(cè)，載氣為高純氮?dú)猓瑱z測(cè)器工作溫度為300°C。
[0012] 計(jì)算反芻家畜溫室氣體排放速率：根據(jù)呼吸代謝箱內(nèi)溫室氣體濃度變化速率 (dc/dt)，時(shí)間（t)和呼吸代謝箱的體積（V)計(jì)算試驗(yàn)反芻家畜溫室氣體排放速率以及日排 放總量。
[0013] 優(yōu)選地，氣體樣品采集要用帶三通閥的試驗(yàn)用針管，每次采氣體量90-100ml。
[0014] 優(yōu)選地，溫室氣體樣品濃度檢測(cè)時(shí)，用色譜儀中離子火焰檢測(cè)器（FID)分析溫室 氣體樣品中C0 2和CH4，載氣為高純氮?dú)猓瑱z測(cè)器工作溫度為250°C。
[0015] 優(yōu)選地，溫室氣體樣品濃度檢測(cè)時(shí)，用色譜儀中電子捕獲檢測(cè)器（ECD)檢測(cè)溫室 氣體樣品中的N 20,載氣為高純氮?dú)?，檢測(cè)器工作溫度為300°C。
[0016] 優(yōu)選地，溫室氣體樣品濃度檢測(cè)時(shí)，每管樣品向色譜儀的進(jìn)樣口注入20_25ml氣 體樣品，檢測(cè)時(shí)間為7mim。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明可以準(zhǔn)確的，快速的監(jiān)測(cè)反芻 家畜溫室氣體排放，其測(cè)的數(shù)據(jù)與其他測(cè)量方法得出的結(jié)果相近。與呼吸面罩法相比，本發(fā) 明描述的方法操作起來更安全，動(dòng)物也能相對(duì)的自由活動(dòng)，（呼吸箱的體積為7. 99m3,可以 滿足動(dòng)物活動(dòng)需要。）測(cè)量的結(jié)果更能接近動(dòng)物實(shí)際情況。
[0018] 本發(fā)明的一種測(cè)定反芻家畜溫室氣體排放量的方法，裝置制作簡單，呼吸代謝箱 的大小還可以根據(jù)試驗(yàn)動(dòng)物大小和數(shù)目進(jìn)行增減，且便于可以拆卸和運(yùn)輸，能克服試驗(yàn)成 本昂貴和環(huán)境惡劣等不利因素，該裝置可以長期使用，適用于用來測(cè)定高原反芻家畜溫室 氣體排放量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例的流程示意圖；
[0020] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例的可移動(dòng)密封式呼吸代謝箱的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明各實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描 述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例， 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所得到的所有其它實(shí)施例，都屬于本 發(fā)明所保護(hù)的范圍。
[0022] 實(shí)施例1
[0023] 不同年齡梯度藏系綿羊溫室氣體排放比較
[0024] 不同年齡梯度藏系綿羊溫室氣體排放比較，如圖1所示，具體步驟如下：
[0025] 101，制作可移動(dòng)密封式呼吸代謝箱：如前所述，密封袋謝箱包括代謝籠，密封罩， 底座三部分，代謝籠由鐵絲網(wǎng)片制作而成，邊框用角鐵加固，代謝籠長220cm，寬150cm，高 170cm ;密封罩由聚乙烯板制成，四周用角鐵加固，密封罩長240cm，寬180cm，高180cm ;代謝 籠焊接在底座上，底座由不銹鋼板制成，密封罩與底座契合，底座四周設(shè)有水封槽，水封槽 寬6cm，高6cm。代謝籠頂部有2個(gè)風(fēng)扇，代謝籠側(cè)壁上安裝一扇小門，代謝籠上安裝有便攜 式溫濕度計(jì)。密封罩側(cè)壁上固定一根接三通閥的采氣管。
[0026] 如圖2所示，其中可移動(dòng)密封式呼吸代謝箱包括底座1、代謝籠4、密封外殼5和支 架8,所述代謝籠4用于安置試驗(yàn)動(dòng)物，所述代謝籠4側(cè)壁安裝有一扇門3,所述代謝籠4頂 部安裝有兩個(gè)風(fēng)扇6,風(fēng)扇電源為充電電瓶7,固定在代謝籠4頂部鐵絲網(wǎng)上，所述代謝籠4 側(cè)壁裝有便攜式溫度計(jì)12和濕度計(jì)13,所述密封外殼5與底座1的水封槽2契合，起到密 封作用，所述密封外殼5側(cè)壁安裝有接三通閥的采氣管14,底座1底部裝有四個(gè)滾動(dòng)輪16， 所述底座1的寬邊裝有扶手15,用于移動(dòng)代謝箱，所述支架8頂部中央安裝有導(dǎo)鏈9,用于 吊起密封外殼5,所述導(dǎo)鏈通過吊繩10與密封外殼5頂部四角處的掛環(huán)11相接。
[0027] 102,試驗(yàn)反芻家畜的適應(yīng)：選擇1歲（均重31. 5±2. 4kg)，2歲（均重 41. 7±1. 9kg)，3歲（均重50. 4±2. 6kg)的藏系綿羊各7只，進(jìn)行為期14天的預(yù)飼期，每 日8 :00和17 :00給藏系綿羊投放精飼料，精飼料補(bǔ)飼后，期間添加青干草，自由飲水。預(yù) 飼期的目的是掌握藏系綿羊的采食量，試驗(yàn)前將藏系綿羊放入代謝籠中進(jìn)行4天的適應(yīng)階 段，促進(jìn)動(dòng)物適應(yīng)呼吸代謝箱內(nèi)的環(huán)境。
[0028] 103,溫室氣體樣品采集：在每個(gè)年齡梯度中，選取3只藏系綿羊引入代謝籠內(nèi)，進(jìn) 行全天間斷性監(jiān)測(cè)，每小時(shí)測(cè)量1次，為時(shí)30mim。具體步驟如下：將動(dòng)物安置在代謝籠內(nèi)， 接通風(fēng)扇攪勻箱內(nèi)氣體，將水封槽注滿水，調(diào)節(jié)密封罩與水封槽契合，整個(gè)呼吸代謝箱構(gòu)成 密閉空間，立即用接有三通閥的實(shí)驗(yàn)用針管采集氣體，記錄時(shí)間，針管編號(hào)，代謝箱內(nèi)溫度， 濕度。間隔l〇min取氣一次，30min內(nèi)共取氣體4次。采氣結(jié)束是將密封罩移開，通風(fēng)散氣 30min。每天進(jìn)行24次，連續(xù)采集4天。期間，每天按指定時(shí)間給動(dòng)物投放飼料，自由飲水， 以保證其正常的生理活動(dòng)。
[0029] 104,利用氣相色譜儀（GC-7890A)檢測(cè)溫室氣體樣品中C02、CH 4和N20含量。
[0030] 105,計(jì)算藏系綿羊溫室氣體的每小時(shí)排放速率。通過累加24h的排放速率，得到 溫室氣體日排放總量。
[0031] 試驗(yàn)藏系綿羊的日糧的精料為購買顆粒料，粗料為青干草。日糧的化學(xué)組分如表 1所述。
[0032] 表1，試驗(yàn)期間藏系綿羊日糧的化學(xué)組分（％ )
[0033]

【權(quán)利要求】
1. 一種測(cè)定反芻家畜溫室氣體排放量的方法，其特征是利用密封式呼吸代謝箱-氣相 色譜法結(jié)合的方法測(cè)定反芻家畜溫室氣體排放量，具體步驟為： 制作可移動(dòng)密封式呼吸代謝箱：可移動(dòng)式密封袋謝箱包括代謝籠，密封罩，底座三部 分，代謝籠由鐵絲網(wǎng)片焊接而成，邊框用角鐵加固，代謝籠長200-220cm，寬150-170cm， 高170-180cm ;密封罩由聚乙烯板制成，密封罩四周用角鐵加固，密封罩長240-260cm，寬 170-190cm，高180-190cm ;代謝籠焊接在底座上，底座由不銹鋼板制成，密封罩與底座契 合，底座四周設(shè)置有水封槽，水封槽寬6cm，高6cm，底座底部設(shè)有四個(gè)滾動(dòng)輪，底座前側(cè)安 裝有扶手，可方便以移動(dòng)整個(gè)呼吸代謝箱。代謝籠頂部安裝有兩個(gè)電池驅(qū)動(dòng)的風(fēng)扇，代謝籠 安裝一扇門便于動(dòng)物進(jìn)出代謝籠，側(cè)壁上固定便攜式溫濕度計(jì)，密封罩的側(cè)壁上接有帶三 通閥的采氣管。 試驗(yàn)反芻家畜的適應(yīng)：試驗(yàn)前，試驗(yàn)動(dòng)物經(jīng)過一定的預(yù)飼期，掌握動(dòng)物在自然狀態(tài)下的 自由采食量，正式試驗(yàn)前，將動(dòng)物引入代謝籠中進(jìn)行為期3?5天的適應(yīng)階段。 溫室氣體樣品采集方法：進(jìn)行全天間斷性氣體采集，每小時(shí)一次，為時(shí)30mim。首先將 經(jīng)過適應(yīng)的動(dòng)物（3只藏系綿羊或1只牦牛）引入代謝籠，將代謝籠的門關(guān)閉固定，接通風(fēng) 扇用以攪勻箱內(nèi)氣體，將水封槽注滿水，調(diào)節(jié)密封罩與水封槽契合；此時(shí)，整個(gè)呼吸代謝箱 構(gòu)成密閉空間，立即用帶三通閥的針管采集呼吸箱內(nèi)的氣體樣品，準(zhǔn)確記錄采氣時(shí)間，針管 編號(hào)，箱內(nèi)溫度和濕度。間隔lOmin取氣一次，30min內(nèi)采集4次。采集氣體完畢，將密封罩 提起，通風(fēng)散氣。 溫室氣體樣品中〇)2、〇14和隊(duì)0含量檢測(cè)：選用安裝有離子火焰檢測(cè)器（FID)和電子捕 獲檢測(cè)器（ECD)的氣相色譜儀（如Agilent 7890A GC System(Agilent，Hewlett Packard， USA))進(jìn)行溫室氣體樣品檢測(cè)。采用GC-7890A氣相色譜儀的工作條件為：0)2和014用離子 火焰檢測(cè)器（FID)檢測(cè)，載氣為高純氮?dú)?，檢測(cè)器工作溫度為250°C;N 20采用電子捕獲檢測(cè) 器（E⑶）檢測(cè)器檢測(cè)，載氣為高純氮?dú)猓瑱z測(cè)器工作溫度為300°C。 計(jì)算反芻家畜溫室氣體排放速率：根據(jù)呼吸代謝箱內(nèi)溫室氣體的濃度變化速率（dc/ dt)，時(shí)間（t)和呼吸代謝箱的體積（V)計(jì)算試驗(yàn)反芻家畜溫室氣體排放速率以及日排放總 量。
2. 權(quán)利要求1所述的一種測(cè)定反芻家畜溫室氣體排放量的方法，其特征在于，氣體樣 品采集要用帶三通閥的試驗(yàn)用針管，每次采氣體量90-100ml。
3. 權(quán)利要求1所述的一種測(cè)定反芻家畜溫室氣體排放量的方法，其特征在于，溫室氣 體樣品濃度檢測(cè)時(shí)，用色譜儀中離子火焰檢測(cè)器（FID)分析溫室氣體樣品中0) 2和014，載 氣為高純氮?dú)?，檢測(cè)器工作溫度為250°C。
4. 權(quán)利要求1所述的一種測(cè)定反芻家畜溫室氣體排放量的方法，其特征在于，溫室氣 體樣品濃度檢測(cè)時(shí)，用色譜儀中電子捕獲檢測(cè)器（ECD)檢測(cè)溫室氣體樣品中的凡0,載氣為 高純氮?dú)?，檢測(cè)器工作溫度為300°C。
5. 權(quán)利要求1所述的一種測(cè)定反芻家畜溫室氣體排放量的方法，其特征在于，溫室氣 體樣品濃度檢測(cè)時(shí)，每管樣品向色譜儀的進(jìn)樣口注入20-25ml氣體樣品，檢測(cè)時(shí)間為7mim。
【文檔編號(hào)】G01N1/22GK104267127SQ201410550621
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月17日
【發(fā)明者】徐田偉, 胡林勇, 徐世曉, 李善龍, 趙娜, 關(guān)定國, 都耀庭, 葛世棟 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院西北高原生物研究所