奶牛集约放养的草地中甲烷通量检测方案(多气体分析仪)

CRDS 技术基于涡动相关法测定奶牛集约型放养草地的甲烷通量 科学研究表明，牛在放屁、打嗝时，会排放大量体内废气。这些废气成分，主要包括二氧化碳、甲烷这两种造成全球平均气温上升的温室气体。尤其是甲烷，其温室效应是二氧化碳的21-310倍。联合国粮农组织曾做过调查，当时全球近11亿头牛放屁打嗝排放的废气所导致的全球温室气体贡献率，比汽车排放的尾气还要多。如今，“炭中和”已成全球潮流，而在世界各国应对气候变化的过程中，如何从"牛”做起，降低奶牛肉牛养殖在内的畜牧业、乳业、皮革业的温室气体排放量，正成为一项有趣而艰巨的课题。 为此，比利时列日大学的学者们利用 Picarro G2311-f高频温室气体分析仪结合涡动相关法，对比利时境内的一处奶牛集约放养的草地进行甲烷通量测定，并对放牧草地 CH4通量驱动因子进行识别分析。 材料和方法 涡动协方差法测量位于测量点(足迹)上风区的通量。该方法可原位连续测量大区域的通量。然而，由于我们研究的是点源(牛)，如果我们想计算它们的排放量，就必须知道它们在野外的位置。 现场展示 测量结果 下图所示为3种不同奶牛分布状态下的甲烷通量 通量 在没有牛的情况下，通量通常在0到0.05 umol.m-2.s-1之间，通量值极低。 当牛出现在草地上时，排放量要高得多，并且与载畜率密密相关，线性拟合方程如下： FcH4=[10.3(±0.5)xSR+14.4(±3.1)]x10-3 该拟合线假设奶牛在草地上是随机分布的。 Stocking Rate [LSU.ha] 载畜率对甲烷通量的影响(包含标准偏差)，假设牛是随机分布的。 日循环 ● 在有奶牛的情况下，排放量在下午达到一个主要峰值，在凌晨1点到4点之间有一个小峰值。 没有奶牛时，没有观察到明确的日周期变化(未显示) Hours [H] 在奶牛存在期间甲烷通量的日变化(包含标准偏差)。 结论 ● 甲烷排放量与载畜率相关，斜率为51.9±2.5 kgCH4.年-1.LSU-1(参考 IPCCC一级排放系数为 57 kgCH4.年-1.LSU-1， IPCC ， 2006年.国家温室气体清单指南)； ●在没有奶牛的情况下，没有观测到甲烷净汇； ● 目前甲烷排放量与土壤温度、湿度之间没有明显的关系。 展望 考虑三种方法来计算每个牲畜单位的通量： 1、奶牛随机分布：假设一个随机的奶牛分布，我们可以用奶牛密度来计算每头牲畜单位的通量。这种方法很容易实现，但始终不能满足基本假设。然而，这种方法在大数据集上是可 行的，并且目前已经开始应用于上述的数据上。 2、GPS：每头奶牛都装上 GPS和加速计装置。奶牛的位置和足迹将以半小时的频率进行测量/建模。每半小时，通量将与奶牛的体位和它们的进食行为(例如，上一顿饭开始计时)相关。这种方法目前在我们的网点上测试了两头奶牛。 3、热敏相机：热敏相机会自动定向，以便面向足迹。记录下来的图片经过处理，以检测动物的数量和位置。这种方法正在开发中。 奶牛的位置和行为是用一个自制的 GPS 和加速计装置连接在奶牛脖子上测量的。 一头牛一天的 GPS 记录。每小时有标注，绿点对应一个放牧活动。 来自牧场的热红外图像。 如对该文章或此类应用有兴趣，欢迎联系我们： chenxf@cen-sun.com James@cen-sun.com 比利时列日大学的学者们利用Picarro G2311-f高频温室气体分析仪结合涡动相关法，对比利时境内的一处奶牛集约放养的草地进行甲烷通量测定，并对放牧草地CH4通量驱动因子进行识别分析。涡动协方差法测量位于测量点（足迹）上风区的通量。该方法可原位连续测量大区域的通量。然而，由于我们研究的是点源（牛），如果我们想计算它们的排放量，就必须知道它们在野外的位置。