一種測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-氣相色譜法結合的方法測定反芻家畜溫室氣體排放量，步驟如下：制作可移動密封式呼吸代謝箱；試驗反芻家畜的適應；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；計算反芻家畜溫室氣體排放速率。本發(fā)明可以方便、準確的測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，同時提供了一種篩選優(yōu)質飼料的方法，為實現反芻家畜的溫室氣體減排提供支持，最終實現畜牧養(yǎng)殖產業(yè)具有經濟和環(huán)保的雙重效益，具有經濟，簡單，易操作，結果準確等特點，適用于反芻家畜溫室氣體排放速率的測定。
【專利說明】一種測定反芻家畜溫室氣體排放量的方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于大氣環(huán)境監(jiān)測領域，涉及一種溫室氣體的測定方法，具體地說，是提供 一種用于測定反芻家畜溫室氣體（〇)2、〇14和隊〇)排放量的方法。

【背景技術】
[0002] 溫室氣體是指大氣中自然或人為產生的氣體成分，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 譜內特定波長的輻射，進而導致溫室效應。工業(yè)革命以來，社會生產活動使得大氣中溫室氣 體濃度持續(xù)上升。全球范圍內，畜牧業(yè)生產成為一個主要的溫室氣體排放源，牲畜及其副產 品實際上至少排放325. 64億噸C02當量的溫室氣體（Goodland R.，2009)?？梢?，畜牧業(yè)生 產對溫室效應和氣候變化具有一定的推動作用。
[0003] 反芻家畜生產環(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在動物糞便管理過程 中產生；N20主要在糞便管理過程中產生。在100年時間尺度上，01 4的全球增溫潛勢（Global warming potential，GWP)約為C02的25-28倍，N20的全球增溫潛勢約為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，兩者均是反芻動物，由于其數 量龐大，在高原地區(qū)畜牧生產過程中定然會向大氣中排放大量的溫室氣體。據統(tǒng)計，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)研究工作進行的相對較少。在此背景下，積極探求一種能 夠測量青藏高原反芻家畜溫室氣體排放的方法，對于完善畜牧源溫室氣體排放清單具有積 極的推動作用。存在的測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)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種測定反芻家畜溫室氣體排放量的方法，以解決上述問 題。
[0006] 為了達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現的：
[0007] -種測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 結合的方法測定反芻家畜溫室氣體排放速率，具體步驟為：
[0008] 制作可移動密封式呼吸代謝箱：可移動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，底座四周設置有水封槽，水封槽寬6cm，高6cm，底座底部設有四個滾動輪，底座前側安 裝有扶手，可方便以移動整個呼吸代謝箱。代謝籠頂部安裝有兩個電池驅動的風扇，代謝籠 安裝一扇門便于動物進出代謝籠，側壁上固定有便攜式溫濕度計，密封罩的側壁上接有帶 三通閥的采氣管。
[0009] 試驗反芻家畜的適應：試驗前，試驗動物經過一定的預飼期，掌握動物在自然狀態(tài) 下的自由采食量，正式試驗前，將動物引入代謝籠內進行為期3?5天的適應階段。
[0010] 溫室氣體樣品采集方法：進行全天間斷性氣體采集，每小時一次，為時30mim。首 先將經過適應的動物（3只藏系綿羊或1只牦牛）引入代謝籠，將代謝籠的門關閉固定，接 通風扇用以攪勻箱內氣體，將水封槽注滿水，調節(jié)密封罩與水封槽契合；此時，整個呼吸代 謝箱構成密閉空間，立即用帶有三通閥的針管采集呼吸箱內的氣體樣品，準確記錄采氣時 間，針管編號，箱內溫度，濕度。間隔l〇min取氣一次，30min內采集4次。采集氣體完畢，將 密封罩提起，通風散氣。
[0011] 溫室氣體樣品中C02、CH4和N20含量檢測：選用安裝有離子火焰檢測器（FID)和 電子捕獲檢測器（EO)的氣相色譜儀（如Agilent7890A GC System(Agilent，Hewlett Packard，USA))進行溫室氣體樣品檢測。采用GC-7890A氣相色譜儀的工作條件為：0) 2和 CH4用離子火焰檢測器（FID)檢測，載氣為高純氮氣，檢測器工作溫度為250°C ;N20采用電 子捕獲檢測器（E⑶）檢測器檢測，載氣為高純氮氣，檢測器工作溫度為300°C。
[0012] 計算反芻家畜溫室氣體排放速率：根據呼吸代謝箱內溫室氣體濃度變化速率 (dc/dt)，時間（t)和呼吸代謝箱的體積（V)計算試驗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時，用色譜儀中離子火焰檢測器（FID)分析溫室 氣體樣品中C0 2和CH4，載氣為高純氮氣，檢測器工作溫度為250°C。
[0015] 優(yōu)選地，溫室氣體樣品濃度檢測時，用色譜儀中電子捕獲檢測器（ECD)檢測溫室 氣體樣品中的N 20,載氣為高純氮氣，檢測器工作溫度為300°C。
[0016] 優(yōu)選地，溫室氣體樣品濃度檢測時，每管樣品向色譜儀的進樣口注入20_25ml氣 體樣品，檢測時間為7mim。
[0017] 與現有技術相比，本發(fā)明實施例的優(yōu)點在于：本發(fā)明可以準確的，快速的監(jiān)測反芻 家畜溫室氣體排放，其測的數據與其他測量方法得出的結果相近。與呼吸面罩法相比，本發(fā) 明描述的方法操作起來更安全，動物也能相對的自由活動，（呼吸箱的體積為7. 99m3,可以 滿足動物活動需要。）測量的結果更能接近動物實際情況。
[0018] 本發(fā)明的一種測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 的大小還可以根據試驗動物大小和數目進行增減，且便于可以拆卸和運輸，能克服試驗成 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)明實施例的流程示意圖；
[0020] 圖2為本發(fā)明實施例的可移動密封式呼吸代謝箱的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0021] 以下將結合附圖對本發(fā)明各實施例的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描 述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例， 本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所得到的所有其它實施例，都屬于本 發(fā)明所保護的范圍。
[0022] 實施例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，底座四周設有水封槽，水封槽 寬6cm，高6cm。代謝籠頂部有2個風扇，代謝籠側壁上安裝一扇小門，代謝籠上安裝有便攜 式溫濕度計。密封罩側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用于安置試驗動物，所述代謝籠4側壁安裝有一扇門3,所述代謝籠4頂 部安裝有兩個風扇6,風扇電源為充電電瓶7,固定在代謝籠4頂部鐵絲網上，所述代謝籠4 側壁裝有便攜式溫度計12和濕度計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側壁安裝有接三通閥的采氣管14,底座1底部裝有四個滾動輪16， 所述底座1的寬邊裝有扶手15,用于移動代謝箱，所述支架8頂部中央安裝有導鏈9,用于 吊起密封外殼5,所述導鏈通過吊繩10與密封外殼5頂部四角處的掛環(huán)11相接。
[0027] 102,試驗反芻家畜的適應：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，進行為期14天的預飼期，每 日8 :00和17 :00給藏系綿羊投放精飼料，精飼料補飼后，期間添加青干草，自由飲水。預 飼期的目的是掌握藏系綿羊的采食量，試驗前將藏系綿羊放入代謝籠中進行4天的適應階 段，促進動物適應呼吸代謝箱內的環(huán)境。
[0028] 103,溫室氣體樣品采集：在每個年齡梯度中，選取3只藏系綿羊引入代謝籠內，進 行全天間斷性監(jiān)測，每小時測量1次，為時30mim。具體步驟如下：將動物安置在代謝籠內， 接通風扇攪勻箱內氣體，將水封槽注滿水，調節(jié)密封罩與水封槽契合，整個呼吸代謝箱構成 密閉空間，立即用接有三通閥的實驗用針管采集氣體，記錄時間，針管編號，代謝箱內溫度， 濕度。間隔l〇min取氣一次，30min內共取氣體4次。采氣結束是將密封罩移開，通風散氣 30min。每天進行24次，連續(xù)采集4天。期間，每天按指定時間給動物投放飼料，自由飲水， 以保證其正常的生理活動。
[0029] 104,利用氣相色譜儀（GC-7890A)檢測溫室氣體樣品中C02、CH 4和N20含量。
[0030] 105,計算藏系綿羊溫室氣體的每小時排放速率。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。日糧的化學組分如表 1所述。
[0032] 表1，試驗期間藏系綿羊日糧的化學組分（％ )
[0033]

【權利要求】
1. 一種測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 色譜法結合的方法測定反芻家畜溫室氣體排放量，具體步驟為： 制作可移動密封式呼吸代謝箱：可移動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，底座四周設置有水封槽，水封槽寬6cm，高6cm，底座底部設有四個滾動輪，底座前側安 裝有扶手，可方便以移動整個呼吸代謝箱。代謝籠頂部安裝有兩個電池驅動的風扇，代謝籠 安裝一扇門便于動物進出代謝籠，側壁上固定便攜式溫濕度計，密封罩的側壁上接有帶三 通閥的采氣管。 試驗反芻家畜的適應：試驗前，試驗動物經過一定的預飼期，掌握動物在自然狀態(tài)下的 自由采食量，正式試驗前，將動物引入代謝籠中進行為期3?5天的適應階段。 溫室氣體樣品采集方法：進行全天間斷性氣體采集，每小時一次，為時30mim。首先將 經過適應的動物（3只藏系綿羊或1只牦牛）引入代謝籠，將代謝籠的門關閉固定，接通風 扇用以攪勻箱內氣體，將水封槽注滿水，調節(jié)密封罩與水封槽契合；此時，整個呼吸代謝箱 構成密閉空間，立即用帶三通閥的針管采集呼吸箱內的氣體樣品，準確記錄采氣時間，針管 編號，箱內溫度和濕度。間隔lOmin取氣一次，30min內采集4次。采集氣體完畢，將密封罩 提起，通風散氣。 溫室氣體樣品中〇)2、〇14和隊0含量檢測：選用安裝有離子火焰檢測器（FID)和電子捕 獲檢測器（ECD)的氣相色譜儀（如Agilent 7890A GC System(Agilent，Hewlett Packard， USA))進行溫室氣體樣品檢測。采用GC-7890A氣相色譜儀的工作條件為：0)2和014用離子 火焰檢測器（FID)檢測，載氣為高純氮氣，檢測器工作溫度為250°C;N 20采用電子捕獲檢測 器（E⑶）檢測器檢測，載氣為高純氮氣，檢測器工作溫度為300°C。 計算反芻家畜溫室氣體排放速率：根據呼吸代謝箱內溫室氣體的濃度變化速率（dc/ dt)，時間（t)和呼吸代謝箱的體積（V)計算試驗反芻家畜溫室氣體排放速率以及日排放總 量。
2. 權利要求1所述的一種測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用針管，每次采氣體量90-100ml。
3. 權利要求1所述的一種測定反芻家畜溫室氣體排放量的方法，其特征在于，溫室氣 體樣品濃度檢測時，用色譜儀中離子火焰檢測器（FID)分析溫室氣體樣品中0) 2和014，載 氣為高純氮氣，檢測器工作溫度為250°C。
4. 權利要求1所述的一種測定反芻家畜溫室氣體排放量的方法，其特征在于，溫室氣 體樣品濃度檢測時，用色譜儀中電子捕獲檢測器（ECD)檢測溫室氣體樣品中的凡0,載氣為 高純氮氣，檢測器工作溫度為300°C。
5. 權利要求1所述的一種測定反芻家畜溫室氣體排放量的方法，其特征在于，溫室氣 體樣品濃度檢測時，每管樣品向色譜儀的進樣口注入20-25ml氣體樣品，檢測時間為7mim。
【文檔編號】G01N1/22GK104267127SQ201410550621
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月17日 優(yōu)先權日:2014年10月17日
【發(fā)明者】徐田偉, 胡林勇, 徐世曉, 李善龍, 趙娜, 關定國, 都耀庭, 葛世棟 申請人:中國科學院西北高原生物研究所