甘肃典型生产区域主要家畜碳排放估算系统

2021-04-25吕文博吴卓曹军吴文辉魏学锋燕振刚

电脑知识与技术 2021年9期

吕文博吴卓曹军吴文辉魏学锋燕振刚

摘要：该文在系统地梳理了相关文献的基础上，就甘肃省典型生产区域主要家畜日常碳排量进行了大概的分析，介绍了几种家畜碳排放量的测定方法并引用了相关论文中正确的碳排放因子再建立反刍家畜的碳排放计算公式并将其引用到系统中根据系统计算出总碳排放量。而且本系统还可以为养殖场的科学化养殖提供一些科学依据并且为当地地方政府制定区域可持续发展政策以及应对全球气候变化提供技术参考。

关键词：碳排放;科学养殖;环境治理;农业生产

中图分类号：X50 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）09-0074-02

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

1 反刍动物的碳排放测定

为了实现脱贫致富以及满足动物食品市场的需求，家畜养殖渐渐在我国西部地区成为一项可观经济收入来源，越来越多的农户开始养殖家畜，这样会使温室气体增加且西部地区沙漠较多生态环境脆弱必然对当地的生态环境造成很大影响。如果不对反刍动物的碳排放加以控制，这将会对西部地区乃至全国环境造成很大程度地污染。

关于动物对环境的影响，已经有了较多的研究成果。研究家畜碳排放对我们来说是非常有意义的。可以对生态环境，科学养殖和农业生产的发展提供准确的数据，以便可以实现可持续發展。反刍动物肠道结构促成持续的日肠道发酵，反刍家畜有一个膨胀室——瘤胃，处于消化道的前部，支持其密集微生物发酵，从营养学上这将具有许多优点，包括消化纤维素的能力。其次，主要的反刍家畜有家牛、水牛、山羊、绵羊、鹿和骆驼。非反刍家畜（马、骡子、驴子）和单胃家畜（猪）产生相对较低的排放，因为在其消化过程中在家畜肠道内发生的反应较少所以产生的气体较少。甲烷是家畜消化过程中肠道内的各种细菌微生物分解食物产生的。通常，采食量越高，释放的甲烷气体就越多。但为了反映不同家畜种类间排放率的差异，家畜种群应分为不同亚类，且对每个亚类估算每种家畜的排放率。种群亚组中释放的甲烷量计算为：每种家畜的排放率乘以亚类中的家畜数量。

而本文主要以甘肃五个生产区域的主要家畜为例如表1，通过收集家畜年均饲养量、平均每日的反刍动物采食量甲烷换算系数即将其转变为转化成甲烷地饲料能量百比，以此来研究家畜的碳排放并进行估算。

对于反刍动物甲烷的测定方法主要有以下几种：

1）呼吸代谢室法：它的主要原理是将反刍动物放在一个呼吸箱中，通过测定固定期间内呼吸箱中其在空气中所占比重的变化来计算甲排放量。

2）呼吸头箱法、面罩法：首先需要将反刍动物的头部固定于箱内或者只需要将反刍动物的口和鼻用面罩罩住之后测量其在固定期限内的变化即可。

3）示踪法：该方法基于六氟化硫物理性质与甲烷类似来测定甲烷的排放量，通过测定六氟化硫的排放速度与其浓度，进而推算出反刍动物甲烷的排放量。

2 反刍动物甲烷排放的计算公式

首先，要将家畜的种群归为各个亚类，并且要总结出每种家畜亚类特性.其次，根据测出的每种家畜个体一年内释放甲烷气体质量计算出每类家畜亚类的排放因子。进而，将各种家畜的排放因子和对应家畜亚类种群数相乘，计算其排放量，并将所有的家畜排放量相加，之后再计算总的排放量。在实际应用中这三步可按不同的详细程度和复杂度灵活进行。

2.1反刍动物特性

l骆驼：骆驼是反刍动物的一种，其具有很强的耐渴性，主要饲料复杂多样，作为一个庞大的群体，它们的碳排放也是有一定影响的。

l山羊：此类羊活动量极大，可以产奶;日常喜食多汁饲料等

l牦牛：体形庞大，食量超多，毛皮较厚可以自我保暖;青干草是其日常饲料

l早胜牛：属于陇东地区特有品种，主食包括秸秆，粗饲料，干草等，它的体形也是黄牛中体形最大的一种。

l黄牛：主要在陇东地区，陇南等地区较为常见，体形大生长速率快，但碳排放量大。

l沙毛山羊：品质相比较其他种群的羊其超有产肉率较低，其属于乌鞘岭的特殊羊，主要饲料为饲草。

2.2排放因子的选择

关于碳排放因子由于已经有了相关的结论且数据准确所以直接引用即可其数据如表2：

2.3公式的确定

即利用公式估算总的甲烷排放量为了估算总排放量，将表1.2种的排放因子乘以相关家畜饲养量并将其结果加总便可以得到总的甲烷排放量见公式1其含义见表3。

公式1：

[][SUM=EF（T）?（N（T）106）] （1）

3 基于JAVA语言的碳排放估算系统设计

3.1 系统设计

为了增强系统的实用性和便捷性为原则，在设计了主要的计算界面的同时，还增加了资料查询，社区二个板块，这样做的目的则是为了在为用户提供甲烷排放估计的同时还能为用户提供科学养殖建议以及为在用户有购买养殖所需地饲料、科学养殖指导和家畜病害防治用品需求时利用社区板块及时为用户提供相关商品。除此之外还可以为用户提供免费的资料查询服务供养殖户使用。

1）估算界面

此界面为本系统的核心所在，所使用的估计方法来自公式（1）：[SUM=EF（T）?（N（T）106）]，利用此公式还可以估计不同种类的家畜甲烷排放量。

2）资料

此版块主要目的是给养殖户及农业养殖相关人数提供健全和专业的资料库便于查询相关知识。

3）社区

社区板块主要有两大功能：一是为用户之间，用户和专家之间以及专家和专家之间提供一个便捷的交流平台。二是为养殖户提供购买相关商品的功能。

4 技术实现

基本构思：使用eclipse创建项目进行开发。先制作菜单界面，在面板内加入button并为其添加事件。用户点击button后，调用对应的事件进行响应。接下来设计各button对应的功能界面。加入用户对应的数据库，并使其与系统连接。从而实现历史测量数据的存储便于用户使用。设计系统进入界面并对系统UI进行优化。

设计计算界面，资料查询，社区链接，用户输入所需查询牲畜种类及数量进行计算并将数据添加入SQL。

用户可线上登录也可本地使用估算系统。

线上使用：服务器验证用户并存储用户信息，以便用户下次使用。

本地使用：下载使用估算系统

本地启动估算系统流程执行情况如下：

1）进度条

private static final long serialVersionUID = 1L;

// 创建进度条属性

privateJProgressBarjpb;

// 定义一张图片标签

privateJLabeljl;

// 构造方法