基于IPCC Tier 1層級的中國反芻家畜胃腸道甲烷排放格局變化分析

王 榮，鄧近平，王 敏，王玉詩，張玉茹，顏志成，譚支良

1 中國科學院亞熱帶農業(yè)生態(tài)研究所，長沙 410125 2 湖南農業(yè)大學動物科學技術學院，長沙 410128 3 湖南農業(yè)大學園藝園林學院，長沙 410128

基于IPCC Tier 1層級的中國反芻家畜胃腸道甲烷排放格局變化分析

王 榮1,2，鄧近平2，王 敏1,*，王玉詩2，張玉茹2，顏志成1,3，譚支良1

1 中國科學院亞熱帶農業(yè)生態(tài)研究所，長沙 410125 2 湖南農業(yè)大學動物科學技術學院，長沙 410128 3 湖南農業(yè)大學園藝園林學院，長沙 410128

依據政府間氣候變化委員會(IPCC)2006年公布的反芻家畜胃腸道CH4排放系數(奶牛61 kg CH4頭-1a-1，肉役牛47 kg CH4頭-1a-1，綿羊和山羊均為5 kg CH4頭-1a-1)和IPCC Tier 1計算方法，結合《中國統(tǒng)計年鑒》和《中國畜牧業(yè)統(tǒng)計年鑒》，估算了中國以及各個省份1990—2010年CH4的排放總量，繪制出中國反芻家畜胃腸道CH4排放格局及歷史變化圖。研究結果表明：①1990—2010年期間，中國反芻家畜胃腸道CH4排放量(5.90—7.65 Tg)總體呈現(xiàn)先上升(1995年最高)后下降的趨勢，其中肉役牛(主要是黃牛和水牛)胃腸道CH4排放量(> 4.33 Tg)及其所占比例(> 65%)最大。奶牛胃腸道CH4排放量及其比例呈現(xiàn)逐年增加的趨勢，2006年(0.83 Tg，12.7%)超過山羊和綿羊胃腸道CH4排放量及其比例，成為中國反芻家畜胃腸道CH4排放第二大源。但是，奶牛單位產奶量所排放的CH4量逐年降低，表明中國奶牛飼養(yǎng)技術與生產性能不斷提高。②中國反芻家畜胃腸道CH4排放格局呈現(xiàn)區(qū)域集中特點，主要集中在中西部和北部的各個省份，其中四川、內蒙古、新疆、河南、西藏、山東、河北、黑龍江、云南和甘肅等10個省份的排放量占中國排放總量的50%以上?？傊?，1990—2010年間，中國反芻家畜胃腸道CH4排放總量為(6.77±0.46)Tg(肉役牛為主要排放源)，隨時間推移呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢；中國反芻家畜胃腸道CH4排放的格局呈區(qū)域集中分布，中西部和北部的各個省份占60%以上。

反芻家畜;IPCC Tier 1； 甲烷排放

近年來，隨著全球氣候變暖形勢的日益嚴峻，人們越來越關注溫室氣體的排放問題。在全球范圍內，甲烷(CH4)是僅次于二氧化碳(CO2)的第二大溫室氣體，其增溫潛能是CO2的25倍左右[1]。反芻家畜每年排放CH4約0.8億t，占人類活動排放總量的33%[2]。另外，全球牛、羊的CH4排放量，估計每年以1%的比例遞增[3]。中國是反芻動物絕對飼養(yǎng)數量最大的國家[4]，其CH4減排的壓力與潛力均面臨較大挑戰(zhàn)。張仁健報道[5]，1990年中國反芻動物CH4排放量為5.806 Tg (1 Tg=1012g)，占全球動物排放量的7.2%，1994年反芻家畜CH4排放量增至約6.795 Tg。因此，反芻家畜胃腸道CH4排放量的研究受到科學家、政府及社會各界的廣泛關注。

目前，有學者已經對中國反芻家畜胃腸道CH4排放量估算做了相關研究[6- 12]，但這些研究大多是針對中國反芻家畜CH4排放總量的估算方法，幾乎沒有國家范圍內的反芻家畜CH4排放格局及其歷史過程的變化研究。鑒于此，本研究利用政府間氣候變化委員會(IPCC，2006)公布的《2006 IPCC國際溫室氣體清單指南》[13]、《中國統(tǒng)計年鑒》[14]和《中國畜牧業(yè)統(tǒng)計年鑒》[15]等相關數據資料，估算了中國及各個省份1990—2010年反芻家畜胃腸道CH4排放總量，繪制出反芻家畜胃腸道CH4排放格局及歷史變化圖，并分析反芻家畜胃腸道CH4排放的時間和空間變化的原因。研究結果可為中國反芻家畜溫室氣體減排政策的制訂提供基礎數據服務，對于進一步提出符合發(fā)展中國家畜牧業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略也有重要參考價值。

1 研究方法

1.1 數據來源

本研究所使用的數據資料來自政府間氣候變化委員會(IPCC)公布的《2006年 IPCC國際溫室氣體清單指南》、《中國統(tǒng)計年鑒》和《中國畜牧業(yè)統(tǒng)計年鑒》等。

1.2 計算方法

本研究運用IPCC Tier 1提供的方法對反芻家畜胃腸道CH4排放進行估算。CH4排放總量由各類家畜排放量加和求得，計算式如下：

ECH4=∑EFT·NT/1012

(1)

表1 主要反芻家畜腸道發(fā)酵排放系數Table 1 The enteric CH4 emission factors of different ruminant species

式中,ECH4是反芻家畜胃腸道CH4排放總量(Tg/a)；EFT是第T種反芻家畜胃腸道CH4排放系數(kg 頭-1a-1)；NT是反芻家畜種類T的年末存欄數，萬頭或萬只；T為反芻家畜的種類。

本研究估算的反芻家畜種類包括奶牛、肉役牛(黃牛和水牛)、綿羊和山羊。目前，中國官方還沒有公布反芻家畜胃腸道CH4排放系數，反芻家畜各種類的胃腸道CH4排放系數參考《2006年 IPCC國際溫室氣體清單指南》，使用發(fā)展中國家的各種類反芻家畜胃腸道CH4排放系數(表1)[13]。

2 結果與分析

2.1 1990—2010年中國各類反芻家畜胃腸道CH4排放總量及歷史變化

2.1.1 反芻家畜胃腸道CH4排放總量

由表3可知，中國1990—2010年反芻家畜胃腸道CH4排放總量介于5.80—7.65 Tg之間，整體呈現(xiàn)先上升后下降，最后趨于平穩(wěn)的狀態(tài)，自2006年之后，CH4排放總量穩(wěn)定在6.60 Tg左右。在各類主要是反芻家畜中，肉役牛對胃腸道CH4排放總量貢獻最大(> 65.5%)。由表2可知，自進入21世紀后，肉役牛存欄數量總體呈現(xiàn)下降趨勢，這是導致中國反芻家畜胃腸道CH4排放總量降低的直接原因。1995年反芻家畜胃腸道CH4排放量最大，為7.65 Tg，其中肉役牛的胃腸道CH4排放總量貢獻最大，占1995年胃腸道CH4排放總量的78.6%；其次為山羊和綿羊，分別占胃腸道CH4排放總量的9.8%和8.3%；奶牛胃腸道CH4排放量最低，僅占反芻家畜胃腸道CH4排放總量的3.3%。但是，隨著中國奶牛業(yè)的不斷發(fā)展，截止到2010年，奶牛胃腸道CH4排放量所占的比例上升到了13.1%，超過山羊和綿羊胃腸道CH4排放量及其比例，成為中國反芻家畜胃腸道CH4排放第二大來源。

2.1.2 肉役牛胃腸道CH4排放

由表3可知，中國肉役牛胃腸道CH4排放總量介于4.28—6.01 Tg之間，其規(guī)律與反芻家畜總排放量一致，自2007年之后，肉役牛胃腸道CH4排放總量穩(wěn)定在4.40 Tg左右。1990—2010年內肉役牛胃腸道CH4排放比例為65.5%—80.0%，總體呈現(xiàn)下降的趨勢，2010年肉役牛胃腸道CH4排放比例下降到65.6%。

表2 中國1990—2010年反芻家畜年末存欄量Table 2 Amounts of ruminant population in China within 1990—2010 (ten thousand head)

肉役牛胃腸道CH4排放量與其飼養(yǎng)數量的變化直接相關。肉役牛主要包括黃牛和水牛，它們占牛飼養(yǎng)總量的85%—95%。由表2 可以看出，中國 1990—2010 年肉役牛飼養(yǎng)存欄量先上升后下降，最后趨于平穩(wěn)。相關養(yǎng)殖產業(yè)調查報告發(fā)現(xiàn)，飼養(yǎng)肉役牛所需的配合飼料價格不斷上漲，人工成本也在不斷提高，這使肉役牛養(yǎng)殖企業(yè)面臨著很大的成本壓力。另外，肉役牛的飼養(yǎng)周期較長，資金投入較大、周轉慢，這極大地降低了養(yǎng)殖戶的積極性[16]。另外，隨著農業(yè)機械化程度的提高，多數農戶已經不再需要肉役牛進行農作，造成肉役牛數量的進一步減少。上述因素是導致中國肉役牛飼養(yǎng)數量和胃腸道甲烷排放量大幅度下降的根本原因。

2.1.3 奶牛胃腸道CH4排放

由表3可知，中國奶牛胃腸道CH4排放總量介于0.16—0.87 Tg之間，占反芻家畜胃腸道CH4排放總量的2.8%—13.1%，整體呈現(xiàn)不斷上升的趨勢。但是，2007年奶牛胃腸道CH4排放量卻由2006年的0.83 Tg下降到0.75 Tg，所占比例也由2006年的12.7%下降到11.4%，之后又呈現(xiàn)上升趨勢。導致這一問題的直接原因是奶牛數量的變化。由表2可知：進入1990年以后，中國奶牛養(yǎng)殖業(yè)一直處于快速增長的狀態(tài)，奶牛存欄量、牛奶產量成倍增加，2006年中國已經成為僅次于美國、印度的第三大產奶國[17]。但自2006年以來，中國奶業(yè)發(fā)展出現(xiàn)了一些新的問題和情況，如消費增長趨勢放緩、奶牛飼養(yǎng)成本上升和效益下降，一些地方出現(xiàn)殺牛、賣牛和倒奶現(xiàn)象，奶牛養(yǎng)殖戶普遍減少奶牛存欄量[18]。為解決這些問題，國務院于2007年發(fā)布了國發(fā)[2007]31號文件“關于促進奶業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的意見”，在“促進奶業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的主要任務和重點工作”中，強調要推進養(yǎng)殖方式改變，提高原料奶質量。農業(yè)部也發(fā)布了關于貫徹《國務院關于促進奶業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的意見》的通知[19]，國務院的文件和農業(yè)部的通知對于解決中國奶業(yè)關鍵階段出現(xiàn)的新問題和矛盾，確保奶業(yè)健康持續(xù)發(fā)展有重要的指導意義。自2007年之后，奶牛年末存量有所回升，中國奶業(yè)又迎來了一個新的發(fā)展階段。

雖然中國奶牛胃腸道CH4排放總量不斷上升，但是，由表3可知，中國奶牛的平均產奶量卻不斷提高，最終單位產奶CH4的排放量不斷下降，這也和中國奶牛飼養(yǎng)技術和生產性能的不斷提高密不可分。中國部分規(guī)模奶牛場通過奶牛生產性能測定，分析原料奶產量和成分，科學配置奶牛日糧，改進飼養(yǎng)管理措施，有效節(jié)約了飼養(yǎng)成本，提高了奶牛生產水平和經濟效益，這有助于減少單位產奶CH4的排放量。

2.1.4 綿羊和山羊胃腸道CH4排放

由表3可知，中國綿羊和山羊數量變化趨勢比較相近，無論是其胃腸道CH4排放總量還是所占比例大體均呈現(xiàn)先上升后平穩(wěn)的趨勢。山羊和綿羊胃腸道CH4排放總量分別介于0.46—0.76 Tg和0.55—0.77 Tg之間，其所占比例分別介于7.9%—11.6%和8.3%—11.2%之間。截至2010年，綿羊和山羊胃腸道CH4排放總量均穩(wěn)定在0.7 Tg左右，其所占比例均穩(wěn)定在11%左右。羊養(yǎng)殖數量雖然很大，但羊胃腸道CH4排放量及所占比例相對較低，主要原因是羊胃腸道CH4排放系數遠遠小于牛。羊胃腸道CH4排放總量以及其所占比例的不斷增加，與中國養(yǎng)羊業(yè)的快速發(fā)展密切相關。1990—2010年來，人們生活水平的不斷提高，羊毛和羊肉的需求量不斷增加，致使山羊和綿羊的養(yǎng)殖規(guī)模不斷擴大[20]。另外，國家和各級政府制訂了許多規(guī)劃、標準和管理辦法，出臺了諸如優(yōu)良種羊補貼、畜牧機械補貼和養(yǎng)羊合作社補貼等具體的政策措施，以促進中國山羊養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展[21]。由表2可知，21世紀之前中國養(yǎng)羊業(yè)經歷了一段快速發(fā)展期，2004年中國綿羊和山羊總存欄量超過3.0億只。2004年之后，中國羊總存欄量雖略有增減，養(yǎng)殖數量基本保持在2.7億只左右，表明中國養(yǎng)羊業(yè)進入平穩(wěn)發(fā)展期。究其原因，近年來受勞動力和飼料成本上升以及牧區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化和飼草短缺等因素的影響，養(yǎng)羊業(yè)的發(fā)展受到限制，羊養(yǎng)殖產業(yè)發(fā)展放緩[22]。

表3 1990—2010年反芻家畜胃腸道CH4排放Table 3 The enteric CH4 emissions from different ruminant species during 1990—2010

2.2 1990—2010年中國各類反芻家畜胃腸道CH4排放格局的歷史變化

2.2.1 反芻家畜胃腸道CH4排放總量格局變化

由圖1可知，中國反芻家畜胃腸道CH4排放格局呈現(xiàn)區(qū)域集中特點，主要集中在中國西北和西南部的各個省份。其中，四川、內蒙古、新疆、河南、西藏、山東、河北、黑龍江、云南和甘肅等10個省份反芻家畜胃腸道CH4排放量占全國排放總量的60% 以上，各省的排放量呈均勻分布。

圖1 1990—2010年中國反芻家畜胃腸道CH4排放格局變化Fig.1 The changes in distribution pattern of enteric CH4 emissions from ruminant within 1990—2010

1990—2010年中國反芻家畜胃腸道CH4排放格局變化主要體現(xiàn)在內蒙古、甘肅、黑龍江和遼寧等各個省份。這些省份的反芻家畜胃腸道CH4排放量不斷上升，其中蒙古的反芻家畜胃腸道CH4排放量的變化最為突出，1990年的排放總量為0.34 Tg，2010年增加到0.72 Tg，排放比例也由1990年的5.70%上升到2010年的9.79%。究其原因，近年來，內蒙古各級政府高度重視農牧業(yè)生產工作并加大投入力度，重點孵化并扶持了一些當地的畜牧業(yè)大型龍頭企業(yè)(蒙牛等)，通過實現(xiàn)企業(yè)和農戶對接并提高了農民的組織化程度，大大推動了該省份農牧業(yè)的發(fā)展。而河南、山東和河北等各個省份反芻家畜胃腸道CH4排放量先上升后下降。究其原因，隨著中國經濟的不斷發(fā)展和資源配置的優(yōu)化，畜牧業(yè)生產由飼養(yǎng)成本較高的地區(qū)向成本較低的地區(qū)轉移步伐加快。一種是由城市近郊向遠郊農村轉移；另一種是跨省區(qū)轉移。如北京、上海和南方部分省市，已計劃逐年減少畜禽飼養(yǎng)數量，陸續(xù)將肉、蛋、奶生產基地遷到周邊省或北方產糧大省。

2.2.2 肉役牛胃腸道CH4排放量格局變化

由圖2可知，與反芻家畜排放總量一樣，肉役牛胃腸道CH4排放格局亦呈現(xiàn)區(qū)域集中特點，主要集中在西南部以及中部的各個省份。其中，四川、云南、廣西、貴州、河南、山東、湖南、河北、西藏和安徽等10個省份肉役牛胃腸道CH4排放量占全國肉役牛胃腸道CH4排放總量的55%以上。

1990—2010年中國肉役牛胃腸道CH4排放格局變化主要體現(xiàn)在內蒙古、遼寧和吉林等東北部各個省份。這些省份的肉役牛胃腸道CH4排放量不斷上升，而廣東、浙江和福建等南部各個省份肉役牛胃腸道CH4排放量不斷下降。山東、河南、廣西和貴州等各個省份肉役牛胃腸道CH4排放量先上升后下降。其中山東最為突出，1990年山東肉役牛胃腸道CH4排放量為0.24 Tg，占肉役牛胃腸道CH4排放總量的5.08%；2000年CH4排放量及其所占比例分別增加到0.46 Tg和7.98%，而2010年卻分別下降至0.19 Tg和3.78%。究其原因，進入21世紀后，中國在各個省份不斷推行農業(yè)機械化，多數農戶已經不再需要肉役牛進行農作，造成肉役牛數量的進一步減少。

圖2 1990—2010年中國肉役牛胃腸道CH4排放格局變化Fig.2 The trends in distribution pattern of enteric CH4 emissions from beef and draught cattle during 1990—2010

2.2.3 奶牛胃腸道CH4排放格局變化

由圖3可知，相對于肉役牛而言，奶牛胃腸道CH4排放的省份更為集中，主要集中在中國北方地區(qū)。2010年，新疆、內蒙古、黑龍江、河北、河南和山東等6個省份奶牛胃腸道CH4排放量已占全國奶牛胃腸道CH4排放總量的71.7%。從1990—2010年奶牛胃腸道CH4排放格局的歷史變化來看，內蒙古、新疆、黑龍江、河南、河北和山東的奶牛胃腸道CH4排放量持續(xù)上升。其中以內蒙古最為突出，1990年內蒙古奶牛CH4排放量0.02 Tg，占據中國奶牛CH4排放比例的14.6%；而2010年CH4排放量已經上升到0.18 Tg，占據中國奶牛CH4排放比例的20.6%。究其原因，中國目前已經形成以京、津和滬等大城市郊區(qū)為主的城郊型奶源基地；以黑龍江和內蒙古為主的東北奶業(yè)產區(qū)；以河北、山西和內蒙古中南部構成的華北奶業(yè)產區(qū)；以新疆、甘肅、寧夏和陜西為主的西北農牧區(qū)奶業(yè)產區(qū)等4大奶業(yè)產業(yè)發(fā)展帶[18]。這些奶業(yè)產業(yè)發(fā)展帶的形成，大大促進了當地奶牛業(yè)的快速發(fā)展。

圖3 1990—2010年中國奶牛胃腸道CH4排放格局的變化Fig.3 The trends in distribution pattern of enteric CH4 emissions from dairy cows during 1990—2010

2.2.4 山羊胃腸道CH4排放格局變化

由圖4可知，中國山羊胃腸道CH4排放主要集中在北部以及中部的各個省份。其中內蒙古、山東、四川、河南和江蘇等5個省份山羊胃腸道CH4排放量已占全國山羊胃腸道CH4排放總量的50%以上。

從山羊胃腸道CH4排放格局的歷史變化來看，內蒙古、甘肅、四川和湖北等各個省份山羊胃腸道CH4排放持續(xù)上升。除此之外，中國大多數省份山羊胃腸道CH4排放量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，其中以河南省最為突出。1990年河南省山羊胃腸道CH4排放量為0.057 Tg，占山羊胃腸道CH4排放總量的11.62%。2005年CH4排放量及其所占比例分別增加到0.176 Tg和17.66%，而2010年卻分別下降至0.089 Tg和12.63%。究其原因，自從進入21世紀，河南省掀起了外出打工的熱潮，許多農戶已不再進行反芻家畜養(yǎng)殖，使當地反芻家畜養(yǎng)殖數量大大減少，最終導致CH4排放量也呈現(xiàn)下降趨勢。

2.2.5 綿羊胃腸道CH4排放格局變化

由圖5可知，中國綿羊胃腸道CH4排放主要集中在西北地區(qū)，2010年，新疆、內蒙古、西藏、青海和甘肅等五個省份綿羊CH4排放量占全國綿羊CH4排放總量的71.3%。其原因是綿羊一般抗干燥和寒冷，而對炎熱不適應[23]。

從綿羊胃腸道CH4排放格局的歷史變化來看，中國大多數省份綿羊胃腸道CH4排放量均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，其中以新疆最為突出。1990年新疆綿羊胃腸道CH4排放量為0.119 Tg，占中國綿羊胃腸道CH4排放總量的21.1%，2005年CH4排放量及其所占比例分別為0.185 Tg和21.2%，而2010年卻分別下降至為0.124 Tg和17.9%。主要是因為隨著勞動力和飼料成本的不斷上升、牧區(qū)生態(tài)環(huán)境日益惡化、飼草短缺等，這些因素，都在一定程度上制約了當地養(yǎng)羊業(yè)的發(fā)展。

圖4 1990—2010年中國山羊胃腸道CH4排放格局的變化Fig.4 The trends in distribution pattern of enteric CH4 emissions from goats during 1990—2010

圖5 1990—2010年中國綿羊胃腸道CH4排放格局的變化Fig.5 The trends in distribution pattern of enteric CH4 emissions from sheep during 1990—2010

2.3 反芻家畜胃腸道甲烷排放的不確定因素分析

反芻家畜胃腸道CH4排放系數是影響CH4排放量的重要因素之一。目前，中國還沒有符合估算本國畜禽溫室氣體特定的排放系數，本研究采用 IPCC 指南提供的缺省值，這兩者之間存在明顯差異。馮仰廉[12]等報道，成年奶牛CH4年排放量為96.28 kg/頭，遠遠高于IPCC 指南提供的缺省值(奶牛61 kg CH4頭-1a-1)。但是，馮仰廉的試驗結果是基于中國農業(yè)大學成年奶牛試驗。獲取中國奶牛甲烷排放系數還需要更多的省份和試驗基地的數據支持。反芻家畜胃腸道CH4排放系數受到許多因素的影響，例如，家畜的體重、生長發(fā)育階段、飼養(yǎng)管理方式、生產水平、環(huán)境溫度、飼料消化率和采食水平等，這些因素導致了CH4排放系數的不確定性。Karimi-Zindashty[24]等報道，產奶奶牛和非產奶奶牛胃腸道CH4排放系數的不確定性分別為-19%—20%和-21%—24%。Monni等[25]評估芬蘭全國范圍內不同種類牛胃腸道CH4排放系數，公布其不確定性范圍為-29%—39%。政府間氣候變化委員會2006年公布的反芻家畜胃腸道CH4排放系數的不確定性在±30%—50%[13]。

許多國家同樣也利用IPCC Tier1估算了當地家畜CH4的排放量以及不確定性的范圍。Kaharabata等報道[26]，乳牛胃腸道CH4排放的不確定性范圍為±30%。Rypdal和Winiwarter[27]報道歐洲一些國家估算家畜胃腸道CH4排放量的不確定性范圍，其中英國和奧地利分別為±20%和±50%。這些研究結果表明，利用IPCC Tier1估算胃腸道CH4排放的不確定性最高可達±50%。為了能夠降低家畜胃腸道CH4估測的不確定性，IPCC 指南提供了Tier 2估算方法，IPCC Tier2會考慮反芻家畜的體重、生長發(fā)育階段、飼養(yǎng)管理方式、生產水平、環(huán)境溫度、飼料消化率和采食水平等相關因素的影響，從而使家畜胃腸道CH4排放量的估測精度大大增加。但是，由于受各類反芻家畜采食量、飼草情況和攝入總能等相關數據的限制，目前無法在全國尺度上利用IPCC Tier2估算家畜胃腸道CH4排放量。

3 結論

中國肉役牛、綿羊和山羊胃腸道CH4排放總量呈現(xiàn)先上升，后下降，最后趨于平穩(wěn)的趨勢，其中CH4排放總量分別介于4.33—6.01 Tg、0.55—0.76 Tg和0.46—0.76 Tg之間。奶牛胃腸道CH4排放總量呈現(xiàn)不斷上升的趨勢，2010年達到0.87 Tg，其中排放比例超過綿羊和山羊，但單位奶產量CH4的排放量卻逐年降低。從主要反芻家畜CH4排放的格局特征來看，四川、內蒙古、河南和山東等農業(yè)大省的CH4排放總量一直位居中國前列。1990—2010年間，中國大多數省份反芻家畜胃腸道CH4排放總量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，但內蒙古、西藏和甘肅等省卻呈現(xiàn)逐漸上升趨勢。根據目前中國反芻家畜飼養(yǎng)水平不高，可以通過優(yōu)化飼料組成以提高反芻家畜對飼料的利用率和轉換率，減少提高反芻家畜生產效率并減少甲烷排放量。

致謝：感謝中國科學院亞熱帶農業(yè)生態(tài)研究所譚支良研究員和王敏老師對寫作的幫助。

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Using intergovernmental panel on climate change Tier 1 to analyze the trends and distribution patterns of enteric methane emissions from ruminants in China during 1990—2010

WANG Rong1,2,DENG Jinping2,WANG Min1,*,WANG Yushi2,ZHANG Yuru2,YAN Zhicheng1,3,TAN Zhiliang1

1InstituteofSubtropicalAgriculture,theChineseAcademyofSciences,Changsha410125,China

2CollegeofAnimalScienceandTechnology,HunanAgriculturalUniversity,Changsha410128,China

3CollegeofHorticultureLandscape,HunanAgriculturalUniversity,Changsha410128,China

The present study aimed to reveal historical trends and distribution patterns of enteric methane (CH4) emissions from ruminants in China between 1990 and 2010. Enteric CH4emissions were calculated using the Tier 1 equation provided by the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). The enteric CH4emission factors of different ruminant subcategories were the corresponding default values provided by the IPCC (2006), such as 61 kg CH4head-1a-1for dairy cows, 47 kg CH4head-1a-1for both beef and draught cattle, and 5 kg CH4head-1a-1for both sheep and goats. In addition, information about the population size of cattle, dairy cows, goats, and sheep was obtained from the Statistical Yearbook of China and Statistical Yearbook of China′s animal husbandry. The enteric CH4emissions in each province were also estimated to obtain the distribution pattern of national enteric CH4emissions from 1990 to 2010. The results showed that the total enteric CH4emissions of ruminants ranged from 5.90 to 7.65 Tg, with the maximum value being obtained in 1995. The enteric CH4emissions from beef and draught cattle (mainly cattle and buffalo) exceeded 4.33 Tg, accounting for more than 65% of total enteric CH4emissions. The enteric CH4emissions from dairy cows showed a continuous rising trend with advancing years. In 2006, the amount and proportion of enteric CH4emissions from dairy cows (0.83 Tg, 12.7%) exceeded that detected from goats and sheep, and represented the second largest source of enteric CH4emissions in the ruminant production system. However, enteric CH4emissions per kg of milk production decreased, indicating that the efficiency of dairy farming had greatly improved from 1990 to 2010. The distribution pattern of the enteric CH4emissions showed regional variation, and was mainly distributed in the northern, western, and central regions of China. For example, 10 provinces (including Sichuan, Inner Mongolia, Xinjiang, Henan, Tibet, Shandong, Hebei, Heilongjiang, Yunnan, and Gansu) accounted for more than 50% of total enteric CH4emissions. The distribution pattern of the enteric CH4emissions of ruminant subcategories also exhibited regional variation. The enteric CH4emissions of beef and draught cattle were mainly distributed in the southwest and central regions of China, with 10 provinces (including Sichuan, Yunnan, Guangxi, Guizhou, Henan, Shandong, Hunan, Hebei, Tibet, and Anhui) in China accounting for more than 55% of total enteric CH4emissions by these ruminants. The enteric CH4emissions of dairy cows were mainly distributed in the northern regions of China, with six provinces (including Xinjiang, Inner Mongolia, Heilongjiang, Henan, Hebei, and Shandong) in China accounting for more than 55% of total enteric CH4emissions by this group. The enteric CH4emissions of goats were mainly distributed in the northern and central regions of China, with five provinces (including Inner Mongolia, Shandong, Sichuan, Henan, and Jiangsu) in China accounting for more than 50% of total enteric CH4emissions by this group. The enteric CH4emissions of sheep were mainly distributed in the northwest regions of China, with five provinces (including Xinjiang, Inner Mongolia, Tibet, Qinghai, and Gansu) in China accounting for more than 60% of total enteric CH4emissions by this group. In summary, ruminants represented (6.77 ± 0.46) Tg (of which more than 65% was from beef and draught cattle) of national enteric CH4emissions from 1990 to 2010, which initially increased and then decreased with advancing years. The distribution pattern of national enteric CH4emissions exhibited regional variation, with 60% of total enteric CH4emissions originating from the northern, western, and central regions of China.

ruminants; IPCC Tier 1;Methane emissions

國家自然科學基金項目(31472133); 中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項(XDA05020700); 國家“十二五”科技支撐計劃項目(2012BAD14B17，2012BAD12B02); 中央駐湘科研機構技術創(chuàng)新發(fā)展專項(2013TF3006)

2013- 12- 02;

日期:2015- 04- 14

10.5846/stxb201312022868

*通訊作者Corresponding author.E-mail: wing_mail@hotmail.com

王榮，鄧近平，王敏，王玉詩，張玉茹，顏志成，譚支良.基于IPCC Tier 1層級的中國反芻家畜胃腸道甲烷排放格局變化分析.生態(tài)學報,2015,35(21):7244- 7254.

Wang R, Deng J P, Wang M, Wang Y S, Zhang Y R, Yan Z C, Tan Z L.Using intergovernmental panel on climate change Tier 1 to analyze the trends and distribution patterns of enteric methane emissions from ruminants in China during 1990—2010.Acta Ecologica Sinica,2015,35(21):7244- 7254.