肉牛場(chǎng)生命周期估計(jì)及環(huán)境影響評(píng)價(jià)

程瓊儀，張 言，陳昭輝*，劉繼軍

(1. 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利與土木工程學(xué)院，北京 100083； 2. 農(nóng)業(yè)部設(shè)施農(nóng)業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083； 3.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng)物科技學(xué)院 北京100193；4.動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193)

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肉牛場(chǎng)生命周期估計(jì)及環(huán)境影響評(píng)價(jià)

程瓊儀1,2，張 言3,4，陳昭輝3,4*，劉繼軍3,4

(1. 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利與土木工程學(xué)院，北京 100083； 2. 農(nóng)業(yè)部設(shè)施農(nóng)業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083； 3.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng)物科技學(xué)院 北京100193；4.動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193)

試驗(yàn)采用生命周期估計(jì)(life cycle assessment，LCA)方法對(duì)江西高安某存欄1 800頭的肉牛育肥場(chǎng)在整個(gè)育肥期間(7個(gè)月)的污染物排放量，以及污染物在全球變暖、環(huán)境酸化、富營(yíng)養(yǎng)化、光化學(xué)臭氧合成方面對(duì)環(huán)境的影響進(jìn)行了評(píng)估。系統(tǒng)邊界包括化肥生產(chǎn)、農(nóng)作物種植、飼料運(yùn)輸、肉牛生產(chǎn)和糞便處理。結(jié)果表明：溫室氣體排放量為(以CO2當(dāng)量計(jì))為11 908 t,環(huán)境酸化氣體排放量(以SO2當(dāng)量計(jì))為84.6 t，富營(yíng)養(yǎng)化氣體排放量為(以PO43-當(dāng)量計(jì))為14.4 t，光化學(xué)臭氧合成問(wèn)題氣體排放量為(以C2H4當(dāng)量計(jì))為1.68 t。其中飼料運(yùn)輸主要影響全球變暖(占總排放量的49.8%)和光化學(xué)臭氧合成問(wèn)題(占總排放量的54.1%)，而糞便處理主要影響環(huán)境酸化(占總排放量的70.1%)和富營(yíng)養(yǎng)化(占總排放量的76.4%)，肉牛生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的影響主要是全球變暖(占總排放量的18.1%)和光化學(xué)臭氧合成問(wèn)題(占總排放量的30.9%)。因此，可考慮通過(guò)降低運(yùn)輸距離，改善飼料配方、糞便處理方式等降低污染物排放量。

生命周期評(píng)估；肉牛育肥；全球變暖、環(huán)境酸化、富營(yíng)養(yǎng)化、光化學(xué)臭氧合成

據(jù)中國(guó)農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒(2012)的數(shù)據(jù)顯示，全年內(nèi)全國(guó)牛存欄量10 343.4萬(wàn)頭，出欄量4 760.9萬(wàn)頭，牛肉662.3×104t[1]。Mogensen等[2]研究表明，生產(chǎn)1 kg牛肉釋放68 kg CO2，遠(yuǎn)高于生產(chǎn)1 kg豬肉釋放的4.6 kg CO2。牛肉生產(chǎn)對(duì)環(huán)境有著極為深刻的影響，因此，準(zhǔn)確估測(cè)與牛肉生產(chǎn)相關(guān)的污染物排放量，從而采取有效措施提高牛肉生產(chǎn)效率顯得尤為重要。本文采用生命周期估計(jì)(life cycle assessment, LCA)的方法評(píng)估肉牛場(chǎng)的污染物排放量。LCA是對(duì)產(chǎn)品從原材料取得，到生產(chǎn)、使用直至廢棄的整個(gè)生命過(guò)程對(duì)環(huán)境造成的影響進(jìn)行定量分析與評(píng)價(jià)，旨在對(duì)于未來(lái)農(nóng)業(yè)和食品的立法上，為政府提供理論依據(jù)[3]。

LCA在肉牛生產(chǎn)系統(tǒng)上有諸多應(yīng)用。研究表明，肉牛育肥時(shí)間長(zhǎng)短會(huì)影響污染物的排放量，育肥時(shí)間越短，對(duì)全球變暖和環(huán)境酸化的影響越小[4-5]。同時(shí)，飼料選擇、飼喂類型、畜舍形式、糞便儲(chǔ)存方式也會(huì)影響污染物的排放量[6-7]。在肉牛生產(chǎn)系統(tǒng)中，腸道發(fā)酵產(chǎn)生的CH4和飼料種植過(guò)程中產(chǎn)生的N2O是溫室氣體的主要來(lái)源[8]，NH3是環(huán)境酸化的主要來(lái)源[5]。Beauchemin等[9]研究表明，每生產(chǎn)1 kg牛肉，產(chǎn)生的溫室氣體為22 kg CO2(以CO2當(dāng)量計(jì))，且母牛的溫室氣體排放量高于犢牛，同時(shí)，飼料類型的改良(如改變飼草水平、飼料中補(bǔ)充多元不飽和脂肪酸等)能降低8%～17%的溫室氣體排放量，但是對(duì)犢牛作用甚微，僅為2%左右。Roy等[8]研究表明相比于生產(chǎn)1 kg的雞肉、豬肉，生產(chǎn)1 kg牛肉的環(huán)境效率最低，因?yàn)槿馀１容^高的飼料轉(zhuǎn)化率導(dǎo)致了飼料消化過(guò)程中較高的污染物排放。馬宗虎等[10]研究表明，肉牛育肥期間每千克活增重的排放強(qiáng)度為10.16 kg CO2/a(以CO2當(dāng)量計(jì))。孫亞男等[11]計(jì)算了2 300頭存欄的奶牛場(chǎng)年溫室氣體排放量，為11 333.2 t CO2(以CO2當(dāng)量計(jì))。本文采用LCA對(duì)存欄1 800頭，以架子牛育肥為主的江西省宜春市裕豐農(nóng)牧有限公司一個(gè)育肥周期(7個(gè)月)的污染物排放量進(jìn)行了估計(jì)，并對(duì)污染物在全球變暖、環(huán)境酸化、富營(yíng)養(yǎng)化、光化學(xué)臭氧合成方面對(duì)環(huán)境的影響進(jìn)行了評(píng)估，并且針對(duì)評(píng)估結(jié)果給出了一系列的減排建議。

1 材料與方法

1.1 研究對(duì)象

本試驗(yàn)以江西省宜春市裕豐農(nóng)牧有限公司為例，計(jì)算該場(chǎng)存欄肉牛從購(gòu)入到出欄全期的污染物排放量。該場(chǎng)存欄量1800頭，采用購(gòu)進(jìn)架子牛集中育肥的方式生產(chǎn)牛肉。肉牛品種為西門塔爾與當(dāng)?shù)攸S牛雜交品種，栓系飼養(yǎng)，購(gòu)入的架子牛體重為200～400 kg，出欄育肥牛體重為550 kg，育肥期3～11個(gè)月。飼喂粗料為每頭每日10 kg青貯，8 kg啤酒糟(濕)，精料共7 kg，包括61%玉米，20%麥麩，5%豆粕，10%棉粕，4%預(yù)混料。糞便處理為堆放儲(chǔ)存數(shù)月。場(chǎng)內(nèi)耗電量為夏季18 000 kw·h/月，春季和秋季3 000 kw·h/月，冬季1 500 kw·h/月，包括飼料加工耗電及牛場(chǎng)管理耗電。在后面的計(jì)算過(guò)程中，購(gòu)入架子牛體重取平均值300 kg，育肥期取7個(gè)月，玉米和麥麩的運(yùn)輸距離取均值1 831 km，棉粕和豆粕為100 km，預(yù)混料運(yùn)輸距離1 500 km，啤酒糟運(yùn)輸距離取各省到江西宜春均值573 km，場(chǎng)內(nèi)耗電量取均值6 375 kw·h/月。

1.2 系統(tǒng)邊界確定

根據(jù)與肉牛養(yǎng)殖相關(guān)的污染物排放情況確定系統(tǒng)邊界。(1)化肥生產(chǎn)：化肥生產(chǎn)的污染物排放；(2)農(nóng)作物種植：包括化肥施放過(guò)程，農(nóng)田灌溉和耕作過(guò)程中消耗能源產(chǎn)生污染物排放；(3)飼料運(yùn)輸：飼料從產(chǎn)地運(yùn)輸?shù)饺馀?chǎng)消耗的能源產(chǎn)生的污染物排放；(4)肉牛生產(chǎn)：包括飼料加工與牛場(chǎng)管理過(guò)程，肉牛噯氣過(guò)程中產(chǎn)生的污染物排放；(5)糞便處理：糞便處理過(guò)程中的污染物排放。肉牛育肥系統(tǒng)邊界及污染物排放情況見圖1。

圖1 肉牛育肥系統(tǒng)邊界及污染物排放情況

1.3 污染物排放量計(jì)算

牛肉生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的污染物為CO、NOX、SOX、CO2[12]。

1.3.1 化肥生產(chǎn)過(guò)程 谷物深加工，小麥加工的出麩率為28%，大豆加工的出豆粕率為82%，棉花出粕率47%，濕酒糟(含水分75%～80%)產(chǎn)出率為120%[13]，玉米秸稈和籽實(shí)的比例為1.37[14]。依據(jù)上文中飼料配方，可得出每頭每日的飼料需種植小麥5 kg、玉米4.27 kg、大豆0.43 kg、棉花1.49 kg、大麥6.7 kg、玉米秸稈10 kg(需種植7.3 kg玉米)，由于青貯秸稈所需玉米質(zhì)量比精料中玉米質(zhì)量大，故在種植面積計(jì)算中按玉米秸稈所需種植面積計(jì)算。

玉米產(chǎn)量為5 870 kg/hm2，大麥產(chǎn)量為3 319 kg/hm2，大豆產(chǎn)業(yè)1 820 kg/hm2，棉花1 458 kg/hm2，小麥產(chǎn)量取冬小麥和春小麥的均值4 436 kg/hm2[1]。小麥化肥投入情況為：氮肥145.2 kg/hm2、磷肥16.5 kg/hm2、鉀肥1.35 kg/hm2；玉米化肥投入情況為：氮肥158.25 kg/hm2、磷肥10.5 kg/hm2、鉀肥3.45 kg/hm2；大豆化肥投入情況為：氮肥23.7 kg/hm2、磷肥2.7 kg/hm2、鉀肥3.45 kg/hm2；棉花化肥投入情況為：氮肥172.05 kg/hm2、磷肥13.35 g/hm2、鉀肥19.95 kg/hm2[15]；大麥化肥投入情況為：氮肥80 kg/hm2、磷肥45 kg/hm2[16]、鉀肥37 kg/hm2[17]。種植過(guò)程中所施氮肥主要以尿素為主，在估算中氮肥的含氮量按尿素計(jì)為46%[18]，磷肥主要以過(guò)磷酸鈣為主，鉀肥以氯化鉀為主[15]。表1為化肥生產(chǎn)污染物的排放量。

表1 化肥生產(chǎn)污染物排放量[19]

1.3.2 飼料種植過(guò)程 包括化肥投放、灌溉、耕作三階段。化肥投放階段產(chǎn)生的污染物為CO2、N2O、NH3、NOX，灌溉階段產(chǎn)生的污染物為CO、NOX、SOX、CO2，耕作階段產(chǎn)生的污染物為CO2、CO、SO2、NOX。

1.3.2.1 化肥投放階段CO2的排放[20]EFCO2=MoEFo (44/12)。式中：EFCO2=排放因子,kgCO2/生產(chǎn)周期；M=每生產(chǎn)周期施用的尿素量，kg；EF=排放因子，kg碳/kg尿素，尿素采用的EF為0.2。

1.3.2.2 化肥投放階段N2O、NH3、NOX的排放 大豆化肥施放階段排放的NOx 3.5 kg/hm2，NH34.1 kg/hm2, N2O 1.1 kg/hm2[21]；玉米N2O-N占施用肥料中N的4.9%，NOX-N占施用肥料中N的5.3%，NH4-N占施用肥料中N的2.6%[22]，種植過(guò)程中所施N肥主要以尿素為主，在估算中氮肥的含氮量按尿素計(jì)為46%[18]；生產(chǎn)1 kg小麥排放0.37 g N2O，0.25 g NH3，0. 827 g NOx[21]；大麥N2O-N占施用肥料中N的1.25%，NOX-N占施用肥料中N的5.3%，NH4-N占施用肥料中N的2.6%[22]；棉花N2O排放量1.4 kg/hm2[23]。

1.3.2.3 灌溉階段 CO、NOX、SOX、CO2的排放 取灌溉用電0.447元/kw·h，小麥排灌費(fèi)(扣除水費(fèi))297.9元/hm2，用電666 kw·h/hm2；玉米排灌費(fèi)(扣除水費(fèi))112.35元/hm2，用電251 kw·h/hm2; 大豆排灌費(fèi)(扣除水費(fèi))16.95元/hm2，用電38 kw·h/hm2；棉花排灌費(fèi)(扣除水費(fèi))362.55元/hm2，用電811 kw·h/hm2[15]；大麥灌溉848 kw·h/hm2[24]。對(duì)于電力生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，污染物排放量為C· 0.04 g/ kw·h，NOX0.107 g/ kw·h，SOX0.14 g/ kw·h，CO278.9 g/ kw·h[25]。

1.3.2.4 耕作階段CO2、CO、SO2、NOX的排放 每年耕作耗油量為56.25 L/hm2，柴油密度為0.84 g/mL[10]。

1.3.3 飼料運(yùn)輸過(guò)程 飼料運(yùn)輸過(guò)程產(chǎn)生的污染物為CO2、CO、SO2、NOX。運(yùn)輸飼料80%采用汽油機(jī)，其余20%采用柴油[26]。將1 000 t飼料運(yùn)輸1 km所需消耗汽油量為85.05 kg，或柴油量56.81 kg。表2為單位質(zhì)量汽油、柴油燃燒污染物排放量。

表2 單位質(zhì)量汽油、柴油燃燒污染物排放量[26]

1.3.4 牛肉生產(chǎn)過(guò)程 牛肉生產(chǎn)過(guò)程包括肉牛噯氣、飼料加工、牛場(chǎng)管理。肉牛噯氣產(chǎn)生的污染物為CH4。飼料加工、牛場(chǎng)管理產(chǎn)生的污染物為CO、NOX、SOX、CO2。

1.3.4.1 肉牛噯氣產(chǎn)生的CH4的排放[20]

EF=[(GE·YM) /100]·55.65

式中：EF =排放因子，g甲烷/頭/d；GE =總能量攝取，MJ /頭/d；Ym= 甲烷轉(zhuǎn)化因子，飼料中總能轉(zhuǎn)化為甲烷的百分比,取6.5%；系數(shù)55.65(MJ/kg 甲烷)是甲烷的能量含量。由于采用拴系飼養(yǎng)，肉?？偰芰繑z入為維持凈能和生產(chǎn)凈能之和。

維持凈能：NEM=CFI·(體重)0.75

式中：NEm= 肉牛維持需要的凈能，MJ/d；Cfi= 隨各種家畜種類變化的系數(shù)，未閹割公牛取0.37·(1+15%)=0.43；體重=肉牛的活體重，kg，購(gòu)入架子牛與出欄育肥牛的平均體重425 kg。

維持凈能：NEG=22.02·[BW/(C·MW)]0.75·WG0.75

式中：NEG= 生長(zhǎng)所需凈能，MJ/d；BW = 種群中肉牛的平均活體重，kg ;C = 系數(shù)，母牛的值為0.8，閹割公牛為1.0，公牛為1.2；MW = 成年母牛在身體狀況中等時(shí)的成熟活體重，kg，母牛身體狀況中等時(shí)的成熟活體重取420kg。WG = 種群中肉牛的平均日增重，kg/d

1.3.4.2 飼料加工、牛場(chǎng)管理產(chǎn)生的CO、NOX、SOX、CO2

場(chǎng)內(nèi)用電包括飼料加工和牛場(chǎng)管理，總耗電量6375kw·h/月。

1.3.5 糞便管理過(guò)程 糞便管理過(guò)程中產(chǎn)生的污染物為CH4、NO2、NH3。

1.3.5.1 CH4的排放[20]

EF(T)=VS(T)·(BO·0.67·MCF(S,K)·MS)

式中：EF(T)= 肉牛CH4排放因子, kg CH4/肉牛/d；VS(T) = 牲畜日揮發(fā)固體排泄物，kg 干物質(zhì)/肉牛/日；Bo(T)= 肉牛所產(chǎn)糞便的最大甲烷生產(chǎn)能力，m3CH4/kg排泄物，BO取0.1 m3CH4/kg；MCF(S,k)= 甲烷轉(zhuǎn)化因子，本文中糞便自由堆積或堆放儲(chǔ)存數(shù)月，取固體存放對(duì)應(yīng)的值4%；MS=糞便管理系統(tǒng)管理牲畜類別糞便的比例，無(wú)量綱，本文取1。

牲畜的日揮發(fā)固體排泄物VS(T)=[GE·(1-DE)+ (UE · GE)]· (1-ASH)/18.45

式中：VS(T)=以干物質(zhì)為基礎(chǔ)的日揮發(fā)性固體排泄量(kg /d)；GE =為總能攝取，MJ/d；DE% = 飼料中可消化量的百分比，取60%；(UE·GE) = 表示為GE的尿中能量，取0.04GE；ASH = 糞便中的灰分含量，取0.08。

1.3.5.2 NO2的排放

分為直接排放和間接排放兩部分。NO2的直接排放：EF(d)=Nex(T)·EF3(S)·44/28

式中：EF(d)= 肉牛CH4排放因子, kg N2O /頭/d；EF3(S)= N2O直接排放的排放因子，糞便管理系統(tǒng)中的kgN2O-N/kgN排泄量，本文中糞便很少翻動(dòng)進(jìn)行攪拌和通風(fēng)，取0.01；Nex(T), 每頭肉牛N排泄量，kg N /頭/d;

Nex(T)=Nrate(T)·TAM(T)/1000。式中：Nrate(T)=缺省N排泄率，kg N/ (1000 kg動(dòng)物質(zhì)量)/d，取0.34；TAM(T)=肉牛平均質(zhì)量，kg/頭。

N2O的間接排放是以NH3和NOx形式的N揮發(fā)引起的N2O間接排放。間接排放量為：

N2OG(mm)= N揮發(fā)-MMS·EF4·44/28

式中：N2OG(mm) =糞便管理系統(tǒng)中N揮發(fā)引起的N2O間接排放，kgN2O/d；EF4=土壤和水面大氣氮沉積中產(chǎn)生的N2O排放的排放因子，kg N2O-N/ (kg NH3-N + NOx-N揮發(fā))，取0.01；N揮發(fā)-MMS= NH3和NOx揮發(fā)引起的糞肥氮的損失量，kgN/d。

N揮發(fā)-MMS= Nex(T)·FracGasMS

式中：FracGasMS=糞便管理系統(tǒng)中，管理糞肥氮通過(guò)NH3和NOx揮發(fā)的比例%，本文糞便采用固體儲(chǔ)存，取45%[20]。

1.3.5.3 NH3的排放

Balsdon等[27]的研究表明，對(duì)于固體儲(chǔ)存的糞便來(lái)說(shuō)，NH3排放量為15.2 kgNH3-N/500 kg活體重。

1.4 污染物影響評(píng)估

本文主要從全球變暖、環(huán)境酸化、富營(yíng)養(yǎng)化及光化學(xué)臭氧合成方面對(duì)污染物的影響進(jìn)行評(píng)估。與全球變暖相關(guān)的氣體包括CO2、CH4、N2O，以CO2造成的環(huán)境變暖為基準(zhǔn)，據(jù)IPCC(2006)報(bào)告顯示，CH4和N20的增溫潛能分別是CO2的25和298倍[28]。與環(huán)境酸化相關(guān)的氣體包括SOX、NH3、NOX、SO2，據(jù)梁龍的研究結(jié)果表明，以SO2造成的環(huán)境酸化為基準(zhǔn)，SOX、NH3、NOX的環(huán)境酸化潛能分別是SO2的1倍、1.88倍和0.7倍[29]。與富營(yíng)養(yǎng)化相關(guān)的氣體包括NH3、NOX，以PO4-3造成的富營(yíng)養(yǎng)化為基準(zhǔn)，據(jù)Castanheira等的研究結(jié)果表明，NH3、NOX的富營(yíng)養(yǎng)化潛能分別是PO4-3的0.35倍和0.13倍。與光化學(xué)臭氧合成相關(guān)的氣體包括CO、CH4、SO2，以C2H4造成的光化學(xué)臭氧合成為基準(zhǔn)，CO、CH4、SO2的光化學(xué)臭氧合成潛能分別是C2H4的0.027倍、0.006倍和0.048倍[30]。

2 結(jié)果與分析

2.1 污染物排放量匯總

從表3可看出，污染物產(chǎn)生量相對(duì)較大的階段分別為飼料運(yùn)輸、肉牛噯氣、化肥生產(chǎn)。飼料運(yùn)輸所產(chǎn)生的CO占整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的86.3%，CO2占59.3%，N2O占62.9%，SO2占87.9%，肉牛噯氣產(chǎn)生的CH4量為整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的98.4%，化肥生產(chǎn)產(chǎn)生的SOX、CO2分別占整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的95.6%，和26.4%。

2.2 污染物影響評(píng)估

從表4可看出，肉牛育肥過(guò)程中產(chǎn)生的NH3在環(huán)境酸化、富營(yíng)養(yǎng)化及光化學(xué)臭氧合成方面對(duì)環(huán)境皆有影響，影響程度分別為整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)76.2%、83.3%、61.3%；CO2和N2O對(duì)全球變暖的影響較大，影響程度分別為43.0%和38.8%；NOX對(duì)環(huán)境的影響體現(xiàn)在環(huán)境酸化和富營(yíng)養(yǎng)化方面，影響程度分別為15.6 %和16.7%；CH4對(duì)環(huán)境的影響主要體現(xiàn)在全球變暖上，影響程度為18.2%，同時(shí)對(duì)光化學(xué)臭氧合成也有影響，影響程度為3.1%。

2.3 各生產(chǎn)階段污染物排放對(duì)環(huán)境的影響評(píng)估

從表5可看出，飼料運(yùn)輸對(duì)環(huán)境變暖的影響最大，其次為牛肉生產(chǎn)、農(nóng)作物種植、化肥生產(chǎn)、糞便處理。糞便處理對(duì)環(huán)境酸化的影響最大，其次為農(nóng)作物種植、化肥生產(chǎn)、飼料運(yùn)輸，肉牛生產(chǎn)對(duì)環(huán)境酸化影響較小，可忽略不計(jì)。糞便處理對(duì)環(huán)境富營(yíng)養(yǎng)化的影響最大，其次為農(nóng)作物種植、化肥生產(chǎn)，飼料運(yùn)輸和肉牛生產(chǎn)對(duì)環(huán)境富營(yíng)養(yǎng)化影響較小或無(wú)影響，可忽略不計(jì)。飼料運(yùn)輸對(duì)光化學(xué)臭氧合成的影響最大，其次為肉牛生產(chǎn)、農(nóng)作物種植、糞便處理、化肥生產(chǎn)。

表3 整個(gè)育肥期1800頭育肥牛污染物排放情況匯總

表4 整個(gè)育肥期1800頭育肥牛排放的污染物影響評(píng)估

表5 各生產(chǎn)階段污染物排放對(duì)環(huán)境的影響評(píng)估

注：括號(hào)中數(shù)字為占總排放量的百分比。

Note：Percentage of total emission are numbers in brackets.

3 討 論

由于玉米和麥麩主要來(lái)自秦嶺-淮河以北，而玉米秸稈、玉米和麥麩的質(zhì)量分別占飼料總質(zhì)量的40%、17%、5.6%，由于肉牛育肥場(chǎng)距飼料產(chǎn)區(qū)過(guò)遠(yuǎn)(本文取育肥場(chǎng)到各省距離均值1 831 km)，故運(yùn)輸途中產(chǎn)生的污染物量過(guò)大。單從減少污染物排放量的角度來(lái)說(shuō)，盡可能使肉牛育肥場(chǎng)靠近飼料產(chǎn)區(qū)，是減少肉牛生產(chǎn)過(guò)程中污染物產(chǎn)生的有效措施。肉牛噯氣是生產(chǎn)系統(tǒng)中CH4的主要來(lái)源，因此，適當(dāng)調(diào)整飼料配方，降低肉牛噯氣的CH4產(chǎn)量是減少系統(tǒng)CH4排放的關(guān)鍵?；噬a(chǎn)是SOX、CO2的主要來(lái)源，減少化肥生產(chǎn)是降低SOX和CO2排放的有效措施，在以后的飼料生產(chǎn)中，可考慮盡可能利用家畜產(chǎn)生的糞便來(lái)替代化肥。糞便處理是NH3的主要來(lái)源，由于在糞便處理過(guò)程中，很少翻動(dòng)進(jìn)行攪拌和通風(fēng)，與氧氣接觸較少，因此糞便進(jìn)行無(wú)氧發(fā)酵，產(chǎn)生的NH3量較多。但若使糞便充分與氧氣進(jìn)行接觸，產(chǎn)生的N2O量便會(huì)增加，N2O對(duì)全球變暖的影響潛能是CH4的11.92倍。據(jù)韓定正等[31]研究表明，中國(guó)90 %以上的大中型養(yǎng)殖場(chǎng)沒(méi)有畜禽糞便處理設(shè)施，大量畜禽糞便不經(jīng)任何處理，直接被排到蓄糞池，蓄糞池充滿后自然溢流，糞便堆置過(guò)程產(chǎn)生的污染物也未經(jīng)任何處理便進(jìn)入大氣，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此如何對(duì)糞便進(jìn)行恰當(dāng)處理，使其排放的污染物對(duì)環(huán)境影響最小，需要進(jìn)行進(jìn)一步研究。

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Life Cycle Estimation and Environmental Impact Assessment of Beef Cattle Farm

CHENG Qiong-yi1,2, ZHANG Yan3,4, CHEN Zhao-hui3,4*, LIU Ji-jun3,4

(1.CollegeofWaterResourceandCivilEngineering,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100083,China;2.KeyLaboratoryofAgriculturalEngineeringinStructureandEnvironment,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100083,China;3.StateKeyLaboratoryofAnimalNutrition，Beijing100193,China;4.CollegeofAnimalScienceandTechnology,ChinaAgricultureUniversity,Beijing100193,China)

Life cycle assessment method is applied in this experiment to determine quantity of pollution emission from beef cattle farm with 1800 heads of cattle in Gao'an city, Jiangxi province in 7 months of fattening period and to evaluate the impact of these pollution on global warming, environmental acidification, eutrophication and photochemical ozone synthesis.The system boundary includes fertilizer production, crops, feed transportation, beef cattle production and waste treatment. Results showed that greenhouse emission( equivalent basis to CO2) reached 11908t, environmental acidification gas emission(equivalent basis to SO2) 84.6t, eutrophication of gas emission(equivalent basis to PO4-3)14.4t, photochemical ozone synthesis gas emission( equivalent basis to C2H4) 1.68t. Feed transportation mainly affected the global warming (49.8% of total emission) and photochemical ozone synthesis problems(54.1% of total emission), waste treatment affected environmental acidification (70.1% of total emission) and eutrophication (76.4% of total emission), beef cattle production mainly affects the global warming(18.1% of total emission) and photochemical ozone synthesis(30.9% of total emission). The results indicated the pollution quantity can be reduced by shortening the transportation distance, improving the feed formula and waste treatment methods.

life cycle assessment; beef cattle fattening; global warming;acidification; eutrophication;photochemical ozone synthesis

2014-09-13，

2014-11-11

南方地區(qū)草食家畜舍飼小氣候調(diào)控技術(shù)研究(201303145)；農(nóng)業(yè)部肉牛牦牛產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(CARS-38)

程瓊儀(1992-)，女，湖北潛江人，博士，研究方向：畜舍環(huán)境控制。E-mail：0809080121@cau.edu.cn

*[通訊作者] 陳昭輝(1981-)，男，浙江樂(lè)清人，博士，講師，研究方向：畜牧環(huán)境工程。E-mail：chenzhaohui@cau.edu.cn

S811.6

A

1005-5228(2015)01-0063-07