發(fā)展低碳畜牧業(yè)的必要性及應(yīng)對(duì)措施

王凱軍，鄭夢(mèng)莉，韓奇鵬，張佩華*

（1.畜禽遺傳改良湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128；2.中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)過程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410125）

發(fā)展低碳畜牧業(yè)的必要性及應(yīng)對(duì)措施

王凱軍1，2，鄭夢(mèng)莉1，韓奇鵬1，2，張佩華1*

（1.畜禽遺傳改良湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128；2.中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)過程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410125）

畜牧業(yè)是我國(guó)農(nóng)業(yè)的重要組成部分，但畜牧業(yè)在發(fā)展過程中產(chǎn)生了較大的負(fù)面影響，如甲烷和氨氮化合物引起的溫室效應(yīng)，畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的糞便對(duì)土壤和水資源的污染，同時(shí)也危害著糧食安全和人體健康。本文綜述了目前我國(guó)農(nóng)業(yè)碳排放與畜牧業(yè)溫室氣體排放現(xiàn)狀及畜牧業(yè)生產(chǎn)所帶來的負(fù)面影響，并研究了發(fā)展低碳畜牧業(yè)的應(yīng)對(duì)措施，為低碳畜牧業(yè)的現(xiàn)代化養(yǎng)殖提供參考。

低碳；畜牧業(yè)；甲烷；減排

畜牧業(yè)是我國(guó)的重要支柱產(chǎn)業(yè)，與國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著密不可分的聯(lián)系[1]。低碳畜牧業(yè)的發(fā)展前景與我國(guó)低碳經(jīng)濟(jì)相互影響，相互制約。低碳經(jīng)濟(jì)是指通過開發(fā)新技術(shù)和開發(fā)新能源等手段，減少資損消耗和溫室氣體排放，是保護(hù)生態(tài)環(huán)境與大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)相互并存的一種發(fā)展模式[2]。我國(guó)畜牧業(yè)水污染物排放量中氨氮（NH3N）和化學(xué)需氧量（COD）的排放量分別占其排放總量的25%、45%，是工業(yè)排放量的2.3和3.23倍[3]。此外，畜牧業(yè)產(chǎn)生的溫室氣體也是全球變暖的主要原因。所以，發(fā)展低碳畜牧業(yè)發(fā)展成為一種必然趨勢(shì)[4]。

1 農(nóng)業(yè)碳排放與畜牧業(yè)溫室氣體排放

1.1 碳排放與溫室效應(yīng)現(xiàn)狀

中國(guó)和美國(guó)同為世界農(nóng)業(yè)大國(guó)，雖然在碳排放總量方面兩國(guó)相差不大，但我國(guó)農(nóng)業(yè)碳排放占碳排放總量的16%～17%[5]，而美國(guó)僅為6.3%。我國(guó)農(nóng)業(yè)碳排放主要由三方面構(gòu)成：一是畜牧業(yè)尤其是草食動(dòng)物養(yǎng)殖帶來的碳排放；二是農(nóng)田的CH4排放和土壤N2O的排放；三主要是畜牧業(yè)糞便處理和農(nóng)業(yè)資源消耗等的碳排放[6-7]。全球氣候變化的主要原因是由我們?nèi)祟惏l(fā)展工業(yè)和農(nóng)業(yè)而向大氣中排放了過量的CH4、CO2和N2O等引起的。農(nóng)業(yè)排放的溫室氣體主要由畜牧業(yè)產(chǎn)生，表1是我國(guó)與其他國(guó)家農(nóng)業(yè)源溫室氣體的對(duì)照[10]。

表1 我國(guó)與其他國(guó)家農(nóng)業(yè)源溫室氣體結(jié)構(gòu)比較

1.2 我國(guó)畜禽養(yǎng)殖溫室氣體排放

要想發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，必須要發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)這一項(xiàng)重要指標(biāo)。畜禽養(yǎng)殖業(yè)所產(chǎn)生的氣體是加劇溫室效應(yīng)的主要因素，每頭豬每天排泄的糞便可產(chǎn)沼氣量約200 L。全球65%的N2O、9%的CO2排放來源于畜牧業(yè)生產(chǎn)過程[11]。生產(chǎn)甲烷的最大來源也是畜禽養(yǎng)殖業(yè)，其占CH4總量的三分之一。并且CH4的威脅在溫室氣體中最大，對(duì)全球溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)是等量CO2的23倍[12]。我國(guó)畜禽養(yǎng)殖溫室氣體排放如表2[1]。

2 畜牧業(yè)生產(chǎn)所帶來的負(fù)面影響

2.1 引發(fā)全球溫室效應(yīng)

畜禽養(yǎng)殖業(yè)在發(fā)展過程中必然會(huì)生產(chǎn)出大量的CH4、N2O、CO2等氣體，這是導(dǎo)致溫室效應(yīng)最主要的原因。早在2006年聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）就指出：畜禽養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的溫室氣體占全世界總量的18%，其產(chǎn)生的溫室氣體數(shù)量巨大，危害日益加劇。畜禽養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的N2O和CH4的溫室效應(yīng)分別為CO2的296倍、23倍，對(duì)全球溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)早已越過位于第一的能源生產(chǎn)，所以畜牧業(yè)生產(chǎn)的溫室氣體所帶來的負(fù)面影響已經(jīng)嚴(yán)重威脅著人類的生存和發(fā)展，若不加以控制，危害難以估量[4]。

表2 我國(guó)畜禽溫室氣體排放（kg/（hedd*a））

2.2 污染土地和水源

中國(guó)畜牧業(yè)正處于從傳統(tǒng)畜牧業(yè)向現(xiàn)代畜牧業(yè)的轉(zhuǎn)型期，所產(chǎn)生的污染嚴(yán)重制約著畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。據(jù)資料表明，一個(gè)千頭奶牛場(chǎng)和肉牛場(chǎng)每日可產(chǎn)糞尿分別約為50 t和20 t[13]。更為嚴(yán)重的是中國(guó)畜禽養(yǎng)殖排放的糞尿所生產(chǎn)的氨氮、總磷等超標(biāo)20倍以上，排泄到土壤，導(dǎo)致人類自身安全問題也日漸惡化[14]。有研究表明[15]，1996年我國(guó)畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生糞尿發(fā)酵和胃腸道排放的甲烷總量在2005年為280 Mt二氧化碳當(dāng)量，估計(jì)到2020年會(huì)增加到381 Mt二氧化碳當(dāng)量。此外，畜牧養(yǎng)殖所需要的飼草種植也占用了大量的土地，養(yǎng)殖過程中使用了大量的淡水資源[4]。

2.3 糧食安全和人體健康

現(xiàn)代畜牧業(yè)尤其是反芻動(dòng)物的養(yǎng)殖過程中，為了提高產(chǎn)奶量和加快動(dòng)物生長(zhǎng)，過分依賴“玉米—豆粕”型精料，嚴(yán)重影響了糧食安全。研究表明[16]，到2020年我國(guó)糧食需求量會(huì)達(dá)到約7億t，其中飼料糧占百分之七十，所以人畜爭(zhēng)糧問題會(huì)是制約我國(guó)畜禽養(yǎng)殖的70%主要因素。畜禽養(yǎng)殖業(yè)也會(huì)對(duì)土壤環(huán)境產(chǎn)生污染，沒有經(jīng)過處理的糞便可引起土壤中硝酸鹽含量升高，導(dǎo)致土壤環(huán)境被污染。此外，飼料中含有大量的鋅、銅等微量元素添加劑。這些微量元素不僅污染土壤和水源，也可經(jīng)過食物鏈富集威脅人體健康[17]。

3 發(fā)展低碳畜牧業(yè)的應(yīng)對(duì)措施

3.1 加強(qiáng)開發(fā)沼氣工程

沼氣是一種廉價(jià)、高效低碳的能源，是屬于能源發(fā)展的主方向。畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的糞便有機(jī)質(zhì)含量很多，用作沼氣可以大大降低甲烷等的排放[18]。有研究指出，在十萬(wàn)只雞規(guī)模的雞場(chǎng)，若其每年的糞便用作沼氣，產(chǎn)生的熱值約為232 t煤[19]。所以，利用糞便生產(chǎn)沼氣是一種很好的選擇，這既減少了環(huán)境污染，又多了一份能源供應(yīng)[4]。我國(guó)國(guó)家發(fā)改委對(duì)沼氣工程制定的初級(jí)目標(biāo)是：至2020年畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)沼氣、垃圾填埋氣和工業(yè)沼氣，沼氣總量要達(dá)到 800×108m3[20]。沼氣作為能源供應(yīng)又產(chǎn)生很好的社會(huì)效益，所以促進(jìn)我國(guó)沼氣工程的產(chǎn)業(yè)化顯得尤為重要。

3.2 規(guī)范糞尿管理，推進(jìn)生態(tài)飼養(yǎng)

研究表明，在2003年中國(guó)畜禽糞便年產(chǎn)生量為當(dāng)時(shí)工業(yè)廢棄物產(chǎn)生量的2.4倍，達(dá)到24億t，估測(cè)中國(guó)2020年畜禽糞便產(chǎn)生量將達(dá)到42億t[21]。因此，一方面，需要做到糞尿干濕分離，可以對(duì)現(xiàn)有養(yǎng)殖場(chǎng)做排水改造，使雨水、污水分流，把干糞和沖洗水及尿液分開進(jìn)行分別處理，這樣既降低了處理難度，又可以減少治理量。另一方面，應(yīng)主要對(duì)豬糞便做無(wú)害化處理，添加除臭劑，經(jīng)過高溫好氧與低溫厭氧發(fā)酵，最后烘干、粉碎、制粒等一系列步驟生產(chǎn)出綠色有機(jī)肥[22]。

3.3 甲烷生成的防控

甲烷作為農(nóng)業(yè)尤其是畜牧業(yè)碳排放源，與人類活動(dòng)有著密不可分的聯(lián)系。反芻動(dòng)物以甲烷形式損失能量占采食飼料總能的2%～15%[23]。目前甲烷的防控技術(shù)有三方面：①飼糧中混合添加劑，如在TMR中添加離子載體莫能菌素和阿卡波糖、多鹵素化合物、植物提取物等方法；②調(diào)控瘤胃微生物區(qū)系構(gòu)成，如添加乙酸菌制劑、瘤胃去原蟲技術(shù)等；③調(diào)整詞料配方，在不影響酸中毒的情況下提高日糧精料比例、選用含木質(zhì)素低的優(yōu)質(zhì)粗飼料[24]。

4 小結(jié)

目前中國(guó)在節(jié)能減排方面技術(shù)創(chuàng)新較少，有自己知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和推廣價(jià)值的技術(shù)更少，而傳統(tǒng)的優(yōu)良技術(shù)如沼氣和堆肥也沒有產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。我國(guó)以畜禽為主的規(guī)?；B(yǎng)殖所排放的氣體和糞尿，還有人畜爭(zhēng)糧問題已經(jīng)嚴(yán)重影響著中國(guó)畜牧業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。畜牧業(yè)的發(fā)展必須走低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，即低排高產(chǎn)的生產(chǎn)模式。綜上所述，只有發(fā)展低碳畜牧業(yè)，才能促進(jìn)我國(guó)畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，同時(shí)通過節(jié)能減排的方法減少污染，所以低碳畜牧業(yè)是畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的最終選擇。

[1]陳瑤，尚杰.中國(guó)畜牧業(yè)脫鉤分析及影響因素研究[J].中國(guó)人口資源與環(huán)境，2014，(03)：101-107.

[2]旦正措.淺談高原生態(tài)畜牧業(yè)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展[J].青海科技，2011，(03)：50-51.[3]孟祥海，張俊飚，李鵬，等.畜牧業(yè)環(huán)境污染形勢(shì)與環(huán)境治理政策綜述[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào)，2014，(01).

[4]錢志鋒.畜牧業(yè)的低碳之路[J].畜牧與飼料科學(xué)，2011，(06)：75-76.

[5]Johnson J M-F，F(xiàn)ranzluebbers A J，Weyers S L，et al.Agricultural opportunities to mitigate greenhouse gas emissions[J].Environments Pollution，2007，150（6）：107-124.

[6]李勝利，金鑫，范學(xué)山，等.反當(dāng)動(dòng)物生產(chǎn)與碳減排措施[J].動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào)，2010，22（1）：2-9.

[10]米松華.我國(guó)低碳現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展研究——基于碳足跡核算和適用性低碳技術(shù)應(yīng)用的視角[D].浙江大學(xué)，2013.

[11]高旺盛.堅(jiān)持走中國(guó)特色的循環(huán)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新之路[J].農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究，2010（2）：78-10.

[12]丁仁博，蘇浩，莊蘇.低碳經(jīng)濟(jì)與畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)（上半月刊），2010，(13).

[13]黃惠珠，葉夏，肖弘建.福建省畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染現(xiàn)狀與治理對(duì)策[J].能源與環(huán)境，2007,（1）：23-24.

[14]蘇揚(yáng).我國(guó)集約化畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)污染問題研究[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2006，14（2）：15-18.

[15]曾波，鐘榮珍，譚支良.畜牧業(yè)中的甲烷排放及其減排調(diào)控技術(shù)[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2009，17（6）.

[16]任繼周，林慧龍.農(nóng)區(qū)種草是改進(jìn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)、保證糧食安全的重大步驟[J].草業(yè)學(xué)報(bào)，2008，18（5）：1-9.

[17]黃秀聲，黃勤樓，翁伯琦，等.畜牧業(yè)發(fā)展與低碳經(jīng)濟(jì)[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2010，(24)：257-263.

[18]田宜水，孫麗英，姚宗路，等.中國(guó)農(nóng)村能源溫室氣體主要減排技術(shù)評(píng)價(jià)及潛力分析[J].可再生能源，2012，30（3）：124-127.

[19]董紅敏，李玉娥，陶秀萍，等.中國(guó)農(nóng)業(yè)源溫室氣體排放與減排技術(shù)對(duì)策[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2008，24（10）：269-273.

[20]王仲穎，高虎，秦世平，等.中國(guó)工業(yè)化規(guī)模沼氣開發(fā)戰(zhàn)略[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

[21]朱鳳連，馬友華，周靜，等.我國(guó)畜禽糞便污染和利用現(xiàn)狀分析[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2008，14（13）：48-50.

[22]詹晶，張俊娜，鄧榮榮.我國(guó)畜牧業(yè)低碳化發(fā)展的路徑選擇——基于畜牧業(yè)排放源對(duì)甲烷增長(zhǎng)的回歸分析[J].廣西社會(huì)科學(xué)，2012，(09)：50-54.

[23]Johnson K A.Johnson D E.Methane emissions from cattle[J].Journal of Animal Science，1995，(73).

[24]孫亞波.低碳低氮飼養(yǎng)方式在養(yǎng)羊生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代畜牧獸醫(yī)，2015，(11)：21-24.

（編輯：晏兵兵）

F326.3

A

1006-799X(2016)18-0003-02

王凱軍（1992-），男，甘肅天水人，在讀碩士生，主要從事動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼料科學(xué)研究工作。

張佩華（1970-），女，湖南長(zhǎng)沙人，副教授，博士，主要從事動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼料科學(xué)研究工作。