畜牧業(yè)溫室氣體的排放源及減排措施

菅瑞珍，賈生美 ，邢明勛，楊燕燕*，智 宇*

（1.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010030；2.巴彥淖爾市動(dòng)物疫病預(yù)防控制中心，內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015000；3.巴彥淖爾市綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心，內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015000）

近年來，我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速，是發(fā)展中國家增長最快的農(nóng)業(yè)部門之一。但是，畜禽養(yǎng)殖過程中會(huì)產(chǎn)生大量溫室氣體，給生態(tài)環(huán)境和氣候會(huì)帶來一定壓力，這不僅影響畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，還會(huì)對人類健康造成威脅。因此，關(guān)注和解決畜牧業(yè)溫室氣體排放是當(dāng)前畜牧業(yè)發(fā)展的重要議題。

1 畜牧業(yè)溫室氣體排放源

1.1 直接排放源

1.1.1 腸道發(fā)酵。畜禽腸道內(nèi)微生物發(fā)酵是產(chǎn)生CH4的最主要途徑，腸道發(fā)酵產(chǎn)生的溫室氣體占畜牧業(yè)總排放量的43.7%，是最大的排放源。反芻動(dòng)物腸道發(fā)酵產(chǎn)生的溫室氣體排放量遠(yuǎn)高于非反芻動(dòng)物。有研究表明[1]，環(huán)境溫度、飼料組成、飼喂時(shí)間、飼料添加劑、動(dòng)物消化系統(tǒng)狀態(tài)和微生物種群等都會(huì)影響畜禽CH4的排放量。

1.1.2 糞污處理。畜禽糞污中含有大量的有機(jī)物，在厭氧條件下，糞污中的有機(jī)物降解后產(chǎn)生CH4。同時(shí)，糞污在堆肥過程中通過微生物的硝化和反硝化作用生成N2O。在糞污未經(jīng)適當(dāng)處理的堆積過程中，N2O量會(huì)顯著增加。糞污處理過程中環(huán)境溫度、飼料種類、糞污中有機(jī)物含量、動(dòng)物消化能力、pH值、碳氮比和堆肥方式等對溫室氣體的排放量有顯著影響。據(jù)FAO報(bào)道，動(dòng)物糞便管理所產(chǎn)生的N2O占畜牧業(yè)總排放量的65%。

1.2 間接排放源

1.2.1 飼料生產(chǎn)加工。畜禽在飼養(yǎng)過程中會(huì)消耗大量飼料，種植飼料過程中所使用的農(nóng)藥及化肥會(huì)產(chǎn)生N2O等溫室氣體。小麥、大豆和玉米等原料須經(jīng)過收割、運(yùn)輸、篩選、粉碎、研磨、配料和混合等工藝制成供畜禽食用的飼料，在此過程中的能源投入會(huì)間接產(chǎn)生溫室氣體[2]。

1.2.2 設(shè)備設(shè)施能源消耗。在規(guī)?；B(yǎng)殖過程中需要消耗大量的能源用以照明、取暖、防寒、通風(fēng)、自動(dòng)化投喂和維持機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)等，畜舍在建造過程中也會(huì)產(chǎn)生能源消耗，如建造過程中的設(shè)備安裝、畜舍裝修、材料運(yùn)輸，水電消耗等，這些機(jī)械化的運(yùn)作過程及建造過程會(huì)間接造成畜牧業(yè)溫室氣體的排放。

1.2.3 動(dòng)物產(chǎn)品加工及運(yùn)輸。畜禽在屠宰加工過程中會(huì)消耗能源，在加工后的肉制品通過物流渠道運(yùn)往全國各地的過程中也會(huì)產(chǎn)生能源消耗，導(dǎo)致間接溫室氣體排放。有數(shù)據(jù)顯示[3]，肉類和乳制品行業(yè)供應(yīng)鏈上的溫室氣體排放量占?xì)W盟成員國總排放量的15%。

2 畜牧業(yè)溫室氣體減排措施

2.1 源頭管理

2.1.1 改進(jìn)飼料加工工藝。通過過篩、膨化、制粒、蒸汽壓片等環(huán)節(jié)處理，可減少霉菌、霉菌毒素含量，殺滅部分病原菌，提高飼料利用率，降低養(yǎng)分排泄量。例如，青貯收割時(shí)，將青貯秸稈粉碎，有利于畜禽對飼料的消化吸收，可降低溫室氣體的排放量。

2.1.2 升級飼料。飼料的成分及質(zhì)量是決定畜禽生產(chǎn)力水平和飼料利用效率的關(guān)鍵性因素，對飼料成分進(jìn)行創(chuàng)新研究可以顯著減少畜禽腸道CH4排放，并且可以減少以CH4形式損失的飼料能量，使更多的能量用于提升畜禽的生產(chǎn)力。在畜禽飼料中添加天然飼料成分可以有效控制其腸道CH4的排放。研究表明，當(dāng)將海藻作為哺乳奶牛的飼料成分時(shí)，CH4排放量可以降低67%；作為肉牛的飼料添加成分，海藻在日糧干物質(zhì)的總混合配比中達(dá)0.2%時(shí)，CH4排放量可以下降98%[4]。Vazquez等[5]研究發(fā)現(xiàn)，在肉牛飼料中添加檸檬草可以降低33%的CH4排放量，添加波斯菊可以降低28%的CH4排放量。

2.1.3 調(diào)整日糧配比。精飼料與粗飼料的比例對溫室氣體的排放有較大影響。當(dāng)日糧配比發(fā)生變化時(shí)，動(dòng)物體內(nèi)營養(yǎng)成分的代謝途徑會(huì)發(fā)生變化，從而影響溫室氣體的排放。日糧中的粗纖維過高會(huì)導(dǎo)致飼料營養(yǎng)濃度偏低，畜禽會(huì)通過增加采食量來滿足自身生長需要，從而增加腸道CH4的排放。精料中含有較多的淀粉和糖，其發(fā)酵速度高于粗飼料，用精飼料中的淀粉和糖替代飼糧中的纖維素和半纖維素，可提高瘤胃發(fā)酵率，減少溫室氣體的排放。有研究表明，在日糧中加入精飼料可以減少CH4的排放并提高生產(chǎn)效率，飼糧中精料含量為30%～40%時(shí)，CH4排放量下降不明顯，當(dāng)精飼料含量達(dá)到80%～90%時(shí)，CH4排放量迅速下降[6]。Duthie等[7]通過研究發(fā)現(xiàn)，動(dòng)物采食精飼料含量高的日糧其CH4排放量顯著減少。

2.1.4 使用添加劑。在飼料中添加油脂、益生菌、單寧酸、硝酸鹽、離子載體、抗生素和酶等添加劑，短期內(nèi)可減少CH4的排放。但是由于存在瘤胃微生物群的適應(yīng)性問題，添加劑的功效隨時(shí)間的延長而降低。Bayat等[8]的研究表明，在青貯飼料中添加植物油可以減少CH4的排放，同時(shí)不影響牛的消化率、瘤胃發(fā)酵、瘤胃微生物數(shù)量和牛奶產(chǎn)量。

2.1.5 培育優(yōu)質(zhì)畜禽品種。提高動(dòng)物的單產(chǎn)水平，降低畜禽的飼養(yǎng)規(guī)模是實(shí)現(xiàn)畜牧業(yè)溫室氣體減排的一項(xiàng)重要舉措。可通過選育優(yōu)良品種、提高動(dòng)物繁殖性能，增加母畜的受胎率和產(chǎn)仔數(shù)，縮減母畜的妊娠間隔、淘汰低產(chǎn)畜禽及病畜，提高畜禽成活率等方法提高動(dòng)物單產(chǎn)水平，縮減畜禽規(guī)模，從而降低動(dòng)物腸道發(fā)酵和糞污堆積產(chǎn)生的CH4和N2O。動(dòng)物生產(chǎn)力水平在很大程度上取決于遺傳因素。研究表明,肉牛的遺傳性狀改良可以改善動(dòng)物的健康狀況，減少CH4排放，提高動(dòng)物生產(chǎn)力[9]。在保證畜產(chǎn)品正常供應(yīng)的條件下，提高畜禽的生產(chǎn)性能，減少存欄量是減少畜牧業(yè)溫室氣體排放的重要方式。

2.2 過程控制

2.2.1 優(yōu)化畜禽管理方式。隨著畜禽養(yǎng)殖的專業(yè)化、規(guī)?；?biāo)準(zhǔn)化水平的不斷提升，優(yōu)化飼養(yǎng)管理模式對畜禽養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。精細(xì)的飼養(yǎng)管理方式不但可以防止畜禽感染疾病，提高生產(chǎn)力，還可以減少CH4的排放。Llonch等[10]通過研究發(fā)現(xiàn)，肉牛的飼喂時(shí)間和飼喂頻率對CH4的排放有重要影響。肉牛的飼喂次數(shù)越頻繁，采食時(shí)間越長，效率越高，CH4排放量越低。

2.2.2 精準(zhǔn)調(diào)控畜禽飼養(yǎng)環(huán)境。在畜禽養(yǎng)殖過程中，畜舍環(huán)境、飼料品質(zhì)和畜禽品種等因素相互作用影響畜禽生產(chǎn)力。舒適的飼養(yǎng)環(huán)境對溫室氣體的減排至關(guān)重要。有研究表明，CH4排放量與空氣溫度呈正相關(guān)，保持畜舍的適宜溫度在一定程度上可以減少 CH4排放[11]。

2.3 末端處理

2.3.1 糞污處理。畜禽糞污是CH4和N2O的主要排放源之一，畜禽糞污所導(dǎo)致的溫室氣體排放受飼養(yǎng)規(guī)模、養(yǎng)殖環(huán)境、清糞方式、堆肥模式及糞污處理工藝等的影響。因此，采取適宜的方式處理畜禽糞污可以有效減少溫室氣體的排放。研究表明，糞污的長期儲存會(huì)加大溫室氣體排放，厭氧發(fā)酵、固液分離等處理工藝可以有效減少溫室氣體的排放[12]。Aguirre-Villegas等[13]通過研究發(fā)現(xiàn)，厭氧消化和固液分離均可減少溫室氣體排放，兩者的組合減排率最高可達(dá)41%。Cardena等[14]研究表明，夏季糞便的CH4排放量明顯高于冬季，且環(huán)境溫度與CH4排放量呈正相關(guān)，當(dāng)溫度超過15℃時(shí)，即使在較短的儲存期內(nèi)也會(huì)產(chǎn)生大量CH4。因此，在溫度較高的春夏季節(jié)，可適當(dāng)加大糞污的處理頻率以減少溫室氣體的排放。

2.3.2 種養(yǎng)結(jié)合。養(yǎng)殖企業(yè)配套種植用地，將糞污堆肥處理施用耕地，實(shí)現(xiàn)種養(yǎng)結(jié)合循環(huán)發(fā)展。加強(qiáng)種養(yǎng)結(jié)合循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展，推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程減量化、資源化、再利用是遏制和減少畜禽養(yǎng)殖業(yè)溫室氣體排放的重要路徑之一。

畜牧業(yè)排放的溫室氣體已成為全球氣候變暖的主要來源，采取合理的措施減少畜禽養(yǎng)殖業(yè)溫室氣體的排放，可提高畜禽的生產(chǎn)性能，增加經(jīng)濟(jì)效益。因此，在綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展的大潮下，減少畜牧業(yè)溫室氣體排放是當(dāng)前和今后的發(fā)展方向。