碳中和背景下畜禽養(yǎng)殖溫室氣體減排策略研究

洪俊，俞祚祥，孔琳，金昺鑫

（蘇州農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江蘇，蘇州 215008）

1 研究背景

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源消耗量不斷攀升。甲烷、CO2等溫室氣體排放量的不斷增加導(dǎo)致全球溫室效應(yīng)凸顯。溫室效應(yīng)的加劇，不僅影響人類的生產(chǎn)和生活，也對全球生態(tài)系統(tǒng)平衡和生物安全產(chǎn)生直接威脅。根據(jù)世界糧農(nóng)組織[1]的估算：全世界的畜牧業(yè)養(yǎng)殖過程所排放的溫室氣體總量約占溫室氣體排放總量的14.5%。宏觀意義上的畜牧業(yè)包括生豬、牛、羊和家禽等養(yǎng)殖。2021年，碳中和、碳達(dá)峰目標(biāo)正式提出，綠色發(fā)展理念深入人心[2]。對不同種類的畜禽養(yǎng)殖進(jìn)行生命周期分析，研究不同階段的減排措施，對于促進(jìn)畜牧業(yè)綠色發(fā)展具有重要意義。

目前國內(nèi)外專家學(xué)者圍繞畜牧業(yè)養(yǎng)殖過程中的溫室氣體減排進(jìn)行了大量研究。曾波等[3]分析了畜牧業(yè)養(yǎng)殖過程中甲烷的產(chǎn)生機(jī)制，研究了畜牧業(yè)養(yǎng)殖對中國甲烷排放的影響，提出改善畜禽飼料品質(zhì)和品種性能、調(diào)控瘤胃微生物區(qū)系和提升家畜糞尿管理和處理能力三種減少胃腸道和糞尿甲烷排放的途徑。汪開英等[4]分析了中國畜牧業(yè)養(yǎng)殖溫室氣體的排放來源，結(jié)合中國畜牧業(yè)養(yǎng)殖的國情、相關(guān)政策和現(xiàn)有的減排技術(shù)提出中國畜牧業(yè)溫室氣體減排策略。陳莎等[5]介紹了估算溫室氣體排放簡化生命周期的技術(shù)框架及生命周期評(píng)價(jià)方法在不同產(chǎn)業(yè)之間的劃分原則，介紹了生命周期技術(shù)在畜牧業(yè)節(jié)能減排中的應(yīng)用。詹晶等[6]使用回歸分析法研究了中國畜牧產(chǎn)品對溫室氣體排放的影響，發(fā)現(xiàn)生豬養(yǎng)殖和牛羊養(yǎng)殖是主要的影響因素。提出改進(jìn)飼料工藝和品質(zhì)，對糞便進(jìn)行無害化處理，加強(qiáng)監(jiān)督的對策與建議。陳瑤等[7]估算了中國四大牧區(qū)畜牧業(yè)養(yǎng)殖造成的溫室氣體排放量，運(yùn)用LMDI模型進(jìn)行影響因素分解。郭冬生[8]采用IPCC系數(shù)法研究了中國畜禽養(yǎng)殖的甲烷排放情況。張海波[9]認(rèn)為發(fā)展畜牧生態(tài)經(jīng)濟(jì)是促進(jìn)畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。

本文在分析主要畜禽的生命周期和養(yǎng)殖流程的基礎(chǔ)上，總結(jié)研究經(jīng)驗(yàn)，針對養(yǎng)殖過程提出促進(jìn)畜牧業(yè)溫室氣體減排的對策和建議。

2 畜牧業(yè)溫室氣體減排的意義

畜牧業(yè)連接著自然生態(tài)和人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)。一方面，通過畜牧業(yè)的發(fā)展生產(chǎn)出豬肉、牛奶、羊毛、皮革等產(chǎn)品滿足人類的生活需求，另一方面畜牧業(yè)的發(fā)展也維持著自然生態(tài)循環(huán)。畜牧業(yè)的良性發(fā)展不僅有利于自然環(huán)境中各種元素的循環(huán)，也有利于維持物種的保護(hù)和改良。除此之外，畜牧業(yè)還連接著醫(yī)藥化工、科學(xué)研究、紡織皮革等眾多行業(yè)，起到基礎(chǔ)資源提供的作用。因此，畜牧業(yè)溫室氣體減排具有眾多意義。

2.1 促進(jìn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)

全球溫室效應(yīng)加劇已經(jīng)直接威脅到人類的生產(chǎn)和發(fā)展，促進(jìn)溫室氣體減排目標(biāo)落實(shí)需要每一個(gè)人和每一個(gè)行業(yè)的努力。畜牧業(yè)作為溫室氣體排放大戶，承擔(dān)節(jié)能減排的社會(huì)職責(zé)和生態(tài)職責(zé)是必然的選擇。主動(dòng)承擔(dān)減排目標(biāo)，落實(shí)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，有利于為畜牧業(yè)樹立負(fù)責(zé)任的良好形象，能夠?yàn)樾竽翗I(yè)的發(fā)展?fàn)幦「嗟馁Y金和政策支持。改變畜牧業(yè)中動(dòng)物機(jī)體活動(dòng)和糞便中的碳循環(huán)路徑，能夠極大地降低溫室氣體排放，促進(jìn)地區(qū)碳循環(huán)優(yōu)化發(fā)展。

2.2 形成低碳綠色的畜產(chǎn)品養(yǎng)殖體系

在畜牧業(yè)養(yǎng)殖過程中，對棚舍建造、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、畜禽養(yǎng)殖等各個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)改進(jìn)，有利于科學(xué)化、低碳化的養(yǎng)殖體系的形成。不僅能夠節(jié)省畜牧業(yè)養(yǎng)殖各個(gè)環(huán)節(jié)的資源投入，降低投入成本，還有利于形成規(guī)范的畜產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。有助于在畜產(chǎn)品生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)質(zhì)量控制，提升畜產(chǎn)品的品質(zhì)，樹立品牌效益，提升畜牧業(yè)綜合效益。

2.3 推動(dòng)畜牧業(yè)上下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

在畜牧業(yè)養(yǎng)殖過程中，對建筑設(shè)計(jì)與建造、設(shè)施設(shè)備安裝、育種孵化、養(yǎng)殖投喂和廢棄物處理等環(huán)節(jié)進(jìn)行溫室氣體排放控制，有利于推動(dòng)相關(guān)行業(yè)踐行碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，能夠促進(jìn)相關(guān)行業(yè)低碳標(biāo)準(zhǔn)的形成，有利于科技創(chuàng)新與進(jìn)步，形成協(xié)同發(fā)展的局面，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)共贏，構(gòu)建更加緊密的產(chǎn)業(yè)聯(lián)系。

3 畜牧業(yè)養(yǎng)殖溫室氣體排放影響因素分析

牲畜和家禽養(yǎng)殖過程中的溫室氣體排放大致可以分為四個(gè)部分，分別是：建造牲畜棚舍，維持棚舍溫度、光照和濕度等飼養(yǎng)環(huán)境；飼料加工、運(yùn)輸和喂食；畜禽正常生理活動(dòng)；畜禽排泄物發(fā)酵與處理。在畜禽的生長發(fā)育過程中，前期在棚舍建造、溫度調(diào)節(jié)等方面產(chǎn)生的溫室氣體排放量較大，后期隨著生長周期的推進(jìn)，對飼料的攝取量增加，飼料加工、胃腸道蠕動(dòng)和糞便排放所引起的溫室氣體排放量將逐步上升。這四部分的溫室氣體排放可以通過技術(shù)改進(jìn)加以改善。除此以外，合理的糞肥儲(chǔ)存[10]、管理養(yǎng)殖人員的生態(tài)保護(hù)意識(shí)和操作過程、養(yǎng)殖場的管理規(guī)定等也會(huì)在不同程度上影響畜禽養(yǎng)殖溫室氣體排放量。

除了單個(gè)畜禽養(yǎng)殖過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)的溫室氣體排放因子會(huì)影響溫室氣體排放總量，畜禽的養(yǎng)殖規(guī)模也會(huì)影響溫室氣體排放總量。由于飲食習(xí)慣的改變，畜產(chǎn)品市場需求結(jié)構(gòu)不斷變化，人們對牛肉、羊肉、奶類、蛋類等產(chǎn)品需求增加，對豬肉的需求下降，加上前幾年非洲豬瘟的影響，大牲畜的養(yǎng)殖規(guī)模不斷增加，生豬養(yǎng)殖量有所下降。目前畜牧業(yè)養(yǎng)殖場的數(shù)目在逐年減少，但是空間質(zhì)量效益和經(jīng)濟(jì)效益在逐年增加。落后的養(yǎng)殖方式在逐步淘汰，標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的養(yǎng)殖方式不斷擴(kuò)展，產(chǎn)業(yè)聚集化和規(guī)?；卣黠@著。

4 畜牧業(yè)養(yǎng)殖溫室氣體減排措施

在總結(jié)前人研究的基礎(chǔ)上，本文從技術(shù)措施、管理措施和政策措施三個(gè)維度提出減少畜牧業(yè)養(yǎng)殖過程中溫室氣體排放的措施。

4.1 技術(shù)措施

技術(shù)措施是指在畜禽養(yǎng)殖的過程中，針對畜禽養(yǎng)殖的全過程進(jìn)行技術(shù)革新，采取多種措施降低溫室氣體排放的過程，包括畜禽棚舍與配套設(shè)施、飼料加工與運(yùn)輸、畜禽腸道環(huán)境改善和糞便與污水處理四個(gè)方面。

4.1.1 畜禽棚舍與配套設(shè)施在建造畜禽棚舍之前科學(xué)規(guī)劃，依據(jù)綠色低碳的原則選定建造方案，建造可再生能源利用設(shè)施，采用地暖、水暖等供暖方式，減少對化石燃料的依賴。在建造過程中，選用低碳、環(huán)保的高性能建筑材料，兼顧保暖、隔熱、降噪和除菌等特征。合理布局窗戶、排風(fēng)設(shè)施、消毒設(shè)施，不僅能夠節(jié)約建造過程中的材料投入，還有利于運(yùn)營過程中能源和費(fèi)用的降低。能夠?yàn)樾笄萆a(chǎn)提供舒適、健康的成長環(huán)境，減少養(yǎng)殖過程中的死亡率，從而進(jìn)一步減少溫室氣體排放量。

4.1.2 飼料加工與運(yùn)輸在畜禽規(guī)?；B(yǎng)殖過程中，飼料使用是畜禽的主要食物來源。在飼料加工過程中需要將玉米和大豆等進(jìn)行粉碎、研磨，使用的電能和燃料較多，溫室氣體排放較多。不僅如此，玉米和大豆在生長發(fā)育過程中對化肥和農(nóng)藥的消耗也會(huì)帶來溫室氣體排放。飼料加工過程中，原材料的運(yùn)輸、成品的運(yùn)輸也會(huì)不同程度導(dǎo)致溫室氣體排放。因此，應(yīng)當(dāng)就近設(shè)置飼料加工廠，采用秸稈、麥麩等農(nóng)業(yè)廢棄資源加工飼料，降低運(yùn)輸過程中的能源消耗。

4.1.3 畜禽腸道環(huán)境改善胃腸道的蠕動(dòng)是畜禽機(jī)體活動(dòng)中最主要的溫室氣體排放來源?？梢酝ㄟ^更換飼料品種，舔磚等措施降低畜禽養(yǎng)殖過程中因胃腸道消化引起的溫室氣體排放。①在飼料中添加油脂或者脂肪等，不僅可以減少畜禽的進(jìn)食次數(shù)，還能夠提高蛋白質(zhì)的攝入量，進(jìn)而降低單位畜禽胃腸道活動(dòng)導(dǎo)致的溫室氣體排放量。②采用“過腹還田”的方法，將秸稈加工制成氨化飼料，喂給畜禽食用?！斑^腹還田”的方法不僅成本低、可操作性強(qiáng)、易推廣，而且能夠提高飼料中粗蛋白的含量，具有生態(tài)和經(jīng)濟(jì)雙重效益。③在牛、羊養(yǎng)殖過程中，可以將營養(yǎng)物質(zhì)混合加工成條塊狀，供牛、羊舔食，這種方法被稱為“舔磚”?！疤虼u”可以降低溫室氣體，特別是CH4的排放量。

4.1.4 糞便與污水處理畜禽糞便排放和微生物發(fā)酵導(dǎo)致的溫室氣體排放是畜牧業(yè)養(yǎng)殖過程中溫室氣體的主要來源之一。微生物在分解畜禽排泄物的過程中，產(chǎn)生大量溫室氣體。因此，需要通過多種措施，改變糞便、尿液和污水中的碳源去向。實(shí)施沼氣工程和堆肥處理，是充分利用糞便等廢棄資源，實(shí)現(xiàn)綜合利用的過程。①建設(shè)沼氣工程，將畜禽機(jī)體活動(dòng)產(chǎn)生的糞便、尿液和污水進(jìn)行收集發(fā)酵，產(chǎn)生的熱能用于供暖，甲烷用于農(nóng)村日常生活和生產(chǎn)用能，剩余的廢棄物則作為有機(jī)肥返回農(nóng)田。建設(shè)沼氣工程不僅能夠減少養(yǎng)殖業(yè)固體廢棄物的排放，還能夠節(jié)約養(yǎng)殖場的生產(chǎn)成本，改變養(yǎng)殖業(yè)碳循環(huán)路徑，促進(jìn)區(qū)域綠色目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。②堆肥處理法。堆肥處理法是指用稻草等將畜禽糞便表面覆蓋，在自然狀態(tài)下發(fā)酵，然后收集作為有機(jī)肥，用于種植業(yè)或漁業(yè)養(yǎng)殖的措施。在畜禽糞便發(fā)酵過程中，不可避免會(huì)產(chǎn)生大量污水，將污水進(jìn)行收集處理，實(shí)現(xiàn)無害化之后再排放。堆肥處理法的建設(shè)成本比較低，相比于沼氣工程，更易推廣，但是溫室氣體減排效果和資源綜合利用率比沼氣工程要低。③直接還田法。直接還田法是指將畜禽的糞便和尿液直接排入附近的農(nóng)田實(shí)現(xiàn)綜合利用的方法。直接還田法操作最為簡單，但是溫室氣體減排效果最弱。

4.2 管理措施

管理措施是指在畜禽養(yǎng)殖過程中，加強(qiáng)規(guī)章制度建設(shè)，針對從業(yè)人員的環(huán)保意識(shí)、節(jié)能減排意識(shí)進(jìn)行管控，以實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排的方法。養(yǎng)殖人員在畜牧業(yè)減排中扮演著重要角色。要通過開展培訓(xùn)幫助養(yǎng)殖人員樹立生態(tài)意識(shí)，養(yǎng)成低碳環(huán)保的工作方式，采取無公害、綠色的養(yǎng)殖手段。因此，在養(yǎng)殖場的建設(shè)和規(guī)劃方面就要選定遠(yuǎn)離水源和住宅的地區(qū)，在養(yǎng)殖過程中要使用優(yōu)良品種，完善養(yǎng)殖設(shè)備。在包裝和運(yùn)輸環(huán)節(jié)，要減少包裝材料的使用，減少不必要的溫室氣體排放。養(yǎng)殖場要出臺(tái)相關(guān)規(guī)章制度，加強(qiáng)對養(yǎng)殖工作人員的監(jiān)督。

4.3 政策措施

在畜牧業(yè)溫室氣體減排行動(dòng)中，法律法規(guī)的完善和政府部門的監(jiān)督是促進(jìn)畜牧業(yè)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的重要保障。為了促進(jìn)畜牧業(yè)養(yǎng)殖實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排目標(biāo)，政府部門要發(fā)揮領(lǐng)導(dǎo)作用，建立完善的畜禽養(yǎng)殖溫室氣體減排技術(shù)路徑，加強(qiáng)資金投入和宣傳，分類指導(dǎo)各類養(yǎng)殖場設(shè)定溫室氣體排放目標(biāo)，增加對畜禽養(yǎng)殖的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)督，嚴(yán)格控制關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的排放，爭取形成綠色科學(xué)的飼養(yǎng)模式。對分散的小規(guī)模養(yǎng)殖場，集中統(tǒng)一建立污染處理設(shè)施，實(shí)現(xiàn)集中污染整治。

5 構(gòu)建畜牧業(yè)養(yǎng)殖溫室氣體減排協(xié)同治理體系

應(yīng)當(dāng)整合畜牧業(yè)養(yǎng)殖的政策措施、技術(shù)措施和管理措施，構(gòu)建畜牧業(yè)養(yǎng)殖溫室氣體減排協(xié)同治理體系。在該體系中，政策措施處于領(lǐng)導(dǎo)地位，政策措施依據(jù)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，通過鼓勵(lì)宣傳、補(bǔ)貼支持和監(jiān)督懲罰等措施，約束企業(yè)、養(yǎng)殖戶、從業(yè)人員等主體的行為。企業(yè)和養(yǎng)殖戶在政府的政策支持下，通過技術(shù)創(chuàng)新管控畜禽養(yǎng)殖全過程的溫室氣體排放。通過投資完善畜禽養(yǎng)殖溫室氣體減排設(shè)施。企業(yè)和養(yǎng)殖戶還需要依據(jù)法律法規(guī)建立養(yǎng)殖企業(yè)的內(nèi)部管理規(guī)章制度，制定本企業(yè)的溫室氣體減排目標(biāo)，約束從業(yè)人員的行為。畜牧業(yè)從業(yè)人員遵循養(yǎng)殖企業(yè)的規(guī)章制度，參加各種技術(shù)和教育培訓(xùn)，樹立節(jié)能減排意識(shí)，將溫室氣體管控落實(shí)到養(yǎng)殖的方方面面。社會(huì)公眾應(yīng)當(dāng)參與到對政府、企業(yè)、養(yǎng)殖戶和從業(yè)人員行為的監(jiān)督中。只有通過全社會(huì)的努力，才能促進(jìn)畜牧業(yè)綠色化、低碳化發(fā)展。

6 結(jié)語

本文分析了畜禽養(yǎng)殖過程中溫室氣體的排放來源，探討了每一個(gè)階段溫室氣體減排的措施，從技術(shù)措施、管理措施和政策措施三個(gè)角度提出減少畜禽養(yǎng)殖溫室氣體減排的對策與建議，有利于畜牧業(yè)的高效率發(fā)展，有利于綠色發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。