碳中和背景下畜禽养殖温室气体减排策略研究
时间：2023-01-18 17:20:12 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
洪俊，俞祚祥，孔琳，金昺鑫
（苏州农业职业技术学院 江苏，苏州 215008）
随着社会经济的发展，能源消耗量不断攀升。甲烷、CO2等温室气体排放量的不断增加导致全球温室效应凸显。温室效应的加剧，不仅影响人类的生产和生活，也对全球生态系统平衡和生物安全产生直接威胁。根据世界粮农组织[1]的估算：全世界的畜牧业养殖过程所排放的温室气体总量约占温室气体排放总量的14.5%。宏观意义上的畜牧业包括生猪、牛、羊和家禽等养殖。2021年，碳中和、碳达峰目标正式提出，绿色发展理念深入人心[2]。对不同种类的畜禽养殖进行生命周期分析，研究不同阶段的减排措施，对于促进畜牧业绿色发展具有重要意义。
目前国内外专家学者围绕畜牧业养殖过程中的温室气体减排进行了大量研究。曾波等[3]分析了畜牧业养殖过程中甲烷的产生机制，研究了畜牧业养殖对中国甲烷排放的影响，提出改善畜禽饲料品质和品种性能、调控瘤胃微生物区系和提升家畜粪尿管理和处理能力三种减少胃肠道和粪尿甲烷排放的途径。汪开英等[4]分析了中国畜牧业养殖温室气体的排放来源，结合中国畜牧业养殖的国情、相关政策和现有的减排技术提出中国畜牧业温室气体减排策略。陈莎等[5]介绍了估算温室气体排放简化生命周期的技术框架及生命周期评价方法在不同产业之间的划分原则，介绍了生命周期技术在畜牧业节能减排中的应用。詹晶等[6]使用回归分析法研究了中国畜牧产品对温室气体排放的影响，发现生猪养殖和牛羊养殖是主要的影响因素。提出改进饲料工艺和品质，对粪便进行无害化处理，加强监督的对策与建议。陈瑶等[7]估算了中国四大牧区畜牧业养殖造成的温室气体排放量，运用LMDI模型进行影响因素分解。郭冬生[8]采用IPCC系数法研究了中国畜禽养殖的甲烷排放情况。张海波[9]认为发展畜牧生态经济是促进畜牧业可持续发展的重要途径。
本文在分析主要畜禽的生命周期和养殖流程的基础上，总结研究经验，针对养殖过程提出促进畜牧业温室气体减排的对策和建议。
畜牧业连接着自然生态和人类经济社会。一方面，通过畜牧业的发展生产出猪肉、牛奶、羊毛、皮革等产品满足人类的生活需求，另一方面畜牧业的发展也维持着自然生态循环。畜牧业的良性发展不仅有利于自然环境中各种元素的循环，也有利于维持物种的保护和改良。除此之外，畜牧业还连接着医药化工、科学研究、纺织皮革等众多行业，起到基础资源提供的作用。因此，畜牧业温室气体减排具有众多意义。
2.1 促进碳达峰、碳中和目标的实现
全球温室效应加剧已经直接威胁到人类的生产和发展，促进温室气体减排目标落实需要每一个人和每一个行业的努力。畜牧业作为温室气体排放大户，承担节能减排的社会职责和生态职责是必然的选择。主动承担减排目标，落实碳达峰、碳中和目标的实现，有利于为畜牧业树立负责任的良好形象，能够为畜牧业的发展争取更多的资金和政策支持。改变畜牧业中动物机体活动和粪便中的碳循环路径，能够极大地降低温室气体排放，促进地区碳循环优化发展。
2.2 形成低碳绿色的畜产品养殖体系
在畜牧业养殖过程中，对棚舍建造、基础设施建设、畜禽养殖等各个环节的技术改进，有利于科学化、低碳化的养殖体系的形成。不仅能够节省畜牧业养殖各个环节的资源投入，降低投入成本，还有利于形成规范的畜产品质量标准。有助于在畜产品生产的各个环节实现质量控制，提升畜产品的品质，树立品牌效益，提升畜牧业综合效益。
2.3 推动畜牧业上下游产业的发展
在畜牧业养殖过程中，对建筑设计与建造、设施设备安装、育种孵化、养殖投喂和废弃物处理等环节进行温室气体排放控制，有利于推动相关行业践行碳达峰、碳中和目标，能够促进相关行业低碳标准的形成，有利于科技创新与进步，形成协同发展的局面，实现产业共赢，构建更加紧密的产业联系。
牲畜和家禽养殖过程中的温室气体排放大致可以分为四个部分，分别是：建造牲畜棚舍，维持棚舍温度、光照和湿度等饲养环境；
饲料加工、运输和喂食；
畜禽正常生理活动；
畜禽排泄物发酵与处理。在畜禽的生长发育过程中，前期在棚舍建造、温度调节等方面产生的温室气体排放量较大，后期随着生长周期的推进，对饲料的摄取量增加，饲料加工、胃肠道蠕动和粪便排放所引起的温室气体排放量将逐步上升。这四部分的温室气体排放可以通过技术改进加以改善。除此以外，合理的粪肥储存[10]、管理养殖人员的生态保护意识和操作过程、养殖场的管理规定等也会在不同程度上影响畜禽养殖温室气体排放量。
除了单个畜禽养殖过程中的各个环节的温室气体排放因子会影响温室气体排放总量，畜禽的养殖规模也会影响温室气体排放总量。由于饮食习惯的改变，畜产品市场需求结构不断变化，人们对牛肉、羊肉、奶类、蛋类等产品需求增加，对猪肉的需求下降，加上前几年非洲猪瘟的影响，大牲畜的养殖规模不断增加，生猪养殖量有所下降。目前畜牧业养殖场的数目在逐年减少，但是空间质量效益和经济效益在逐年增加。落后的养殖方式在逐步淘汰，标准化、规范化的养殖方式不断扩展，产业聚集化和规模化特征显著。
在总结前人研究的基础上，本文从技术措施、管理措施和政策措施三个维度提出减少畜牧业养殖过程中温室气体排放的措施。
4.1 技术措施
技术措施是指在畜禽养殖的过程中，针对畜禽养殖的全过程进行技术革新，采取多种措施降低温室气体排放的过程，包括畜禽棚舍与配套设施、饲料加工与运输、畜禽肠道环境改善和粪便与污水处理四个方面。
4.1.1 畜禽棚舍与配套设施在建造畜禽棚舍之前科学规划，依据绿色低碳的原则选定建造方案，建造可再生能源利用设施，采用地暖、水暖等供暖方式，减少对化石燃料的依赖。在建造过程中，选用低碳、环保的高性能建筑材料，兼顾保暖、隔热、降噪和除菌等特征。合理布局窗户、排风设施、消毒设施，不仅能够节约建造过程中的材料投入，还有利于运营过程中能源和费用的降低。能够为畜禽生产提供舒适、健康的成长环境，减少养殖过程中的死亡率，从而进一步减少温室气体排放量。
4.1.2 饲料加工与运输在畜禽规模化养殖过程中，饲料使用是畜禽的主要食物来源。在饲料加工过程中需要将玉米和大豆等进行粉碎、研磨，使用的电能和燃料较多，温室气体排放较多。不仅如此，玉米和大豆在生长发育过程中对化肥和农药的消耗也会带来温室气体排放。饲料加工过程中，原材料的运输、成品的运输也会不同程度导致温室气体排放。因此，应当就近设置饲料加工厂，采用秸秆、麦麸等农业废弃资源加工饲料，降低运输过程中的能源消耗。
4.1.3 畜禽肠道环境改善胃肠道的蠕动是畜禽机体活动中最主要的温室气体排放来源。可以通过更换饲料品种，舔砖等措施降低畜禽养殖过程中因胃肠道消化引起的温室气体排放。①在饲料中添加油脂或者脂肪等，不仅可以减少畜禽的进食次数，还能够提高蛋白质的摄入量，进而降低单位畜禽胃肠道活动导致的温室气体排放量。②采用“过腹还田”的方法，将秸秆加工制成氨化饲料，喂给畜禽食用。“过腹还田”的方法不仅成本低、可操作性强、易推广，而且能够提高饲料中粗蛋白的含量，具有生态和经济双重效益。③在牛、羊养殖过程中，可以将营养物质混合加工成条块状，供牛、羊舔食，这种方法被称为“舔砖”。“舔砖”可以降低温室气体，特别是CH4的排放量。
4.1.4 粪便与污水处理畜禽粪便排放和微生物发酵导致的温室气体排放是畜牧业养殖过程中温室气体的主要来源之一。微生物在分解畜禽排泄物的过程中，产生大量温室气体。因此，需要通过多种措施，改变粪便、尿液和污水中的碳源去向。实施沼气工程和堆肥处理，是充分利用粪便等废弃资源，实现综合利用的过程。①建设沼气工程，将畜禽机体活动产生的粪便、尿液和污水进行收集发酵，产生的热能用于供暖，甲烷用于农村日常生活和生产用能，剩余的废弃物则作为有机肥返回农田。建设沼气工程不仅能够减少养殖业固体废弃物的排放，还能够节约养殖场的生产成本，改变养殖业碳循环路径，促进区域绿色目标的实现。②堆肥处理法。堆肥处理法是指用稻草等将畜禽粪便表面覆盖，在自然状态下发酵，然后收集作为有机肥，用于种植业或渔业养殖的措施。在畜禽粪便发酵过程中，不可避免会产生大量污水，将污水进行收集处理，实现无害化之后再排放。堆肥处理法的建设成本比较低，相比于沼气工程，更易推广，但是温室气体减排效果和资源综合利用率比沼气工程要低。③直接还田法。直接还田法是指将畜禽的粪便和尿液直接排入附近的农田实现综合利用的方法。直接还田法操作最为简单，但是温室气体减排效果最弱。
4.2 管理措施
管理措施是指在畜禽养殖过程中，加强规章制度建设，针对从业人员的环保意识、节能减排意识进行管控，以实现温室气体减排的方法。养殖人员在畜牧业减排中扮演着重要角色。要通过开展培训帮助养殖人员树立生态意识，养成低碳环保的工作方式，采取无公害、绿色的养殖手段。因此，在养殖场的建设和规划方面就要选定远离水源和住宅的地区，在养殖过程中要使用优良品种，完善养殖设备。在包装和运输环节，要减少包装材料的使用，减少不必要的温室气体排放。养殖场要出台相关规章制度，加强对养殖工作人员的监督。
4.3 政策措施
在畜牧业温室气体减排行动中，法律法规的完善和政府部门的监督是促进畜牧业碳达峰、碳中和目标的重要保障。为了促进畜牧业养殖实现温室气体减排目标，政府部门要发挥领导作用，建立完善的畜禽养殖温室气体减排技术路径，加强资金投入和宣传，分类指导各类养殖场设定温室气体排放目标，增加对畜禽养殖的各个环节进行监督，严格控制关键节点的排放，争取形成绿色科学的饲养模式。对分散的小规模养殖场，集中统一建立污染处理设施，实现集中污染整治。
应当整合畜牧业养殖的政策措施、技术措施和管理措施，构建畜牧业养殖温室气体减排协同治理体系。在该体系中，政策措施处于领导地位，政策措施依据碳达峰、碳中和目标，通过鼓励宣传、补贴支持和监督惩罚等措施，约束企业、养殖户、从业人员等主体的行为。企业和养殖户在政府的政策支持下，通过技术创新管控畜禽养殖全过程的温室气体排放。通过投资完善畜禽养殖温室气体减排设施。企业和养殖户还需要依据法律法规建立养殖企业的内部管理规章制度，制定本企业的温室气体减排目标，约束从业人员的行为。畜牧业从业人员遵循养殖企业的规章制度，参加各种技术和教育培训，树立节能减排意识，将温室气体管控落实到养殖的方方面面。社会公众应当参与到对政府、企业、养殖户和从业人员行为的监督中。只有通过全社会的努力，才能促进畜牧业绿色化、低碳化发展。
本文分析了畜禽养殖过程中温室气体的排放来源，探讨了每一个阶段温室气体减排的措施，从技术措施、管理措施和政策措施三个角度提出减少畜禽养殖温室气体减排的对策与建议，有利于畜牧业的高效率发展，有利于绿色发展目标的实现。
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