畜牧业低碳发展探思

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面对气候变化这一全球性热点问题，我国提出了“碳达峰”及“碳中和”，即“双碳”目标。“碳达峰”即二氧化碳在2030年前排放不再增长，达峰值后慢慢回落；“碳中和”即通过节能减排等方式在2060年前抵消自身产生的二氧化碳或温室气体排放量，做到相对的“零排放”。据统计，人为温室气体排放是碳排放的重要来源，其很大份额来自畜牧业，即畜牧业在应对气候变化及必要的减排措施中占有很大分量。在“双碳”目标的驱动下，如何依靠畜牧产业规模扩大确保初级农产品保障安全，并实现行业排放和环境足迹减少的需求变得越来越紧迫，这对推动福建省畜牧业绿色低碳发展和产业转型升级具有非常重要的研究意义。笔者对畜牧业生产中温室气体排放类型及排放途径进行了简要介绍，并结合福建省畜牧产业结构分析碳排放情况，提出相应畜禽品种低碳发展路径，以期为助力福建省绿色畜牧业高质量发展提供参考。

一、畜牧业生产中的温室气体

1.主要温室气体排放类型。据估算，全球畜牧业生产活动产生的温室气体排放占人为温室气体排放总量的14.5%。二氧化碳、甲烷和氧化亚氮是畜禽生产过程中的主要温室气体。甲烷是畜牧业温室气体排放量最多的气体，氧化亚氮排放位居第二，其次是二氧化碳，分别约占畜牧生产温室气体总排放量的44%、29%和27%。其中，作为全球第二大温室气体的甲烷，因具有较强的增温能力和相对较短的生命周期，甲烷的减排成为实现双碳目标的关键。

2.主要畜禽品种排放量。畜牧生产中，畜禽种类不同，其排放量有着显著差异，牛的排放量超过行业排放量的一半，占整个行业排放量的65%左右，其中肉牛和奶牛的温室气体排放量相当。猪、家禽及羊等畜禽的排放量相较牛较低，每个品种类型的排放量在7%～10%不等。

3.主要排放途径。畜牧业的温室气体排放途径主要来自肠道发酵、粪便管理、饲料生产及能源消耗等四个过程。（1）肠道发酵。动物肠道发酵是主要的排放源，约占总排放量的40%。肠道发酵主要产生甲烷，大部分来自反刍动物的消化过程，单胃动物的结肠和盲肠也具有产生甲烷的能力，但相比反刍动物要低得多。反刍动物的瘤胃中有大量的微生物，在微生物的分解下，饲料有机物能产生氢和含甲基的初级发酵产物，后者在产甲烷菌的作用下转化为甲烷。动物甲烷排放量受环境温度、饲料组成成分、饲养管理等多种因素影响，如不易消化的饲粮会导致动物摄入每单位能量时，甲烷排放较高。（2）粪便管理。畜禽粪肥管理过程中主要产生的是氧化亚氮和甲烷，约占行业排放量的10%。畜禽粪污中有机物质含量非常高，有机物质在厌氧条件下分解产生甲烷，这主要发生在粪污以液体形态进行处理时。此外，在固体粪污的贮存和加工的过程中，氮大部分作为氮气被释放出来，在有氧及厌氧结合条件下转化形成氧化亚氮，这主要是发生在粪污堆肥过程中微生物的硝化和反硝化作用。（3）饲料生产。饲料生产、加工和运输环节主要产生二氧化碳和氧化亚氮。饲料中的二氧化碳来自饲料的生产、加工和运输。饲料中氧化亚氮的排放主要来自两个方面：一方面是来自饲料作物施肥和作物残余的分解。另一方面是粪肥的施用和堆积，主要是对饲料作物和牧草施用粪肥，或直接由动物排泄在牧草上。直接或间接的氧化亚氮排放量会根据温度和湿度变化呈现差异，其量化具有较大的不确定性。（4）能源消耗。能源消耗的排放主要与饲料生产和肥料生产有关，贯穿了整个畜牧供应链。就饲料和肥料生产而言，能源消耗主要与饲料及化肥等生产、管理、收获、加工和运输等机械的使用有关。此外，畜禽养殖场内直接的机械作业或间接的设施设备建设也会产生能源消耗。最后，畜产品的加工和运输也有涉及。

二、福建绿色畜牧业发展现状

1.发展成效。“十三五”期间，福建省畜牧业克服资源环境约束加剧、动物疫病防控风险与难度增加、新冠肺炎疫情冲击等不利因素影响，产业规模化、标准化建设加快推进，绿色发展能力进一步提升。一是生产供应能力稳步增强。截至2021年年底，全省畜牧业产值1059.91亿元，比增10.5%；肉蛋奶总产量363.38万吨，比增9.8%。二是产业加快转型升级。全省畜禽规模化率达87%，其中生猪规模化率91.8%，蛋鸡规模化率82.6%，肉鸡规模化率86.3%，奶牛规模化率91.0%。三是绿色发展取得重大成效。统筹指导全省74个畜牧县畜禽粪污资源化利用工作，支持畜禽规模养殖场和专业企业建设沼气工程，推进有机肥替代化肥，推广生态养殖模式，促进畜牧业减排固碳。福建省在畜禽粪污资源化利用工作上已投入34.616亿元，畜禽粪污收集、存储、运输、处理和综合利用全产业链年产值超过20亿元。2021年福建省畜禽粪污综合利用率达92%，规模养殖场粪污处理设施装备配套率达100%。

2.畜禽养殖碳排放分析。（1）碳排放量分析。本文采用的是基于核算的碳排放估算办法，该方法可粗略对区域的整体情况进行宏观把控。根据2021年福建省各地区畜禽生产统计数据，参考陈文静、欧洋婷等的方法，肠道发酵、粪便管理途径产生的甲烷和氧化亚氮的排放量由畜禽饲养量乘以相应的排放因子来估算，再利用甲烷和氧化亚氮与碳之间的转换系数进行碳排放量的估算，结果如下图所示。从碳排放源看，2021年全省来源于畜禽肠道发酵及粪便管理的碳排放量分别占总排放量的9.56%和90.44%，这说明福建省畜禽养殖碳排放源主要来自畜禽粪便管理。从各地区来看，厦门市碳排放量最低，占全省总量的1.17%；南平、龙岩、漳州等3个市碳排放量较高，占全省的比例分别为35.49%、21.76%、13.51%，3个市的排放量达全省总量的70.76%，这与其饲养量较大有关，主要排放源来自粪便管理途径。从各畜种排放情况看，全省畜禽养殖碳排放量从高到低依次是家禽、生猪、牛和羊，排放量分别占全省总排放量的57.51%、32.93%、6.55%、3%。家禽的养殖碳排放比例超过全市碳排放比例50%的有莆田、漳州、南平等3个市，其中南平市最高，为86.81%。生猪的养殖碳排放比例超过全市碳排放比例50%的有福州、厦门、三明、宁德等4个市。这说明目前福建省减排压力主要集中在家禽及生猪产业上，而牛、羊等反刍动物排放量不足10%，这与福建省奶畜、肉牛、肉羊等草食畜牧业产业规模较小，自给水平与全国水平及市场消费需要还有较大差距有关，侧面反映福建省草食畜牧业产业结构有待进一步优化。（2）碳排强度分析。碳排放强度反映畜禽养殖单位生产总值的碳排放量，能直观地反映各地区畜牧业碳排放的强弱。碳排放强度根据2021年各地区碳排放量与该地区牧业总产值之比可得。据估算，全省碳排放平均强度为179.16千克/万元，畜禽养殖总体上呈现出较为低碳的现状。碳排放强度最高的为南平市，其每万元畜牧业产值所产生碳排放量为299.92千克，高于全省平均值67.4%，养殖效率还有待进一步提升。福州市最低，其每万元畜牧业产值所产生的碳排放量为126.56千克。漳州、龙岩碳排放强度低于全省平均水平，而其饲养数量和碳排放总量均位于全省前列，反映漳州、龙岩两市畜禽养殖效率较高。综上所述，虽然近年来福建省畜牧业产业素质较高，行业生产质量效益、安全治理水平、绿色发展能力得到进一步提升，但在牛羊产品增产保供上还存在一定压力，特别是随着福建省居民的动物源食品消费量的快速增加，未来福建省奶制品及牛羊肉的需求量、消费量一定会进一步增加，温室气体排放量亦随之增高，这将给如期实现“双碳”目标带来挑战。在减排背景下，福建省畜牧业发展面临的不只是保障畜产品供给和畜牧业减排降碳之间此消彼长的问题，而是畜禽产业发展的结构性优化调整的问题，需要平衡好生产发展带来的碳排放压力与城乡居民消费需求，这就要求推进畜牧业绿色低碳转型，加快“减碳”步伐。

三、福建省畜牧业低碳发展路径

随着“十四五”开局及“后疫情”时代来临，福建省畜禽产业面临着“稳产保供”与“增效碳排”的挑战，未来福建省畜禽产业减排不单纯是为了控制温室气体排放而制定单一的管理目标，而应综合优化产业结构、改进生产模式、强化技术开发应用等各方面因素，以便产生更好的协同效应，助力如期实现“碳达峰”“碳中和”的重要目标。

1.坚持降低排放强度为主、控制排放总量为辅的方针。福建省作为全国首个国家生态文明试验区，碳排放管控水平长期位居全国前列，但仍需保持良好的发展势头。总体来看，福建省畜牧业碳排放量减排压力相对较小，各地已逐步形成各具特色的畜禽主导产业以及与资源禀赋、消费需求相适应的产业布局，规模化、标准化、智能化、信息化水平不断提高，这有利于降低畜牧业碳排放。大多数减排措施可以使得畜牧业供应链的资源效率得到提高，以期降低排放强度，各地要加快推广和使用提高生产效率的减排技术，缩小各地之间排放强度的差距。在发展畜牧业时，应统筹考虑生态环保要求、市场消费需求和畜禽产业发展资源禀赋等因素，合理调整畜牧业结构，延长产业链，提升价值链。坚持降低畜禽养殖排放强度为主、控制排放总量为辅的方针，构建畜牧业生态环境补偿模式，探索主销区补偿主产区的碳排放利益联结机制，保护主产区生产积极性，推进畜禽业绿色低碳发展。

2.统筹推进草食畜牧业低碳高质量发展。目前，福建省反刍动物的碳排放量处于较低水平，但未来在政策与资金的双重驱动下，全省草食畜牧业产业规模将进一步扩大，而牛作为畜禽养殖碳排放的主要贡献者，必然导致碳排放量快速上升。因此，草食畜牧业的低碳高质量发展要通过提高生产效率、降低碳排放强度、加快现代化生产来实现“稳产保供”和“低碳减排”齐步走。一是加快集约化、规模化现代草食畜牧业发展。统筹考虑种源、草地及用地等制约因素，结合目前产业布局，加快牛、羊、兔等草食动物产业集群建设，培育建设一批产业集中区，大力推进智慧牧场和数字牧场建设，综合运用机械化、信息化、智能化管理手段，提高牧场生产管理水平，促进产业融合发展。二是提高动物繁殖性能。采用育种手段对低排放的牛进行遗传选择，支持引进推广国外CH4排放量低的优质良种奶牛，提升良种化水平，提高奶牛单产量；采用现代繁育手段，如人工授精和胚胎移植技术减少种公畜的饲养量，增加母畜的受胎率和产仔数，缩短母畜的妊娠间隔，提高母畜的利用效率。加强优胜劣法，及时淘汰低生产性能的种畜禽。三是改善饲料营养水平。通过改善饲料质量、控制日粮精粗比例、添加饲料添加剂等方式减少温室气体排放，如在饲料中添加硝酸盐作为缓释剂。此外，饲草料在不同区域之间运输也会导致大量碳排放，因此在保持生态平衡的原则下，可以积极开发天然草山草坡，促进草地资源开发利用，配套发展优质饲草料，就地就近保障青饲料供应。四是做好粪污处理利用。因地制宜推广种养结合、深度处理、再生垫料循环等粪污处理模式，积极推广反刍动物肠道甲烷减排、畜禽粪便管理温室气体减排、牛粪发酵回用等减排固碳技术。

3.抓好生猪及家禽产业的粪肥管理。生猪与家禽产业是福建省畜牧业的支柱产业，其生产过程中碳排放主要集中于粪便管理，其中，家禽粪便管理产生的N2O转化的碳排放量较大，成为福建省碳排放量的重要来源之一。因此，粪污处理是推动生猪和家禽产业全面升级发展和生态环境协同保护，助力福建省碳达峰、碳中和目标如期实现的关键。一是从“减量化”处着手。加快节约水资源、减少饲料浪费等减量化技术应用推广，降低废弃物产量和碳排放量。如在节水方面，严控养殖用水总量推行“一禁、二表、三分离”、水禽无水面养殖等模式，从源头上减少养殖污水产生量。在减少饲料浪费方面，通过精准饲喂等方式，如按年龄分栏饲养，借助智能化管理系统等来提高饲料利用效率。二是从“高效率”上着力。良好的畜禽舍粪污收集、存贮、处理系统，对畜禽低碳养殖至关重要，可直接实现节能减排。要进一步优化畜禽粪污收集、贮存、加工处理、利用、检测等环节的基础设施及设备，提升畜禽粪污资源化利用设施化、精准化、自动化、机械化、智能化、信息化水平。此外，要采取高效的饲养管理方式，通过技术手段降低死亡率、提高成活率，提高畜禽生产水平，降低排放强度。三是在“资源化”上用功。畜禽粪污碳排放受养殖场规模、环境状况、清粪方式、堆体规模、堆肥模式及粪污处理工艺等方面影响。研究表明，采用生物（黑水虻等）预处理堆肥，选择富含C的辅料与畜禽粪便联合堆肥，可促进有机物降解，添加稻草或锯末等辅料有利于减少温室气体排放。而在畜禽粪污利用的减排方面，推动畜禽粪污能源化、肥料化利用是实现畜禽低碳养殖的有效手段。各地统筹考虑本地区种养业生产实际、碳排放情况和沼气、生物天然气等清洁能源需求，从目前福建省已总结推广的沼液智能化利用、异位发酵床、鸡粪发电并网、粪便基质化利用、沼气提纯精制天然气等畜禽粪污资源化利用技术中选择适宜的模式应用推广，并积极探索畜禽粪污养分平衡管理，促进粪肥还田利用水平的提升，降低环境风险，助力生猪及家禽产业绿色低碳发展。

四、展望

推动福建省畜牧业低碳发展，面临着产业转型升级和绿色低碳技术创新，这需要政策调控与市场调节协同发力。未来，政府要加大畜牧业低碳发展的支持力度，探索构建生态补偿等调控机制，落实节能节水、资源综合利用等利于畜牧业绿色发展的税收优惠政策，引导资本、人才等资源向低碳畜牧业领域汇聚，突破低碳养殖关键技术制约，加强现代信息技术与畜牧产业的融合应用，普及低碳养殖知识与政策，提高养殖户低碳意识，全面推进绿色低碳高效畜牧业发展。

作者:杨敏馨 单位:福建省畜牧总站