发展低碳畜牧业的必要性及应对措施

王凯军，郑梦莉，韩奇鹏，张佩华*

（1.畜禽遗传改良湖南省重点实验室 湖南农业大学动物科学技术学院，湖南 长沙 410128；2.中国科学院亚热带农业生态研究所，中国科学院亚热带农业生态过程重点实验室，湖南 长沙 410125）

发展低碳畜牧业的必要性及应对措施

王凯军1，2，郑梦莉1，韩奇鹏1，2，张佩华1*

（1.畜禽遗传改良湖南省重点实验室 湖南农业大学动物科学技术学院，湖南 长沙 410128；2.中国科学院亚热带农业生态研究所，中国科学院亚热带农业生态过程重点实验室，湖南 长沙 410125）

畜牧业是我国农业的重要组成部分，但畜牧业在发展过程中产生了较大的负面影响，如甲烷和氨氮化合物引起的温室效应，畜禽养殖产生的粪便对土壤和水资源的污染，同时也危害着粮食安全和人体健康。本文综述了目前我国农业碳排放与畜牧业温室气体排放现状及畜牧业生产所带来的负面影响，并研究了发展低碳畜牧业的应对措施，为低碳畜牧业的现代化养殖提供参考。

低碳；畜牧业；甲烷；减排

畜牧业是我国的重要支柱产业，与国家的经济发展有着密不可分的联系[1]。低碳畜牧业的发展前景与我国低碳经济相互影响，相互制约。低碳经济是指通过开发新技术和开发新能源等手段，减少资损消耗和温室气体排放，是保护生态环境与大力发展经济相互并存的一种发展模式[2]。我国畜牧业水污染物排放量中氨氮（NH3N）和化学需氧量（COD）的排放量分别占其排放总量的25%、45%，是工业排放量的2.3和3.23倍[3]。此外，畜牧业产生的温室气体也是全球变暖的主要原因。所以，发展低碳畜牧业发展成为一种必然趋势[4]。

1 农业碳排放与畜牧业温室气体排放

1.1 碳排放与温室效应现状

中国和美国同为世界农业大国，虽然在碳排放总量方面两国相差不大，但我国农业碳排放占碳排放总量的16%～17%[5]，而美国仅为6.3%。我国农业碳排放主要由三方面构成：一是畜牧业尤其是草食动物养殖带来的碳排放；二是农田的CH4排放和土壤N2O的排放；三主要是畜牧业粪便处理和农业资源消耗等的碳排放[6-7]。全球气候变化的主要原因是由我们人类发展工业和农业而向大气中排放了过量的CH4、CO2和N2O等引起的。农业排放的温室气体主要由畜牧业产生，表1是我国与其他国家农业源温室气体的对照[10]。

表1 我国与其他国家农业源温室气体结构比较

1.2 我国畜禽养殖温室气体排放

要想发展低碳经济，必须要发展低碳农业这一项重要指标。畜禽养殖业所产生的气体是加剧温室效应的主要因素，每头猪每天排泄的粪便可产沼气量约200 L。全球65%的N2O、9%的CO2排放来源于畜牧业生产过程[11]。生产甲烷的最大来源也是畜禽养殖业，其占CH4总量的三分之一。并且CH4的威胁在温室气体中最大，对全球温室效应的贡献是等量CO2的23倍[12]。我国畜禽养殖温室气体排放如表2[1]。

2 畜牧业生产所带来的负面影响

2.1 引发全球温室效应

畜禽养殖业在发展过程中必然会生产出大量的CH4、N2O、CO2等气体，这是导致温室效应最主要的原因。早在2006年联合国粮农组织（FAO）就指出：畜禽养殖业产生的温室气体占全世界总量的18%，其产生的温室气体数量巨大，危害日益加剧。畜禽养殖业产生的N2O和CH4的温室效应分别为CO2的296倍、23倍，对全球温室效应的贡献早已越过位于第一的能源生产，所以畜牧业生产的温室气体所带来的负面影响已经严重威胁着人类的生存和发展，若不加以控制，危害难以估量[4]。

表2 我国畜禽温室气体排放（kg/（hedd*a））

2.2 污染土地和水源

中国畜牧业正处于从传统畜牧业向现代畜牧业的转型期，所产生的污染严重制约着畜牧业的可持续发展。据资料表明，一个千头奶牛场和肉牛场每日可产粪尿分别约为50 t和20 t[13]。更为严重的是中国畜禽养殖排放的粪尿所生产的氨氮、总磷等超标20倍以上，排泄到土壤，导致人类自身安全问题也日渐恶化[14]。有研究表明[15]，1996年我国畜禽养殖产生粪尿发酵和胃肠道排放的甲烷总量在2005年为280 Mt二氧化碳当量，估计到2020年会增加到381 Mt二氧化碳当量。此外，畜牧养殖所需要的饲草种植也占用了大量的土地，养殖过程中使用了大量的淡水资源[4]。

2.3 粮食安全和人体健康

现代畜牧业尤其是反刍动物的养殖过程中，为了提高产奶量和加快动物生长，过分依赖“玉米—豆粕”型精料，严重影响了粮食安全。研究表明[16]，到2020年我国粮食需求量会达到约7亿t，其中饲料粮占百分之七十，所以人畜争粮问题会是制约我国畜禽养殖的70%主要因素。畜禽养殖业也会对土壤环境产生污染，没有经过处理的粪便可引起土壤中硝酸盐含量升高，导致土壤环境被污染。此外，饲料中含有大量的锌、铜等微量元素添加剂。这些微量元素不仅污染土壤和水源，也可经过食物链富集威胁人体健康[17]。

3 发展低碳畜牧业的应对措施

3.1 加强开发沼气工程

沼气是一种廉价、高效低碳的能源，是属于能源发展的主方向。畜禽养殖产生的粪便有机质含量很多，用作沼气可以大大降低甲烷等的排放[18]。有研究指出，在十万只鸡规模的鸡场，若其每年的粪便用作沼气，产生的热值约为232 t煤[19]。所以，利用粪便生产沼气是一种很好的选择，这既减少了环境污染，又多了一份能源供应[4]。我国国家发改委对沼气工程制定的初级目标是：至2020年畜禽养殖场沼气、垃圾填埋气和工业沼气，沼气总量要达到 800×108m3[20]。沼气作为能源供应又产生很好的社会效益，所以促进我国沼气工程的产业化显得尤为重要。

3.2 规范粪尿管理，推进生态饲养

研究表明，在2003年中国畜禽粪便年产生量为当时工业废弃物产生量的2.4倍，达到24亿t，估测中国2020年畜禽粪便产生量将达到42亿t[21]。因此，一方面，需要做到粪尿干湿分离，可以对现有养殖场做排水改造，使雨水、污水分流，把干粪和冲洗水及尿液分开进行分别处理，这样既降低了处理难度，又可以减少治理量。另一方面，应主要对猪粪便做无害化处理，添加除臭剂，经过高温好氧与低温厌氧发酵，最后烘干、粉碎、制粒等一系列步骤生产出绿色有机肥[22]。

3.3 甲烷生成的防控

甲烷作为农业尤其是畜牧业碳排放源，与人类活动有着密不可分的联系。反刍动物以甲烷形式损失能量占采食饲料总能的2%～15%[23]。目前甲烷的防控技术有三方面：①饲粮中混合添加剂，如在TMR中添加离子载体莫能菌素和阿卡波糖、多卤素化合物、植物提取物等方法；②调控瘤胃微生物区系构成，如添加乙酸菌制剂、瘤胃去原虫技术等；③调整词料配方，在不影响酸中毒的情况下提高日粮精料比例、选用含木质素低的优质粗饲料[24]。

4 小结

目前中国在节能减排方面技术创新较少，有自己知识产权的技术和推广价值的技术更少，而传统的优良技术如沼气和堆肥也没有产业化的发展。我国以畜禽为主的规模化养殖所排放的气体和粪尿，还有人畜争粮问题已经严重影响着中国畜牧业的健康可持续发展。畜牧业的发展必须走低碳经济发展模式，即低排高产的生产模式。综上所述，只有发展低碳畜牧业，才能促进我国畜牧业的可持续发展，同时通过节能减排的方法减少污染，所以低碳畜牧业是畜牧业可持续发展的最终选择。

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（编辑：晏兵兵）

F326.3

A

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

王凯军（1992-），男，甘肃天水人，在读硕士生，主要从事动物营养与饲料科学研究工作。

张佩华（1970-），女，湖南长沙人，副教授，博士，主要从事动物营养与饲料科学研究工作。