青島地區(qū)豬溫室氣體排放量評估

李培培，張寶珣，李和剛，劉開東，王建華

（青島市畜牧獸醫(yī)研究所，山東 青島 266100）

青島地區(qū)豬溫室氣體排放量評估

李培培，張寶珣，李和剛，劉開東，王建華*

（青島市畜牧獸醫(yī)研究所，山東 青島 266100）

畜牧業(yè)是農(nóng)業(yè)溫室氣體（GHG）的重要來源。通過開展青島市豬GHG氣體排放量估算與評價，結果表明：青島市2013-2016年豬腸道發(fā)酵甲烷、糞便管理中產(chǎn)生的甲烷和氧化亞氮排放量分別為2 076.00 t、10 546.10 t和363.30 t；2013年豬GHG排放量最高，為50.76萬噸二氧化碳當量（CO2-eq），2013-2016年呈下降趨勢，降幅22.91%。應結合青島地區(qū)豬GHG排放特點，盡快開展減排技術研究，提出豬GHG減排策略。

豬；甲烷；氧化亞氮；溫室氣體；青島

溫室氣體（Greenhouse gas，GHG）指大氣中由自然或人為產(chǎn)生的能夠吸收和釋放地球表面、大氣和云射出的熱紅外輻射譜段特定波長輻射的微量氣體成分[1]。其排放導致溫室效應，使全球氣溫上升。畜牧業(yè)排放的二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亞氮（N2O）已成為GHG的主要來源[2]，我國畜禽飼養(yǎng)量大，GHG減排形式嚴峻。2016年10月，國務院印發(fā)《“十三五”控制溫室氣體排放工作方案》中指出：到2020年，單位國內生產(chǎn)總值CO2排放比2015年下降18%。畜牧業(yè)GHG減排任重道遠，如何估算各畜種的GHG排放量，并對其進行評價，成為需首要解決的問題。

生豬產(chǎn)業(yè)是青島地區(qū)畜牧業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，其GHG排放量估算和評價對畜牧業(yè)GHG減排具有重要意義，本文依據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）和《低碳發(fā)展及省級溫室氣體清單編制培訓教材》方法對青島市豬GHG排放進行估算和評價，以期對評估畜牧業(yè)GHG排放潛力提供參考，為青島市發(fā)展大都市畜牧業(yè)，探索符合環(huán)保要求的低碳型養(yǎng)豬模式提供理論依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)和方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

2013-2016年，青島市能繁母豬存欄和生豬出欄量（見表1）依據(jù)市場行情波動，2013年生豬出欄量最大，為382．57萬頭，2016年出欄數(shù)量最少，為294．86萬頭。文內能繁母豬年平均飼養(yǎng)量按照年末存欄量計算，全年飼養(yǎng)；根據(jù)調研，生豬平均出欄日齡為200 d，生豬年平均飼養(yǎng)量可按如下公式計算：

式中： 為生豬年平均飼養(yǎng)量，頭； 為年度生豬出欄量，頭；200、365單位為d。

根據(jù)《低碳發(fā)展及省級溫室氣體清單編制培訓教材》，青島屬華東地區(qū)，豬GHG排放因子見表2。

1.2 估算方法

本文采用《低碳發(fā)展及省級溫室氣體清單編制培訓教材》中的方法對該地區(qū)豬GHG排放量進行估算，公式為：

GHG排放潛力以CO2-eq計， CH4和N2O在100a時間尺度上的全球增溫潛勢（Global Warming Potential，GWP）分別為等質量CO2的28倍和265倍[3]。所以GHG排放潛力計算公式為：

2 結果與分析

2.1 豬腸道發(fā)酵CH4排放量

動物腸道發(fā)酵CH4排放是指動物在正常的代謝過程中，寄生在消化道內的微生物發(fā)酵消化飼料時產(chǎn)生的CH4的排放[1]。非反芻動物腸道發(fā)酵CH4排放量小，受動物種類、生長階段、體重、采食飼料數(shù)量及質量、及生產(chǎn)水平的影響，其中采食量和飼料質量是最重要的影響因子[6]。青島地區(qū)豬飼養(yǎng)量大，因而應將其腸道發(fā)酵甲烷排放量計入GHG排放量。該地區(qū)豬腸道發(fā)酵CH4排放量估算結果見表3，2013-2016年均排放量為2 076．00 t，2013年能繁母豬存欄量、生豬出欄量均最高，因而腸道發(fā)酵CH4排放量最大，為2343．26 t，而重慶2010年豬腸道CH4排放量為1．548萬噸[4]，為青島市2013年排放量的6．61倍。2009年江蘇省豬腸道CH4排放量為1．858萬噸[5]，是青島市2013年排放量的7．93倍。

2.2 豬糞便管理CH4和N2O排放

動物糞便管理CH4和N2O排放是指從動物糞便排泄到施入土壤之前，在運輸、儲存及處理過程中產(chǎn)生的CH4和N2O，排放量取決于糞便中氮、碳含量及儲存時間和處理方式等。青島市2013-2016豬糞便管理CH4和N2O排放結果見表3，年平均排放量分別為1．05萬噸、363．30 t，2013年能繁母豬存欄和生豬出欄量均最高，因而糞便管理CH4和N2O排放量最大，分別為1．19萬噸和410．07 t。重慶2010年豬糞便管理CH4和N2O排放量分別為6．512萬噸和0．248萬噸[4]，分別為青島市2013年排放量的5．47和5．95倍；江蘇省2009年豬糞便管理CH4和N2O排放量分別為5．575萬噸、2 000 t[5]，是青島市2013年排放量的5．11、5．34倍。

2.3 2013-2016年青島市豬GHG排放潛力

2013-2016年青島市豬GHG排放潛力見表4。該地區(qū)2013年豬GHG排放量最高，為50．76萬噸，2013-2016年排放潛力呈下降趨勢，降幅22．91%。糞便管理過程中CH4的排放是豬GHG的一大來源，占GHG排放潛力的65．66%。

2.4 2016年青島各地區(qū)GHG排放情況

如圖1所示，2016年平度市GHG排放潛力最大，為12．46萬噸，其次為萊西市，9．10萬噸，分別占2016年青島市GHG排放潛力的31．85%、23．27%，兩市是青島市主要的生豬養(yǎng)殖基地，生豬出欄量占全市的54．99%，故GHG排放量大，所以將是豬GHG減排的重點區(qū)域。

表1 2013-2016年青島市生豬基礎數(shù)據(jù)（萬頭）

表2 豬GHG排放因子[1]（kg/頭·a）

表3 青島地區(qū)豬GHG排放量估算結果（t/a）

表4 青島市豬GHG排放潛力（萬噸）

圖1 2016年青島市各地區(qū)豬GHG排放潛力 （萬噸）

3 討論

3.1 GHG排放量估算的影響因素

豬GHG排放量的估算具有一定的不確定性。首先，排放因子是估算GHG的主要參數(shù)，但其受較多因素影響，如豬的生長發(fā)育水平、養(yǎng)殖環(huán)境狀況、日糧組成、糞便貯存及利用方式等，因無法精確定位到所有因素，所以估算值在一定程度上存在偏差。其次，豬年均飼養(yǎng)量與GHG排放潛力呈正比，但數(shù)據(jù)具有不確定性，盡管生豬按年出欄量換算為年均飼養(yǎng)量，但死淘數(shù)據(jù)未計入，也未考慮種公豬，但能繁母豬淘汰計入生豬，使計算偏差相互抵消。

3.2 豬GHG減排措施

現(xiàn)今，畜牧業(yè)GHG減排已成為研究的熱點，國務院明確提出要控制畜禽GHG排放，而豬是畜牧業(yè)GHG的主要排放源之一，所以推進生豬的標準化規(guī)模養(yǎng)殖，推進養(yǎng)殖廢棄物綜合利用，發(fā)展低碳養(yǎng)殖，是青島市生豬產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢。

3.2.1 糞便CH4和N2O減排

豬糞便管理產(chǎn)生的CH4和N2O占其GHG排放量的87．07%，因此通過改善豬糞便的儲存和利用方式，可有效實現(xiàn)GHG減排。改善豬日糧組成或加入營養(yǎng)添加劑、改進糞便儲存和處理方式是GHG減排的主要途徑。

已有研究表明，當豬的日糧組成發(fā)生變化，其營養(yǎng)成分的代謝途徑、糞便成分等都隨之變化，進而影響GHG的排放。黎學琴等[7]研究了低蛋白日糧對規(guī)模豬場GHG減排的影響，發(fā)現(xiàn)與普通飼料相比，采用低蛋白日糧可實現(xiàn)GHG減排量（0．82±0．40）kg CO2-eq/kg增重，其主要減排途徑是減少了糞便管理過程中N2O的排放。另外，試驗證明，營養(yǎng)添加劑的使用，可提高畜禽日增重10%～30%，而相對減少單位畜產(chǎn)品的CH4排放量10%～40%[8]。因而在保持豬生產(chǎn)性能穩(wěn)定的情況下，通過優(yōu)化日糧組成、使用營養(yǎng)添加劑、提高飼料利用率等，可降低其GHG排放。

糞便的成分、儲存溫度、水分等對GHG排放均有影響，可通過改善糞便存儲條件、采用固體糞便處理方式、減少糞便儲存時間等實現(xiàn)GHG減排。規(guī)模化養(yǎng)豬場可采用干清糞工藝收集糞便，利用沼氣新技術、新工藝，在有效利用豬糞便的基礎上，實現(xiàn)GHG的減排。近年來，青島市十分重視GHG減排，通過對標準化養(yǎng)殖場、養(yǎng)殖廢棄物處理基礎設施建設、規(guī)模化沼氣工程、有機肥加工等出臺補貼政策，及對養(yǎng)殖場（戶）進行現(xiàn)代畜牧業(yè)培訓等，使青島市畜禽廢棄物處理和資源化走在全國前列。

3.2.2 發(fā)展低碳畜牧業(yè)

發(fā)展低碳畜牧業(yè)，是減輕環(huán)境污染、實現(xiàn)資源再利用的重要舉措。低碳畜牧業(yè)是在現(xiàn)代畜牧業(yè)發(fā)展模式基礎上發(fā)展起來的一種集生態(tài)、循環(huán)、綠色、低排放為一體的兼顧經(jīng)濟、生態(tài)和社會效應的畜牧業(yè)發(fā)展模式[9]。即在追求優(yōu)質、高產(chǎn)、安全的基礎上，增強低碳排放意識，在養(yǎng)殖過程中盡可能降低能耗、減少GHG的排放。低碳畜牧業(yè)的本質是節(jié)能減排，依靠先進科技支撐，充分利用畜禽廢棄物，發(fā)揮其再生價值，最大限度地減少污染物的排放，實現(xiàn)資源的循環(huán)利用。

從GHG減排和發(fā)展大都市畜牧業(yè)角度出發(fā)，需要對豬GHG排放進行評價，開展符合區(qū)域特點的GHG減排技術研究，進而推動青島市畜牧業(yè)GHG減排和治理步伐，推進畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

[1] 國家發(fā)展和改革委員會辦公廳．低碳發(fā)展及省級溫室氣體清單編制指南培訓教材[M]．北京：國家發(fā)展和改革委員會，2013．

[2] 覃春富，張佩華，張繼紅，等．畜牧業(yè)溫室氣體排放機制及其減排研究進展[J]．中國畜牧獸醫(yī)，2011，38(11)： 209-214．

[3] 核心撰寫小組．氣候變化2014，綜合報告[R]．日內瓦：政府間氣候變化專門委員會，2014．

[4] 韋秀麗，高立洪，徐進，等．重慶市畜牧業(yè)溫室氣體排放量評估[J]．西南農(nóng)業(yè)學報，2013，26(3)：1235-1239．

[5] 徐興英，段華平，卞新民．江蘇省畜禽養(yǎng)殖溫室氣體排放估算[J]．江西農(nóng)業(yè)學報，2012，24(6)：162-165．

[6] 周靜，馬友華，楊書運，等．畜牧業(yè)溫室氣體排放影響因素及其減排研究[J]．農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展，2013，30（4）：78-82．

[7] 黎學琴，馬文林，鄧柏林，等．低蛋白日糧對規(guī)模豬場溫室氣體減排效果研究[J]．家畜生態(tài)學報，2014，35（6）：69-75．

[8] 樊霞，董紅敏，韓魯佳，等．肉牛甲烷排放影響因素的試驗研究[J]．農(nóng)業(yè)工程學報，2006，22（8）：179-183．

[9] 陳瑤．中國畜牧業(yè)碳排放測度及增匯減排路徑研究[D]．東北林業(yè)大學，2016．

2017-06-09）

國家自然科學基金“豬血管內皮細胞NFkB p65基因敲除及其相關信號轉導數(shù)學模型的建立（31301936）”；青島市財政專項資金項目“農(nóng)業(yè)部華東動物營養(yǎng)與飼料科學觀測實驗站運行經(jīng)費”。

李培培(1982.12-)，女，漢族，碩士，主要從事畜牧獸醫(yī)工作。E-mail：lipeipei1982@163.com，Tel：0532-87661178。

*通訊作者：王建華(1976-)，男，高級畜牧師，E-mail：jhwang_126@126.com。