河南省畜禽養(yǎng)殖溫室氣體排放情況與思考

劉太記，睢富根，王靖楠，劉運平，趙楊楊

（1.河南省畜牧總站，河南 鄭州 450000；2.新鄉(xiāng)市畜牧技術推廣站；3.河南省種牛遺傳性能測定中心）

農業(yè)是推進碳達峰、碳中和的重要領域，畜禽養(yǎng)殖是農業(yè)溫室氣體主要排放源，是農業(yè)減排固碳的重點環(huán)節(jié)。我省是畜牧大省，畜禽養(yǎng)殖總產值占全省農業(yè)總產值的30%左右，豬牛羊禽飼養(yǎng)量位居全國前列，在全省實現(xiàn)碳達峰、碳中和的進程中舉足輕重。加快推進畜禽養(yǎng)殖溫室氣體減排，將是推動農業(yè)雙碳目標實現(xiàn)和畜牧業(yè)高質量發(fā)展必須突破的瓶頸。筆者依據(jù)全省畜牧業(yè)行業(yè)數(shù)據(jù)，參照《省級溫室氣體清單編制指南（試行）》（2011）給出的系數(shù)和方法，對全省畜禽養(yǎng)殖溫室氣體排放情況進行測算分析，以期為推進河南省“十四五”農業(yè)溫室氣體減排和碳達峰、碳中和目標實現(xiàn)提供參考。

1 測算數(shù)據(jù)獲取與方法

1.1 測算基值

全省畜禽養(yǎng)殖綜合規(guī)模化率67.3%，規(guī)模養(yǎng)殖場糞污處理設施配套率100%，畜禽糞污資源化利用率80%。生豬規(guī)模養(yǎng)殖比重73.4%，年均PSY18 頭、產仔2.2 窩、生產節(jié)律13 批、養(yǎng)殖周期168 d，育肥豬出欄體質量60 kg/頭；奶牛規(guī)模養(yǎng)殖比重90%、飼養(yǎng)周期365 d，平均單產8.6 t/頭、乳脂率4%；肉牛養(yǎng)殖規(guī)模比重29.8%，飼養(yǎng)周期365 d，育肥期平均日增重1.27 kg/d、出欄體質量500 kg/頭；蛋雞規(guī)模養(yǎng)殖比重68.5%，160 d平均產蛋率79%、產蛋期死淘率1.2%；肉雞規(guī)模養(yǎng)殖比重78.1%，飼養(yǎng)周期42 d，平均死淘率5%；肉羊規(guī)模養(yǎng)殖比重21.2%，飼養(yǎng)周期210 d、羔羊成活率95%、出欄體質量30 kg。

1.2 測算邊界

畜牧業(yè)生產中溫室氣體排放源主要來自畜禽消化道中不同微生物對營養(yǎng)物質消化降解排放的CH4、畜禽糞便收集處理過程中產生的CH4和N2O、畜禽養(yǎng)殖能量消耗排放的CO2及畜產品生產貯存中CO2排放。目前除聯(lián)合國糧食及農業(yè)組織（FAO）就畜牧業(yè)對全球變暖的作用開展全面評價外還沒查閱到有關畜牧業(yè)全系統(tǒng)的評估資料，為此畜產品生產貯存中CO2排放只作為最終測評數(shù)據(jù)核對參考，不列入計算。同時考慮到隨著畜禽糞污資源化利用深入推進和畜禽養(yǎng)殖生產社會化程度快速提升，畜禽糞污資源化利用程度將對畜禽全生命周期溫室氣體測算產生影響，成為畜禽養(yǎng)殖溫室氣體排放測算中不可或缺的影響因子，筆者將畜禽糞污資源化利用量納入畜禽養(yǎng)殖溫室氣體測算邊界范圍。綜合上述內容，筆者制定了測算方法并對畜禽養(yǎng)殖活動中溫室氣體排放情況進行了測算。

1.3 測算方法

1.3.1 畜禽糞污產生量及年平均氮排泄量測算，依據(jù)全省畜禽養(yǎng)殖量，按照《河南省畜禽糞污資源化利用設施建設指南》給出的計算方法進行測算。

1.3.2 畜禽腸道發(fā)酵CH4排放、畜禽糞便管理CH4和N2O

排放按照《省級溫室氣體清單編制指南（試行）》（2011）提供的默認參數(shù)和方法進行測算。

1.3.3 畜禽養(yǎng)殖能量消耗CO2排放按照全省生產水平能量消耗均值，電力消耗CO2排放因子選取國家氣候戰(zhàn)略中心2019年華中區(qū)域電網級電網平均二氧化碳排放因子進行測算。

1.3.4 畜禽養(yǎng)殖溫室氣體排放因子及CH4和N2O 導致全球變暖潛能（GWP）取值。按照IPCC第五次評估報告中提出潛能值甲烷34 個GWP、氧化亞氮265 個GWP 取值進行測算。畜禽養(yǎng)殖溫室氣體排放因子見表1。

表1 畜禽溫室氣體排放因子

2 測算結果及分析

通過測算，2020年全省畜禽養(yǎng)殖產排糞污達12 750萬噸，其中固體糞污4 423 萬噸、液體糞污8 327 萬噸；產排溫室氣體達4 164.98 萬噸co2-eq，其中畜禽腸道發(fā)酵排放CH4氣體1 865.23 萬噸co2-eq、占總排放量的44.78%，畜禽糞便管理溫室氣體排放2 213.24 萬噸co2-eq占總排放量的53.14%，能源消耗CO2排放86.51萬噸co2-eq、占總排放量的2.08%，畜禽糞污資源化利用抵消CO2排放量1 770.59萬噸co2-eq，溫室氣體排放環(huán)境總量2 394.39萬噸co2-eq。

2.1 養(yǎng)殖情況分析

從近二十年的行業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)看（詳見圖1、圖2、圖3），畜禽養(yǎng)殖量除特殊情況（如疫情等）影響外，在保持基本存欄穩(wěn)定的情況下稍有起伏。如市場豬肉供不應求、價格高時，激發(fā)養(yǎng)殖戶養(yǎng)殖的積極性，使養(yǎng)殖量增加；市場豬肉供過于求、價格低迷時，打擊養(yǎng)殖戶養(yǎng)殖的積極性，造成養(yǎng)殖量減少，導致供給短缺，肉價上漲，周而復始，形成了所謂的“豬周期”。養(yǎng)殖量的上下浮動離不開市場消費需求這一決定性因素。近十年來，除2019年受非洲豬瘟疫情影響，其他年份全省生豬、肉牛出欄量一直在6 000萬頭、230萬頭上下波動，奶牛存欄連續(xù)5 年保持4.1%的增速。家禽因近兩年非洲豬瘟造成肉食品供給緊張的市場需求存出欄上升到了歷史峰值。《河南省鄉(xiāng)村產業(yè)振興五年行動計劃》提出，到2025 年全省生豬出欄量保持在6 000 萬頭左右、肉牛出欄量達到400 萬頭左右、肉羊出欄量達到3 500 萬只左右。奶牛存欄達到50 萬頭以上、奶產量300 萬噸左右。按照牛、羊存欄量分別為出欄量的160%、80%推算，到2025年我省肉牛存欄約600萬頭，飼養(yǎng)量1 000萬頭；羊存欄約2 500 萬只，飼養(yǎng)量6 000 萬只。據(jù)近幾年畜禽存、出欄量統(tǒng)計，《河南省鄉(xiāng)村產業(yè)振興五年行動計劃》設定的發(fā)展目標已趨于峰值。

圖1 河南省2000年至2020年豬、牛、羊存欄量

圖2 河南省2000年至2020年禽存欄量（萬羽）

圖3 河南省2010年至2020年禽出欄量（萬羽）

2.2 市場分析

畜禽飼養(yǎng)量增加取決于畜產品消費市場需求，畜產品消費量增加取決于消費人群及消費水平。河南省第七次全國人口普查公報顯示，全省常住人口與第六次全國人口普查相比，10 年共增加5 341 952 人，增長5.68%，年平均增長率為0.55%，但60 歲及以上人口的比重上升至18.08%、65 歲及以上人口的比重上升至13.4%。按照不同年齡營養(yǎng)需求測算（詳見表2），2020年比2010年肉類總需求僅增加5.24 萬噸，年均增長0.12%。按照我國營養(yǎng)學家設計的“平衡膳食營養(yǎng)寶塔”推薦的每人每天50～75 g 肉類攝入量測算，肉類總量需求增加更是有限。國際食物政策研究所2016 年發(fā)布的《2016 全球糧食政策報告》中顯示，我國人均肉類消費量約為59 kg，已達到世界平均數(shù)的兩倍。肉類總量需求趨勢與筆者測算結果趨于一致，詳見圖4。

圖4 河南省1999年至2020年肉、蛋、奶總產量

表2 全省常住人口數(shù)量年齡構成及營養(yǎng)需求測算表

2.3 溫室氣體排放情況分析

2010到2020年，全省畜禽養(yǎng)殖溫室氣體排放量總體呈現(xiàn)下降的趨勢（詳見圖5、圖6），其間有兩次明顯變化，第1次是從2010年4 989.65 萬噸co2-eq下降至2016年的3 957.70 萬噸co2-eq；第2 次變化是從2016 年的3 957.70 萬噸co2-eq 上升至2018 年的4 295.89 萬噸co2-eq；隨后降至2019 年的4 068.16 萬噸co2-eq、2020年的4 164.98 萬噸co2-eq。總體來看，10年間溫室氣體年排放量峰值為2010年的4 989.65萬噸co2-eq。

圖5 2010年至2020年全省畜禽養(yǎng)殖量溫室氣體排放量（萬t co2-eq）

圖6 河南省2010年至2020年畜禽能量消耗溫室氣體排放量（萬t co2-eq）

2.4 “十四五”期間畜禽養(yǎng)殖溫室氣體排放預測

碳達峰是指到某一個時間點，二氧化碳的排放量不再增長，達到峰值之后逐步降低。按照《河南省鄉(xiāng)村產業(yè)振興五年行動計劃》提出的任務指標測算，2025 年全省畜禽養(yǎng)殖產排糞污達15 918.17 萬噸，產排溫室氣體總量達4 789.29 萬噸co2-eq，畜禽腸道發(fā)酵排放CH4氣體2 197.52 萬噸co2-eq、畜禽糞便管理溫室氣體排放2 494.02 萬噸co2-eq （CH4氣體排放927.56 萬噸co2-eq、N2O 排放1 566.46 萬噸co2-eq）、能源消耗CO2排放97.75 萬噸co2-eq）；畜禽糞污資源化利用抵消CO2排放量2 119.91萬噸co2-eq，溫室氣體排放環(huán)境總量2 669.37萬噸co2-eq。

根據(jù)測算數(shù)據(jù)分析，畜禽養(yǎng)殖溫室氣體排放絕對值取決于畜禽飼養(yǎng)量，畜禽飼養(yǎng)量絕對值取決于市場需求；溫室氣體排放環(huán)境總量取決于畜禽飼養(yǎng)量和畜牧業(yè)生產水平。按照《河南省鄉(xiāng)村產業(yè)振興五年行動計劃》提出的畜禽存欄量，2025年全省畜禽養(yǎng)殖產生溫室氣體排放量又會達到一個新峰值，但隨著現(xiàn)代養(yǎng)殖技術應用和糞污資源利用的進一步推進，溫室氣體總排放量呈降低趨勢。

3 技術實踐與減排思考

近年來，全省農業(yè)系統(tǒng)在省委省政府正確領導下，認真貫徹農業(yè)高質量發(fā)展與農業(yè)生態(tài)環(huán)境治理協(xié)同推進的系列政策舉措，先后在全省64 個畜牧大縣、8 個非畜牧大縣開展以畜禽糞污處理利用設施配套為重點的畜禽糞污資源化利用項目建設，在24個縣區(qū)開展以糞肥就地就近還田利用為重點的綠色種養(yǎng)循環(huán)農業(yè)試點項目建設，大力推進畜禽糞污資源化利用，積極探索農業(yè)綠色循環(huán)發(fā)展模式和技術路徑，總結了一批可復制可推廣的技術模式、應用場景和典型案例，為推進溫室氣體及NH3、H2S等臭氣的有效減排和雙碳目標實現(xiàn)提供經驗借鑒。

3.1 畜禽消化系統(tǒng)溫室氣體減排技術

浚縣奇昌種豬養(yǎng)殖有限公司、浚縣鶴民公司通過調整生豬飼料配方，飼喂益生菌飼料、發(fā)酵中藥等新型飼料，有效降低了生豬生產中溫室氣體及氨氣、硫化氫等排放量，初步形成了發(fā)酵料生態(tài)養(yǎng)豬技術模式；滑縣光明生態(tài)示范奶牛養(yǎng)殖有限公司、魯山瑞亞牧業(yè)有限公司、濟源賽科星牧業(yè)公司等奶牛場在不影響奶牛健康和生產性能的前提下,通過調整飼糧中非纖維性碳水化合物（NFC）和中性洗滌纖維（NDF）比例，實施低NDF組飼糧飼喂，有效降低泌乳高峰期奶牛瘤胃甲烷排放量，初步形成了泌乳高峰期奶牛低NDF 組飼糧低碳養(yǎng)殖模式。

3.2 畜禽糞污管理溫室氣體減排技術

確山、內鄉(xiāng)縣結合畜禽糞污資源化利用項目實施，通過對全縣畜禽糞污全部實施地下化封閉貯存，摸索出了畜禽糞污“除臭-肥化-還田”利用技術模式（確山模式）、中小型養(yǎng)殖場糞污封閉肥化種養(yǎng)循環(huán)模式（內鄉(xiāng)模式），并在全縣推廣應用，有效解決了畜禽糞污面源污染和氣體的無組織排放問題。有研究成果顯示，在相同面積下，蓄糞池覆蓋時的甲烷排放總量明顯少于露天時的排放總量，平均減少38%。河南省畜牧總站開展了雙膜控碳技術（固體糞污PTFE膜堆肥，養(yǎng)殖污水HDPE膜厭氧處理）應用示范，形成了畜禽糞污全量收集膜處理技術、生豬健康養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境控制技術等技術集成，可有效解決糞污貯存臭氣釋放、厭氧池甲烷無組織排放、好氧堆肥氨氮流失等問題，降低畜禽糞污處理利用投入成本，提高勞動效率和經濟效益。

3.3 畜禽養(yǎng)殖能量消耗溫室氣體減排技術

通過近幾年大氣污染防治攻堅“雙替代”的改造，加上養(yǎng)殖場改良保溫供暖設施，采用電代煤、氣代煤等清潔能源進行供暖，大大降低了能量消耗所帶來的溫室氣體排放。尤其是牧原公司、鴻瑞牧業(yè)等大型規(guī)模場通過現(xiàn)代數(shù)字化信息技術的應用構建了豬場及飼喂管理大數(shù)據(jù)中心，依托遠程監(jiān)測技術、智能識別技術、大數(shù)據(jù)技術、云計算技術、物聯(lián)網技術，完全顛覆了傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式，實現(xiàn)了生豬飼養(yǎng)全過程無人值守智能化飼養(yǎng)管理模式，大大節(jié)約了飼養(yǎng)成本，降低了能量投入和消耗。能繁母豬PSY 提高了近30%，120 kg 育肥豬出欄日齡縮短了13 d、料肉比從2.75∶1下降至2.45∶1、頭均節(jié)約飼料30 kg，節(jié)約人力成本70%以上，每頭豬用水量比傳統(tǒng)飼養(yǎng)降低50%。若在全省應用推廣，按年出欄5 000萬頭生豬估算，節(jié)約飼料達300多萬噸，節(jié)約用水將達4 000多萬噸，減排溫室氣體約52萬噸co2-eq。

3.4 種養(yǎng)循環(huán)碳中和技術

河南省息縣、范縣、內黃等縣開展了碳氫核肥制備關鍵技術與產業(yè)化應用試驗示范，把碳氫核肥噴施在作物的葉莖表面，可將空氣中的二氧化碳吸附并富集在植物莖葉的周圍供作物吸收，從而強化光合作用，提高光合速率，抑制光呼吸，加快葉綠素的生成，提高作物生長和干物質積累功能。長葛市大力推進秸稈“三化”綜合利用，通過高標準基本農田建設、綠色增產、化肥農藥減施、農業(yè)面源污染防控、有機肥替代化肥、作物輪作、秸稈還田等措施提升耕地質量。葉縣農業(yè)農村局在農業(yè)農村部指導下，與世界銀行共同啟動了中國第一個氣候智慧型農業(yè)項目——氣候智慧型主要糧食作物生產項目，開展了氣候智慧型生產技術模式試驗示范。通過5年的實施，取得顯著成效，項目區(qū)小麥和玉米合計平均畝產超1 000 kg，化肥用量由過去的每畝50 kg減少到40 kg，小麥平均增產5.5%～6.9%，累計完成固碳減排13.22 t co2-eq。

目前，從各項碳減排技術的測算結果來看，技術模式基本還處于探索和中試階段。隨著農業(yè)碳達峰、碳中和政策的實施，處于探索研究中的碳減排技術需要進一步完善，尤其需要對發(fā)酵料生態(tài)養(yǎng)豬技術模式中菌種穩(wěn)定性、生物安全性進行論證，對確山模式、內鄉(xiāng)模式及雙膜控碳技術中的甲烷氣體收集利用進行研究攻關和養(yǎng)殖場微沼氣采集供暖設施設備研發(fā)。進一步搞好調查研究，挖掘更多優(yōu)秀案例、總結更多典型模式、提煉更多可行路徑，進一步完善技術方案、豐富應用場景，在探索實踐中不斷迭代更新，切實形成可復制、可推廣的減排模式和應用場景，推進成果轉化應用，全面提升碳減排、碳中和效率。