碳中和背景下畜禽養殖溫室氣體減排策略研究

洪俊，俞祚祥，孔琳，金昺鑫

（蘇州農業職業技術學院 江蘇，蘇州 215008）

1 研究背景

隨著社會經濟的發展，能源消耗量不斷攀升。甲烷、CO2等溫室氣體排放量的不斷增加導致全球溫室效應凸顯。溫室效應的加劇，不僅影響人類的生產和生活，也對全球生態系統平衡和生物安全產生直接威脅。根據世界糧農組織[1]的估算：全世界的畜牧業養殖過程所排放的溫室氣體總量約占溫室氣體排放總量的14.5%。宏觀意義上的畜牧業包括生豬、牛、羊和家禽等養殖。2021年，碳中和、碳達峰目標正式提出，綠色發展理念深入人心[2]。對不同種類的畜禽養殖進行生命周期分析，研究不同階段的減排措施，對于促進畜牧業綠色發展具有重要意義。

目前國內外專家學者圍繞畜牧業養殖過程中的溫室氣體減排進行了大量研究。曾波等[3]分析了畜牧業養殖過程中甲烷的產生機制，研究了畜牧業養殖對中國甲烷排放的影響，提出改善畜禽飼料品質和品種性能、調控瘤胃微生物區系和提升家畜糞尿管理和處理能力三種減少胃腸道和糞尿甲烷排放的途徑。汪開英等[4]分析了中國畜牧業養殖溫室氣體的排放來源，結合中國畜牧業養殖的國情、相關政策和現有的減排技術提出中國畜牧業溫室氣體減排策略。陳莎等[5]介紹了估算溫室氣體排放簡化生命周期的技術框架及生命周期評價方法在不同產業之間的劃分原則，介紹了生命周期技術在畜牧業節能減排中的應用。詹晶等[6]使用回歸分析法研究了中國畜牧產品對溫室氣體排放的影響，發現生豬養殖和牛羊養殖是主要的影響因素。提出改進飼料工藝和品質，對糞便進行無害化處理，加強監督的對策與建議。陳瑤等[7]估算了中國四大牧區畜牧業養殖造成的溫室氣體排放量，運用LMDI模型進行影響因素分解。郭冬生[8]采用IPCC系數法研究了中國畜禽養殖的甲烷排放情況。張海波[9]認為發展畜牧生態經濟是促進畜牧業可持續發展的重要途徑。

本文在分析主要畜禽的生命周期和養殖流程的基礎上，總結研究經驗，針對養殖過程提出促進畜牧業溫室氣體減排的對策和建議。

2 畜牧業溫室氣體減排的意義

畜牧業連接著自然生態和人類經濟社會。一方面，通過畜牧業的發展生產出豬肉、牛奶、羊毛、皮革等產品滿足人類的生活需求，另一方面畜牧業的發展也維持著自然生態循環。畜牧業的良性發展不僅有利于自然環境中各種元素的循環，也有利于維持物種的保護和改良。除此之外，畜牧業還連接著醫藥化工、科學研究、紡織皮革等眾多行業，起到基礎資源提供的作用。因此，畜牧業溫室氣體減排具有眾多意義。

2.1 促進碳達峰、碳中和目標的實現

全球溫室效應加劇已經直接威脅到人類的生產和發展，促進溫室氣體減排目標落實需要每一個人和每一個行業的努力。畜牧業作為溫室氣體排放大戶，承擔節能減排的社會職責和生態職責是必然的選擇。主動承擔減排目標，落實碳達峰、碳中和目標的實現，有利于為畜牧業樹立負責任的良好形象，能夠為畜牧業的發展爭取更多的資金和政策支持。改變畜牧業中動物機體活動和糞便中的碳循環路徑，能夠極大地降低溫室氣體排放，促進地區碳循環優化發展。

2.2 形成低碳綠色的畜產品養殖體系

在畜牧業養殖過程中，對棚舍建造、基礎設施建設、畜禽養殖等各個環節的技術改進，有利于科學化、低碳化的養殖體系的形成。不僅能夠節省畜牧業養殖各個環節的資源投入，降低投入成本，還有利于形成規范的畜產品質量標準。有助于在畜產品生產的各個環節實現質量控制，提升畜產品的品質，樹立品牌效益，提升畜牧業綜合效益。

2.3 推動畜牧業上下游產業的發展

在畜牧業養殖過程中，對建筑設計與建造、設施設備安裝、育種孵化、養殖投喂和廢棄物處理等環節進行溫室氣體排放控制，有利于推動相關行業踐行碳達峰、碳中和目標，能夠促進相關行業低碳標準的形成，有利于科技創新與進步，形成協同發展的局面，實現產業共贏，構建更加緊密的產業聯系。

3 畜牧業養殖溫室氣體排放影響因素分析

牲畜和家禽養殖過程中的溫室氣體排放大致可以分為四個部分，分別是：建造牲畜棚舍，維持棚舍溫度、光照和濕度等飼養環境；飼料加工、運輸和喂食；畜禽正常生理活動；畜禽排泄物發酵與處理。在畜禽的生長發育過程中，前期在棚舍建造、溫度調節等方面產生的溫室氣體排放量較大，后期隨著生長周期的推進，對飼料的攝取量增加，飼料加工、胃腸道蠕動和糞便排放所引起的溫室氣體排放量將逐步上升。這四部分的溫室氣體排放可以通過技術改進加以改善。除此以外，合理的糞肥儲存[10]、管理養殖人員的生態保護意識和操作過程、養殖場的管理規定等也會在不同程度上影響畜禽養殖溫室氣體排放量。

除了單個畜禽養殖過程中的各個環節的溫室氣體排放因子會影響溫室氣體排放總量，畜禽的養殖規模也會影響溫室氣體排放總量。由于飲食習慣的改變，畜產品市場需求結構不斷變化，人們對牛肉、羊肉、奶類、蛋類等產品需求增加，對豬肉的需求下降，加上前幾年非洲豬瘟的影響，大牲畜的養殖規模不斷增加，生豬養殖量有所下降。目前畜牧業養殖場的數目在逐年減少，但是空間質量效益和經濟效益在逐年增加。落后的養殖方式在逐步淘汰，標準化、規范化的養殖方式不斷擴展，產業聚集化和規模化特征顯著。

4 畜牧業養殖溫室氣體減排措施

在總結前人研究的基礎上，本文從技術措施、管理措施和政策措施三個維度提出減少畜牧業養殖過程中溫室氣體排放的措施。

4.1 技術措施

技術措施是指在畜禽養殖的過程中，針對畜禽養殖的全過程進行技術革新，采取多種措施降低溫室氣體排放的過程，包括畜禽棚舍與配套設施、飼料加工與運輸、畜禽腸道環境改善和糞便與污水處理四個方面。

4.1.1 畜禽棚舍與配套設施在建造畜禽棚舍之前科學規劃，依據綠色低碳的原則選定建造方案，建造可再生能源利用設施，采用地暖、水暖等供暖方式，減少對化石燃料的依賴。在建造過程中，選用低碳、環保的高性能建筑材料，兼顧保暖、隔熱、降噪和除菌等特征。合理布局窗戶、排風設施、消毒設施，不僅能夠節約建造過程中的材料投入，還有利于運營過程中能源和費用的降低。能夠為畜禽生產提供舒適、健康的成長環境，減少養殖過程中的死亡率，從而進一步減少溫室氣體排放量。

4.1.2 飼料加工與運輸在畜禽規模化養殖過程中，飼料使用是畜禽的主要食物來源。在飼料加工過程中需要將玉米和大豆等進行粉碎、研磨，使用的電能和燃料較多，溫室氣體排放較多。不僅如此，玉米和大豆在生長發育過程中對化肥和農藥的消耗也會帶來溫室氣體排放。飼料加工過程中，原材料的運輸、成品的運輸也會不同程度導致溫室氣體排放。因此，應當就近設置飼料加工廠，采用秸稈、麥麩等農業廢棄資源加工飼料，降低運輸過程中的能源消耗。

4.1.3 畜禽腸道環境改善胃腸道的蠕動是畜禽機體活動中最主要的溫室氣體排放來源。可以通過更換飼料品種，舔磚等措施降低畜禽養殖過程中因胃腸道消化引起的溫室氣體排放。①在飼料中添加油脂或者脂肪等，不僅可以減少畜禽的進食次數，還能夠提高蛋白質的攝入量，進而降低單位畜禽胃腸道活動導致的溫室氣體排放量。②采用“過腹還田”的方法，將秸稈加工制成氨化飼料，喂給畜禽食用。“過腹還田”的方法不僅成本低、可操作性強、易推廣，而且能夠提高飼料中粗蛋白的含量，具有生態和經濟雙重效益。③在牛、羊養殖過程中，可以將營養物質混合加工成條塊狀，供牛、羊舔食，這種方法被稱為“舔磚”。“舔磚”可以降低溫室氣體，特別是CH4的排放量。

4.1.4 糞便與污水處理畜禽糞便排放和微生物發酵導致的溫室氣體排放是畜牧業養殖過程中溫室氣體的主要來源之一。微生物在分解畜禽排泄物的過程中，產生大量溫室氣體。因此，需要通過多種措施，改變糞便、尿液和污水中的碳源去向。實施沼氣工程和堆肥處理，是充分利用糞便等廢棄資源，實現綜合利用的過程。①建設沼氣工程，將畜禽機體活動產生的糞便、尿液和污水進行收集發酵，產生的熱能用于供暖，甲烷用于農村日常生活和生產用能，剩余的廢棄物則作為有機肥返回農田。建設沼氣工程不僅能夠減少養殖業固體廢棄物的排放，還能夠節約養殖場的生產成本，改變養殖業碳循環路徑，促進區域綠色目標的實現。②堆肥處理法。堆肥處理法是指用稻草等將畜禽糞便表面覆蓋，在自然狀態下發酵，然后收集作為有機肥，用于種植業或漁業養殖的措施。在畜禽糞便發酵過程中，不可避免會產生大量污水，將污水進行收集處理，實現無害化之后再排放。堆肥處理法的建設成本比較低，相比于沼氣工程，更易推廣，但是溫室氣體減排效果和資源綜合利用率比沼氣工程要低。③直接還田法。直接還田法是指將畜禽的糞便和尿液直接排入附近的農田實現綜合利用的方法。直接還田法操作最為簡單，但是溫室氣體減排效果最弱。

4.2 管理措施

管理措施是指在畜禽養殖過程中，加強規章制度建設，針對從業人員的環保意識、節能減排意識進行管控，以實現溫室氣體減排的方法。養殖人員在畜牧業減排中扮演著重要角色。要通過開展培訓幫助養殖人員樹立生態意識，養成低碳環保的工作方式，采取無公害、綠色的養殖手段。因此，在養殖場的建設和規劃方面就要選定遠離水源和住宅的地區，在養殖過程中要使用優良品種，完善養殖設備。在包裝和運輸環節，要減少包裝材料的使用，減少不必要的溫室氣體排放。養殖場要出臺相關規章制度，加強對養殖工作人員的監督。

4.3 政策措施

在畜牧業溫室氣體減排行動中，法律法規的完善和政府部門的監督是促進畜牧業碳達峰、碳中和目標的重要保障。為了促進畜牧業養殖實現溫室氣體減排目標，政府部門要發揮領導作用，建立完善的畜禽養殖溫室氣體減排技術路徑，加強資金投入和宣傳，分類指導各類養殖場設定溫室氣體排放目標，增加對畜禽養殖的各個環節進行監督，嚴格控制關鍵節點的排放，爭取形成綠色科學的飼養模式。對分散的小規模養殖場，集中統一建立污染處理設施，實現集中污染整治。

5 構建畜牧業養殖溫室氣體減排協同治理體系

應當整合畜牧業養殖的政策措施、技術措施和管理措施，構建畜牧業養殖溫室氣體減排協同治理體系。在該體系中，政策措施處于領導地位，政策措施依據碳達峰、碳中和目標，通過鼓勵宣傳、補貼支持和監督懲罰等措施，約束企業、養殖戶、從業人員等主體的行為。企業和養殖戶在政府的政策支持下，通過技術創新管控畜禽養殖全過程的溫室氣體排放。通過投資完善畜禽養殖溫室氣體減排設施。企業和養殖戶還需要依據法律法規建立養殖企業的內部管理規章制度，制定本企業的溫室氣體減排目標，約束從業人員的行為。畜牧業從業人員遵循養殖企業的規章制度，參加各種技術和教育培訓，樹立節能減排意識，將溫室氣體管控落實到養殖的方方面面。社會公眾應當參與到對政府、企業、養殖戶和從業人員行為的監督中。只有通過全社會的努力，才能促進畜牧業綠色化、低碳化發展。

6 結語

本文分析了畜禽養殖過程中溫室氣體的排放來源，探討了每一個階段溫室氣體減排的措施，從技術措施、管理措施和政策措施三個角度提出減少畜禽養殖溫室氣體減排的對策與建議，有利于畜牧業的高效率發展，有利于綠色發展目標的實現。