碳中和目标下畜牧业温室气体减排路径

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王琳琳,孙红霞,孙斌斌,宋 博,王金楠,石育铭,张花菊

(平顶山市畜牧技术推广站,河南 平顶山 467000)

二氧化碳(CO2)等温室气体会导致全球变暖、极端天气灾害、海洋酸化和增加人类生存风险。二氧化碳和温室气体通过种植、节约能源和减少排放来抵消,这被称为碳中和。在2020年9月22日第75届联合国大会的一般性辩论中,习近平总书记承诺,中国二氧化碳排放到2030年达到峰值,到2060年实现二氧化碳中和。

在2014 年国家信息通报中,农业生产活动占温室气体排放总量的6.7%。畜牧业已成为农业活动温室气体排放的主要来源之一。动物甲烷排放量1 724万吨,占农业甲烷排放量的38.8%。碳达峰和碳中和计划的建立正在逐渐将传统的畜牧业转向有机循环畜牧业。通过技术创新,转变发展理念,降低高碳能源消耗,形成低能耗、低排放、低污染、高效、高收入的新型产业发展模式。本文分析了温室气体排放源、减排技术、减排政策和标准体系,对畜牧业温室气体减排路径进行综述,促进畜牧业可持续高质量发展。

1.1 胃肠道发酵

由于动物不能分泌分解纤维的酶,碳水化合物(如纤维)只能在体内微生物厌氧发酵后使用。反刍和非反刍动物都通过食物发酵产生CH4。CH4由反刍动物排泄并主要在第一胃中产生;
非反刍动物主要分布在大肠。不同畜禽的CH4排放量不同,牛的年排放量为65.25 kg,水牛为72.92 kg,绵羊为5.34 kg,猪为1 kg。非反刍动物对CH4的排放量远低于反刍家畜,但在大规模养殖的情况下,不容忽视。甲烷的产生是消化道中必要的消化过程,不能完全消除,但可以通过调整生产过程的部分环节来减少。

1.2 粪便贮存和处理

畜禽粪便管理方法可分为固体处理法和液体处理法。固体管理方法主要包括有氧堆肥等。由于含水量低、透气性好,有机物质被降解用于好氧发酵,产生较少温室气体;
液体处理方法主要包括沼气发酵罐和堆粪池等。滞留粪便的时间和温度以及清理粪便的方法也会影响温室气体的产生。

1.3 饲料生产和饲养过程能源消耗

温室气体是在畜禽饲料饲草原料生产的收集、运输、粉碎、混合和其他过程中产生的。在畜禽养殖过程中,通风、夏季降温、冬季取暖、照明、饲养、屠宰、运输等过程,需要电力、汽油、石油、煤炭等能源,间接产生很多温室气体。

1.4 动物产品加工和运输中

屠宰家畜和家禽以及运输肉类和乳制品等动物源性产品,导致能源消耗和温室气体排放。统计数据显示,肉类和牛奶等供应链的温室气体排放量占欧盟成员国排放总量的15%。因此,动物供应链中不应忽视温室气体。

2.1 提高动物生产力

研究表明,动物产量(即奶、肉类产量)越高,CH4排放量相对越低。Kirchgessner 等人提到,600 kg 奶牛的年产奶量从4 000 kg 增加到5 000 kg,每年甲烷排放量增加,但每单位甲烷排放量减少16%。可见提高畜禽生产力是降低CH4排放的重要途径,畜禽品种改良繁育可以提高集约化、规模化、标准化养殖水平,提高生产水平,减少单位产品温室气体排放。

2.2 优化日粮调控

2.2.1 改进饲料加工技术

饲料经过粉碎、膨化、混合、制粒等加工,通过合理的加工工艺,可以提高畜禽的吸收利用率。有研究发现,饲喂氨化日粮的牛比对照组每年少释放17.11 kg的CH4,氨化日粮具有易消化、营养丰富的优点,可缩短喂养周期,每单位动物产品的CH4排放量显著减少。

2.2.2 使用低蛋白日粮技术

降低营养标准的蛋白质水平,然后添加适当种类和剂量的氨基酸,配制出既符合畜禽营养需要又不影响畜禽生产能力的饲料。低蛋白日粮可以通过控制蛋白质摄入量,提高畜禽对氮的消化率和利用率来减少生产过程中的氮排放。有研究指出,猪日粮的蛋白质水平降低2.9%,补充限制性氨基酸导致低蛋白组育肥猪氮排泄量比对照组低23.96%。

2.2.3 制定精饲料与粗饲料的比例

日粮中粗纤维含量高会导致营养浓度降低和采食量增加以获得足够的营养,从而导致CH4排放量增加。研究表明,在饲料中适当添加精料可提高饲料利用率并减少CH4排放。精料含量为30% 至40% 的饲料中的CH4排放量没有显着减少,但精料含量为80% 至90% 的饲料中的CH4排放量显著减少。

2.2.4 使用添加剂

在畜禽饲料中使用益生菌、酶、油脂和硝酸盐等添加剂,可以减少畜禽CH4排放。研究表明,在畜禽中使用主要由尿素、矿物质、微量元素、维生素等组成的舔砖,每单位畜产品的CH4排放量可减少10% 至40%。

2.3 科学粪污处理

2.3.1 因地制宜建设沼气工程

畜禽养殖场可以通过建设沼气工程来减少温室气体排放。根据政府间气候变化专门委员会(IPCC)推荐的方法,以年产1 万头猪的养猪场为例,沼气工程的建设年温室气体减排效果为781 t二氧化碳。

2.3.2 科学结合种植和养殖

利用畜禽养殖过程中产生的粪便作为种植业的肥料来源,种植业为养殖业提供饲料,农作物吸收畜禽粪便发酵产生的CO2,从而实现碳中和,减少碳排放。

针对各种农田,研发简化和支持农田固体肥和液体肥减量的设施和设施,实现科学、便捷的稻田减肥,缩短化肥储存期,减少温室气体排放。《关于禽类废弃物资源化利用的意见》提出,以天然气和有机肥为主要利用方式。有机肥的生产不仅可以实现畜禽粪便的资源化利用,还可以最大限度地减少畜禽粪便管理过程中温室气体的排放。

2.4 改造产业链配套设施设备

通过应用低碳循环环控技术和设备,改善畜舍生长环境,满足畜禽日益增长的需求,减少生产过程中的能源消耗和温室气体排放。利用湿帘、地暖、风扇等设备,智能调节环境,为动物提供适宜的温度、湿度和空气质量,降低疾病的发生率,提高饲料转化率,减少温室气体的排放;
通过建设新型粪污分离、刮粪设施和粪尿运输设施,从源头上减少污水排放量,减少畜舍储存粪便时的温室气体排放。使用优化的制冷机组,并用清洁的可再生能源来替代煤炭等资源。

近年来,颁布了《畜禽规模养殖污染防治条例》等法规,出台了畜禽养殖污染技术规范、技术标准等标准和规范。梅伯里等表示,在研究如何实现碳中和时,国家制定激励政策和机制,并提供投资支持,以促进碳中和目标的实现。关于发展中国家温室气体排放与畜牧业财政收入的关系,指出研发投入可以促进畜牧业节能设备和先进生产线的研究和推广,积极支持畜牧业节能低碳技术的开发、整合、推广、应用、政策支持和投资,促进温室气体减排。

与西方国家相比,我国的畜禽生产水平和畜禽粪便处理技术存在较大差异,因此我国畜牧业在减少温室气体排放方面潜力巨大;
同时,国内对畜牧业温室气体减排技术和减排政策的研究不足。迫切需要开发、整合和推广适合我国畜牧业特点的温室气体减排技术、畜牧业发展模式,提出科学的温室气体减排战略和目标,加快畜牧业温室气体减排速度,促进碳中和早日实现。

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