青島地區(qū)豬溫室氣體排放量評(píng)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(píng)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(píng)價(jià)，結(jié)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(dāng)量（CO2-eq），2013-2016年呈下降趨勢(shì)，降幅22.91%。應(yīng)結(jié)合青島地區(qū)豬GHG排放特點(diǎn)，盡快開展減排技術(shù)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(zhǎng)輻射的微量氣體成分[1]。其排放導(dǎo)致溫室效應(yīng)，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(guó)畜禽飼養(yǎng)量大，GHG減排形式嚴(yán)峻。2016年10月，國(guó)務(wù)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(guó)內(nèi)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(yuǎn)，如何估算各畜種的GHG排放量，并對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)，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(píng)價(jià)對(duì)畜牧業(yè)GHG減排具有重要意義，本文依據(jù)聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）和《低碳發(fā)展及省級(jí)溫室氣體清單編制培訓(xùn)教材》方法對(duì)青島市豬GHG排放進(jìn)行估算和評(píng)價(jià)，以期對(duì)評(píng)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(chǎng)行情波動(dòng)，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(nèi)能繁母豬年平均飼養(yǎng)量按照年末存欄量計(jì)算，全年飼養(yǎng)；根據(jù)調(diào)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(jì)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(jí)溫室氣體清單編制培訓(xùn)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(jí)溫室氣體清單編制培訓(xùn)教材》中的方法對(duì)該地區(qū)豬GHG排放量進(jìn)行估算，公式為：

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

2 結(jié)果與分析

2.1 豬腸道發(fā)酵CH4排放量

動(dòng)物腸道發(fā)酵CH4排放是指動(dòng)物在正常的代謝過程中，寄生在消化道內(nèi)的微生物發(fā)酵消化飼料時(shí)產(chǎn)生的CH4的排放[1]。非反芻動(dòng)物腸道發(fā)酵CH4排放量小，受動(dòng)物種類、生長(zhǎng)階段、體重、采食飼料數(shù)量及質(zhì)量、及生產(chǎn)水平的影響，其中采食量和飼料質(zhì)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(yīng)將其腸道發(fā)酵甲烷排放量計(jì)入GHG排放量。該地區(qū)豬腸道發(fā)酵CH4排放量估算結(jié)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(dòng)物糞便管理CH4和N2O排放是指從動(dòng)物糞便排泄到施入土壤之前，在運(yùn)輸、儲(chǔ)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(chǔ)存時(shí)間和處理方式等。青島市2013-2016豬糞便管理CH4和N2O排放結(jié)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(shì)，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(diǎn)區(qū)域。

表1 2013-2016年青島市生豬基礎(chǔ)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(jié)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(zhǎng)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(jì)入，也未考慮種公豬，但能繁母豬淘汰計(jì)入生豬，使計(jì)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(diǎn)，國(guó)務(wù)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(jìn)生豬的標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)模養(yǎng)殖，推進(jìn)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(shì)。

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(chǔ)存和利用方式，可有效實(shí)現(xiàn)GHG減排。改善豬日糧組成或加入營(yíng)養(yǎng)添加劑、改進(jìn)糞便儲(chǔ)存和處理方式是GHG減排的主要途徑。

已有研究表明，當(dāng)豬的日糧組成發(fā)生變化，其營(yíng)養(yǎng)成分的代謝途徑、糞便成分等都隨之變化，進(jìn)而影響GHG的排放。黎學(xué)琴等[7]研究了低蛋白日糧對(duì)規(guī)模豬場(chǎng)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(shí)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(yàn)證明，營(yíng)養(yǎng)添加劑的使用，可提高畜禽日增重10%～30%，而相對(duì)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(yíng)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(chǔ)存溫度、水分等對(duì)GHG排放均有影響，可通過改善糞便存儲(chǔ)條件、采用固體糞便處理方式、減少糞便儲(chǔ)存時(shí)間等實(shí)現(xiàn)GHG減排。規(guī)模化養(yǎng)豬場(chǎng)可采用干清糞工藝收集糞便，利用沼氣新技術(shù)、新工藝，在有效利用豬糞便的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)GHG的減排。近年來，青島市十分重視GHG減排，通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖場(chǎng)、養(yǎng)殖廢棄物處理基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、規(guī)模化沼氣工程、有機(jī)肥加工等出臺(tái)補(bǔ)貼政策，及對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)（戶）進(jìn)行現(xiàn)代畜牧業(yè)培訓(xùn)等，使青島市畜禽廢棄物處理和資源化走在全國(guó)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(shí)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(chǔ)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(jì)、生態(tài)和社會(huì)效應(yīng)的畜牧業(yè)發(fā)展模式[9]。即在追求優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、安全的基礎(chǔ)上，增強(qiáng)低碳排放意識(shí)，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(zhì)是節(jié)能減排，依靠先進(jìn)科技支撐，充分利用畜禽廢棄物，發(fā)揮其再生價(jià)值，最大限度地減少污染物的排放，實(shí)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(duì)豬GHG排放進(jìn)行評(píng)價(jià)，開展符合區(qū)域特點(diǎn)的GHG減排技術(shù)研究，進(jìn)而推動(dòng)青島市畜牧業(yè)GHG減排和治理步伐，推進(jìn)畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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

[2] 覃春富，張佩華，張繼紅，等．畜牧業(yè)溫室氣體排放機(jī)制及其減排研究進(jìn)展[J]．中國(guó)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(bào)告[R]．日內(nèi)瓦：政府間氣候變化專門委員會(huì)，2014．

[4] 韋秀麗，高立洪，徐進(jìn)，等．重慶市畜牧業(yè)溫室氣體排放量評(píng)估[J]．西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，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(xué)報(bào)，2012，24(6)：162-165．

[6] 周靜，馬友華，楊書運(yùn)，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(xué)琴，馬文林，鄧柏林，等．低蛋白日糧對(duì)規(guī)模豬場(chǎng)溫室氣體減排效果研究[J]．家畜生態(tài)學(xué)報(bào)，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(yàn)研究[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2006，22（8）：179-183．

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

2017-06-09）

國(guó)家自然科學(xué)基金“豬血管內(nèi)皮細(xì)胞NFkB p65基因敲除及其相關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)數(shù)學(xué)模型的建立（31301936）”；青島市財(cái)政專項(xiàng)資金項(xiàng)目“農(nóng)業(yè)部華東動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼料科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站運(yùn)行經(jīng)費(fèi)”。

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(jí)畜牧師，E-mail：jhwang_126@126.com。