青島地區豬溫室氣體排放潛力

摘 要：畜牧業是農業溫室氣體（Greenhouse Gas，GHG）的重要來源。根據青島市2011-2016年豬飼養量，按照《低碳發展及省級溫室氣體清單編制培訓教材》提供的計算方法，評估了青島市2011-2016年豬GHG排放潛力。結果表明：青島市年均豬腸道發酵甲烷、糞便管理甲烷和氧化亞氮排放量分別為2 139.68 t、10 869.58 t和374.44 t；2013年豬GHG排放量最高，為50.76萬 t（CO2-eq）；2013-2016年呈下降趨勢，降幅22.91%。應結合青島地區豬GHG排放特點，盡快開展減排技術研究，提出豬GHG減排策略。

關鍵詞：豬；甲烷；氧化亞氮；溫室氣體；青島

中圖分類號：S811.5 文獻標志碼：A 文章編號：1001-0769（2017）09-0046-04

溫室氣體（Greenhouse Gas，GHG）指大氣中由自然或人為產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]，主要包括二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亞氮（N2O）、氫氟碳化物（HFCs）、全氟碳化物（PFCs）、六氟化硫（SF6）6種氣體，其中前3種最為主要[2]。這些氣體的排放導致溫室效應，使全球氣溫上升。畜牧業3種GHG主要來自于動物胃腸道發酵CH4排放，動物糞便管理CH4和N2O排放。我國畜禽飼養量大，GHG減排形勢嚴峻。2016年4月，中國簽署氣候變化問題《巴黎協定》；同年10月，國務院印發《“十三五”控制溫室氣體排放工作方案》，明確提出：到2020年，單位國內生產總值CO2排放比2015年下降18%，碳排放得到有效控制。畜牧業作為農業GHG的主要來源，如何評價畜禽的排放潛力，成為需首要解決的問題。

生豬產業作為青島地區畜牧業的支柱產業之一，其GHG排放潛力對畜牧業GHG減排具有重要意義，本文依據IPCC和《低碳發展及省級溫室氣體清單編制培訓教材》方法對青島市豬GHG排放量進行估算和潛力分析，以期對評估畜牧業GHG排放潛力提供參考，為青島市發展大都市畜牧業，探索健康可持續發展的養豬模式提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 研究區域

青島市位于膠東半島，東、南毗鄰黃海，屬溫帶濕潤季風氣候，年平均氣溫12.7 ℃，有利于常規畜禽養殖業的發展；總面積11 282 km2，現轄六區四市，2016年常住人口920.4萬。青島市生豬產業發達，平度、萊西兩市生豬出欄量占全市50%以上。

1.2 數據來源

2011-2016年，青島市生豬出欄量（表1）依據市場行情波動，2013年生豬出欄量最大，為382.57萬頭，2016年出欄數量最少，為294.86萬頭。本文能繁母豬年平均飼養量按照年末存欄量計算；生豬平均出欄日齡為200 d（調研數據），生豬年平均飼養量可按如下公式計算：

AP=TS×200/365

式中，AP為生豬年平均飼養量，頭；TS為年度生豬出欄量，頭。

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

1.3 GHG排放量估算方法

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

Eenteric= EFenteric×AP×10-3

式中：Eenteric為某種GHG的排放量，t/a；EFenteric為某種氣體的排放因子，kg/（頭·a）；為年度豬平均飼養量。

GHG排放潛力以二氧化碳當量（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：

ET=（ESCH4+EMCH4）×28+EMN2O×265

式中，ET為豬GHG排放潛力，t；ESCH4為豬腸道CH4排放潛力，t；EMCH4為豬糞便管理CH4排放潛力，t；EMN2O為豬糞便管理N2O排放潛力，t。

2 結果與分析

2.1 豬腸道發酵CH4排放量

動物腸道發酵CH4排放是指動物在正常的代謝過程中，寄生在動物消化道內的微生物發酵消化飼料時產生的CH4排放[1]。青島地區豬腸道發酵CH4排放量估算結果見表3，2011-2016年均排放量為2 139.68 t，2013年能繁母豬存欄量、生豬出欄量最高，因而腸道發酵甲烷排放量最大，為2 343.26 t，而重慶2010年豬腸道甲烷排放量為15 480 t[4]，為青島市2013年排放量的6.61倍。2009年江蘇省豬腸道甲烷排放量為18 580 t[5]，是青島市2013年排放量的7.93倍。

非反芻動物腸道發酵CH4排放量小，受動物種類、生長階段、體重、采食飼料數量及質量、生產水平的影響，其中采食量和飼料質量是最重要的影響因子[6]。青島地區養豬數量大，因而計算GHG排放量應將其腸道發酵甲烷排放量計入。

2.2 豬糞便管理CH4和N2O排放

動物糞便管理CH4和N2O排放是指從糞便排泄到施入土壤之前，在儲存和處理過程中產生的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。青島市豬糞便管理CH4和N2O排放結果見表3，年平均排放量分別為10 869.58 t、374.44 t，2013年豬出欄量最多，因而糞便管理CH4和N2O的產生量最大，分別為11 903.77 t和410.07 t。重慶2010年豬糞便管理CH4和N2O排放量分別為65 120 t和2 480 t[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55 750 t、2 000 t[5]，是青島市2013年排放量的5.11、5.34倍。

2.3 2011-2016年青島市豬GHG排放潛力

2011-2016年青島市豬GHG排放潛力見表4。該地區2013年豬GHG排放量最高，為 50.76萬t，2011-2013年排放潛力呈上升趨勢，增幅3.91%；2013-2016年呈下降趨勢，降幅22.91%。糞便管理過程中甲烷的排放是豬GHG的一大來源，占GHG排放潛力的65.66%。

3 討論

3.1 GHG排放量估算的影響因素

本文對青島市2011-2016年豬GHG排放量進行了估算，但是具有一定的不確定性，主要來自年平均飼養量數據誤差和排放因子的不確定性。豬年均飼養量與GHG排放潛力呈正比，但數據具有不確定性，如生豬按出欄量計算較使用存欄量更為科學，能繁母豬只有年末存欄數據，而淘汰數據計入生豬，也未考慮育種公豬，結果可能存在偏差。排放因子是決定GHG的主要因素之一，本文采用《低碳發展及省級溫室氣體清單編制培訓教材》提供的排放系數，但其影響因素較多，如豬的生長階段、發育水平、環境狀況、飼料結構、糞便成分及管理和貯存方式等，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。綜合考慮，偏差在一定程度上可以相互抵消，基本能反映青島市豬GHG排放情況。

3.2 豬GHG減排措施

畜牧業GHG減排措施研究備受重視，國務院2016年印發的《“十三五”控制溫室氣體排放工作方案》明確提出要控制畜禽GHG排放，而豬是畜牧業GHG的主要排放源之一，所以推進生豬的標準化規模養殖，推進養殖廢棄物綜合利用，發展畜牧業循環經濟，是青島市生豬產業的發展趨勢。

3.2.1 糞便CH4和N2O減排

青島地區豬糞便管理過程中產生的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GHG減排。改善豬日糧結構、糞便儲存和處理方式是GHG減排的主要途徑。當豬的日糧組成發生變化，則其營養成分的發酵、代謝途徑等都隨之變化，進而影響GHG的排放。黎學琴等[7]研究了低蛋白日糧對規模豬場GHG減排的影響，發現與普通飼料相比，采用低蛋白日糧可實現GHG減排量0.82 kg±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，可以在日糧中加入營養添加劑，在保持和提高生長性能的前提下，減少單位畜產品的CH4排放量。所以在保持豬生產性能穩定的情況下，通過優化日糧組成、使用營養添加劑、提高飼料利用率等，可降低其GHG排放。

糞便的C/N比、溫度、水分等對GHG產生均有影響，可通過調節糞便存儲溫度、采用固體糞便處理方式、使用覆蓋物、減少糞便堆放方式時間等實現GHG減排。規模化養豬場可建設沼氣工程，利用沼氣新技術、新工藝，在有效利用養殖廢棄物的基礎上，實現GHG的減排。近年來青島市大力推廣標準化規模養殖，對養殖廢棄物基礎設施建設、規模化沼氣工程、有機肥加工等出臺政策進行補貼，使青島市畜禽廢棄物處理和資源化走在全國前列。

3.2.2 發展畜牧業循環經濟，實現低碳養殖

大都市畜牧業GHG減排壓力大，發展畜牧業循環經濟是減輕環境污染、實現低碳養殖和資源再利用的重要舉措。畜牧業循環經濟是指將生態學原理、低碳經濟理論和循環經濟理論在一定程度上融入畜牧業的生產發展過程中，通過資源的互相轉換，將其組合在一個密閉的物質能量圈內，實現資源的循環利用[8]。低碳養殖是更加注重降低碳排放的高產、優質、高效、生態、安全的養殖，即在追求優質、高產、安全的基礎上，增強低碳排放的意識，在養殖過程中盡可能降低能耗、減少GHG和碳的排放[9]。低碳養殖依靠科技支撐，本質是節能減排，能夠實現畜牧業經濟效益、生態效益和社會效益的協調發展和共贏；但其發展離不開畜禽廢棄物的低碳化處理，畜牧業循環經濟倡導用資源化方式利用養殖廢棄物，充分發揮其再生價值，最大限度地減少污染物的排放，實現資源的循環利用。

從環境保護和發展大都市畜牧業角度出發，需要開展符合青島市生豬產業特點的GHG減排技術研究，推動和加快豬GHG的減排和治理步伐，從而推進生豬產業的可持續發展。□□

參考文獻：（9篇，略）