畜牧業溫室氣體的排放源及減排措施

菅瑞珍，賈生美 ，邢明勛，楊燕燕*，智 宇*

（1.內蒙古自治區農牧業科學院，內蒙古 呼和浩特 010030；2.巴彥淖爾市動物疫病預防控制中心，內蒙古 巴彥淖爾 015000；3.巴彥淖爾市綠色產業發展中心，內蒙古 巴彥淖爾 015000）

近年來，我國畜禽養殖業發展迅速，是發展中國家增長最快的農業部門之一。但是，畜禽養殖過程中會產生大量溫室氣體，給生態環境和氣候會帶來一定壓力，這不僅影響畜牧業的可持續發展，還會對人類健康造成威脅。因此，關注和解決畜牧業溫室氣體排放是當前畜牧業發展的重要議題。

1 畜牧業溫室氣體排放源

1.1 直接排放源

1.1.1 腸道發酵。畜禽腸道內微生物發酵是產生CH4的最主要途徑，腸道發酵產生的溫室氣體占畜牧業總排放量的43.7%，是最大的排放源。反芻動物腸道發酵產生的溫室氣體排放量遠高于非反芻動物。有研究表明[1]，環境溫度、飼料組成、飼喂時間、飼料添加劑、動物消化系統狀態和微生物種群等都會影響畜禽CH4的排放量。

1.1.2 糞污處理。畜禽糞污中含有大量的有機物，在厭氧條件下，糞污中的有機物降解后產生CH4。同時，糞污在堆肥過程中通過微生物的硝化和反硝化作用生成N2O。在糞污未經適當處理的堆積過程中，N2O量會顯著增加。糞污處理過程中環境溫度、飼料種類、糞污中有機物含量、動物消化能力、pH值、碳氮比和堆肥方式等對溫室氣體的排放量有顯著影響。據FAO報道，動物糞便管理所產生的N2O占畜牧業總排放量的65%。

1.2 間接排放源

1.2.1 飼料生產加工。畜禽在飼養過程中會消耗大量飼料，種植飼料過程中所使用的農藥及化肥會產生N2O等溫室氣體。小麥、大豆和玉米等原料須經過收割、運輸、篩選、粉碎、研磨、配料和混合等工藝制成供畜禽食用的飼料，在此過程中的能源投入會間接產生溫室氣體[2]。

1.2.2 設備設施能源消耗。在規模化養殖過程中需要消耗大量的能源用以照明、取暖、防寒、通風、自動化投喂和維持機械設備運轉等，畜舍在建造過程中也會產生能源消耗，如建造過程中的設備安裝、畜舍裝修、材料運輸，水電消耗等，這些機械化的運作過程及建造過程會間接造成畜牧業溫室氣體的排放。

1.2.3 動物產品加工及運輸。畜禽在屠宰加工過程中會消耗能源，在加工后的肉制品通過物流渠道運往全國各地的過程中也會產生能源消耗，導致間接溫室氣體排放。有數據顯示[3]，肉類和乳制品行業供應鏈上的溫室氣體排放量占歐盟成員國總排放量的15%。

2 畜牧業溫室氣體減排措施

2.1 源頭管理

2.1.1 改進飼料加工工藝。通過過篩、膨化、制粒、蒸汽壓片等環節處理，可減少霉菌、霉菌毒素含量，殺滅部分病原菌，提高飼料利用率，降低養分排泄量。例如，青貯收割時，將青貯秸稈粉碎，有利于畜禽對飼料的消化吸收，可降低溫室氣體的排放量。

2.1.2 升級飼料。飼料的成分及質量是決定畜禽生產力水平和飼料利用效率的關鍵性因素，對飼料成分進行創新研究可以顯著減少畜禽腸道CH4排放，并且可以減少以CH4形式損失的飼料能量，使更多的能量用于提升畜禽的生產力。在畜禽飼料中添加天然飼料成分可以有效控制其腸道CH4的排放。研究表明，當將海藻作為哺乳奶牛的飼料成分時，CH4排放量可以降低67%；作為肉牛的飼料添加成分，海藻在日糧干物質的總混合配比中達0.2%時，CH4排放量可以下降98%[4]。Vazquez等[5]研究發現，在肉牛飼料中添加檸檬草可以降低33%的CH4排放量，添加波斯菊可以降低28%的CH4排放量。

2.1.3 調整日糧配比。精飼料與粗飼料的比例對溫室氣體的排放有較大影響。當日糧配比發生變化時，動物體內營養成分的代謝途徑會發生變化，從而影響溫室氣體的排放。日糧中的粗纖維過高會導致飼料營養濃度偏低，畜禽會通過增加采食量來滿足自身生長需要，從而增加腸道CH4的排放。精料中含有較多的淀粉和糖，其發酵速度高于粗飼料，用精飼料中的淀粉和糖替代飼糧中的纖維素和半纖維素，可提高瘤胃發酵率，減少溫室氣體的排放。有研究表明，在日糧中加入精飼料可以減少CH4的排放并提高生產效率，飼糧中精料含量為30%～40%時，CH4排放量下降不明顯，當精飼料含量達到80%～90%時，CH4排放量迅速下降[6]。Duthie等[7]通過研究發現，動物采食精飼料含量高的日糧其CH4排放量顯著減少。

2.1.4 使用添加劑。在飼料中添加油脂、益生菌、單寧酸、硝酸鹽、離子載體、抗生素和酶等添加劑，短期內可減少CH4的排放。但是由于存在瘤胃微生物群的適應性問題，添加劑的功效隨時間的延長而降低。Bayat等[8]的研究表明，在青貯飼料中添加植物油可以減少CH4的排放，同時不影響牛的消化率、瘤胃發酵、瘤胃微生物數量和牛奶產量。

2.1.5 培育優質畜禽品種。提高動物的單產水平，降低畜禽的飼養規模是實現畜牧業溫室氣體減排的一項重要舉措。可通過選育優良品種、提高動物繁殖性能，增加母畜的受胎率和產仔數，縮減母畜的妊娠間隔、淘汰低產畜禽及病畜，提高畜禽成活率等方法提高動物單產水平，縮減畜禽規模，從而降低動物腸道發酵和糞污堆積產生的CH4和N2O。動物生產力水平在很大程度上取決于遺傳因素。研究表明,肉牛的遺傳性狀改良可以改善動物的健康狀況，減少CH4排放，提高動物生產力[9]。在保證畜產品正常供應的條件下，提高畜禽的生產性能，減少存欄量是減少畜牧業溫室氣體排放的重要方式。

2.2 過程控制

2.2.1 優化畜禽管理方式。隨著畜禽養殖的專業化、規模化、標準化水平的不斷提升，優化飼養管理模式對畜禽養殖業的可持續發展至關重要。精細的飼養管理方式不但可以防止畜禽感染疾病，提高生產力，還可以減少CH4的排放。Llonch等[10]通過研究發現，肉牛的飼喂時間和飼喂頻率對CH4的排放有重要影響。肉牛的飼喂次數越頻繁，采食時間越長，效率越高，CH4排放量越低。

2.2.2 精準調控畜禽飼養環境。在畜禽養殖過程中，畜舍環境、飼料品質和畜禽品種等因素相互作用影響畜禽生產力。舒適的飼養環境對溫室氣體的減排至關重要。有研究表明，CH4排放量與空氣溫度呈正相關，保持畜舍的適宜溫度在一定程度上可以減少 CH4排放[11]。

2.3 末端處理

2.3.1 糞污處理。畜禽糞污是CH4和N2O的主要排放源之一，畜禽糞污所導致的溫室氣體排放受飼養規模、養殖環境、清糞方式、堆肥模式及糞污處理工藝等的影響。因此，采取適宜的方式處理畜禽糞污可以有效減少溫室氣體的排放。研究表明，糞污的長期儲存會加大溫室氣體排放，厭氧發酵、固液分離等處理工藝可以有效減少溫室氣體的排放[12]。Aguirre-Villegas等[13]通過研究發現，厭氧消化和固液分離均可減少溫室氣體排放，兩者的組合減排率最高可達41%。Cardena等[14]研究表明，夏季糞便的CH4排放量明顯高于冬季，且環境溫度與CH4排放量呈正相關，當溫度超過15℃時，即使在較短的儲存期內也會產生大量CH4。因此，在溫度較高的春夏季節，可適當加大糞污的處理頻率以減少溫室氣體的排放。

2.3.2 種養結合。養殖企業配套種植用地，將糞污堆肥處理施用耕地，實現種養結合循環發展。加強種養結合循環農業發展，推動農業生產過程減量化、資源化、再利用是遏制和減少畜禽養殖業溫室氣體排放的重要路徑之一。

畜牧業排放的溫室氣體已成為全球氣候變暖的主要來源，采取合理的措施減少畜禽養殖業溫室氣體的排放，可提高畜禽的生產性能，增加經濟效益。因此，在綠色農業發展的大潮下，減少畜牧業溫室氣體排放是當前和今后的發展方向。