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面對氣候變化這一全球性熱點問題,我國提出了“碳達峰”及“碳中和”,即“雙碳”目標?!疤歼_峰”即二氧化碳在2030年前排放不再增長,達峰值后慢慢回落;“碳中和”即通過節(jié)能減排等方式在2060年前抵消自身產(chǎn)生的二氧化碳或溫室氣體排放量,做到相對的“零排放”。據(jù)統(tǒng)計,人為溫室氣體排放是碳排放的重要來源,其很大份額來自畜牧業(yè),即畜牧業(yè)在應對氣候變化及必要的減排措施中占有很大分量。在“雙碳”目標的驅(qū)動下,如何依靠畜牧產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴大確保初級農(nóng)產(chǎn)品保障安全,并實現(xiàn)行業(yè)排放和環(huán)境足跡減少的需求變得越來越緊迫,這對推動福建省畜牧業(yè)綠色低碳發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級具有非常重要的研究意義。筆者對畜牧業(yè)生產(chǎn)中溫室氣體排放類型及排放途徑進行了簡要介紹,并結(jié)合福建省畜牧產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)分析碳排放情況,提出相應畜禽品種低碳發(fā)展路徑,以期為助力福建省綠色畜牧業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供參考。
一、畜牧業(yè)生產(chǎn)中的溫室氣體
1.主要溫室氣體排放類型。據(jù)估算,全球畜牧業(yè)生產(chǎn)活動產(chǎn)生的溫室氣體排放占人為溫室氣體排放總量的14.5%。二氧化碳、甲烷和氧化亞氮是畜禽生產(chǎn)過程中的主要溫室氣體。甲烷是畜牧業(yè)溫室氣體排放量最多的氣體,氧化亞氮排放位居第二,其次是二氧化碳,分別約占畜牧生產(chǎn)溫室氣體總排放量的44%、29%和27%。其中,作為全球第二大溫室氣體的甲烷,因具有較強的增溫能力和相對較短的生命周期,甲烷的減排成為實現(xiàn)雙碳目標的關(guān)鍵。
2.主要畜禽品種排放量。畜牧生產(chǎn)中,畜禽種類不同,其排放量有著顯著差異,牛的排放量超過行業(yè)排放量的一半,占整個行業(yè)排放量的65%左右,其中肉牛和奶牛的溫室氣體排放量相當。豬、家禽及羊等畜禽的排放量相較牛較低,每個品種類型的排放量在7%~10%不等。
3.主要排放途徑。畜牧業(yè)的溫室氣體排放途徑主要來自腸道發(fā)酵、糞便管理、飼料生產(chǎn)及能源消耗等四個過程。(1)腸道發(fā)酵。動物腸道發(fā)酵是主要的排放源,約占總排放量的40%。腸道發(fā)酵主要產(chǎn)生甲烷,大部分來自反芻動物的消化過程,單胃動物的結(jié)腸和盲腸也具有產(chǎn)生甲烷的能力,但相比反芻動物要低得多。反芻動物的瘤胃中有大量的微生物,在微生物的分解下,飼料有機物能產(chǎn)生氫和含甲基的初級發(fā)酵產(chǎn)物,后者在產(chǎn)甲烷菌的作用下轉(zhuǎn)化為甲烷。動物甲烷排放量受環(huán)境溫度、飼料組成成分、飼養(yǎng)管理等多種因素影響,如不易消化的飼糧會導致動物攝入每單位能量時,甲烷排放較高。(2)糞便管理。畜禽糞肥管理過程中主要產(chǎn)生的是氧化亞氮和甲烷,約占行業(yè)排放量的10%。畜禽糞污中有機物質(zhì)含量非常高,有機物質(zhì)在厭氧條件下分解產(chǎn)生甲烷,這主要發(fā)生在糞污以液體形態(tài)進行處理時。此外,在固體糞污的貯存和加工的過程中,氮大部分作為氮氣被釋放出來,在有氧及厭氧結(jié)合條件下轉(zhuǎn)化形成氧化亞氮,這主要是發(fā)生在糞污堆肥過程中微生物的硝化和反硝化作用。(3)飼料生產(chǎn)。飼料生產(chǎn)、加工和運輸環(huán)節(jié)主要產(chǎn)生二氧化碳和氧化亞氮。飼料中的二氧化碳來自飼料的生產(chǎn)、加工和運輸。飼料中氧化亞氮的排放主要來自兩個方面:一方面是來自飼料作物施肥和作物殘余的分解。另一方面是糞肥的施用和堆積,主要是對飼料作物和牧草施用糞肥,或直接由動物排泄在牧草上。直接或間接的氧化亞氮排放量會根據(jù)溫度和濕度變化呈現(xiàn)差異,其量化具有較大的不確定性。(4)能源消耗。能源消耗的排放主要與飼料生產(chǎn)和肥料生產(chǎn)有關(guān),貫穿了整個畜牧供應鏈。就飼料和肥料生產(chǎn)而言,能源消耗主要與飼料及化肥等生產(chǎn)、管理、收獲、加工和運輸?shù)葯C械的使用有關(guān)。此外,畜禽養(yǎng)殖場內(nèi)直接的機械作業(yè)或間接的設施設備建設也會產(chǎn)生能源消耗。最后,畜產(chǎn)品的加工和運輸也有涉及。
二、福建綠色畜牧業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
1.發(fā)展成效。“十三五”期間,福建省畜牧業(yè)克服資源環(huán)境約束加劇、動物疫病防控風險與難度增加、新冠肺炎疫情沖擊等不利因素影響,產(chǎn)業(yè)規(guī)?;藴驶ㄔO加快推進,綠色發(fā)展能力進一步提升。一是生產(chǎn)供應能力穩(wěn)步增強。截至2021年年底,全省畜牧業(yè)產(chǎn)值1059.91億元,比增10.5%;肉蛋奶總產(chǎn)量363.38萬噸,比增9.8%。二是產(chǎn)業(yè)加快轉(zhuǎn)型升級。全省畜禽規(guī)?;蔬_87%,其中生豬規(guī)?;?1.8%,蛋雞規(guī)模化率82.6%,肉雞規(guī)?;?6.3%,奶牛規(guī)?;?1.0%。三是綠色發(fā)展取得重大成效。統(tǒng)籌指導全省74個畜牧縣畜禽糞污資源化利用工作,支持畜禽規(guī)模養(yǎng)殖場和專業(yè)企業(yè)建設沼氣工程,推進有機肥替代化肥,推廣生態(tài)養(yǎng)殖模式,促進畜牧業(yè)減排固碳。福建省在畜禽糞污資源化利用工作上已投入34.616億元,畜禽糞污收集、存儲、運輸、處理和綜合利用全產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值超過20億元。2021年福建省畜禽糞污綜合利用率達92%,規(guī)模養(yǎng)殖場糞污處理設施裝備配套率達100%。
2.畜禽養(yǎng)殖碳排放分析。(1)碳排放量分析。本文采用的是基于核算的碳排放估算辦法,該方法可粗略對區(qū)域的整體情況進行宏觀把控。根據(jù)2021年福建省各地區(qū)畜禽生產(chǎn)統(tǒng)計數(shù)據(jù),參考陳文靜、歐洋婷等的方法,腸道發(fā)酵、糞便管理途徑產(chǎn)生的甲烷和氧化亞氮的排放量由畜禽飼養(yǎng)量乘以相應的排放因子來估算,再利用甲烷和氧化亞氮與碳之間的轉(zhuǎn)換系數(shù)進行碳排放量的估算,結(jié)果如下圖所示。從碳排放源看,2021年全省來源于畜禽腸道發(fā)酵及糞便管理的碳排放量分別占總排放量的9.56%和90.44%,這說明福建省畜禽養(yǎng)殖碳排放源主要來自畜禽糞便管理。從各地區(qū)來看,廈門市碳排放量最低,占全省總量的1.17%;南平、龍巖、漳州等3個市碳排放量較高,占全省的比例分別為35.49%、21.76%、13.51%,3個市的排放量達全省總量的70.76%,這與其飼養(yǎng)量較大有關(guān),主要排放源來自糞便管理途徑。從各畜種排放情況看,全省畜禽養(yǎng)殖碳排放量從高到低依次是家禽、生豬、牛和羊,排放量分別占全省總排放量的57.51%、32.93%、6.55%、3%。家禽的養(yǎng)殖碳排放比例超過全市碳排放比例50%的有莆田、漳州、南平等3個市,其中南平市最高,為86.81%。生豬的養(yǎng)殖碳排放比例超過全市碳排放比例50%的有福州、廈門、三明、寧德等4個市。這說明目前福建省減排壓力主要集中在家禽及生豬產(chǎn)業(yè)上,而牛、羊等反芻動物排放量不足10%,這與福建省奶畜、肉牛、肉羊等草食畜牧業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模較小,自給水平與全國水平及市場消費需要還有較大差距有關(guān),側(cè)面反映福建省草食畜牧業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)有待進一步優(yōu)化。(2)碳排強度分析。碳排放強度反映畜禽養(yǎng)殖單位生產(chǎn)總值的碳排放量,能直觀地反映各地區(qū)畜牧業(yè)碳排放的強弱。碳排放強度根據(jù)2021年各地區(qū)碳排放量與該地區(qū)牧業(yè)總產(chǎn)值之比可得。據(jù)估算,全省碳排放平均強度為179.16千克/萬元,畜禽養(yǎng)殖總體上呈現(xiàn)出較為低碳的現(xiàn)狀。碳排放強度最高的為南平市,其每萬元畜牧業(yè)產(chǎn)值所產(chǎn)生碳排放量為299.92千克,高于全省平均值67.4%,養(yǎng)殖效率還有待進一步提升。福州市最低,其每萬元畜牧業(yè)產(chǎn)值所產(chǎn)生的碳排放量為126.56千克。漳州、龍巖碳排放強度低于全省平均水平,而其飼養(yǎng)數(shù)量和碳排放總量均位于全省前列,反映漳州、龍巖兩市畜禽養(yǎng)殖效率較高。綜上所述,雖然近年來福建省畜牧業(yè)產(chǎn)業(yè)素質(zhì)較高,行業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量效益、安全治理水平、綠色發(fā)展能力得到進一步提升,但在牛羊產(chǎn)品增產(chǎn)保供上還存在一定壓力,特別是隨著福建省居民的動物源食品消費量的快速增加,未來福建省奶制品及牛羊肉的需求量、消費量一定會進一步增加,溫室氣體排放量亦隨之增高,這將給如期實現(xiàn)“雙碳”目標帶來挑戰(zhàn)。在減排背景下,福建省畜牧業(yè)發(fā)展面臨的不只是保障畜產(chǎn)品供給和畜牧業(yè)減排降碳之間此消彼長的問題,而是畜禽產(chǎn)業(yè)發(fā)展的結(jié)構(gòu)性優(yōu)化調(diào)整的問題,需要平衡好生產(chǎn)發(fā)展帶來的碳排放壓力與城鄉(xiāng)居民消費需求,這就要求推進畜牧業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型,加快“減碳”步伐。
三、福建省畜牧業(yè)低碳發(fā)展路徑
隨著“十四五”開局及“后疫情”時代來臨,福建省畜禽產(chǎn)業(yè)面臨著“穩(wěn)產(chǎn)保供”與“增效碳排”的挑戰(zhàn),未來福建省畜禽產(chǎn)業(yè)減排不單純是為了控制溫室氣體排放而制定單一的管理目標,而應綜合優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、改進生產(chǎn)模式、強化技術(shù)開發(fā)應用等各方面因素,以便產(chǎn)生更好的協(xié)同效應,助力如期實現(xiàn)“碳達峰”“碳中和”的重要目標。
1.堅持降低排放強度為主、控制排放總量為輔的方針。福建省作為全國首個國家生態(tài)文明試驗區(qū),碳排放管控水平長期位居全國前列,但仍需保持良好的發(fā)展勢頭。總體來看,福建省畜牧業(yè)碳排放量減排壓力相對較小,各地已逐步形成各具特色的畜禽主導產(chǎn)業(yè)以及與資源稟賦、消費需求相適應的產(chǎn)業(yè)布局,規(guī)?;?、標準化、智能化、信息化水平不斷提高,這有利于降低畜牧業(yè)碳排放。大多數(shù)減排措施可以使得畜牧業(yè)供應鏈的資源效率得到提高,以期降低排放強度,各地要加快推廣和使用提高生產(chǎn)效率的減排技術(shù),縮小各地之間排放強度的差距。在發(fā)展畜牧業(yè)時,應統(tǒng)籌考慮生態(tài)環(huán)保要求、市場消費需求和畜禽產(chǎn)業(yè)發(fā)展資源稟賦等因素,合理調(diào)整畜牧業(yè)結(jié)構(gòu),延長產(chǎn)業(yè)鏈,提升價值鏈。堅持降低畜禽養(yǎng)殖排放強度為主、控制排放總量為輔的方針,構(gòu)建畜牧業(yè)生態(tài)環(huán)境補償模式,探索主銷區(qū)補償主產(chǎn)區(qū)的碳排放利益聯(lián)結(jié)機制,保護主產(chǎn)區(qū)生產(chǎn)積極性,推進畜禽業(yè)綠色低碳發(fā)展。
2.統(tǒng)籌推進草食畜牧業(yè)低碳高質(zhì)量發(fā)展。目前,福建省反芻動物的碳排放量處于較低水平,但未來在政策與資金的雙重驅(qū)動下,全省草食畜牧業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模將進一步擴大,而牛作為畜禽養(yǎng)殖碳排放的主要貢獻者,必然導致碳排放量快速上升。因此,草食畜牧業(yè)的低碳高質(zhì)量發(fā)展要通過提高生產(chǎn)效率、降低碳排放強度、加快現(xiàn)代化生產(chǎn)來實現(xiàn)“穩(wěn)產(chǎn)保供”和“低碳減排”齊步走。一是加快集約化、規(guī)?;F(xiàn)代草食畜牧業(yè)發(fā)展。統(tǒng)籌考慮種源、草地及用地等制約因素,結(jié)合目前產(chǎn)業(yè)布局,加快牛、羊、兔等草食動物產(chǎn)業(yè)集群建設,培育建設一批產(chǎn)業(yè)集中區(qū),大力推進智慧牧場和數(shù)字牧場建設,綜合運用機械化、信息化、智能化管理手段,提高牧場生產(chǎn)管理水平,促進產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展。二是提高動物繁殖性能。采用育種手段對低排放的牛進行遺傳選擇,支持引進推廣國外CH4排放量低的優(yōu)質(zhì)良種奶牛,提升良種化水平,提高奶牛單產(chǎn)量;采用現(xiàn)代繁育手段,如人工授精和胚胎移植技術(shù)減少種公畜的飼養(yǎng)量,增加母畜的受胎率和產(chǎn)仔數(shù),縮短母畜的妊娠間隔,提高母畜的利用效率。加強優(yōu)勝劣法,及時淘汰低生產(chǎn)性能的種畜禽。三是改善飼料營養(yǎng)水平。通過改善飼料質(zhì)量、控制日糧精粗比例、添加飼料添加劑等方式減少溫室氣體排放,如在飼料中添加硝酸鹽作為緩釋劑。此外,飼草料在不同區(qū)域之間運輸也會導致大量碳排放,因此在保持生態(tài)平衡的原則下,可以積極開發(fā)天然草山草坡,促進草地資源開發(fā)利用,配套發(fā)展優(yōu)質(zhì)飼草料,就地就近保障青飼料供應。四是做好糞污處理利用。因地制宜推廣種養(yǎng)結(jié)合、深度處理、再生墊料循環(huán)等糞污處理模式,積極推廣反芻動物腸道甲烷減排、畜禽糞便管理溫室氣體減排、牛糞發(fā)酵回用等減排固碳技術(shù)。
3.抓好生豬及家禽產(chǎn)業(yè)的糞肥管理。生豬與家禽產(chǎn)業(yè)是福建省畜牧業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè),其生產(chǎn)過程中碳排放主要集中于糞便管理,其中,家禽糞便管理產(chǎn)生的N2O轉(zhuǎn)化的碳排放量較大,成為福建省碳排放量的重要來源之一。因此,糞污處理是推動生豬和家禽產(chǎn)業(yè)全面升級發(fā)展和生態(tài)環(huán)境協(xié)同保護,助力福建省碳達峰、碳中和目標如期實現(xiàn)的關(guān)鍵。一是從“減量化”處著手。加快節(jié)約水資源、減少飼料浪費等減量化技術(shù)應用推廣,降低廢棄物產(chǎn)量和碳排放量。如在節(jié)水方面,嚴控養(yǎng)殖用水總量推行“一禁、二表、三分離”、水禽無水面養(yǎng)殖等模式,從源頭上減少養(yǎng)殖污水產(chǎn)生量。在減少飼料浪費方面,通過精準飼喂等方式,如按年齡分欄飼養(yǎng),借助智能化管理系統(tǒng)等來提高飼料利用效率。二是從“高效率”上著力。良好的畜禽舍糞污收集、存貯、處理系統(tǒng),對畜禽低碳養(yǎng)殖至關(guān)重要,可直接實現(xiàn)節(jié)能減排。要進一步優(yōu)化畜禽糞污收集、貯存、加工處理、利用、檢測等環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)設施及設備,提升畜禽糞污資源化利用設施化、精準化、自動化、機械化、智能化、信息化水平。此外,要采取高效的飼養(yǎng)管理方式,通過技術(shù)手段降低死亡率、提高成活率,提高畜禽生產(chǎn)水平,降低排放強度。三是在“資源化”上用功。畜禽糞污碳排放受養(yǎng)殖場規(guī)模、環(huán)境狀況、清糞方式、堆體規(guī)模、堆肥模式及糞污處理工藝等方面影響。研究表明,采用生物(黑水虻等)預處理堆肥,選擇富含C的輔料與畜禽糞便聯(lián)合堆肥,可促進有機物降解,添加稻草或鋸末等輔料有利于減少溫室氣體排放。而在畜禽糞污利用的減排方面,推動畜禽糞污能源化、肥料化利用是實現(xiàn)畜禽低碳養(yǎng)殖的有效手段。各地統(tǒng)籌考慮本地區(qū)種養(yǎng)業(yè)生產(chǎn)實際、碳排放情況和沼氣、生物天然氣等清潔能源需求,從目前福建省已總結(jié)推廣的沼液智能化利用、異位發(fā)酵床、雞糞發(fā)電并網(wǎng)、糞便基質(zhì)化利用、沼氣提純精制天然氣等畜禽糞污資源化利用技術(shù)中選擇適宜的模式應用推廣,并積極探索畜禽糞污養(yǎng)分平衡管理,促進糞肥還田利用水平的提升,降低環(huán)境風險,助力生豬及家禽產(chǎn)業(yè)綠色低碳發(fā)展。
四、展望
推動福建省畜牧業(yè)低碳發(fā)展,面臨著產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級和綠色低碳技術(shù)創(chuàng)新,這需要政策調(diào)控與市場調(diào)節(jié)協(xié)同發(fā)力。未來,政府要加大畜牧業(yè)低碳發(fā)展的支持力度,探索構(gòu)建生態(tài)補償?shù)日{(diào)控機制,落實節(jié)能節(jié)水、資源綜合利用等利于畜牧業(yè)綠色發(fā)展的稅收優(yōu)惠政策,引導資本、人才等資源向低碳畜牧業(yè)領(lǐng)域匯聚,突破低碳養(yǎng)殖關(guān)鍵技術(shù)制約,加強現(xiàn)代信息技術(shù)與畜牧產(chǎn)業(yè)的融合應用,普及低碳養(yǎng)殖知識與政策,提高養(yǎng)殖戶低碳意識,全面推進綠色低碳高效畜牧業(yè)發(fā)展。
作者:楊敏馨 單位:福建省畜牧總站