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畜牧业温室气体排放与减排技术

分类:农业论文 时间:2022-05-14

  摘要:畜牧业是农业温室气体的主要排放源之一,畜牧业温室气体排放是当前国际上关注的热点。本文主要介绍畜牧业温室气体排放源、减排技术及相关政策。探讨中国畜牧业温室气体减排潜力及存在问题,并结合国情提出中国畜牧业温室气体减排策略与亟待开展的研究。

畜牧业温室气体排放与减排技术

  关键词:温室气体;减排技术;畜牧业;相关政策

  人类活动产生的二氧化碳(CO:)、甲烷(CH。)和一氧化氮(N20)等温室气体,使大气中温室气体浓度上升,导致全球气候变暖。据估计,农业排放CH。占人类活动造成的CH。排放总量的50%,N20占 60%m。畜牧业已经成为农业活动温室气体排放的主要来源之一。畜牧业面临着温室气体减排的压力,畜牧业温室气体排放特征、对气候变化的影响和减排技术是当前国际关注的热点。本文主要对当前畜牧业温室气体排放及减排技术进行总结,为实际生产中的减排行动提供参考。

  1 畜牧业温室气体排放源

  在畜牧养殖业的整个生产链中,几乎每个环节都在排放着温室气体,其中主要来自以下3个方面:

  (1)家畜肠道发酵。CH4是能量代谢的产物,由厌氧微生物——喜甲烷菌生成。反刍动物和非反刍动物胃中食物发酵时都会产生CI-I,,反刍动物排放的CH。产生于内含丰富微生物的瘤胃和后肠中。而非反刍动物,如单胃动物猪产生的CH4主要来自大肠。不同类型家畜排放的CH。量不同,据统计,反刍动物如牛、羊等的CH。总产量约为全球动物和人类 CH4释放总量的95%,非反刍动物约占5%f2】。

  (2)动物粪便分解。动物废弃物厌氧储存和处理过程中均产生和排放CH。,主要由有机物构成的动物粪便在厌氧处理下,分别由两大类群的微生物起作用,最终转化为CH4、NH,等。相反,若在好氧处理下,由好氧微生物和兼性微生物起作用,有机物被转化为CO:、HsO等。

  (3)畜禽饲料生产与饲养过程中能源消耗。畜禽饲料生产需要消耗大量的化肥、煤和油,大规模的封闭式工厂化养殖场也需要消耗大量的能源来照明、供暖、降温、自动化投喂和给水以及保持空气流通,这些过程都会间接产生大量的温室气体。

  2畜牧业温室气体减排技术

  据估计,如果不实施额外的农业政策,到2030 年农业源CH4和N20排放量将比2005年分别增加 60%和35%~60%1-l,减少农业源温室气体排放对减缓全球气候变暖有重大作用,而农业活动中减排潜力最大的畜牧业所占的比重在逐年上升,因而如何减少畜牧业温室气体排放迫在眉睫。

  2.1减少动物肠道发酵CH。排放

  动物采食的饲料在消化道内正常发酵后会产生 CH。,目前减少反刍动物肠道发酵CH。排放的主要方法与技术如下:

  (1)推广秸秆青贮、氨化。通过青贮和氨化等措施处理秸秆,可以有效提高秸秆利用率而减少单个动物CH4排放。有研究表明,喂氨化饲料的牛比喂普通饲料的牛每年少排放17.1 lkg CH4,且氨化饲料具有营养价值高、易消化等优点,可使牛的饲养周期大大缩短,单位畜产品CH。排放量明显减梦31。

  (2)合理调配日粮精粗比。Et粮中粗纤维水平过高可能导致El粮营养浓度偏低,动物为摄取足够的营养物质而增加采食量,从而增加CH。排放。杨在宾f4J将谷物类精饲料的比例定为80%,结果发现饲料能量的3%~4%以CH。排放的形式而损失,如果全部使用纤维类粗饲料,则10%以上的能量随CH4 排放而损失。Matherst5】等和MurraylwI等研究表明。饲喂的方式不同,CH。和CO:的排放总量也有明显差异。此外,先粗后精以及先粗后多次添加精料的饲喂方式不仅可以降低饲料损耗,减少CH。和CO:的排放量,而且可以改善动物生产性能。

  (3)使用营养添加剂等。多功能舔砖以尿素、矿物质、微量元素、维生素等为主要成分,澳大利亚f8l 等国外的试验证明,使用舔砖可相对减少单位畜产品的CH4排放量10%一40%。另外,离子载体像莫能菌素、盐霉素和拉沙里菌素可以改变瘤胃发酵,增加丙酸产量而减少CH。生成量。

  2.2减少粪便处理中的温室气体排放

  动物粪便CH。排放量主要取决于粪便产生CH。 Eco—Farming·毒薮生态的潜力、粪便的处理方式和气候条件。减少粪便CH4 排放的主要措施有以下几种:

  (1)应用沼气工程回收利用CH。。大中型养殖厂通过建设大型沼气工程也可以减少温室气体排放,按照政府间气候变化专业委员会(IPPC)2006年推荐的方法,以一个建在我国南方的沼气工程为例进行计算,一个年出栏万头猪的养猪场因沼气工程而每年获得的温室气体减排效益为781t CO:当量19】。

  (2)覆盖露天贮存的粪污。Sommertlol等的研究表明,表面覆盖会平均减少液态粪便38%的CH。排放量,且覆盖结果受温度影响。不同的覆盖材料和技术对减排的效果也不一样,Sommer等证实自然形成的硬壳、小鹅卵石、稻草对降低CH。释放量有很显著的效果,特别是覆盖稻草效果最好。

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  (3)粪便堆肥处理。堆肥是目前常用的一种好氧发酵处理有机废弃物的方法。李玉娥等…嗵过不同的堆肥处理初步了解了猪粪源温室气体排放的影响因子:适当的氧气控制可调节CH4与CO:的产生。 Fukumotoll2’等发现大规模堆肥的温室气体排放速率比小规模的要快。

  2.3提高动物的生产性能,减少温室气体排放

  研究表明,动物生产效率越高,每单位产品产生的温室气体越少。IPCC调查报告显示,提高家畜生产力可以减少动物肠道CH4排放总量的10%~30%㈣。美国2007年的奶牛头数、饲料饲喂量和土地使用量分别只有1944年的2l%、23%和10%。而奶牛单产是1944年的443%。2007年奶牛的C02排放当量相对于1944年增加了近2倍,但由于奶牛头数的大幅减少,奶牛单产的提高以及相应的在饲料、水、土地等资源的使用上使得粪便产生的温室气体排放量只有1944年的36%f】4J,可见提高动物生产力是减少动物CH。排放的有效措施。因此可提高反刍动物的集约化、规模化、标准化养殖水平,改良和推广家畜品种,提高单产水平,降低家畜养殖数量,从而减少单位产品的温室气体排放量。

  2.4减少畜舍温室气体排放

  国外研究发现,畜舍结构也会影响温室气体排放,例如地面使用褥草覆盖的畜舍所排放的N20明显要比完全使用木板作为地面的畜舍多,地板式鸡笼所产生的N20和CO:比层架式鸡笼要多,此外 CH。的排出量还受空气中氧含量的影响,在通风换气量较小的秋天和冬天,畜舍会排出比春夏季节更多的CH。㈣。规模化养殖场在保证动物适宜环境的运行过程中也都会因能源消耗而间接产生一定量的温室气体。因而可通过对畜舍的结构进行节能减排设计,根据畜禽生长需要调控畜舍的生长环境,应用低碳循环的环境调控技术与装备,以减少畜禽生产中的能源消耗和温室气体排放。

  3畜牧业温室气体减排政策

  目前一些国家对如何实现温室气体减排做了很多努力,并制定了相关政策和法规。2009年7月15 日,英国政府正式颁布了《英国低碳转型计划》国家战略白皮书及一系列配套方案,其中提到在畜牧业方面支持使用厌氧消化技术,该技术可将废物和肥料转化为可再生能源I惦】。我国也先后颁布了《家禽养殖防治管理方法》、《畜禽养殖业污染物排放标准》等。2007年发布的《中国应对气候变化国家方案》提出要重点研究开发优良反刍动物品种技术、规模化饲养管理技术,降低畜产品的CH4排放强度。

  4结论与讨论

  在气候问题备受关注的国际大背景下,发展低碳经济已经成为当前的全球性共识,我国畜牧业面临着快速发展与温室气体减排的双重压力。

  我国是世界畜禽养殖大国,《中国畜牧业统计》数据显示,2005年中国猪、牛、羊和家禽饲养量分别占世界总饲养量的50%、8.5%、18%、28%,畜禽业排放的温室气体量大且增长速度较快。另据估计,2010 年我国畜禽粪便的排放量将达到45亿ttl7】,而目前却只有1/3左右的畜禽粪便被利用,其产生的温室气体总量是巨大的。

  与欧美国家相比,我国畜禽生产水平、畜禽废弃物处理与管理技术、粪肥农田施用技术等方面有较大的差距和提高空间,因此我国畜牧业温室气体减排潜力巨大;另一方面,国内在畜牧业温室气体排放、减排技术和减排政策等方面的研究基础不足,且缺乏科学的畜牧业温室气体排放量的监测和计算方法,缺少可靠的畜牧业温室气体排放的监测数据。

  结合我国畜牧业温室气体排放特点与存在问题,笔者认为亟待开展畜牧业温室气体排放监测技术与方法的研究,获取科学可信的中国畜牧业温室气体排放清单,科学评估中国畜牧业温室气体减排潜力;提出适合中国畜牧业可持续发展的温室气体减排策略及减排目标;研发和推广气候友好的低能耗、低污染、低排放为基础的畜牧业发展模式,开展结合我国畜牧业特点的温室气体减排技术研发、集成与示范推广;利用CDM(清洁发展机制)计划获得国际社会的资金与技术支持,提高畜牧业温室气体减排能力和相关研究水平,推动和加快畜牧业温室气体减排的步伐,从而推进畜牧业的可持续发展。——论文作者:汪开英1,黄丹丹1,应洪仓2

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