种养一体规模化农场温室气体排放量分析

2017-04-08石鹏飞郑媛媛杨东玉王贵彦

生态与农村环境学报 2017年3期

关键词：肉牛排放量温室

石鹏飞，郑媛媛，杨东玉，党静，王贵彦

(河北农业大学农学院，河北保定 071001)

种养一体规模化农场温室气体排放量分析

石鹏飞，郑媛媛，杨东玉，党静，王贵彦①

(河北农业大学农学院，河北保定 071001)

为准确评估华北平原种养一体规模化农场温室气体排放量，以河北某种养一体规模化农场为例，应用生命周期评价方法,根据《IPCC 2006国家温室气体清单指南》中的排放系数，计算该农场运行过程中温室气体排放量。结果表明，农场运行过程中年温室气体总排放量(以CO2当量计,下同)为32 528.02 t，其中农田生产系统排放占28.09%，养殖场排放占71.91%，其中粪便贮存管理、饲料生产和加工、肠道发酵及氮素生产和施用等生产环节是温室气体主要排放源，分别占总排放量的34.66%、21.24%、15.48%和20.08%。生产1 t小麦、玉米籽粒的温室气体排放量分别为1 059.39和411.92 kg；生产1 kg原奶和1 kg按蛋白质和脂肪纠正的牛奶(FPCM)的温室气体排放量分别为1.04和1.14 kg，低于全球平均水平；生产1 kg活体猪、肉牛的温室气体排放量分别为2.58和10.00 kg，与国内其他集约化养殖场的排放量相当。通过情景分析发现，种植生产中采取减氮(化肥)以及提高畜禽粪便废弃物处理能力等措施，加强农场氮素管理，改善饲料结构，可直接或间接减少农场水平温室气体排放。

种养一体规模化；农场水平；温室气体；减排潜力

气候变暖是当今国际社会普遍关注的全球性环境问题,也是人类面临的最严峻的挑战之一,而温室气体(GHG)的增加是造成气候变暖的重要原因。其中涉及农业源的温室气体有二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)[1]。联合国粮食及农业组织(FAO)指出,种植业和畜牧业温室气体排放分别占全球人为温室气体排放的30%和18%[2]。根据联合国政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)第五次评估报告,全球范围内农业排放CH4和N2O分别占人类活动造成的CH4和N2O排放总量的50%和60%[3]。中国农业源温室气体排放占全国温室气体排放总量的17%,其中农业活动排放的CH4和N2O分别占全国CH4和N2O排放量的50.15%和92.47%[1]。

华北平原是我国重要的粮食生产基地,耕地面积占全国耕地总面积的26.57%[4],粮食产量占全国粮食总产量的34.39%,氮肥用量占全国用量的35.02%[5]。冬小麦-夏玉米一年两熟制是华北平原最主要的种植制度,该区农田管理的主要特点是施用化肥和秸秆全量还田,这就必然伴随着CO2、CH4和N2O等温室气体的产生和排放。目前,推广减少氮肥施用、无机和有机肥相结合、测土配方施肥和秸秆还田综合管理等措施是农田温室气体减排的潜力所在[1,6-9]。华北平原农区畜牧业也发展迅速,过去的农户分散养殖已逐渐被规模化、集约化的养殖场所取代,大量畜禽粪便等废弃物在堆置过程中产生的温室气体造成了严重的面源污染。因此,种植和养殖相结合是解决畜禽废弃物面源污染的重要途径[10-11],而改善饲料质量、提高动物生产力、改进粪便贮存管理模式以及建设沼气工程等都是集约化养殖场温室气体减排的重要措施[12-17]。

河北某种养一体规模化农场采用华北平原典型的农牧结合模式,通过秸秆回收青贮作饲料、畜禽粪便进入沼气池发酵和替代部分化肥还田、沼液和沼渣还田等接口技术链接种植和养殖生产环节,不仅提高了物质循环效率,而且有利于温室气体减排。但截至目前,有关温室气体排放的研究大都仅涉及农田生产系统和畜牧养殖系统的某个环节或某个子系统,而针对种养一体规模化农场温室气体排放评估的研究相对较少。

生命周期评价(LCA)是对一个产品系统的生命周期中输入、输出及潜在环境影响的汇编和评价[18],它提供了一种从系统角度分析问题的思路和评估的标准方法[19]。近年来,不少国内外学者使用LCA对农田和畜牧生产系统的温室气体排放进行了评估[15,20-26]。因此,笔者以河北某种养一体规模化农场为例,利用LCA评估方法系统分析种养一体规模化农场温室气体排放及各生产子系统排放比例,系统分析减排潜力,为提出有效减排措施提供科学依据,研究结果对华北平原农业生产过程温室气体减排具有参考意义。

1 材料与方法

1.1 农场生产概况及数据来源

河北某种养一体规模化农场是集种植、养殖、沼气发酵、饲料加工和有机肥加工等多项产业于一体的国家级循环农业园区,是华北平原典型的循环农业模式。以农场2014年的生产情况为例,分析其温室气体排放特点。小麦-玉米一年两熟是其主要种植制度,种植面积1 000 hm2,小麦单产6 000 kg·hm-2,玉米单产6 750 kg·hm-2。小麦和玉米两季施氮量为557.88 kg·hm-2,其中化肥氮231.26 kg·hm-2。农田生产系统中能源消耗主要为旋耕、播种和收获等耗柴油188.25 kg·hm-2,作物生长期间灌溉耗电1 800 kW·h·hm-2。

养殖中奶牛存栏量为1 400头,其中犊牛(平均体重180 kg)420头,育成牛(平均体重450 kg)700头,泌乳牛(平均体重600 kg)280头,年产奶1 460 t;肉牛存栏量为3 000头,犊牛(平均体重180 kg)1 000 头,育肥牛(平均体重550 kg)1 400头,架子牛(平均体重250 kg)600头;猪场中母猪(平均体重210 kg)存栏量为2 400头,年出栏生猪(平均体重100 kg)60 000头。出栏猪育肥过程中主要经过仔猪(平均体重12 kg,70 d)、生长猪(平均体重45 kg,30 d)和育肥猪(平均体重90 kg,90 d)3个生长阶段。公司现已投入使用的沼气池达8 000 m3,还有3 000 m3沼气池待使用,养殖场年产粪尿204 035 t,其中65%直接进入沼气池,35%通过开放厌氧塘粪便处理系统贮存。沼气发酵所产沼气用于发电,2014年产气量182.5万 m3,年发电量315.36万kW·h,主要供养殖场和饲料加工及农场日常使用。

农场中的饲料主要包括青贮玉米、牧草等粗饲料和玉米、麦麸和豆粕等精饲料。养殖年消耗青贮玉米8 000 t、玉米籽粒13 294 t、麦麸6 787 t和豆粕5 781 t。其中麦麸和豆粕全部从农场外购买,玉米籽粒除农场生产的6 750 t外,其余的外购。外购玉米籽粒、麦麸和豆粕的产量和施氮量根据河北省实际生产情况取值[27]：玉米产量为6.30 t·hm-2,施氮量为0.21 t·hm-2;小麦产量为6.00 t·hm-2,施氮量为0.225 t·hm-2,小麦加工后出麸率为25%,加工小麦耗电0.048 MW·h·t-1;大豆产量为2.032 t·hm-2,施氮量为0.105 t·hm-2,豆粕为大豆榨油后的副产品,豆粕率为80%,加工大豆耗电0.03 MW·h·t-1[17]。

1.2 系统边界的确定

根据农场种植和养殖生产过程中相关的温室气体排放活动确定系统边界。农田生产过程主要为氮肥(化肥和粪肥)施用、化肥氮生产、灌溉耗电以及田间管理等机械能耗所排放的温室气体。养殖场排放源主要包括动物肠道发酵、饲料生产和加工、粪便贮存及养殖场日常管理运输等能耗所产生的温室气体。另外,根据碳平衡原理[28],粪便进入沼气池发酵过程产生的温室气体为0。

1.3 温室气体排放量计算公式

化肥氮和粪肥田间施用过程中N2O排放、动物胃肠道发酵产生的CH4排放和饲料生产加工过程中的温室气体排放计算公式参照文献[17];粪便贮存过程中N2O排放和粪便贮存过程中CH4排放的计算公式参照文献[14]。

1.4 参数选择与说明

CO2、CH4和N2O的增温潜势值根据文献[29]分别取1、25、298。CO2、CH4和N2O的计算结果皆根据各自的当量因子以CO2当量表示。

小麦和大豆的种植过程和加工能耗带来的温室气体排放根据分配系数分配给麦麸和小麦粉、豆粕和豆油。分配系数参照文献[17]进行计算。

(1)

式(1)中,Wi为饲料组分i的排放量分配系数;Ri为谷物i加工的副产品产出率(小麦的出麸率或大豆的出豆粕率),%;Pi为谷物i的副产品(麦麸或豆粕)价格,元·kg-1;Pci为谷物i主产品(小麦面粉或豆油)价格,元·kg-1。根据2014年河北省小麦和大豆生产情况,小麦面粉价格为3.05元·kg-1,麦麸价格为1.36元·kg-1,大豆豆油价格为6.75元·kg-1,豆粕价格为3.4元·kg-1,根据公式可计算出麦麸和豆粕的分配系数分别为0.13和0.67。

温室气体排放因子参数见表1[14,29-34]。

表1 温室气体排放因子参数

Table 1 Parameters of factors affecting GHG emission in calculations

参数含义描述单位排放源取值文献来源efNDM粪肥田间施用的N2O直接排放系数t·t-1土壤排放0.0105[30]efND氮肥田间施用的N2O直接排放系数t·t-1土壤排放0.0105[30]FGAS氮肥以NH3-N和NOx-N形式挥发系数t·t-1氮挥发0.1[29]FGASM粪肥以NH3-N和NOx-N形式挥发系数t·t-1氮挥发0.2[29]efNH大气氮沉降N2O排放系数t·t-1氮沉降0.01[29]FLM粪肥的渗漏损失系数t·t-1渗漏损失0.25[31]FL氮肥的渗漏损失系数t·t-1渗漏损失0.25[31]efNL渗漏或径流氮损失的N2O排放系数t·t-1氮淋洗0.0075[29]efMAj1奶牛胃肠道发酵CH4排放系数kg·头-1·a-1胃肠道109[29]efMAj2肉牛、犊牛肠道发酵CH4排放系数kg·头-1·a-1胃肠道57[29]efMAj3育肥猪(平均体重100kg)肠道发酵CH4排放系数kg·头-1·a-1胃肠道1[29]Nrate1每1000kg奶牛体重氮排泄率kg·d-10.47[29]Nrate2每1000kg肉牛体重氮排泄率kg·d-10.34[29]Nrate3每1000kg生猪体重氮排泄率kg·d-10.5[29]EF2舍内粪污贮存N2O排放kg·kg-1舍内0.002[29]BOLT1每头奶牛(350kg)粪污的最大CH4产生潜力m3·kg-1蓄粪池0.13[29]BOLT2每头肉牛(319kg)粪污的最大CH4产生潜力m3·kg-1蓄粪池0.1[29]BOLT3每头生猪(28kg)粪污的最大CH4产生潜力m3·kg-1蓄粪池0.29[29]DCH4CH4密度t·m-3蓄粪池0.00067[32]MCFj开放厌氧塘的CH4转换因子蓄粪池70%[29]VSdefault1每头奶牛日排泄的挥发性固体干物质(默认值)kg·d-1蓄粪池2.8[29]VSdefault2每头肉牛日排泄的挥发性固体干物质(默认值)kg·d-1蓄粪池2.3[29]VSdefault3每头生猪日排泄的挥发性固体干物质(默认值)kg·d-1蓄粪池0.3[29]UFb不确定性的修正因子0.94[14]MS进入系统内的粪污比例35%实地调查efNC氮肥生产的CO2排放系数t·t-14.77[33]EFa电网排放因子t·MW-1·h-1华北电网0.8936[34]EFdiesel柴油燃烧的排放因子t·t-13.16[29]EFKm,CO2道路运输kg·km-11.01[29]

温室气体排放系数根据河北省饲料作物生产和农场的具体情况,结合国内研究成果和文献[29]选择。养殖场中温室气体排放基于猪、肉牛和奶牛2014年存栏量进行计算,但由于存栏猪、牛群结构和体重有所不同,因此在计算动物胃肠道发酵CH4排放、粪便贮存过程中N2O和CH4排放时,均按照不同类型猪、肉牛、奶牛各阶段平均体重及维持时间,对照表1进行排放因子折算,进而计算温室气体排放总量。

2 结果与分析

2.1 农场农田生产和养殖子系统各环节温室气体排放量及所占比例

农场生产活动中,农田生产系统排放的温室气体(以CO2当量计,下同)为9 136.83 t·a-1,占农场年总排放量的28.09%(表2)。其中,农田系统的化肥氮、粪肥施用以及化肥氮生产过程中的温室气体排放所占比例较高,分别占农田生产总排放量和农场年总排放量的71.46%和20.08%;其次为机械和灌溉能耗,占农田生产总排放量的28.54%。由此可知,农田系统中温室气体排放主要来自氮肥和粪肥施用及生产氮肥所产生的温室气体,其中化肥氮生产和田间施用环节温室气体排放量为4 330.80 t,占农田生产总排放量的47.40%,为主要排放源。

表2 农田生产系统温室气体排放量及占农场总排放量的比例

Table 2 GHG emission from the farming system and its contribution to the total from the farm

排放源排放量/(t·a-1)占农场总排放量的比例/%化肥氮生产1872.325.76化肥氮施用2458.487.56粪肥施用2198.686.76机械能耗998.873.07灌溉能耗1608.484.94合计9136.8328.09

农场养殖系统主要包括生猪、肉牛和奶牛养殖以及饲料生产加工等生产活动,温室气体主要来源于动物肠道发酵、饲料生产加工、粪便贮存及日常管理等生产过程。由表3可知,养殖系统温室气体年排放总量为23 391.19 t·a-1,占农场年排放总量的71.91%。其中,贡献最大的是粪便贮存过程排放,为11 275.26 t,占农场总排放量的34.66%。由于养殖规模较大,而且现有沼气池容积不能容纳全部粪便进行沼气发酵,使得大量粪便集中贮存,从而导致温室气体排放增多;农场生猪和肉牛饲养量较大,对精饲料需求较多,因此饲料生产和加工过程中的温室气体排放也占农场总排放量的21.24%。由于外购了大量的玉米籽粒和麦麸、豆粕等精饲料原料,外购饲料生产过程中的化肥氮施用也排放了大量的温室气体。此外,动物肠道发酵的温室气体年排放量占年总排放量的15.48%。

表3 养殖生产系统温室气体排放量及占农场总排放量的比例

Table 3 GHG emission from the livestock rearing system and its contribution to the total of the farm

排放源生产环节排放量/(t·a-1)占农场总排放量的比例/%肠道发酵生猪养殖 551.30奶牛养殖2779.00肉牛养殖1705.00合计5035.3015.48饲料生产与加工1)生猪养殖4935.52奶牛养殖667.24肉牛养殖1305.59合计6908.3521.24粪便N2O排放生猪养殖131.92奶牛养殖31.41肉牛养殖44.75合计208.080.64粪便CH4排放生猪养殖9845.44奶牛养殖836.31肉牛养殖385.43合计11067.1834.02柴油CO2排放2)生猪养殖33.27奶牛养殖80.42肉牛养殖58.59合计172.280.53总计23391.1971.91

1)包括外购麦麸和豆粕在生产和初加工时的用电排放量及农场进行精、粗饲料加工时的用电排放量;2)指养殖场日常管理机械能耗排放量。

2.2 农场内产品单位产量GHG排放量

农田和养殖过程中生产单位产品所排放的温室气体见表4。由表4可知,生产1 t小麦籽粒的温室气体排放量为1 059.39 kg,生产1 t玉米籽粒的温室气体排放量为411.92 kg。养殖生产中,生产1 kg单位活体生猪的温室气体排放量为2.58 kg,低于BASSET-MENS等[35](3.5 kg)和BLONK等[36](3.7 kg)的研究结果,与周军[37]的研究结果(大规模养殖户生命周期内单位活体猪CO2排放当量为2.978 kg)基本一致;奶牛养殖中生产1 kg原奶的温室气体排放量为1.04 kg,和新西兰、瑞典及德国的原奶生产温室气体排放范围(0.93～1.3 kg)一致[38],与国内其他规模化奶牛养殖场单位产品原奶生产排放1.398 kg温室气体[17]的研究结果相当。如果参照文献[17]折算成按蛋白质和脂肪含量纠正的牛奶(FPCM)产量,生产1 kg FPCM的温室气体排放量为1.14 kg,低于国内规模化奶牛养殖场生产1 kg FPCM温室气体排放量(1.71 kg)[39],也低于集约化养殖的全球平均水平(生产1 kg FPCM 排放2.8 kg温室气体)[40]。按奶牛养殖场年总排放量折算,每头存栏奶牛平均年排放温室气体3.1 t,低于某些规模化奶牛场的平均排放量(4.9 t)[14]。养殖生产1 kg单位活体肉牛的温室气体排放量为10.00 kg,与国内规模化肉牛养殖育肥期间的温室气体排放强度(10.16 kg)研究结果一致[15]。

表4 农场各系统单位产量温室气体排放量

Table 4 GHG emissions per unit output relative to system in the farm

系统功能单位排放量/kg作物种植系统1t小麦籽粒1059.391t玉米籽粒411.92猪生产系统1kg活体重2.58奶牛生产系统1kg原奶1.041kgFPCM1.14肉牛生产系统1kg活体重10.00

FPCM为按蛋白质和脂肪含量纠正的牛奶。

3 讨论

3.1 农场农田生产系统减氮(化肥)对温室气体减排的影响

目前农场的种植结构中,小麦-玉米两熟的农田面积占总种植面积的94.34%,生产过程基本机械化。种植过程中除小麦播种前施入282.10 kg·hm-2粪肥氮作为底肥外,还施用231.26 kg·hm-2化肥氮作为底肥和追肥,再加上玉米播种时施用的161.26 kg·hm-2化肥氮,小麦、玉米两季仅化肥氮施用量就达392.52 kg·hm-2,造成了大量N2O排放,导致农田成为N2O的主要排放源。根据河北平原高产小麦、玉米栽培研究,在产量达到18 845.25 kg·hm-2的情况下,施氮量为420～480 kg·hm-2[41]。因此,减氮尤其是减少化肥氮的施用,一方面可减少因化肥氮田间施用所排放的温室气体,而且也可减少化肥氮生产过程中的温室气体排放,是目前农场温室气体减排的关键措施之一[6-9,39]。随着粪肥施用年限的增长,不仅可以改善土壤物理结构,改良土壤肥力特性,增加土壤养分,而且能够显著提高水分利用效率[42],农场可逐渐减少并停止施用化肥氮。根据情景分析,当小麦、玉米种植中的化肥氮施用量减少125.51 kg·hm-2时,在不影响作物产量情况下,温室气体可以年减排1 384.79 t,占农田生产系统总排放量的15.6%。

养殖生产中,每年需要从农场外购买6 544.47 t玉米籽粒、6 787 t麦麸和5 781 t豆粕,外购玉米、麦麸和豆粕主要来自农户种植,而目绝大部分农户基本不施用有机肥,外购玉米、麦麸和豆粕的生产消耗1 609.53 t化肥氮,间接增加农场温室气体排放。因此,可采取相关措施减少外购精饲料,间接减少化肥氮施用,这也是农场温室气体减排的潜力所在。

3.2 改善粪便综合管理方式对农场温室气体减排的影响

随着农场养殖规模的不断扩大,动物粪便堆积贮存时,在厌氧条件下会产生大量CH4和N2O等温室气体,对环境构成极大威胁。当有限的耕地不能全部容纳养殖废弃物时,有必要综合利用多种废弃物处理和资源化利用方式来达到更好的经济和环境效益[43]。在可供选择的动物粪便污染控制技术中,沼气发酵可减少温室气体排放[16,28,44-47]。

农场通过建设沼气池对畜禽粪便进行综合利用,除已投入使用的8 000 m3沼气池外,还将投入建造一套3 000 m3的沼气发酵设施,当农场沼气发酵池达到11 000 m3时,年处理粪便量可增加11%,与不使用沼气发酵相比可多减排15.68%。另外,目前农场沼气发电替代国家电网电力可间接减排温室气体2 818.06 t·a-1。根据调查,农场建造沼气池虽然可以得到政府的相应补贴,但仍需要投入大量资金进行维护,而处理废弃物的经济利润较低[43]。因此,相关部门应根据当地的排放标准和环保要求等给予一定的经济补贴和奖励。另外,对不能进入沼气池发酵的粪便,在贮存过程中可添加小麦秸秆生物质炭和过磷酸钙等物质,已有研究表明这些措施均可显著降低堆肥过程中的温室气体排放[48-49]。

3.3 改善饲料结构对农场温室气体减排的影响

目前,农场养殖的奶牛和肉牛粗饲料以青贮玉米秸秆为主,只添加少量的高丹草和苜蓿等优质牧草。根据WANG等[39]的研究,对奶牛养殖而言,温室气体排放量和牛奶产量与饲料中的精饲料、青贮饲料及苜蓿等成分密切相关,改善饲料构成可减少生产单位质量蛋白质的温室气体排放。研究表明,当采用3 kg苜蓿替代1.5 kg精饲料时,牛奶产量将提高11%,如果苜蓿生产中不施用化肥,总温室气体排放量将增加2%,但生产1 kg FPCM的温室气体排放将减少8%;而当替代的苜蓿生产施用化肥情况下,总温室气体排放量将增加5%,但生产1 kg FPCM的温室气体排放将减少5%[39]。因此,在奶牛养殖时增加苜蓿和高丹草等优质牧草,虽然总温室气体排放量有所增加,但可降低单位产品的温室气体排放。

4 结论

种养一体规模化农场在正常运行状态下的温室气体年总排放量为32 528.02 t,其中农田生产系统排放占28.09%,养殖场排放占71.91%。粪便贮存管理、饲料生产和加工、肠道发酵、氮素生产和施用等生产环节是农场温室气体的主要排放源,分别占总排放量的34.66%、21.24%、15.48%和20.08%。生产1 t小麦和玉米籽粒的温室气体排放量分别为1 059.39和411.92 kg;生产1 kg牛奶(原奶)和FPCM的温室气体排放量分别为1.04和1.14 kg,低于全球平均水平;生产1 kg活体猪和肉牛的温室气体排放量分别为2.58和10.00 kg,与国内其他集约化养殖场的排放量相当。

农场中,化肥氮生产和施用、外购大量的玉米等精饲料原料及粪便贮存过程排放了大量的温室气体,是减排的潜力所在。通过情景分析,在减少化肥氮施用、增加进入沼气发酵池粪便等情形下,可直接或间接减少大量的温室气体排放,减排潜力巨大。另外,加强粪便贮存管理和改善饲料结构,也是直接或间接减排的重要措施。

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(责任编辑：许素)

Estimation of Greenhouse Gas Emissions in Scaled Crop-Livestock Integrated Farms in North China Plain.

SHIPeng-fei,ZHENGYuan-yuan,YANGDong-yu,DANGJing,WANGGui-yan

(College of Agronomy, Agricultural University of Hebei, Baoding 071001, China)

The North China Plain is one of the most important crop and livestock production regions, and large-scaled crop and livestock integrated farms are common and typical of the region and thought to be an effective way to solve the environment pollution. Emission of greenhouse gases from the crop and livestock system is already accepted as a main cause of climate change. The objective of this study is to quantify greenhouse gas (GHG) emission from a farm of such a nature in the North China Plain. The life-cycle-based assessment method was used to estimate GHG emission during the operation of the farm by referring to the calculation methodology and emission coefficients specified in the “IPCC 2006 National Guide for and List of GHG” . Results show that the annual total GHG emission from the farm was 32 528.02 t (CO2-equivalence, the same below), among which the farming system contributed 28.09%, and the livestock system did 71.91%. During the operation of the farm, the processes of livestock waste handling and storage, animal feed production and processing, intestinal fermentation and nitrogen production and application were the main sources of GHG emission, contributing 34.66%, 21.24%, 15.48% and 20.08% to the total, respectively. The production of 1 kg of wheat and maize grains emitted 1 059.39 and 411.92 kg, respectively; the production of 1 kg of raw milk and 1 kg of fat-protein corrected milk (FPCM) did 1.04 and 1.14 kg, respectively, which was lower than the average of the world; and production of 1 kg of live pig and beef cattle did 2.58 and 10.00 kg, respectively, similar to those from other intensive animal farms in the country. Scenario analysis shows that to reduce N (fertilizer) application rate, improve the capacity of handling and treating livestock waste, intensify N management and modify feed composition may directly or indirectly mitigate GHG emissions from such farms.

mixed farm; farm level; greenhouse gas; emission reduction potential