青岛地区猪温室气体排放量评估

李培培，张宝珣，李和刚，刘开东，王建华

（青岛市畜牧兽医研究所，山东 青岛 266100）

青岛地区猪温室气体排放量评估

李培培，张宝珣，李和刚，刘开东，王建华*

（青岛市畜牧兽医研究所，山东 青岛 266100）

畜牧业是农业温室气体（GHG）的重要来源。通过开展青岛市猪GHG气体排放量估算与评价，结果表明：青岛市2013-2016年猪肠道发酵甲烷、粪便管理中产生的甲烷和氧化亚氮排放量分别为2 076.00 t、10 546.10 t和363.30 t；2013年猪GHG排放量最高，为50.76万吨二氧化碳当量（CO2-eq），2013-2016年呈下降趋势，降幅22.91%。应结合青岛地区猪GHG排放特点，尽快开展减排技术研究，提出猪GHG减排策略。

猪；甲烷；氧化亚氮；温室气体；青岛

温室气体（Greenhouse gas，GHG）指大气中由自然或人为产生的能够吸收和释放地球表面、大气和云射出的热红外辐射谱段特定波长辐射的微量气体成分[1]。其排放导致温室效应，使全球气温上升。畜牧业排放的二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）已成为GHG的主要来源[2]，我国畜禽饲养量大，GHG减排形式严峻。2016年10月，国务院印发《“十三五”控制温室气体排放工作方案》中指出：到2020年，单位国内生产总值CO2排放比2015年下降18%。畜牧业GHG减排任重道远，如何估算各畜种的GHG排放量，并对其进行评价，成为需首要解决的问题。

生猪产业是青岛地区畜牧业的支柱产业之一，其GHG排放量估算和评价对畜牧业GHG减排具有重要意义，本文依据联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）和《低碳发展及省级温室气体清单编制培训教材》方法对青岛市猪GHG排放进行估算和评价，以期对评估畜牧业GHG排放潜力提供参考，为青岛市发展大都市畜牧业，探索符合环保要求的低碳型养猪模式提供理论依据。

1 数据和方法

1.1 数据来源

2013-2016年，青岛市能繁母猪存栏和生猪出栏量（见表1）依据市场行情波动，2013年生猪出栏量最大，为382．57万头，2016年出栏数量最少，为294．86万头。文内能繁母猪年平均饲养量按照年末存栏量计算，全年饲养；根据调研，生猪平均出栏日龄为200 d，生猪年平均饲养量可按如下公式计算：

式中： 为生猪年平均饲养量，头； 为年度生猪出栏量，头；200、365单位为d。

根据《低碳发展及省级温室气体清单编制培训教材》，青岛属华东地区，猪GHG排放因子见表2。

1.2 估算方法

本文采用《低碳发展及省级温室气体清单编制培训教材》中的方法对该地区猪GHG排放量进行估算，公式为：

GHG排放潜力以CO2-eq计， CH4和N2O在100a时间尺度上的全球增温潜势（Global Warming Potential，GWP）分别为等质量CO2的28倍和265倍[3]。所以GHG排放潜力计算公式为：

2 结果与分析

2.1 猪肠道发酵CH4排放量

动物肠道发酵CH4排放是指动物在正常的代谢过程中，寄生在消化道内的微生物发酵消化饲料时产生的CH4的排放[1]。非反刍动物肠道发酵CH4排放量小，受动物种类、生长阶段、体重、采食饲料数量及质量、及生产水平的影响，其中采食量和饲料质量是最重要的影响因子[6]。青岛地区猪饲养量大，因而应将其肠道发酵甲烷排放量计入GHG排放量。该地区猪肠道发酵CH4排放量估算结果见表3，2013-2016年均排放量为2 076．00 t，2013年能繁母猪存栏量、生猪出栏量均最高，因而肠道发酵CH4排放量最大，为2343．26 t，而重庆2010年猪肠道CH4排放量为1．548万吨[4]，为青岛市2013年排放量的6．61倍。2009年江苏省猪肠道CH4排放量为1．858万吨[5]，是青岛市2013年排放量的7．93倍。

2.2 猪粪便管理CH4和N2O排放

动物粪便管理CH4和N2O排放是指从动物粪便排泄到施入土壤之前，在运输、储存及处理过程中产生的CH4和N2O，排放量取决于粪便中氮、碳含量及储存时间和处理方式等。青岛市2013-2016猪粪便管理CH4和N2O排放结果见表3，年平均排放量分别为1．05万吨、363．30 t，2013年能繁母猪存栏和生猪出栏量均最高，因而粪便管理CH4和N2O排放量最大，分别为1．19万吨和410．07 t。重庆2010年猪粪便管理CH4和N2O排放量分别为6．512万吨和0．248万吨[4]，分别为青岛市2013年排放量的5．47和5．95倍；江苏省2009年猪粪便管理CH4和N2O排放量分别为5．575万吨、2 000 t[5]，是青岛市2013年排放量的5．11、5．34倍。

2.3 2013-2016年青岛市猪GHG排放潜力

2013-2016年青岛市猪GHG排放潜力见表4。该地区2013年猪GHG排放量最高，为50．76万吨，2013-2016年排放潜力呈下降趋势，降幅22．91%。粪便管理过程中CH4的排放是猪GHG的一大来源，占GHG排放潜力的65．66%。

2.4 2016年青岛各地区GHG排放情况

如图1所示，2016年平度市GHG排放潜力最大，为12．46万吨，其次为莱西市，9．10万吨，分别占2016年青岛市GHG排放潜力的31．85%、23．27%，两市是青岛市主要的生猪养殖基地，生猪出栏量占全市的54．99%，故GHG排放量大，所以将是猪GHG减排的重点区域。

表1 2013-2016年青岛市生猪基础数据（万头）

表2 猪GHG排放因子[1]（kg/头·a）

表3 青岛地区猪GHG排放量估算结果（t/a）

表4 青岛市猪GHG排放潜力（万吨）

图1 2016年青岛市各地区猪GHG排放潜力 （万吨）

3 讨论

3.1 GHG排放量估算的影响因素

猪GHG排放量的估算具有一定的不确定性。首先，排放因子是估算GHG的主要参数，但其受较多因素影响，如猪的生长发育水平、养殖环境状况、日粮组成、粪便贮存及利用方式等，因无法精确定位到所有因素，所以估算值在一定程度上存在偏差。其次，猪年均饲养量与GHG排放潜力呈正比，但数据具有不确定性，尽管生猪按年出栏量换算为年均饲养量，但死淘数据未计入，也未考虑种公猪，但能繁母猪淘汰计入生猪，使计算偏差相互抵消。

3.2 猪GHG减排措施

现今，畜牧业GHG减排已成为研究的热点，国务院明确提出要控制畜禽GHG排放，而猪是畜牧业GHG的主要排放源之一，所以推进生猪的标准化规模养殖，推进养殖废弃物综合利用，发展低碳养殖，是青岛市生猪产业的发展趋势。

3.2.1 粪便CH4和N2O减排

猪粪便管理产生的CH4和N2O占其GHG排放量的87．07%，因此通过改善猪粪便的储存和利用方式，可有效实现GHG减排。改善猪日粮组成或加入营养添加剂、改进粪便储存和处理方式是GHG减排的主要途径。

已有研究表明，当猪的日粮组成发生变化，其营养成分的代谢途径、粪便成分等都随之变化，进而影响GHG的排放。黎学琴等[7]研究了低蛋白日粮对规模猪场GHG减排的影响，发现与普通饲料相比，采用低蛋白日粮可实现GHG减排量（0．82±0．40）kg CO2-eq/kg增重，其主要减排途径是减少了粪便管理过程中N2O的排放。另外，试验证明，营养添加剂的使用，可提高畜禽日增重10%～30%，而相对减少单位畜产品的CH4排放量10%～40%[8]。因而在保持猪生产性能稳定的情况下，通过优化日粮组成、使用营养添加剂、提高饲料利用率等，可降低其GHG排放。

粪便的成分、储存温度、水分等对GHG排放均有影响，可通过改善粪便存储条件、采用固体粪便处理方式、减少粪便储存时间等实现GHG减排。规模化养猪场可采用干清粪工艺收集粪便，利用沼气新技术、新工艺，在有效利用猪粪便的基础上，实现GHG的减排。近年来，青岛市十分重视GHG减排，通过对标准化养殖场、养殖废弃物处理基础设施建设、规模化沼气工程、有机肥加工等出台补贴政策，及对养殖场（户）进行现代畜牧业培训等，使青岛市畜禽废弃物处理和资源化走在全国前列。

3.2.2 发展低碳畜牧业

发展低碳畜牧业，是减轻环境污染、实现资源再利用的重要举措。低碳畜牧业是在现代畜牧业发展模式基础上发展起来的一种集生态、循环、绿色、低排放为一体的兼顾经济、生态和社会效应的畜牧业发展模式[9]。即在追求优质、高产、安全的基础上，增强低碳排放意识，在养殖过程中尽可能降低能耗、减少GHG的排放。低碳畜牧业的本质是节能减排，依靠先进科技支撑，充分利用畜禽废弃物，发挥其再生价值，最大限度地减少污染物的排放，实现资源的循环利用。

从GHG减排和发展大都市畜牧业角度出发，需要对猪GHG排放进行评价，开展符合区域特点的GHG减排技术研究，进而推动青岛市畜牧业GHG减排和治理步伐，推进畜牧业的可持续发展。

[1] 国家发展和改革委员会办公厅．低碳发展及省级温室气体清单编制指南培训教材[M]．北京：国家发展和改革委员会，2013．

[2] 覃春富，张佩华，张继红，等．畜牧业温室气体排放机制及其减排研究进展[J]．中国畜牧兽医，2011，38(11)： 209-214．

[3] 核心撰写小组．气候变化2014，综合报告[R]．日内瓦：政府间气候变化专门委员会，2014．

[4] 韦秀丽，高立洪，徐进，等．重庆市畜牧业温室气体排放量评估[J]．西南农业学报，2013，26(3)：1235-1239．

[5] 徐兴英，段华平，卞新民．江苏省畜禽养殖温室气体排放估算[J]．江西农业学报，2012，24(6)：162-165．

[6] 周静，马友华，杨书运，等．畜牧业温室气体排放影响因素及其减排研究[J]．农业环境与发展，2013，30（4）：78-82．

[7] 黎学琴，马文林，邓柏林，等．低蛋白日粮对规模猪场温室气体减排效果研究[J]．家畜生态学报，2014，35（6）：69-75．

[8] 樊霞，董红敏，韩鲁佳，等．肉牛甲烷排放影响因素的试验研究[J]．农业工程学报，2006，22（8）：179-183．

[9] 陈瑶．中国畜牧业碳排放测度及增汇减排路径研究[D]．东北林业大学，2016．

2017-06-09）

国家自然科学基金“猪血管内皮细胞NFkB p65基因敲除及其相关信号转导数学模型的建立（31301936）”；青岛市财政专项资金项目“农业部华东动物营养与饲料科学观测实验站运行经费”。

李培培(1982.12-)，女，汉族，硕士，主要从事畜牧兽医工作。E-mail：lipeipei1982@163.com，Tel：0532-87661178。

*通讯作者：王建华(1976-)，男，高级畜牧师，E-mail：jhwang_126@126.com。