河南省畜禽养殖温室气体排放情况与思考

刘太记，睢富根，王靖楠，刘运平，赵杨杨

（1.河南省畜牧总站，河南 郑州 450000；2.新乡市畜牧技术推广站；3.河南省种牛遗传性能测定中心）

农业是推进碳达峰、碳中和的重要领域，畜禽养殖是农业温室气体主要排放源，是农业减排固碳的重点环节。我省是畜牧大省，畜禽养殖总产值占全省农业总产值的30%左右，猪牛羊禽饲养量位居全国前列，在全省实现碳达峰、碳中和的进程中举足轻重。加快推进畜禽养殖温室气体减排，将是推动农业双碳目标实现和畜牧业高质量发展必须突破的瓶颈。笔者依据全省畜牧业行业数据，参照《省级温室气体清单编制指南（试行）》（2011）给出的系数和方法，对全省畜禽养殖温室气体排放情况进行测算分析，以期为推进河南省“十四五”农业温室气体减排和碳达峰、碳中和目标实现提供参考。

1 测算数据获取与方法

1.1 测算基值

全省畜禽养殖综合规模化率67.3%，规模养殖场粪污处理设施配套率100%，畜禽粪污资源化利用率80%。生猪规模养殖比重73.4%，年均PSY18 头、产仔2.2 窝、生产节律13 批、养殖周期168 d，育肥猪出栏体质量60 kg/头；奶牛规模养殖比重90%、饲养周期365 d，平均单产8.6 t/头、乳脂率4%；肉牛养殖规模比重29.8%，饲养周期365 d，育肥期平均日增重1.27 kg/d、出栏体质量500 kg/头；蛋鸡规模养殖比重68.5%，160 d平均产蛋率79%、产蛋期死淘率1.2%；肉鸡规模养殖比重78.1%，饲养周期42 d，平均死淘率5%；肉羊规模养殖比重21.2%，饲养周期210 d、羔羊成活率95%、出栏体质量30 kg。

1.2 测算边界

畜牧业生产中温室气体排放源主要来自畜禽消化道中不同微生物对营养物质消化降解排放的CH4、畜禽粪便收集处理过程中产生的CH4和N2O、畜禽养殖能量消耗排放的CO2及畜产品生产贮存中CO2排放。目前除联合国粮食及农业组织（FAO）就畜牧业对全球变暖的作用开展全面评价外还没查阅到有关畜牧业全系统的评估资料，为此畜产品生产贮存中CO2排放只作为最终测评数据核对参考，不列入计算。同时考虑到随着畜禽粪污资源化利用深入推进和畜禽养殖生产社会化程度快速提升，畜禽粪污资源化利用程度将对畜禽全生命周期温室气体测算产生影响，成为畜禽养殖温室气体排放测算中不可或缺的影响因子，笔者将畜禽粪污资源化利用量纳入畜禽养殖温室气体测算边界范围。综合上述内容，笔者制定了测算方法并对畜禽养殖活动中温室气体排放情况进行了测算。

1.3 测算方法

1.3.1 畜禽粪污产生量及年平均氮排泄量测算，依据全省畜禽养殖量，按照《河南省畜禽粪污资源化利用设施建设指南》给出的计算方法进行测算。

1.3.2 畜禽肠道发酵CH4排放、畜禽粪便管理CH4和N2O

排放按照《省级温室气体清单编制指南（试行）》（2011）提供的默认参数和方法进行测算。

1.3.3 畜禽养殖能量消耗CO2排放按照全省生产水平能量消耗均值，电力消耗CO2排放因子选取国家气候战略中心2019年华中区域电网级电网平均二氧化碳排放因子进行测算。

1.3.4 畜禽养殖温室气体排放因子及CH4和N2O 导致全球变暖潜能（GWP）取值。按照IPCC第五次评估报告中提出潜能值甲烷34 个GWP、氧化亚氮265 个GWP 取值进行测算。畜禽养殖温室气体排放因子见表1。

表1 畜禽温室气体排放因子

2 测算结果及分析

通过测算，2020年全省畜禽养殖产排粪污达12 750万吨，其中固体粪污4 423 万吨、液体粪污8 327 万吨；产排温室气体达4 164.98 万吨co2-eq，其中畜禽肠道发酵排放CH4气体1 865.23 万吨co2-eq、占总排放量的44.78%，畜禽粪便管理温室气体排放2 213.24 万吨co2-eq占总排放量的53.14%，能源消耗CO2排放86.51万吨co2-eq、占总排放量的2.08%，畜禽粪污资源化利用抵消CO2排放量1 770.59万吨co2-eq，温室气体排放环境总量2 394.39万吨co2-eq。

2.1 养殖情况分析

从近二十年的行业统计数据看（详见图1、图2、图3），畜禽养殖量除特殊情况（如疫情等）影响外，在保持基本存栏稳定的情况下稍有起伏。如市场猪肉供不应求、价格高时，激发养殖户养殖的积极性，使养殖量增加；市场猪肉供过于求、价格低迷时，打击养殖户养殖的积极性，造成养殖量减少，导致供给短缺，肉价上涨，周而复始，形成了所谓的“猪周期”。养殖量的上下浮动离不开市场消费需求这一决定性因素。近十年来，除2019年受非洲猪瘟疫情影响，其他年份全省生猪、肉牛出栏量一直在6 000万头、230万头上下波动，奶牛存栏连续5 年保持4.1%的增速。家禽因近两年非洲猪瘟造成肉食品供给紧张的市场需求存出栏上升到了历史峰值。《河南省乡村产业振兴五年行动计划》提出，到2025 年全省生猪出栏量保持在6 000 万头左右、肉牛出栏量达到400 万头左右、肉羊出栏量达到3 500 万只左右。奶牛存栏达到50 万头以上、奶产量300 万吨左右。按照牛、羊存栏量分别为出栏量的160%、80%推算，到2025年我省肉牛存栏约600万头，饲养量1 000万头；羊存栏约2 500 万只，饲养量6 000 万只。据近几年畜禽存、出栏量统计，《河南省乡村产业振兴五年行动计划》设定的发展目标已趋于峰值。

图1 河南省2000年至2020年猪、牛、羊存栏量

图2 河南省2000年至2020年禽存栏量（万羽）

图3 河南省2010年至2020年禽出栏量（万羽）

2.2 市场分析

畜禽饲养量增加取决于畜产品消费市场需求，畜产品消费量增加取决于消费人群及消费水平。河南省第七次全国人口普查公报显示，全省常住人口与第六次全国人口普查相比，10 年共增加5 341 952 人，增长5.68%，年平均增长率为0.55%，但60 岁及以上人口的比重上升至18.08%、65 岁及以上人口的比重上升至13.4%。按照不同年龄营养需求测算（详见表2），2020年比2010年肉类总需求仅增加5.24 万吨，年均增长0.12%。按照我国营养学家设计的“平衡膳食营养宝塔”推荐的每人每天50～75 g 肉类摄入量测算，肉类总量需求增加更是有限。国际食物政策研究所2016 年发布的《2016 全球粮食政策报告》中显示，我国人均肉类消费量约为59 kg，已达到世界平均数的两倍。肉类总量需求趋势与笔者测算结果趋于一致，详见图4。

图4 河南省1999年至2020年肉、蛋、奶总产量

表2 全省常住人口数量年龄构成及营养需求测算表

2.3 温室气体排放情况分析

2010到2020年，全省畜禽养殖温室气体排放量总体呈现下降的趋势（详见图5、图6），其间有两次明显变化，第1次是从2010年4 989.65 万吨co2-eq下降至2016年的3 957.70 万吨co2-eq；第2 次变化是从2016 年的3 957.70 万吨co2-eq 上升至2018 年的4 295.89 万吨co2-eq；随后降至2019 年的4 068.16 万吨co2-eq、2020年的4 164.98 万吨co2-eq。总体来看，10年间温室气体年排放量峰值为2010年的4 989.65万吨co2-eq。

图5 2010年至2020年全省畜禽养殖量温室气体排放量（万t co2-eq）

图6 河南省2010年至2020年畜禽能量消耗温室气体排放量（万t co2-eq）

2.4 “十四五”期间畜禽养殖温室气体排放预测

碳达峰是指到某一个时间点，二氧化碳的排放量不再增长，达到峰值之后逐步降低。按照《河南省乡村产业振兴五年行动计划》提出的任务指标测算，2025 年全省畜禽养殖产排粪污达15 918.17 万吨，产排温室气体总量达4 789.29 万吨co2-eq，畜禽肠道发酵排放CH4气体2 197.52 万吨co2-eq、畜禽粪便管理温室气体排放2 494.02 万吨co2-eq （CH4气体排放927.56 万吨co2-eq、N2O 排放1 566.46 万吨co2-eq）、能源消耗CO2排放97.75 万吨co2-eq）；畜禽粪污资源化利用抵消CO2排放量2 119.91万吨co2-eq，温室气体排放环境总量2 669.37万吨co2-eq。

根据测算数据分析，畜禽养殖温室气体排放绝对值取决于畜禽饲养量，畜禽饲养量绝对值取决于市场需求；温室气体排放环境总量取决于畜禽饲养量和畜牧业生产水平。按照《河南省乡村产业振兴五年行动计划》提出的畜禽存栏量，2025年全省畜禽养殖产生温室气体排放量又会达到一个新峰值，但随着现代养殖技术应用和粪污资源利用的进一步推进，温室气体总排放量呈降低趋势。

3 技术实践与减排思考

近年来，全省农业系统在省委省政府正确领导下，认真贯彻农业高质量发展与农业生态环境治理协同推进的系列政策举措，先后在全省64 个畜牧大县、8 个非畜牧大县开展以畜禽粪污处理利用设施配套为重点的畜禽粪污资源化利用项目建设，在24个县区开展以粪肥就地就近还田利用为重点的绿色种养循环农业试点项目建设，大力推进畜禽粪污资源化利用，积极探索农业绿色循环发展模式和技术路径，总结了一批可复制可推广的技术模式、应用场景和典型案例，为推进温室气体及NH3、H2S等臭气的有效减排和双碳目标实现提供经验借鉴。

3.1 畜禽消化系统温室气体减排技术

浚县奇昌种猪养殖有限公司、浚县鹤民公司通过调整生猪饲料配方，饲喂益生菌饲料、发酵中药等新型饲料，有效降低了生猪生产中温室气体及氨气、硫化氢等排放量，初步形成了发酵料生态养猪技术模式；滑县光明生态示范奶牛养殖有限公司、鲁山瑞亚牧业有限公司、济源赛科星牧业公司等奶牛场在不影响奶牛健康和生产性能的前提下,通过调整饲粮中非纤维性碳水化合物（NFC）和中性洗涤纤维（NDF）比例，实施低NDF组饲粮饲喂，有效降低泌乳高峰期奶牛瘤胃甲烷排放量，初步形成了泌乳高峰期奶牛低NDF 组饲粮低碳养殖模式。

3.2 畜禽粪污管理温室气体减排技术

确山、内乡县结合畜禽粪污资源化利用项目实施，通过对全县畜禽粪污全部实施地下化封闭贮存，摸索出了畜禽粪污“除臭-肥化-还田”利用技术模式（确山模式）、中小型养殖场粪污封闭肥化种养循环模式（内乡模式），并在全县推广应用，有效解决了畜禽粪污面源污染和气体的无组织排放问题。有研究成果显示，在相同面积下，蓄粪池覆盖时的甲烷排放总量明显少于露天时的排放总量，平均减少38%。河南省畜牧总站开展了双膜控碳技术（固体粪污PTFE膜堆肥，养殖污水HDPE膜厌氧处理）应用示范，形成了畜禽粪污全量收集膜处理技术、生猪健康养殖生态环境控制技术等技术集成，可有效解决粪污贮存臭气释放、厌氧池甲烷无组织排放、好氧堆肥氨氮流失等问题，降低畜禽粪污处理利用投入成本，提高劳动效率和经济效益。

3.3 畜禽养殖能量消耗温室气体减排技术

通过近几年大气污染防治攻坚“双替代”的改造，加上养殖场改良保温供暖设施，采用电代煤、气代煤等清洁能源进行供暖，大大降低了能量消耗所带来的温室气体排放。尤其是牧原公司、鸿瑞牧业等大型规模场通过现代数字化信息技术的应用构建了猪场及饲喂管理大数据中心，依托远程监测技术、智能识别技术、大数据技术、云计算技术、物联网技术，完全颠覆了传统养殖模式，实现了生猪饲养全过程无人值守智能化饲养管理模式，大大节约了饲养成本，降低了能量投入和消耗。能繁母猪PSY 提高了近30%，120 kg 育肥猪出栏日龄缩短了13 d、料肉比从2.75∶1下降至2.45∶1、头均节约饲料30 kg，节约人力成本70%以上，每头猪用水量比传统饲养降低50%。若在全省应用推广，按年出栏5 000万头生猪估算，节约饲料达300多万吨，节约用水将达4 000多万吨，减排温室气体约52万吨co2-eq。

3.4 种养循环碳中和技术

河南省息县、范县、内黄等县开展了碳氢核肥制备关键技术与产业化应用试验示范，把碳氢核肥喷施在作物的叶茎表面，可将空气中的二氧化碳吸附并富集在植物茎叶的周围供作物吸收，从而强化光合作用，提高光合速率，抑制光呼吸，加快叶绿素的生成，提高作物生长和干物质积累功能。长葛市大力推进秸秆“三化”综合利用，通过高标准基本农田建设、绿色增产、化肥农药减施、农业面源污染防控、有机肥替代化肥、作物轮作、秸秆还田等措施提升耕地质量。叶县农业农村局在农业农村部指导下，与世界银行共同启动了中国第一个气候智慧型农业项目——气候智慧型主要粮食作物生产项目，开展了气候智慧型生产技术模式试验示范。通过5年的实施，取得显著成效，项目区小麦和玉米合计平均亩产超1 000 kg，化肥用量由过去的每亩50 kg减少到40 kg，小麦平均增产5.5%～6.9%，累计完成固碳减排13.22 t co2-eq。

目前，从各项碳减排技术的测算结果来看，技术模式基本还处于探索和中试阶段。随着农业碳达峰、碳中和政策的实施，处于探索研究中的碳减排技术需要进一步完善，尤其需要对发酵料生态养猪技术模式中菌种稳定性、生物安全性进行论证，对确山模式、内乡模式及双膜控碳技术中的甲烷气体收集利用进行研究攻关和养殖场微沼气采集供暖设施设备研发。进一步搞好调查研究，挖掘更多优秀案例、总结更多典型模式、提炼更多可行路径，进一步完善技术方案、丰富应用场景，在探索实践中不断迭代更新，切实形成可复制、可推广的减排模式和应用场景，推进成果转化应用，全面提升碳减排、碳中和效率。