畜牧业温室气体的排放源及减排措施

菅瑞珍，贾生美 ，邢明勋，杨燕燕*，智 宇*

（1.内蒙古自治区农牧业科学院，内蒙古 呼和浩特 010030；2.巴彦淖尔市动物疫病预防控制中心，内蒙古 巴彦淖尔 015000；3.巴彦淖尔市绿色产业发展中心，内蒙古 巴彦淖尔 015000）

近年来，我国畜禽养殖业发展迅速，是发展中国家增长最快的农业部门之一。但是，畜禽养殖过程中会产生大量温室气体，给生态环境和气候会带来一定压力，这不仅影响畜牧业的可持续发展，还会对人类健康造成威胁。因此，关注和解决畜牧业温室气体排放是当前畜牧业发展的重要议题。

1 畜牧业温室气体排放源

1.1 直接排放源

1.1.1 肠道发酵。畜禽肠道内微生物发酵是产生CH4的最主要途径，肠道发酵产生的温室气体占畜牧业总排放量的43.7%，是最大的排放源。反刍动物肠道发酵产生的温室气体排放量远高于非反刍动物。有研究表明[1]，环境温度、饲料组成、饲喂时间、饲料添加剂、动物消化系统状态和微生物种群等都会影响畜禽CH4的排放量。

1.1.2 粪污处理。畜禽粪污中含有大量的有机物，在厌氧条件下，粪污中的有机物降解后产生CH4。同时，粪污在堆肥过程中通过微生物的硝化和反硝化作用生成N2O。在粪污未经适当处理的堆积过程中，N2O量会显著增加。粪污处理过程中环境温度、饲料种类、粪污中有机物含量、动物消化能力、pH值、碳氮比和堆肥方式等对温室气体的排放量有显著影响。据FAO报道，动物粪便管理所产生的N2O占畜牧业总排放量的65%。

1.2 间接排放源

1.2.1 饲料生产加工。畜禽在饲养过程中会消耗大量饲料，种植饲料过程中所使用的农药及化肥会产生N2O等温室气体。小麦、大豆和玉米等原料须经过收割、运输、筛选、粉碎、研磨、配料和混合等工艺制成供畜禽食用的饲料，在此过程中的能源投入会间接产生温室气体[2]。

1.2.2 设备设施能源消耗。在规模化养殖过程中需要消耗大量的能源用以照明、取暖、防寒、通风、自动化投喂和维持机械设备运转等，畜舍在建造过程中也会产生能源消耗，如建造过程中的设备安装、畜舍装修、材料运输，水电消耗等，这些机械化的运作过程及建造过程会间接造成畜牧业温室气体的排放。

1.2.3 动物产品加工及运输。畜禽在屠宰加工过程中会消耗能源，在加工后的肉制品通过物流渠道运往全国各地的过程中也会产生能源消耗，导致间接温室气体排放。有数据显示[3]，肉类和乳制品行业供应链上的温室气体排放量占欧盟成员国总排放量的15%。

2 畜牧业温室气体减排措施

2.1 源头管理

2.1.1 改进饲料加工工艺。通过过筛、膨化、制粒、蒸汽压片等环节处理，可减少霉菌、霉菌毒素含量，杀灭部分病原菌，提高饲料利用率，降低养分排泄量。例如，青贮收割时，将青贮秸秆粉碎，有利于畜禽对饲料的消化吸收，可降低温室气体的排放量。

2.1.2 升级饲料。饲料的成分及质量是决定畜禽生产力水平和饲料利用效率的关键性因素，对饲料成分进行创新研究可以显著减少畜禽肠道CH4排放，并且可以减少以CH4形式损失的饲料能量，使更多的能量用于提升畜禽的生产力。在畜禽饲料中添加天然饲料成分可以有效控制其肠道CH4的排放。研究表明，当将海藻作为哺乳奶牛的饲料成分时，CH4排放量可以降低67%；作为肉牛的饲料添加成分，海藻在日粮干物质的总混合配比中达0.2%时，CH4排放量可以下降98%[4]。Vazquez等[5]研究发现，在肉牛饲料中添加柠檬草可以降低33%的CH4排放量，添加波斯菊可以降低28%的CH4排放量。

2.1.3 调整日粮配比。精饲料与粗饲料的比例对温室气体的排放有较大影响。当日粮配比发生变化时，动物体内营养成分的代谢途径会发生变化，从而影响温室气体的排放。日粮中的粗纤维过高会导致饲料营养浓度偏低，畜禽会通过增加采食量来满足自身生长需要，从而增加肠道CH4的排放。精料中含有较多的淀粉和糖，其发酵速度高于粗饲料，用精饲料中的淀粉和糖替代饲粮中的纤维素和半纤维素，可提高瘤胃发酵率，减少温室气体的排放。有研究表明，在日粮中加入精饲料可以减少CH4的排放并提高生产效率，饲粮中精料含量为30%～40%时，CH4排放量下降不明显，当精饲料含量达到80%～90%时，CH4排放量迅速下降[6]。Duthie等[7]通过研究发现，动物采食精饲料含量高的日粮其CH4排放量显著减少。

2.1.4 使用添加剂。在饲料中添加油脂、益生菌、单宁酸、硝酸盐、离子载体、抗生素和酶等添加剂，短期内可减少CH4的排放。但是由于存在瘤胃微生物群的适应性问题，添加剂的功效随时间的延长而降低。Bayat等[8]的研究表明，在青贮饲料中添加植物油可以减少CH4的排放，同时不影响牛的消化率、瘤胃发酵、瘤胃微生物数量和牛奶产量。

2.1.5 培育优质畜禽品种。提高动物的单产水平，降低畜禽的饲养规模是实现畜牧业温室气体减排的一项重要举措。可通过选育优良品种、提高动物繁殖性能，增加母畜的受胎率和产仔数，缩减母畜的妊娠间隔、淘汰低产畜禽及病畜，提高畜禽成活率等方法提高动物单产水平，缩减畜禽规模，从而降低动物肠道发酵和粪污堆积产生的CH4和N2O。动物生产力水平在很大程度上取决于遗传因素。研究表明,肉牛的遗传性状改良可以改善动物的健康状况，减少CH4排放，提高动物生产力[9]。在保证畜产品正常供应的条件下，提高畜禽的生产性能，减少存栏量是减少畜牧业温室气体排放的重要方式。

2.2 过程控制

2.2.1 优化畜禽管理方式。随着畜禽养殖的专业化、规模化、标准化水平的不断提升，优化饲养管理模式对畜禽养殖业的可持续发展至关重要。精细的饲养管理方式不但可以防止畜禽感染疾病，提高生产力，还可以减少CH4的排放。Llonch等[10]通过研究发现，肉牛的饲喂时间和饲喂频率对CH4的排放有重要影响。肉牛的饲喂次数越频繁，采食时间越长，效率越高，CH4排放量越低。

2.2.2 精准调控畜禽饲养环境。在畜禽养殖过程中，畜舍环境、饲料品质和畜禽品种等因素相互作用影响畜禽生产力。舒适的饲养环境对温室气体的减排至关重要。有研究表明，CH4排放量与空气温度呈正相关，保持畜舍的适宜温度在一定程度上可以减少 CH4排放[11]。

2.3 末端处理

2.3.1 粪污处理。畜禽粪污是CH4和N2O的主要排放源之一，畜禽粪污所导致的温室气体排放受饲养规模、养殖环境、清粪方式、堆肥模式及粪污处理工艺等的影响。因此，采取适宜的方式处理畜禽粪污可以有效减少温室气体的排放。研究表明，粪污的长期储存会加大温室气体排放，厌氧发酵、固液分离等处理工艺可以有效减少温室气体的排放[12]。Aguirre-Villegas等[13]通过研究发现，厌氧消化和固液分离均可减少温室气体排放，两者的组合减排率最高可达41%。Cardena等[14]研究表明，夏季粪便的CH4排放量明显高于冬季，且环境温度与CH4排放量呈正相关，当温度超过15℃时，即使在较短的储存期内也会产生大量CH4。因此，在温度较高的春夏季节，可适当加大粪污的处理频率以减少温室气体的排放。

2.3.2 种养结合。养殖企业配套种植用地，将粪污堆肥处理施用耕地，实现种养结合循环发展。加强种养结合循环农业发展，推动农业生产过程减量化、资源化、再利用是遏制和减少畜禽养殖业温室气体排放的重要路径之一。

畜牧业排放的温室气体已成为全球气候变暖的主要来源，采取合理的措施减少畜禽养殖业温室气体的排放，可提高畜禽的生产性能，增加经济效益。因此，在绿色农业发展的大潮下，减少畜牧业温室气体排放是当前和今后的发展方向。