對(duì)黔江地區(qū)規(guī)模化生豬生產(chǎn)情景的調(diào)研

龔蘭芳，韋純勇

（重慶市黔江區(qū)畜牧獸醫(yī)局，重慶 409000）

重慶生豬養(yǎng)殖數(shù)量在全國(guó)一直位居前列，而黔江區(qū)也是全國(guó)生豬調(diào)出大縣之一。在全區(qū)范圍內(nèi)都有生豬養(yǎng)殖，生豬產(chǎn)業(yè)是黔江區(qū)的三大農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)之一。但從總體上來(lái)說(shuō)，生豬養(yǎng)殖水平仍然不高，而且存在比較嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。目前，黔江區(qū)規(guī)?；i生產(chǎn)模式中各種具體環(huán)境影響系數(shù)和資源利用效率尚不清楚，不利于生豬養(yǎng)殖業(yè)清潔生產(chǎn)的推進(jìn)和可持續(xù)發(fā)展。為了不受生產(chǎn)過(guò)程的束縛和避開(kāi)不確定因素的影響，本文把生命周期評(píng)價(jià)（LCA）方法與情景分析法結(jié)合起來(lái)分析黔江區(qū)生豬生產(chǎn)中主要的污染物排放和資源消耗，為黔江區(qū)生豬養(yǎng)殖環(huán)境影響評(píng)估和養(yǎng)殖業(yè)主減排提供參考。

1 調(diào)查目標(biāo)和范圍的定義

1.1 調(diào)查的目標(biāo)

采用LCA 方法和情景分析法相結(jié)合的方式對(duì)重慶市黔江區(qū)典型山地規(guī)模化生豬生產(chǎn)情景進(jìn)行生命周期清單分析，揭示生豬生產(chǎn)系統(tǒng)中的資源利用效率和污染物排放量。

1.2 調(diào)查的范圍

本調(diào)查分析了生豬生產(chǎn)的生命周期主要階段的環(huán)境影響，包括原料生產(chǎn)、運(yùn)輸和生豬飼養(yǎng)過(guò)程。但沒(méi)有包括豬的屠宰、加工及包裝、運(yùn)輸過(guò)程。

1.2.1 生豬生產(chǎn)系統(tǒng)的情景描述和參數(shù)設(shè)定

以下設(shè)定的情景參數(shù)來(lái)源于抽樣調(diào)查和咨詢專家，還有部分?jǐn)?shù)據(jù)是對(duì)未來(lái)可能情況的估計(jì)：

1）飼料來(lái)源：能量飼料主要為玉米為主的谷物，黔江本地購(gòu)買20%，重慶市購(gòu)買50%，從省外購(gòu)買30%，蛋白飼料以購(gòu)買濃縮飼料為主。飼養(yǎng)期160 d 左右，出欄平均重量為90 kg；

2）品種50% 為洋二雜豬，屠宰率70%；50%為洋三元，屠宰率72%，平均胴體重64 kg，全程料肉比3.2 ∶1；

3）糞便處理及利用：糞便進(jìn)行發(fā)酵處理，污水進(jìn)行沼氣池處理，80%直接還田，20%貯存后利用，還田后滲漏污水COD 為300 mg/L。

1.2.2 邊界限制

本調(diào)查沒(méi)有包括養(yǎng)豬設(shè)備、機(jī)械和建筑方面，并按照環(huán)境管理生命周期評(píng)價(jià)目的與范圍的確定和清單分析（ISO14041）中關(guān)于物質(zhì)材料舍棄原則的規(guī)定，對(duì)小于總量5%或環(huán)境關(guān)聯(lián)性小的材料進(jìn)行了剔除[1]。

設(shè)定濃縮料中含豆粕70%、菜籽粕10%，其余成分的資源消耗數(shù)據(jù)尚不清楚，沒(méi)有加以考慮，其中豆科植物生產(chǎn)中農(nóng)資消耗為谷物生產(chǎn)的1/3。礦物質(zhì)、消毒劑和各種小型設(shè)備設(shè)施均因缺少數(shù)據(jù)而沒(méi)有包括。

1.3 功能單元

本研究中功能單元（FU）定義為“1 kg 豬胴體”。

1.4 物流、能流和排放分配

根據(jù)生命周期分析法（SETAC）提出的對(duì)等分配法[2]，全部按土地占用對(duì)等分配。在情景中本地購(gòu)買谷物，運(yùn)輸距離假設(shè)為20 km，飼料原料生產(chǎn)的能量消耗和化肥、農(nóng)藥、地膜等使用量按《黔江統(tǒng)計(jì)年鑒—2009》計(jì)算黔江平均水平[3]；在重慶市內(nèi)購(gòu)買谷物，運(yùn)輸距離假設(shè)為100 km，飼料原料生產(chǎn)的能量消耗和化肥、農(nóng)藥、地膜等使用量按《重慶市統(tǒng)計(jì)年鑒—2009》計(jì)算重慶市平均水平[4]；外省購(gòu)買玉米，運(yùn)輸距離平均按1000 km 計(jì)算，飼料原料生產(chǎn)的能量消耗和化肥、農(nóng)藥、地膜等使用量按《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒—2009》計(jì)算全國(guó)平均水平作為相關(guān)參數(shù)[5]。由于大豆中生產(chǎn)的油料沒(méi)有在本研究的系統(tǒng)范圍內(nèi)，本文按粕和油比例及其經(jīng)濟(jì)價(jià)值進(jìn)行分配。各種副產(chǎn)物和相應(yīng)作物之間也按經(jīng)濟(jì)價(jià)值進(jìn)行分配。

1.5 數(shù)據(jù)質(zhì)量的說(shuō)明

1）作物生產(chǎn)中的相關(guān)數(shù)據(jù)主要來(lái)自2009 年統(tǒng)計(jì)年鑒中給出的2008 年的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。農(nóng)資消耗量按相應(yīng)的原料消耗量和各統(tǒng)計(jì)年鑒主要谷物單產(chǎn)量折算成相當(dāng)?shù)耐恋孛娣e。

2）生豬飼養(yǎng)過(guò)程的污染排放參考近年的研究文獻(xiàn)，結(jié)合調(diào)查中收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。

2 清單分析

2.1 飼料原料生產(chǎn)過(guò)程

生豬飼養(yǎng)的原料消耗主要是飼料，而飼料以玉米為主，所以以玉米生產(chǎn)的資源消耗為對(duì)照進(jìn)行計(jì)算。玉米生產(chǎn)主要是消耗土地、肥料（N、P、K）、農(nóng)藥、地膜。為了根據(jù)相當(dāng)?shù)墓任锩娣e折算出各種原料的單位生產(chǎn)面積農(nóng)資消耗量，本調(diào)查采用任繼周、林慧龍?zhí)岢龅摹稗r(nóng)田當(dāng)量”計(jì)算[6]。根據(jù)谷物每公頃產(chǎn)量，可折算出每頭豬的土地占用。另外，在飼料加工和運(yùn)輸中分別消耗電能和石化能量，飼料加工量為288 kg/頭，電力能源折算為標(biāo)準(zhǔn)煤為0.0536 kg標(biāo)準(zhǔn)煤/FU，運(yùn)輸?shù)哪茉聪陌辞懊嬖O(shè)定的分配方法計(jì)算柴油消耗并折算為標(biāo)準(zhǔn)煤，為0.0087 kg 標(biāo)準(zhǔn)煤/FU。飼養(yǎng)規(guī)模為100 頭生豬計(jì)算其消耗量見(jiàn)表1。

2.2 生豬飼養(yǎng)過(guò)程

在該情景下的生豬飼養(yǎng)過(guò)程的污染排放清單中，主要分析糞便和尿液的產(chǎn)生量、養(yǎng)分含量和主要的溫室氣體產(chǎn)生量。對(duì)惡臭氣體、噪聲和病原體的環(huán)境污染，因目前缺少其對(duì)健康的影響潛勢(shì)方面的量化數(shù)據(jù)，沒(méi)有進(jìn)行分析。

表1 該情景中飼養(yǎng)每頭豬的飼料生產(chǎn)土地占用面積當(dāng)量

表2 該情景中生產(chǎn)每FU 豬肉產(chǎn)品所需農(nóng)資投入量

表3 該情景中每FU 豬肉不可更新能源消耗

表4 每頭豬生命周期中糞便和尿液的產(chǎn)生量及養(yǎng)分含量

2.2.1 該情景下糞便和尿液的產(chǎn)生量及養(yǎng)分含量

情景中糞尿都采取了干稀分流，但沖洗水量相對(duì)較大，顯著增加了尿污總量，調(diào)查數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。

2.2.2 NH3的排放量估計(jì)

從世界許多國(guó)家生豬生產(chǎn)過(guò)程中的NH3的排放估算資料可以看出，估計(jì)方法主要有2 種，一種是直接測(cè)量揮發(fā)通量，另一種是采用質(zhì)量平衡法估計(jì)。生豬飼養(yǎng)過(guò)程中，NH3的排放主要發(fā)生在豬舍和糞池。趙素芬[7]對(duì)集約化豬場(chǎng)豬舍和糞池的NH3排放量測(cè)定得到平均每頭每天4.584 g。汪善鋒[8]對(duì)規(guī)模豬場(chǎng)的育肥舍氨氣濃度測(cè)定得出的NH3排放量平均為每頭每天6.377 g。綜合以上研究結(jié)果，生豬養(yǎng)殖過(guò)程中NH3排放量占總氮排泄量的15%左右，因此可推算出黔江區(qū)山地規(guī)?；i生產(chǎn)情景中NH3的釋放量為：平均每頭每天NH3排放量（g/d）：6.257；每功能單元NH3排放量（g/FU）：15.643。

2.2.3 N2O-N 的排放量估計(jì)

政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)（IPCC，2000） 給 出 的 豬 糞 水貯存過(guò)程中N2O 的揮發(fā)釋放因子為0.001 kg N2O-N/kg 糞水N（去掉以NH3形式揮發(fā)的N）。由于NH4-N 沉淀物引起的N2O 的間接釋放有很大的不確定性，IPCC 建議為0.01 kg N2O-N/kgNH4-N 沉淀物。因此估算的N2O-N排放數(shù)據(jù)為：每頭豬N2O-N 的釋放總量（g）：15.243；每功能單元N2O-N的釋放總量（g/FU）：0.238。

2.2.4 甲烷的釋放量估計(jì)

根據(jù)IPCC（1997）的報(bào)告，由于腸道發(fā)酵而排放的甲烷量為1.5 kg/豬，其平均飼養(yǎng)天數(shù)為165 d（本調(diào)查養(yǎng)殖場(chǎng)平均飼養(yǎng)天數(shù)為160 d），推斷出腸道甲烷釋放量為（忽略飼料和品種差異變化）：22.727（g/FU）。

另外，根據(jù)IPCC（1997）的報(bào)告，糞便貯存過(guò)程中甲烷的釋放量為：

（其中，VS 為動(dòng)物排放的不穩(wěn)定固形物，一般占糞便干物質(zhì)的87%；BO表示甲烷產(chǎn)生潛勢(shì)，對(duì)于豬，IPCC（1997）的推薦值是0.45 m3CH4/kgVS；MCF指的是甲烷轉(zhuǎn)化因子，對(duì)于豬糞水，IPCC（1997）的推薦值是10%，而豬糞直接施用到土地中時(shí)，IPCC（2000）的推薦值是1%，可以得出：豬糞水中釋放量（kg/頭）：7.290；直接施用糞便的釋放量（kg/頭）：1.990；每功能單元釋放量（kg/FU）：0.145。

2.2.5 動(dòng)物生產(chǎn)中的能源消耗

根據(jù)調(diào)查，黔江山區(qū)規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)生豬生產(chǎn)中的電能消耗平均約為13.8 kwh/頭。

3 影響評(píng)估

SETAC 和英國(guó)環(huán)保協(xié)會(huì)（EPA）都傾向于把影響評(píng)價(jià)定為“三步走”的模型：影響分類、特征化和量化。就是利用清單分析所獲得的數(shù)據(jù)，進(jìn)一步對(duì)生豬生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行環(huán)境影響評(píng)價(jià)。本調(diào)查的清單分析采用功能單元為“1 kg 胴體”，特征化是指在同一種環(huán)境影響類型內(nèi)對(duì)換算結(jié)果進(jìn)行合并，以得到具有統(tǒng)一單位的量化指標(biāo)--類型參數(shù)，它反映了生產(chǎn)系統(tǒng)對(duì)各種環(huán)境影響類型的影響潛勢(shì)[9]。加權(quán)評(píng)估則是通過(guò)對(duì)各影響類型賦予不同的權(quán)重，以實(shí)現(xiàn)類型數(shù)據(jù)的環(huán)境影響歸一化，從而可以對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的環(huán)境影響進(jìn)行比較。

3.1 資源消耗

根據(jù)清單分析結(jié)果，可得出該情景下的資源消耗和污染排放環(huán)境類型參數(shù)估計(jì)量。

3.1.1 水資源消耗

《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒—2009》表明我國(guó)人均水資源量為2071.1 m3，《黔江統(tǒng)計(jì)年鑒—2009》表明黔江人均水資源量為2035.1 m3。按《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒—2009》中2008 年的全國(guó)和重慶市有效灌溉面積和農(nóng)業(yè)用水量數(shù)據(jù)計(jì)算飼料作物生產(chǎn)部分的用水量，動(dòng)物生產(chǎn)部分的用水量分為豬的平均飲水量和沖洗水量2 部分，豬的平均飲水量參考《養(yǎng)豬大全》[10]計(jì)算。另外，在該情景中以污水形式還田的水量估計(jì)占總污水的20%。可以得出表5。

表5 生產(chǎn)每功能單元水資源消耗

3.1.2 不可更新能源消耗

每功能單元不可更新能源消耗的計(jì)算根據(jù)梁龍對(duì)華北平原冬小麥—夏玉米種植系統(tǒng)生命周期環(huán)境影響評(píng)價(jià)的計(jì)算方法（91.63 MJ/kg.N）得出氮肥生產(chǎn)的能耗[11]。其余農(nóng)資根據(jù)李震鐘《家畜生態(tài)學(xué)》中介紹的能量折算系數(shù)計(jì)算[12]。結(jié)果見(jiàn)表6。

3.1.3 土地占用

在該情景中土地占用面積主要考慮了大宗原料如玉米和豆粕生產(chǎn)的土地面積。動(dòng)物生產(chǎn)中占用土地面積參數(shù)為：2 m2/頭。其結(jié)果為：

每頭飼料生產(chǎn)面積（m2/ 頭）：701.36；每頭占用土地面積（m2/頭）：703.360。

每功能單元土地占用（m2/FU）：12.130。

如果按黔江區(qū)年出欄80 萬(wàn)頭生豬計(jì)算，該情景生產(chǎn)生豬在土地資源消耗上和人多地少的區(qū)情是相適應(yīng)的。

表6 該情景下不可更新能源消耗量 MJ/FU

3.2 溫室氣體排放

溫室氣體的排放主要是指CO2、CH4和N2O 氣體向空氣中釋放量。在京都議定書(shū)（《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》）中要求發(fā)達(dá)國(guó)家到2010 年時(shí)溫室氣體（GHG）排放量要在1990 年的水平上降低6%。該生產(chǎn)過(guò)程的溫室氣體排放可以通過(guò)IPCC（1997）確定的當(dāng)量系數(shù)轉(zhuǎn)化為CO2當(dāng)量（見(jiàn)表7），從而可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)特征化。

表7 溫室氣體數(shù)據(jù)特征化的當(dāng)量系數(shù)

本文中作物生產(chǎn)中釋放的溫室氣體量參考梁龍對(duì)華北平原冬小麥—夏玉米種植系統(tǒng)生命周期環(huán)境影響評(píng)價(jià)研究，生豬飼養(yǎng)中豬的CO2排放按趙書(shū)廣主編《養(yǎng)豬大全》中每頭豬平均CO2排放量計(jì)算，其余部分按清單分析結(jié)果計(jì)算：

CO2排放量：1.320kgCO2-eqv./FU；CH4排放量：2.5582 kgCO2-eqv./FU；

N2O 排放量：0.1189 kgCO2-eqv./FU；合計(jì)：3.9971 kgCO2-eqv./FU；

3.3 富營(yíng)養(yǎng)化

各種富營(yíng)養(yǎng)化物質(zhì)的特征化因子見(jiàn)表8。[13]

表8 富營(yíng)養(yǎng)化特征化因子

生豬生產(chǎn)過(guò)程的富營(yíng)養(yǎng)化特征化效應(yīng)為：

揮發(fā)到空氣中的NOx：0.01973 kgO2-eqv./FU；揮發(fā)到空氣中的NH3：0.47518 kgO2-eqv./FU；

進(jìn)入水體的NO3-：0.60174 kgO2-eqv./FU；進(jìn)入水體的PO43-：0.69966 kgO2-eqv./FU；

COD：0.02064 kgO2-eqv./FU；合計(jì)：1.81695 kgO2-eqv./FU；

3.4 酸化潛勢(shì)

各種酸化效應(yīng)物質(zhì)的特征化因子（見(jiàn)表9）[14]。

表9 酸化效應(yīng)特征化因子

生豬生產(chǎn)過(guò)程的酸化潛勢(shì)效應(yīng)為：

揮發(fā)到空氣中的NOx：0.00233 kgSO2-eqv./FU；揮發(fā)到空氣 中 的NH3：0.05653 kgSO2-eqv./FU；

揮發(fā)到空氣中的SO2：0.00551 kgSO2-eqv./FU； 合 計(jì)：0.06437 kgSO2-eqv./FU；

根據(jù)以上分析，加權(quán)各項(xiàng)影響因素，結(jié)果見(jiàn)表10。

表10 生豬養(yǎng)殖生命周期加權(quán)環(huán)境影響潛勢(shì)值

4 討論

從調(diào)查結(jié)果可以得出，對(duì)于水資源消耗，飼料作物生產(chǎn)階段的環(huán)境影響貢獻(xiàn)最大，在97.5%以上，說(shuō)明在生豬生產(chǎn)全生命周期中，飼料原料生產(chǎn)節(jié)水技術(shù)應(yīng)用對(duì)于減少水資源消耗具有最為重要的意義。

對(duì)于土地資源的消耗，飼料作物生產(chǎn)階段消耗的土地資源比例最大，主要與黔江人均耕地少、生豬養(yǎng)殖集約化程度較低有關(guān)，此外，飼料作物生產(chǎn)水平和生豬飼養(yǎng)中飼料報(bào)酬較低也間接造成土地占用的增加。

不可更新能源的消耗比例最高的仍然是飼料作物生產(chǎn)過(guò)程，占到生命周期能源消耗的82.7%，其中投入在氮肥生產(chǎn)的能源消耗一項(xiàng)占生命周期能源消耗的比例最為突出，達(dá)55.3%，其次是電力消耗占到了11.2%以上。說(shuō)明生豬生產(chǎn)系統(tǒng)的能源利用效率的提高最為重要的環(huán)節(jié)是，飼料作物生產(chǎn)過(guò)程的無(wú)機(jī)氮肥的利用效率。要減少無(wú)機(jī)氮肥的使用量，一方面應(yīng)當(dāng)改進(jìn)飼料作物生產(chǎn)技術(shù)水平，另一方面應(yīng)當(dāng)加大有機(jī)肥還田的比例，同時(shí)提高生豬飼養(yǎng)過(guò)程的飼料利用效率，最終實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約。

溫室氣體排放重點(diǎn)在廢物處置、飼料作物生產(chǎn)、生豬飼養(yǎng)三個(gè)過(guò)程中，使用污水好氧處理，使甲烷氣體轉(zhuǎn)化為CO2，可以減輕溫室效應(yīng)，飼料作物生產(chǎn)過(guò)程的溫室氣體排放相對(duì)比例較小。

富營(yíng)養(yǎng)化潛勢(shì)在廢物處置、飼料作物生產(chǎn)、生豬飼養(yǎng)三個(gè)過(guò)程中，影響主要產(chǎn)生于作物生產(chǎn)中施肥方法不當(dāng)造成的養(yǎng)分滲濾流失、生豬飼養(yǎng)過(guò)程中廢物處理和利用少而直接向水體排放，因此，廢物處置階段的糞尿有效管理和廢物無(wú)害化、資源化利用的技術(shù)水平提高對(duì)減輕水體富營(yíng)養(yǎng)化程度最為重要。

5 結(jié)論

本調(diào)查結(jié)果表明，在黔江區(qū)生豬生產(chǎn)中，環(huán)境問(wèn)題優(yōu)先序列為土地占用→富營(yíng)養(yǎng)化潛勢(shì)→酸化效應(yīng)→水資源消耗→氣候變暖→不可更新能源耗竭。對(duì)不同生產(chǎn)階段的環(huán)境影響貢獻(xiàn)的分析表明，在水資源消耗、土地占用和不可更新能源耗竭方面，飼料原料生產(chǎn)過(guò)程的環(huán)境影響貢獻(xiàn)最大，而氣候變暖、酸化和富營(yíng)養(yǎng)化等方面則以廢物處理和利用階段的環(huán)境影響貢獻(xiàn)最大。生豬生產(chǎn)過(guò)程的飼料轉(zhuǎn)化率低是造成土地占用高和不可更新能源耗竭量大的間接原因。作物生產(chǎn)中施肥方法不當(dāng)和使用量偏高是造成富營(yíng)養(yǎng)化和石化能源耗竭指數(shù)偏大的主要原因。

6 意見(jiàn)和建議

解決生豬生產(chǎn)情景環(huán)境污問(wèn)題的方法，首先是加大有機(jī)肥還田的比例，合理配方施肥和測(cè)土施肥，提高飼料作物生產(chǎn)技術(shù)水平，增加土地單產(chǎn)，降低每功能單元的氮肥投入和養(yǎng)分流失，減少飼料原料運(yùn)輸?shù)哪茉聪模黄浯问且ㄟ^(guò)品種改良、科學(xué)合理配制飼料、改善飼養(yǎng)管理方式和養(yǎng)豬環(huán)境，提高飼料利用效率，減少?gòu)U物排放和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失；最后是要改進(jìn)廢物處理技術(shù)，并對(duì)處理產(chǎn)生的有機(jī)肥和甲烷加以充分利用。

以上分析說(shuō)明，生豬生產(chǎn)過(guò)程的環(huán)境影響實(shí)際上與其生命周期各個(gè)階段的生產(chǎn)效率和技術(shù)水平密切相關(guān)，采取循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式并提高能源和原材料的利用效率，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，不僅可以降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，更重要的是可以最大限度地減輕對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的各種不利影響。從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，實(shí)施生豬養(yǎng)殖的清潔生產(chǎn)可以在保護(hù)環(huán)境的同時(shí)提高經(jīng)濟(jì)效益，因此能很好地協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)之間的矛盾，是未來(lái)豬肉生產(chǎn)的必然選擇。

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