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      發(fā)展低碳畜牧業(yè)的必要性及應(yīng)對(duì)措施

      2016-11-30 03:35:25王凱軍鄭夢(mèng)莉韓奇鵬張佩華
      甘肅畜牧獸醫(yī) 2016年18期
      關(guān)鍵詞:沼氣甲烷溫室

      王凱軍,鄭夢(mèng)莉,韓奇鵬,張佩華*

      (1.畜禽遺傳改良湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,湖南 長(zhǎng)沙 410128;2.中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所,中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)過程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖南 長(zhǎng)沙 410125)

      發(fā)展低碳畜牧業(yè)的必要性及應(yīng)對(duì)措施

      王凱軍1,2,鄭夢(mèng)莉1,韓奇鵬1,2,張佩華1*

      (1.畜禽遺傳改良湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,湖南 長(zhǎng)沙 410128;2.中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所,中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)過程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖南 長(zhǎng)沙 410125)

      畜牧業(yè)是我國(guó)農(nóng)業(yè)的重要組成部分,但畜牧業(yè)在發(fā)展過程中產(chǎn)生了較大的負(fù)面影響,如甲烷和氨氮化合物引起的溫室效應(yīng),畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的糞便對(duì)土壤和水資源的污染,同時(shí)也危害著糧食安全和人體健康。本文綜述了目前我國(guó)農(nóng)業(yè)碳排放與畜牧業(yè)溫室氣體排放現(xiàn)狀及畜牧業(yè)生產(chǎn)所帶來的負(fù)面影響,并研究了發(fā)展低碳畜牧業(yè)的應(yīng)對(duì)措施,為低碳畜牧業(yè)的現(xiàn)代化養(yǎng)殖提供參考。

      低碳;畜牧業(yè);甲烷;減排

      畜牧業(yè)是我國(guó)的重要支柱產(chǎn)業(yè),與國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著密不可分的聯(lián)系[1]。低碳畜牧業(yè)的發(fā)展前景與我國(guó)低碳經(jīng)濟(jì)相互影響,相互制約。低碳經(jīng)濟(jì)是指通過開發(fā)新技術(shù)和開發(fā)新能源等手段,減少資損消耗和溫室氣體排放,是保護(hù)生態(tài)環(huán)境與大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)相互并存的一種發(fā)展模式[2]。我國(guó)畜牧業(yè)水污染物排放量中氨氮(NH3N)和化學(xué)需氧量(COD)的排放量分別占其排放總量的25%、45%,是工業(yè)排放量的2.3和3.23倍[3]。此外,畜牧業(yè)產(chǎn)生的溫室氣體也是全球變暖的主要原因。所以,發(fā)展低碳畜牧業(yè)發(fā)展成為一種必然趨勢(shì)[4]。

      1 農(nóng)業(yè)碳排放與畜牧業(yè)溫室氣體排放

      1.1 碳排放與溫室效應(yīng)現(xiàn)狀

      中國(guó)和美國(guó)同為世界農(nóng)業(yè)大國(guó),雖然在碳排放總量方面兩國(guó)相差不大,但我國(guó)農(nóng)業(yè)碳排放占碳排放總量的16%~17%[5],而美國(guó)僅為6.3%。我國(guó)農(nóng)業(yè)碳排放主要由三方面構(gòu)成:一是畜牧業(yè)尤其是草食動(dòng)物養(yǎng)殖帶來的碳排放;二是農(nóng)田的CH4排放和土壤N2O的排放;三主要是畜牧業(yè)糞便處理和農(nóng)業(yè)資源消耗等的碳排放[6-7]。全球氣候變化的主要原因是由我們?nèi)祟惏l(fā)展工業(yè)和農(nóng)業(yè)而向大氣中排放了過量的CH4、CO2和N2O等引起的。農(nóng)業(yè)排放的溫室氣體主要由畜牧業(yè)產(chǎn)生,表1是我國(guó)與其他國(guó)家農(nóng)業(yè)源溫室氣體的對(duì)照[10]。

      表1 我國(guó)與其他國(guó)家農(nóng)業(yè)源溫室氣體結(jié)構(gòu)比較

      1.2 我國(guó)畜禽養(yǎng)殖溫室氣體排放

      要想發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì),必須要發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)這一項(xiàng)重要指標(biāo)。畜禽養(yǎng)殖業(yè)所產(chǎn)生的氣體是加劇溫室效應(yīng)的主要因素,每頭豬每天排泄的糞便可產(chǎn)沼氣量約200 L。全球65%的N2O、9%的CO2排放來源于畜牧業(yè)生產(chǎn)過程[11]。生產(chǎn)甲烷的最大來源也是畜禽養(yǎng)殖業(yè),其占CH4總量的三分之一。并且CH4的威脅在溫室氣體中最大,對(duì)全球溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)是等量CO2的23倍[12]。我國(guó)畜禽養(yǎng)殖溫室氣體排放如表2[1]。

      2 畜牧業(yè)生產(chǎn)所帶來的負(fù)面影響

      2.1 引發(fā)全球溫室效應(yīng)

      畜禽養(yǎng)殖業(yè)在發(fā)展過程中必然會(huì)生產(chǎn)出大量的CH4、N2O、CO2等氣體,這是導(dǎo)致溫室效應(yīng)最主要的原因。早在2006年聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)就指出:畜禽養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的溫室氣體占全世界總量的18%,其產(chǎn)生的溫室氣體數(shù)量巨大,危害日益加劇。畜禽養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的N2O和CH4的溫室效應(yīng)分別為CO2的296倍、23倍,對(duì)全球溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)早已越過位于第一的能源生產(chǎn),所以畜牧業(yè)生產(chǎn)的溫室氣體所帶來的負(fù)面影響已經(jīng)嚴(yán)重威脅著人類的生存和發(fā)展,若不加以控制,危害難以估量[4]。

      表2 我國(guó)畜禽溫室氣體排放(kg/(hedd*a))

      2.2 污染土地和水源

      中國(guó)畜牧業(yè)正處于從傳統(tǒng)畜牧業(yè)向現(xiàn)代畜牧業(yè)的轉(zhuǎn)型期,所產(chǎn)生的污染嚴(yán)重制約著畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。據(jù)資料表明,一個(gè)千頭奶牛場(chǎng)和肉牛場(chǎng)每日可產(chǎn)糞尿分別約為50 t和20 t[13]。更為嚴(yán)重的是中國(guó)畜禽養(yǎng)殖排放的糞尿所生產(chǎn)的氨氮、總磷等超標(biāo)20倍以上,排泄到土壤,導(dǎo)致人類自身安全問題也日漸惡化[14]。有研究表明[15],1996年我國(guó)畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生糞尿發(fā)酵和胃腸道排放的甲烷總量在2005年為280 Mt二氧化碳當(dāng)量,估計(jì)到2020年會(huì)增加到381 Mt二氧化碳當(dāng)量。此外,畜牧養(yǎng)殖所需要的飼草種植也占用了大量的土地,養(yǎng)殖過程中使用了大量的淡水資源[4]。

      2.3 糧食安全和人體健康

      現(xiàn)代畜牧業(yè)尤其是反芻動(dòng)物的養(yǎng)殖過程中,為了提高產(chǎn)奶量和加快動(dòng)物生長(zhǎng),過分依賴“玉米—豆粕”型精料,嚴(yán)重影響了糧食安全。研究表明[16],到2020年我國(guó)糧食需求量會(huì)達(dá)到約7億t,其中飼料糧占百分之七十,所以人畜爭(zhēng)糧問題會(huì)是制約我國(guó)畜禽養(yǎng)殖的70%主要因素。畜禽養(yǎng)殖業(yè)也會(huì)對(duì)土壤環(huán)境產(chǎn)生污染,沒有經(jīng)過處理的糞便可引起土壤中硝酸鹽含量升高,導(dǎo)致土壤環(huán)境被污染。此外,飼料中含有大量的鋅、銅等微量元素添加劑。這些微量元素不僅污染土壤和水源,也可經(jīng)過食物鏈富集威脅人體健康[17]。

      3 發(fā)展低碳畜牧業(yè)的應(yīng)對(duì)措施

      3.1 加強(qiáng)開發(fā)沼氣工程

      沼氣是一種廉價(jià)、高效低碳的能源,是屬于能源發(fā)展的主方向。畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的糞便有機(jī)質(zhì)含量很多,用作沼氣可以大大降低甲烷等的排放[18]。有研究指出,在十萬(wàn)只雞規(guī)模的雞場(chǎng),若其每年的糞便用作沼氣,產(chǎn)生的熱值約為232 t煤[19]。所以,利用糞便生產(chǎn)沼氣是一種很好的選擇,這既減少了環(huán)境污染,又多了一份能源供應(yīng)[4]。我國(guó)國(guó)家發(fā)改委對(duì)沼氣工程制定的初級(jí)目標(biāo)是:至2020年畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)沼氣、垃圾填埋氣和工業(yè)沼氣,沼氣總量要達(dá)到 800×108m3[20]。沼氣作為能源供應(yīng)又產(chǎn)生很好的社會(huì)效益,所以促進(jìn)我國(guó)沼氣工程的產(chǎn)業(yè)化顯得尤為重要。

      3.2 規(guī)范糞尿管理,推進(jìn)生態(tài)飼養(yǎng)

      研究表明,在2003年中國(guó)畜禽糞便年產(chǎn)生量為當(dāng)時(shí)工業(yè)廢棄物產(chǎn)生量的2.4倍,達(dá)到24億t,估測(cè)中國(guó)2020年畜禽糞便產(chǎn)生量將達(dá)到42億t[21]。因此,一方面,需要做到糞尿干濕分離,可以對(duì)現(xiàn)有養(yǎng)殖場(chǎng)做排水改造,使雨水、污水分流,把干糞和沖洗水及尿液分開進(jìn)行分別處理,這樣既降低了處理難度,又可以減少治理量。另一方面,應(yīng)主要對(duì)豬糞便做無(wú)害化處理,添加除臭劑,經(jīng)過高溫好氧與低溫厭氧發(fā)酵,最后烘干、粉碎、制粒等一系列步驟生產(chǎn)出綠色有機(jī)肥[22]。

      3.3 甲烷生成的防控

      甲烷作為農(nóng)業(yè)尤其是畜牧業(yè)碳排放源,與人類活動(dòng)有著密不可分的聯(lián)系。反芻動(dòng)物以甲烷形式損失能量占采食飼料總能的2%~15%[23]。目前甲烷的防控技術(shù)有三方面:①飼糧中混合添加劑,如在TMR中添加離子載體莫能菌素和阿卡波糖、多鹵素化合物、植物提取物等方法;②調(diào)控瘤胃微生物區(qū)系構(gòu)成,如添加乙酸菌制劑、瘤胃去原蟲技術(shù)等;③調(diào)整詞料配方,在不影響酸中毒的情況下提高日糧精料比例、選用含木質(zhì)素低的優(yōu)質(zhì)粗飼料[24]。

      4 小結(jié)

      目前中國(guó)在節(jié)能減排方面技術(shù)創(chuàng)新較少,有自己知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和推廣價(jià)值的技術(shù)更少,而傳統(tǒng)的優(yōu)良技術(shù)如沼氣和堆肥也沒有產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。我國(guó)以畜禽為主的規(guī)?;B(yǎng)殖所排放的氣體和糞尿,還有人畜爭(zhēng)糧問題已經(jīng)嚴(yán)重影響著中國(guó)畜牧業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。畜牧業(yè)的發(fā)展必須走低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式,即低排高產(chǎn)的生產(chǎn)模式。綜上所述,只有發(fā)展低碳畜牧業(yè),才能促進(jìn)我國(guó)畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,同時(shí)通過節(jié)能減排的方法減少污染,所以低碳畜牧業(yè)是畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的最終選擇。

      [1]陳瑤,尚杰.中國(guó)畜牧業(yè)脫鉤分析及影響因素研究[J].中國(guó)人口資源與環(huán)境,2014,(03):101-107.

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      (編輯:晏兵兵)

      F326.3

      A

      1006-799X(2016)18-0003-02

      王凱軍(1992-),男,甘肅天水人,在讀碩士生,主要從事動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼料科學(xué)研究工作。

      張佩華(1970-),女,湖南長(zhǎng)沙人,副教授,博士,主要從事動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼料科學(xué)研究工作。

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