碳中和背景下畜牧业种养结合发展路径研究

时间：2022-04-29 10:29:16 所属分类：畜牧 浏览量:

我国作为畜禽养殖大国， 每年产生畜禽粪污总量约为 40 亿 t， 整个畜禽养殖业化学需氧量排放高达 1 268 万 t，已成为农业面源污染的主要来源之一[1]。 为进一步提高畜禽粪污资源化处理利用效率，国家先后出台了《国务院办公厅关于加快推进畜禽养殖废弃物资源化利用的意

　　我国作为畜禽养殖大国， 每年产生畜禽粪污总量约为 40 亿 t， 整个畜禽养殖业化学需氧量排放高达 1 268 万 t，已成为农业面源污染的主要来源之一[1]。 为进一步提高畜禽粪污资源化处理利用效率，国家先后出台了《国务院办公厅关于加快推进畜禽养殖废弃物资源化利用的意见》《畜禽粪污资源化利用行动方案(2017—2020 年)》等政策性文件， 旨在推动畜禽粪污面源污染的实质性解决和“十四五”期间碳减排目标的顺利实现。 在此背景下， 种养结合模式成为推动实现畜牧业碳达峰、碳中和目标的重要模式，体现了我国推动构建人类命运共同体的责任担当。

　　1 文献回顾

　　1.1 低碳畜牧业的发展历程畜牧业作为农业的重要组成部分， 在农业碳排放过程中占有相当高的比例。 近年来，农业的节能减排技术普及度越来越高， 形成了低碳农业的概念，为了维护生态系统安全，改善地球的气候条件，通过在农业领域发展“低能耗、低 排 放、低 污染”以及具有新特色的固碳技术，利用生物能源和可再生能源，发展具有多功能的新型农业[2]。 2010 年国务院新闻办发表了 《第一次全国污染源普查公报》，首次提到农业污染物排放对水环境的影响明显大于工业污染[3]，更为突出的农业污染是畜牧业污染，化学需氧量、总氮、总磷分别占农业来源的 96%、38%、56%。 2020 年发表了《第二次全国污染源普查公报》， 指出 2017 年畜禽养殖业水污染物排放量为 1 005.3 万 t，由此可以看出，养殖业随着规模化、 集约化发展， 导致的污染越来越严重，发展低碳畜牧业势在必行。 低碳畜牧业以可持续发展理念为指导，以减少温室气体排放为目标，通过制度创新在低碳畜牧业生产、加工、运输、消费全过程中形成高效的清洁能源结构; 技术创新转变发展观念，降低高碳能耗，进一步提高能源利用率，打造低能耗、低排放、低污染，高效、高产、高收入的产业发展新模式。

　　1.2 畜牧业与碳中和近年来，养殖业日趋规模化，畜牧业粪污乱排放导致的温室气体排放量进一步增加，如何降低畜牧业碳排放，实现碳中和的目标，成为畜牧业绿色发展的关键。 2020 年习近平同志在第 75 届联合国大会一般性辩论上提出中国碳达峰、碳中和的时间表， 即二氧化碳的排放量力争在 2030 年前达到峰值，在 2060 年前实现碳中和。碳达峰以及碳中和时间表的确立，使得传统畜牧养殖业向绿色生态型畜牧业转型成为必然，在突出地方特色基础上配置优势产业，形成高效且无污染的运作体系，对减少碳排放、实现资源开发与生态平衡具有积极意义。

　　1.3 种养结合种养结合是当前有效利用畜禽粪肥的最优途径。 种养结合指通过种植饲料作物以及回收作物秸秆，为养殖业提供青贮饲料。 畜禽排出的粪便发酵成有机肥料返回田间， 充分转化和循环动植物物质和能量， 形成物质和能量互补的生态农业系统的主要生产组织方式[4]。种养结合的主要特点是优质、高产、高效、节能，形成紧密相连的产业利益链，尽可能实现生态平衡，完成多环节、多层次、多领域的投资增值和增收[5]。 种养结合的实质是实现畜牧业的长远稳定发展， 在此基础上建立高效、完整的畜牧业生产体系。 持续研究证明，种养结合有利于促进农作物秸秆和畜禽粪便的资源化利用，进而减少农业面源污染，促进农业绿色发展[6]。

　　2 畜牧业温室气体来源

　　2.1 生产阶段畜牧业占农业温室气体排放的比例较大。 在畜牧业整个产业链中，从 产 前 科 研、养 殖 投 入 到产中禽畜养殖管理，再到产后畜产品，经过加工、储存、运输、销售，最终到达位于产业链末端的消费者 手 中， 整个流通过程伴随着二氧化碳的产生。 我国畜禽饲养量大，温室气体减排形势严峻。目 前， 每千克生猪平均的温室气体排放量约为 2.19 kg CO2 e/kg。 其中，肠道甲烷气体排放量、粪便管理过程中甲烷气体排放量、 粪便处理过程中一氧化二氮排放量和能源消耗中二氧化碳排放量分别为 0.16、0.12、0.97、0.95 kg CO2 e/kg 生猪[7]。黄文强[8]对北京市规模化奶牛场调研发现，每生产 1 kg 标准奶(FPCM)的碳足迹为 1.34 kg CO2-eq。

　　2.2 加工和运输阶段基于畜产品的特殊性， 从加工到运输难以得到很好的保存。 因此，必定需要适当措施保鲜，而此过程伴随化石能源的燃烧与大量二氧化碳的排放。 此外，畜禽粪污的发酵也产生大量二氧化碳。堆肥内在微环境调控技术缺乏会导致大量氨气和温室气体排出[9]，造成粪肥营养的流失与堆肥场周边空气环境污染。 2.3 消费阶段二氧化碳排放在很大程度上取决于消费者的消费观念。 一方面是消费者的消费方式，网络购物和物流运输的便捷性发展， 产品的运输过程需要消耗大量能源。 另一方面，由于低碳意识的缺乏和不成熟的清洁条件， 消费者在消费过程中更倾向使用化石能源而非清洁能源。

　　3 种养结合的博弈分析

　　政府和养殖场(户)从不同方面做出努力推动种养结合。 每一项政策的发布实施，需要考虑绿色畜产品需求市场发育程度、 绿色养殖成本以及绿色种养结合配套基础设施成本、 利用效率等多方面因素。 笔者在此分析政府、养殖场(户)的博弈行为策略， 讨论双方达成合作博弈共同推进种养结合农业的市场条件。

　　3.1 政府博弈行为对于每一项促进种养结合农业发展的行为，政府可以采取支持或不支持两种策略， 养 殖 场(户) 可以选择种养结合或非种养结合两种方式。如表 1 所示， 双方如果都不采取行动促进种养结合，政府、养殖场(户)的收益矩阵回报为(10，10)。如果政府不采取支持措施，养殖场(户)基于市场要素单独采取行为进行种养结合， 那么矩阵回报为[10+r，10+R(x)-C(x)]，其中 r 为养殖场(户)种养结合产生正的外部效应;R(x)为养殖场(户)种养结合产生的收益，C(x)为养殖场(户)种养结合产生的经营成本，x 为种养结合产品数量。 如果政府采取支持行为，则需要付出成本 g，即使养殖场(户)不进行种养结合，由于受益于政府支持行为配套措施，产业额外收益 g(x)，此时双方 回 报 为[10-g，10+g(x)]。 如果政府支持，且养殖场(户)进行种养结合，那么，政府获得养殖场(户)种养结合正的外部收益 G(x)，养殖场(户)受益于政府配套支持 g(x)，双方收益矩阵回报为[10+G(x)-g，10+ R(x)+g(x)-C(x)]。

　　3.2 养殖场(户)博弈行为表 1 种养结合博弈矩阵中，当满足 10+G(x)- g>10+r，10+R(x)+g(x)-C(x)>10+g(x)时，纳什均衡(支持，种养结合)实现，意味着一方面政府获得的种养结合额外的正向外部效应[G(x)-r]大于政策支持投入 g;另一方面种养结合产品市场足够成熟，养殖场(户)可以通过市场交易实现正的净收益[R(x)-C(x)]。通过上述分析发现，推进种养结合、循环农业发展的关键条件是绿色农牧产品市场发育成熟，养殖场(户)通过市场盈利。 如果实现不了这一条件，即使政府推行支持政策，也会导致农户搭载支持配套政策的便车，却不进行种养结合，政策推行难以达到效果， 政府对后续支持措施保持观望态度，从而回到不支持、非种养结合状态。 因此，政府在采取一系列措施促进循环农业发展的同时，应该注意培育绿色农牧产品需求市场， 在市场条件逐渐成熟的情况下，有序推行。

　　4 畜禽养殖碳减排的建议

　　4.1 源头减量 4.1.1 使用低氮低磷日粮技术通过在日粮中补充畜禽生产必需的氨基酸可适度降低日粮粗蛋白水平， 在不影响畜禽生产性能发挥的同时，减少粪便中氮的排泄。 通过低氮低磷日粮技术有效降低饲料中碳的含量， 达到碳排放减量。 4.1.2 改进饲料加工工艺饲料通过除尘除杂过筛、膨化、制粒、蒸汽压片等环节处理，减少霉菌、霉菌毒素含量，消除或降低抗营养因子的抗性作用，杀灭部分病原菌，提高饲料效率，降低养分排泄量。 比如青贮收割时，将青贮秸秆粉碎，利于畜禽对饲料的消化吸收，从生理消化角度降低碳的排放量。 4.1.3 优化日粮配方按照畜禽体重、生产性能、日龄和体况等，进行合理分群，设定生产目标如产蛋、产奶、产肉或繁殖等;根据现有饲料原料养分含量、消化率和适口性等， 设计配制能充分发挥动物生产性能的日粮配方，实现饲料最佳消化利用率，减少饲料过腹排泄，降低粪污量，实现碳排放的减量。

　　4.2 过程控制 4.2.1 精细化饲养管理技术根据气候、生理、生产阶段和可消化养分需求等供应营养素，提高饲料利用率，减少粪便养分排出，实现碳的减量排放。 4.2.2 畜舍环境控制技术对畜舍屋顶和墙面保温处理， 采用湿帘、地暖、风机等设备进行智能环境调控，为动物提供一个温湿度舒适、空气质量优良的环境，减少动物应激和发病机会，提高饲料转化率，减少养分的排泄和粪污产生，间接降低碳的排放量。 4.2.3 畜禽舍基础设施改造技术通过改造畜禽舍的基础设施， 创新粪污收集装置、改造畜舍的发酵床，实现二氧化碳、甲烷等气体统一收集处理，减量碳排放。 4.3 末端处理 4.3.1 畜禽粪污处理技术采用不同的粪污处理方式， 如牛粪固液分离、膜堆肥发酵技术、奶牛粪水浮萍净化处理与循环利用技术、蚯蚓饲养处理牛粪技术、发酵床处理技术等模式减少二氧化碳等温室气体，实现碳排放减量。 4.3.2 农牧种养结合技术养殖企业配套种植用地， 将粪污堆肥处理施用耕地，实现种养结合循环农牧业，植物吸收气体中的二氧化碳，从而实现碳中和、碳排放减量。

　　5 畜牧业碳减排路径

　　5.1 政府强制与补贴政策相结合当前低碳畜产品的市场优势不明显， 多数企业或个人不愿意参与低碳畜牧业产业链。 政府通过采用半强制半鼓励的政策促进低碳畜牧业的发展，实施多种措施，使部分企业或个人先行参与低碳畜牧业，形成一定规模的完整产业综合体系，并对其增加补贴，如饲料补贴、养殖补贴等，降低养殖场(户)低碳绿色生产成本。 绿色农业补贴政策体系为我国农业绿色发展注入强大动力[10]，促使低碳畜牧业的持续发展有效推进。

　　5.2 建立健全畜牧业碳市场体系通过加强低碳畜牧业产业链各环节的衔接，使得碳市场体系中的生产资料市场有效、 紧密地与商品市场对接[11]，发挥市场体系的作用，建立和完善碳交易市场，充分发挥畜牧业碳汇作用，实施碳交易。 虽然已经在一些地区建立了碳交易所，但国内碳交易机制还需要完善。 为了保证市场的正常运行，便利碳市场交易监管，实现交易的公平与公正和有效性， 必须建立完善的畜牧业碳交易市场体系。

　　5.3 建立健全畜牧业生态补偿制度发达国家大多采用畜牧业碳源补偿农业生态的方式， 因为充分发挥农业碳汇的功能通过植树造林、植被恢复等措施，吸收大气中的二氧化碳，减少温室气体在大气中的浓度，减少农业碳足迹。建立生态补偿反馈机制是有效且有益的方式，一方面要提倡适度耕作，大力推广生态种养结合，加强耕地质量建设; 另一方面， 通过保护和管理森林、草原湿地资源，提高森林覆盖率。 同时，成立专门机构对畜牧业生态补偿机制进行监管， 推动各项制度的落实。

　　6 小结

　　通过对畜牧业生产、加工、消费过程中温室气体来源的分析， 总结归纳畜禽养殖碳排放源头减量、过程控制、末端处理的解决方案，提出了畜牧业碳减排的发展路径， 为提高畜禽粪便的资源利用效率，推进畜牧业碳中和做出贡献。

　　《碳中和背景下畜牧业种养结合发展路径研究》来源：《畜牧与饲料科学》，作者：孙江琪，崔宏瑜，王君美，崔占峰

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