江西省畜牧产业温室气体排放时空差异分析

[关键词]畜牧产业；生命周期；时空差异；温室气体

Title： The Spatial-temporal Changes of Greenhouse Gases Emissions in Jiangxi’s Graziery Sector ― Base on Life Cycle Analysis（LCA）Method

By： Wang Zhipeng， Kong Fanbin & Pan Dan

Key words： graziery sector； life cycle； spatial-temporal changes； greenhouse gases

一、引言

二、数据来源与研究方法

■（1）

式中：APP表示畜禽年平均饲养量，头（只）；Nend表示畜禽年末头数，头（只）；Dayalive表示畜禽平均饲养周期，天。

（一）饲料粮种植产生的CO2排放

畜禽饲料包括精饲料和粗饲料，精饲料主要成分是玉米、小麦、豆粕、麸皮和矿物质等，粗饲料主要是泔水，青菜瓜果秸秆和剩菜剩饭等。在本文中，粗饲料属于废弃物，豆粕、麸皮是经过第一次处理后的副产品，矿物质所占分量过少，都不予计算畜牧业饲料粮种植温室气体排放。在饲料粮种植过程中，所需的农药、化肥、农业灌溉、土地翻耕以及机械耗能等活动也会产生温室气体，故归类为畜牧产业间接温室气体排放计算其中。所以，饲料粮种植产生的CO2排放量公式如下所示：

■（2）

（二）饲料粮运输加工产生的CO2排放

在种植收获玉米、大豆、小麦等作物后，经过晒干、筛选、运输、碾碎、配料、混合等加工制成饲料。在此过程过，所消耗的能源也计算入间接温室气体排放中。饲料粮运输加工过程产生的CO2公式如下所示： ■（3）

式中：ESM表示饲料粮运输加工过程中产生的CO2排放量；Qi表示i类畜禽产品的年产量；ti表示单位畜禽产品耗粮系数，kg/kg；pj表示i类畜禽饲料配方中j类粮食所占比重，包括玉米、小麦、大豆；EFjB表示j类饲料粮运输加工过程中的CO2排放系数，t/t。

（三）畜禽肠道发酵产生的CH4排放

在养殖过程中，禽类肠道属于无氧条件，产生CH4气体。牛、羊属于反刍牧禽，其瘤胃是产生CH4的主要来源。猪和禽类属于非反刍畜禽，其中猪是单胃产生的CH4较少，而禽类肠道产生的CH4极微，本文不予考虑。畜禽肠道发酵产生的CH4排放量公式如下所示：

■（4）

式中：EMT表示畜禽肠道发酵产生的二氧化碳排放当量（CO2-eq）；i表示畜禽养殖类别，包括牛、羊、禽类、生猪；APPi表示i类畜禽年平均饲养量；EFiD表示i类畜禽粪肠道发酵CH4排放系数，kg/（头・a）；GWPCH4表示CH4全球升温潜能值。

（四）粪便管理系统产生的CH4排放

在禽类粪便管理系统中，产生的CH4排放量取决于粪便的排放量以及粪便厌氧条件的降解比例。粪便在厌氧条件下产生CH4，在其管理和储存过程中都会释放CH4。当养殖场将大量粪便排放进化粪池、粪坑或沼气池等储存系统下，便会形成厌氧条件，从而产生大量CH4。粪便管理系统产生的CH4排放量如下所示：

■（5）

式中：EGC表示畜禽粪便管理系统产生的二氧化碳排放当量（CO2-eq）；APPi表示i类畜禽年平均饲养量；EFiF表示i类畜禽粪便管理系统CH4排放系数，kg/（头・a）；GWPCH4表示CH4全球升温潜能值。

（五）粪便管理系统产生的N2O排放

在畜禽粪便管理系统中，当粪便在管理和储存时为有氧条件下产生N2O气体。粪便中所含的氮元素经过相关的硝化和反硝化作用，将粪便中的蛋白质所含的氮反应转化为N2O气体。粪便管理系统产生的N2O排放量公式如下所示：

■（6）

式中：EGD表示畜禽粪便管理系统产生的二氧化碳排放当量（CO2-eq）；APPi表示i类畜禽年平均饲养量；EFiG表示i类畜禽粪便管理系统N2O排放系数，kg/（头・a）；GWPN2O表示N2O全球升温潜能值。

（六）畜禽饲养环节的CO2排放

在畜禽饲养过程中，生产照明、栏舍防寒保暖、通风散热、设备运转等环节，所需要消耗的电能、煤等能源，也会直接或间接产生温室气体的排放。畜禽饲养环节产生的CO2排放量如下所示：

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■（7）

式中：EGE表示畜禽饲养环节耗能产生的CO2排放量；NAPAi表示i类畜禽年生产总量；Cie表示i类畜禽每只（头）在一个饲养周期所消耗的用电支出，元/头；pricee表示畜禽养殖的用电单价，元/（KW・h）；EFe表示电能消耗的CO2排放系数，t CO2/（MW・h）；Cic表示i类畜禽每只（头）在一个饲养周期所消耗的用煤支出，元/头；pricec表示畜禽养殖的用煤单价，元/t；EFc表示煤燃烧的CO2排放系数，t/t。

（七）畜禽屠宰加工产生的CO2排放

活的畜禽从养殖场经过运输到屠宰厂，然后经过屠宰、分类加工制成畜禽产品，如：肉制品、奶制品和蛋等。这些过程中所需的能耗也要计算入间接温室气体排放中去，所以畜禽屠宰加工温室气体产生的CO2排放公式如下所示：

■（8）

式中：ESF表示畜禽屠宰加工产生的CO2排放量；Qi表示i类畜禽产品年产量，其中包括猪肉、羊肉、禽肉、牛肉、牛奶、禽蛋；KJj表示单位畜牧产品屠宰加工耗能，KJ/kg；en表示每度电的热值，MJ/（KW・h）；EFe表示电能消耗的CO2排放系数，t CO2 /（MW・h）。

（八）排放总量计算

综上所计算，江西省畜牧产业生命周期温室气体排放计算的公式如下所示：

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（9）

式中：ETotal表示畜牧业生命周期温室气体的排放总量；EGF表示饲料粮运输加工产生的CO2排放量；ESM表示饲料粮运输加工产生的CO2排放量；EMT表示畜禽肠道发酵产生的二氧化碳当量（CO2-eq）排放量；ECD表示粪便管理系统产生的二氧化碳当量（CO2-eq）排放量；EGE表示畜禽饲养环节的CO2排放量；ESF表示畜禽屠宰加工产生的CO2排放量。

三、结果分析

（一）江西省畜牧产业生命周期温室气体排放时间变化分析

江西省畜牧产业生命周期CO2当量排放总量（ETotal）年均增长率为2.66%，饲料粮种植（EGF）、饲料粮运输加工（ESM）、畜禽肠道发酵（EMT）、粪便管理系统（ECD）、饲养环节能耗（EGE）和畜禽屠宰加工（ESF）各环节CO2当量排放量年均增长率分别为4.82%、5.53%、0.33%、2.6%、5.36%和5.07%，其中EMT和ECD的年均增长率明显低于EGF、ESM、EGE和ESF的年均增长率。从江西省畜牧产业生命周期温室气体排放各环节的增长速度可以发现，饲料粮种植、饲料粮运输加工、饲养环节耗能、畜禽产品屠宰加工的增速明显高于畜禽肠道发酵和粪便管理系统环节的温室气体排放量增速。反映出江西省畜牧产业由家庭散养模式向规模化模式转变，由以农户废弃食物为主向高投入、高能量、高蛋白为特征的集约化、商品化生产模式转变。 （二）江西省畜牧产业生命周期温室气体排放结构特征分析

（三）江西省畜牧产业生命周期温室气体排放空间格局分析

四、结论及建议

结合江西省畜牧产业温室气体排放时空结构特征，提出以下几点建议：一是从总量上看，要努力降低饲料量种植、饲料粮运输加工、畜禽饲养环节能耗、畜禽产品屠宰加工环节的能源消耗，同时还要通过提高饲养及养殖规模化水平以及畜禽粪便管理与利用效率来降低禽类肠道和粪便管理系统环节的温室气体排放；二是从结构上看，要大力调整生猪、牛、羊和禽类的结构分布，降低结构不合理导致的温室气体排放；三是从区域差异上看，要通过提高养殖效率、优化区域布局，因地制宜饲养各类畜禽，对不同地区制定差异化的畜禽温室气体排放控制政策，同时，将宜春市、吉安市和赣州市列为江西省畜禽温室气体排放政策实施的重点区域。