2022年3月习在参加政协农业界、社会福利和社会保障界委员联组会时强调“要树立大食物观”,在确保粮食供给的同时,保障肉类、蔬菜、水果、水产品等各类食物有效供给。畜牧业承担着为国民提供优质肉蛋奶的任务,在保障大食物供给方面发挥着无法替代的作用,但同时也应看到,当前畜牧业存在规模效益不高、资源利用效率低、环境污染严重等问题,尤其是畜牧业甲烷、氧化亚氮等温室气体排放问题尤为突出。从当前温室气体排放结构来看,农业是第二大温室气体排放源,占排放总量的20%左右,其中农用地排放和动物肠道发酵占农业温室气体排放量的60%以上。2009—2017年,31个省(自治区、直辖市)畜牧业二氧化碳排放当量增长了11.4%。
随着“双碳”目标的明确提出,作为主要碳源的畜牧业亟须向高质量绿色低碳发展转型。从全世界来看,畜牧业具有极大的减排潜力。据Havlik等的估算,到2030年,全球畜牧业系统的升级每年将贡献7.36亿吨二氧化碳当量的减排。通过在饲喂、放牧及粪便管理等方面推广使用现有的最佳规范和先进的技术,畜牧部门温室气体减排可达30%。张卫建等基于国内农业碳排放现状,提出种植业碳排放已基本达峰,在粮食安全背景下农业碳达峰的峰值及达峰进程将取决于畜牧业发展水平。在国家提倡“大食物观”的多元食物供给要求和“双碳”任务约束下,在畜牧业转变发展方式与经济转型的关键时期,推进畜牧业高质量绿色低碳发展不但可以保障国家食物安全,还能减轻碳排放压力。
已有学者针对畜牧业固碳减排问题开展了一系列研究。Thornton和Herrero提出通过改良动物饲料与牲畜品种可提高单产,从而在不影响畜产品产量的基础上减少畜牧业碳排放;Mottet等通过亚洲、拉丁美洲和非洲的案例研究表明,改进饲养方法和牧群管理等措施可实现14%~41%的畜牧业减排。也有学者从合理配置牲畜日粮饲料、抑制反刍动物瘤胃甲烷生成、合理处理动物粪便、提高畜牧业生产效率、严格监管和执行畜牧业减排等方面提出了畜牧业固碳减排的措施建议。固碳减排是实现“双碳”目标的关键,已有文献在某些特定的程度上丰富了畜牧业固碳减排的思路,为做好畜牧业固碳减排工作奠定了基础。然而,现有关于国际农业碳减排的经验研究,大多围绕精准农业、低碳农业、气候智慧型农业等,专门梳理畜牧业固碳减排国际经验的研究较为缺乏。为了阻止和减缓气候平均状态随时间的变化,截至2021年5月,全球约有130个国家承诺在2050年实现碳中和,不同国家出台的畜牧业固碳减排措施已取得一定成效,梳理并借鉴国外成功的畜牧业碳减排经验,对提出更有前瞻性的产业高质量发展政策和减排政策具备极其重大意义。本文借鉴国际上成功的畜牧业固碳减排经验和模式,提出适合中国畜牧业发展规律的固碳减排路径,以助力“双碳”目标实现。
从碳源层面来看,姚成胜等测算指出,2000—2014年畜牧业碳排放排名前十的省份均位于草原牧区和粮食主产区,其碳排放量占中国畜牧业碳排放总量的57.50%;其中2000—2007 年,草原牧区是中国畜牧业碳排放增长的核心区,作为牧区畜牧业主要省份的内蒙古、新疆、西藏、甘肃、青海和宁夏等碳排放位于全国前列。2006—2017年,西部地区畜牧业碳排放占比始终在35%以上,且总体上呈增长趋势。从农区饲养畜禽种类的排放状况来看,农区养猪业和养牛业是最主要的碳源产业,反刍动物(牛、羊)排放比例最大,可达72.44%,其次为猪和家禽,分别为19.22%和6.81%。从排放环节来看,牲畜胃肠发酵排放的甲烷占温室气体排放总量的66.61%,粪便氧化亚氮和甲烷排放占比分别是18.23%和15.16%。
从碳汇层面来看,牧区畜牧业主要依托草地从事畜牧业生产,广阔的草地提供的固碳量是畜牧业主要碳汇。宁夏草甸草原、温性草原、草原化荒漠和荒漠草原4种天然草地ECO碳储量分别为13.90、5.94、2.69和2.37千克/平方米,其中植被碳储量分别为470.26、192.23、117.17、83.36克/平方米。新疆主要草地土壤的容重和有机碳的变化范围为0.24~1.99克/立方厘米。2001—2015年禁牧和休牧管理对内蒙古草地碳汇量增加的贡献最大,土壤有机碳变化速率平均为(473.70±53.93)万吨/年,随着内蒙古草地管理措施日益科学,未来其草地土壤碳汇量将进一步增加。
畜牧业是主要的农业碳源。中国绿色低碳畜牧业正处于起步阶段,畜牧业减排工作中还存在几大重点和难点任务。
重点任务包括减少牲畜胃肠发酵和做好畜禽粪污处理两大方面。胃肠发酵和粪便处理环节产生的温室气体排放占畜牧业碳排放的60%以上,减少上述两个环节的碳排放将大幅度的降低畜牧业整体碳排放。如何科学改良畜禽品种,进一步推广精准饲喂技术,推进草畜结合发展,将是今后促进胃肠发酵减排的关键;而提高饲料利用效率,做好粪便管理,科学处理畜禽粪污,是未来减少粪便甲烷排放的重点。
难点任务集中在两个方面:一是不同畜牧业类型的减排路径仍不明晰。目前学界更多关注畜牧业碳排放及碳排放测算,尚未形成系统的畜牧业固碳减排路径建议。二是在全国范围内可供借鉴的畜牧业模式不多,缺乏因地制宜的畜牧业固碳减排模式。
国际上部分畜牧业发达国家在低碳畜牧业发展中摸索时间比较久,已形成了较为系统的固碳减排经验。借鉴国际经验来指导国内畜牧业固碳减排是一个重要的方式,将有利于解决当前国内畜牧业减排工作中的重点和难点任务。
美国承诺到2030年将温室气体排放量较2005年降低50%~52%,到2050年实现净零排放目标。2019年,美国温室气体的排放总量为65.58亿吨二氧化碳当量,农业温室气体排放为6.286亿吨二氧化碳当量,占温室气体总排放量的10%。1990—2019年,美国农业温室气体的排放增长了13.2%,其中动物肠道发酵排放增长了8.4%、牲畜粪便管理排放增长了60.3%。
美国是畜牧业强国,居民人均畜产品消费量位居世界前列,畜牧业发展已进入气候智慧型畜牧业阶段,重视生产绿色畜产品。自2021年,美国先后出台了《美国农业创新战略》《气候智慧型农业和林业战略:90 天进度报告》《迈向2050年净零排放的长期战略》等国家级战略,提出以科学技术创新为动力,推动美国农业的绿色可持续发展。在畜牧业生产和草地管理方面,提出优化基因组以减少肉牛瘤胃甲烷排放,基于定制的瘤胃微生物群提高养分利用率,改善肉牛健康,减少其肠道甲烷排放;通过优化饲料日粮结构,提高牲畜生产效率;以养分含量和动物消化率较高的牧草为主体,提高草地碳汇能力。
美国重视畜禽温室气体的源头减排和循环利用,通过技术创新减少或者循环利用温室气体。美国政府依托大学与企业,共同研发饲料添加剂,通过调节肉牛饲料管理,降低温室气体、氮氧化物及粪便中的氮流失。美国农业部与大学共同开发的牧场全生命周期温室气体排放计量与汇报系统,可综合评估牧场生产全过程的温室气体排放,从而指导农场主改进生产措施以提高生产效率,降低温室气体排放。
加利福尼亚州是美国农业最发达的州。作为全美最主要的乳制品生产州,2017年加利福尼亚州供应了全美18%以上的牛奶。为管理州内奶业碳排放,州食品和农业部于2014年启动了《奶牛消化器研发计划》,消化器可从奶牛粪便中捕获甲烷,并将其用以发电。2015年,州食品和农业部拨款1 110万美元,用于全州奶牛消化器开发。2016年,加利福尼亚州立法规定,将从2024年开始规范牲畜的温室气体排放,安装奶牛消化器将作为实现奶牛碳减排的重要手段。
美国在历史上曾有“牧牛王国”的称号。肉牛养殖建立在“节粮型”和“放牧型”的基础上。据美国全国养牛人协会(NCBA)介绍,1961—2018年,美国牛肉产量增长了60%,而牛肉的碳排放量降低了40%,肉牛产业将在2040年实现碳中和。科学合理的放牧方式在美国肉牛产业固碳减排中起到了及其重要的作用。美国肉牛放牧不拘泥于单一模式,已形成了多种方式相结合的放牧模式。连续放牧曾被认为会破坏草原生态,但在美国中部大平原的湿润草原地区,在合理确定载畜量基础上的连续放牧方式不仅保障了牲畜的采食所需,提高了单位畜产品产量,也防止了草地“避牧性退化”,保障了草地固碳效果。在草场条件相对较差的牧区,美国采取了划区轮牧的方式。如美国俄克拉何马州牧场主将250英亩草场分块管理,为防止过度放牧,牧场主在每块地块放牧一个月左右,之后就会将牲畜转移到下一个地块。由于活动空间相对小,加上牧草充足,牲畜和草都得到很好的生长。牲畜排泄物就地利用,既减少了粪便产生的甲烷排放,也增加了草地的固碳能力。此外,在高产的草地上,轮牧使牧草的利用率保持在一个相对年轻和均匀的生长阶段,使牛能利用质量较好的、纤维含量较低的牧草,与连续放牧相比,这可以使放牧动物的甲烷排放量降低多达22%。不过,有必要注意一下的是,划区轮牧也可能会引起牲畜个体生产性能降低。在美国怀俄明州的一个牧场,轮牧制度下牛的增重比连续放牧低6%。
美国在肉牛养殖中格外的重视合理的日粮搭配。通过改良牧草品种,肉牛可以在草场上直接食用优质牧草,以减少精料等蛋白饲料的使用,整体上改善了牲畜的生产性能,减少了单位畜禽的碳排放。美国南部和西部草原分别利用当地广泛种植的黑麦草、冠冰草作为牧草,满足肉牛饲喂所需,减少了蛋白质补充料的使用,降低了肉牛养殖全产业链的碳排放。美国有大量的饲料作物种植区,饲草饲料资源很丰富。美国部分牧场中,畜禽一年四季都能吃到苜蓿草和大麦草。奶牛的饲料中添加了足量的优质苜蓿干草、青贮玉米等粗饲料,在枯草季节牧场还会给奶牛饲喂浓缩饲料来增加蛋白质,每头牛每天补饲量为4磅。科学化、标准化搭配奶牛饲料,在保障牛奶产量的同时也极大地降低了奶牛胃肠发酵产生的温室气体。
2020年10月,日本首相宣布,2050年日本将实现碳中和目标,同时将2030年温室气体排放量较2013年下降46%。日本温室气体排放总量2013年已达峰值,此后连续多年下降,2019年二氧化碳排放已降至12.13亿吨。2018年,日本农林水产领域排放的温室气体总量约为5 000万吨,其中牛打嗝和排泄物所释放的温室气体约为1 370万吨,约占总数的三成。2021年5月,日本农林水产省公布《绿色粮食系统战略》,设定了到2050年前实现农林水产领域二氧化碳净零排放的目标。为实现这一目标,该部门制定了相应战略部署,并明确说削减家畜释放的温室气体。
日本国土面积小、资源承载压力大,在畜牧业领域以充分挖掘国土资源潜力,加以科技支撑和农业推广模式为主要固碳减排手段。在实践中,日本充分的利用森林资源,采用林下放牧、森林牧场等模式,依托全国性畜牧业生产合作组织,发展出了“技术研发+行业协会+农业推广”的模式,将技术机构研发的低碳技术及时推广到畜牧业养殖场户中。
日本可用土地资源不足,充分的利用土地资源是日本畜牧业发展的主要方向。林间放牧模式是日本较为特色的放牧方式,也称为森林牧场。森林牧场是在同一块土地上生产多年生木本植物、草和牲畜的综合方法。在部分草场上发展森林牧场具有多重生态效益:一是可以将碳封存在土壤中,增强土壤固碳能力;二是能大大的提升饲料质量,减少牲畜肠道甲烷排放;三是树林可以为牲畜提供阴凉,并涵养水源,提高牲畜活动区域舒适度,增强牲畜生产力;四是树林还能改善牧草的供应和质量,这有助于减少过度放牧和遏制土地退化。森林牧场模式在日本京都府的丹后市和栃木县的那须高原上较为典型。当地森林牧场建立在作为木材生产基地的速生林上。随着木材生产基地的逐渐荒废,森林基本处于废弃状态。为了充分的利用废弃的森林资源,当地奶农团体和森林管理方合作,将森林和奶牛养殖结合在一起,成立了森林牧场。一方面,将奶牛放养在废弃森林中后,奶牛的日常活动和觅食会吃掉杂草,清洁环境。此外,奶牛的粪便可以就地作为树木生长的肥料,实现了粪污就地循环利用,减少了奶牛粪污的碳排放。另一方面,森林牧场的环境可为奶牛提供不同的饲草种类。奶牛一年四季均可在森林牧场中放养,并以不同饲草作为主要日粮,大幅度减少了胃肠发酵的甲烷排放。由于森林牧场提供的饲草质量较高,奶牛的单产能力提升,也降低了单位牛奶的碳排放量。
为了减少农业碳排放,日本农业与食品产业技术综合研究机构通过培育低甲烷排放的畜种、研发改善氨基酸平衡的饲料、建立牲畜碳排放监测系统,力争在实现畜产品生产效率提升的同时削减20%的畜牧业碳排放。此外,日本拥有如畜牧振兴事业团、中央畜牧会、畜牧技术协会等30多个全国性畜牧业生产者合作组织,依托发达的互助合作组织和行业协作组织,技术机构研发的低碳模式可以很好地推广到养殖场户中。
在日本总理府的支持下,2020年日本政府制定了《革新环境技术创新战略》以促进能源和环境领域的技术创新,这中间还包括了“农业、林业和渔业零排放”领域的固碳减排内容,旨在通过农业减少和封存超过150亿吨二氧化碳当量。日本农林水产省公布的2021财政年度畜牧业领域固碳减排措施包括加强粪便转化利用、有效处理畜牧业废弃物、减少奶牛温室气体排放等措施,并给予了大量的财政支持(表1)。
英国2008年正式颁布《气候平均状态随时间的变化法》,变成全球上首个以法律形式明确中长期减排目标的国家。2019年6月,英国新修订的《气候平均状态随时间的变化法》生效,正式确立到2050年实现温室气体净零排放,即实现碳中和的目标。英国农场主联合会(NFU)提出的《净零排放:英国农业的2040目标》中针对畜牧业减排提出:使用抑制剂来提高氮的有效利用量并减少排放;使用饲料添加剂,以减少反刍家畜的甲烷排放;利用厌氧消化,将动物粪便、农作物和副产品转为可再次生产的能源;进行抗病基因编辑,改善牲畜的健康和生产力并减少排放。到2040年通过提高农业生产效率实现年减排11.5亿吨二氧化碳当量、改善土地管理以增加碳捕获和储存实现年减排9亿吨二氧化碳当量、促进可再次生产的能源和更广泛的生物经济实现年减排26亿吨二氧化碳当量。
2021年7月,欧盟承诺到2030年将温室气体排放量在1990年基础上至少降低55%,到2050年实现碳中和。欧盟国家倡导基于自然的碳减排方案,提倡通过减少畜禽抗生素使用、扩大有机农业范围等方式实现碳中和目标,并制定了具体的行动范围和行动目标。2019年,欧盟委员会公布了应对气候平均状态随时间的变化、推动可持续发展的《欧洲绿色协议》,推动欧盟绿色发展。该协议提出,到2050年,欧洲将成为全世界首个碳中和地区。2020年5月,欧盟委员会公布《从农场到餐桌战略》,将投入100亿欧元用于粮食、农业、渔业、水产养殖等领域的研发创新,加速农业绿色和数字化转型。该战略计划到2030年,畜牧和水产养殖抗生素使用量降低50%,农业用地有机化面积占比达25%。2021年7月,欧盟委员会发布欧盟绿色新政的核心政策——“Fit for 55”减排一揽子方案。该方案设定,到2030年通过自然碳汇实现3.1亿吨固碳量,到2035年实现土地利用和农林业碳中和。
英国环境、食品和农村事务部发布的《清洁空气战略2018》提出,将通过公共资金用于公共物品的新体系来采取统一行动治理农业氨排放,支持农民投资减少氨排放的基础设施和设备。该战略中提出的减少农业氨源排放的关键措施包括:覆盖粪浆和沼渣液储存池或使用粪浆袋;使用低排放技术撒播粪浆和沼渣液,在撒播后12小时内将粪肥翻入土壤,及时冲洗动物收集点;从尿素肥料转向排放量更低的硝酸铵;将尿素注入或掺入土壤,或与尿素酶抑制剂一起使用。
欧洲国家的养猪业、家禽业、肉牛业、奶牛业等都紧紧依赖家庭农场],并实现了由传统畜牧业向现代畜牧业的转变。在欧盟碳中和目标下,家庭农场式畜牧业依然发挥着最大的作用。德国、荷兰等国家在畜牧业养殖过程中,依托家庭农场可以及时把最新的农业科研成果,如人工授精、胚胎移植等,运用到畜群改良中;依托家庭农场可以科学改良草地,保证畜禽日粮配比的科学性;通过家庭农场的计算机控制技术,实现对粪便的就地利用和无害化利用,减少粪污的碳排放。
适度规模经营主要是指规模适中、农牧结合、环境友好的畜禽养殖产业模式,其典型代表有荷兰、德国、法国和奥地利等。如奥地利的多数农场属于种植业与养殖业相结合的农牧结合型农场,即使是单纯从事养殖业的农场也大多既养猪又养鸡,兼业型农场占农场总数的70%。这些国家经济发展水平较高,人口规模相对来说比较稳定,劳动力资源紧缺,地理气候更适合畜禽养殖业发展。适度规模经营倡导农牧结合养殖:一方面,可以将畜禽粪便就地还田;另一方面,将粪肥生产加工成颗粒肥料加以使用,既利用了粪便资源,也减少了温室气体排放。
自2012年起,爱尔兰农场的碳足迹呈下降趋势,这得益于当地以草为主的农业活动。爱尔兰80%的农业土地用于饲草料生产,11%则是粗放牧场,牛肉和牛奶产品占农业总产值的58%。据爱尔兰社会合作组织介绍,以草为生的乳业和畜牧业是爱尔兰农业的顶梁柱。依托草地畜牧业,爱尔兰奶业生产效率和奶产品质量都有了很大的提高,而碳排放量却比20世纪90年代降低了3.5%。
在南亚地区的一个草地农林业发展实验中,1千克银合欢属饲草补充替代0.5千克秸秆和0.5千克精料,到2030年能轻松实现32.9亿吨二氧化碳当量的减排潜力,其中28%的减排潜力来自减少的牲畜数量,72%的减排潜力来自森林草地固碳效应。在拉丁美洲的热带放牧系统中,将塞拉多地区的原生植被改良为深根牧草,可以大幅改善土壤碳储量和农业生产率,并降低肠道排放强度。通过评估,到2030年将原有塞拉多植被的30%改良为优质牧草,通过草地固碳和牲畜减排,能够大大减少29.8亿吨二氧化碳当量;将原有植被的100%改良为优质牧草,可实现总减排44.5亿吨二氧化碳当量(表2)。在亚撒哈拉草场、中美洲和南美洲热带草场的实验研究也表明,通过改进放牧管理,可以加快退化草地恢复速度,到2030年可增加草地53.6亿~96.7亿吨二氧化碳当量的固碳能力。
泰国90%以上的化肥需从四周的国家进口,为泰国发展农业废弃物资源化利用的循环农业创造了客观条件。泰国政府格外的重视有机肥的循环利用,早在20世纪70年代就制定了《肥料法案 B.F.2518》,以保障国内肥料行业发展。作为一个以种植业为主要产业的国家,泰国政府仍高度关注畜牧业的空间布局情况,统筹考虑畜牧业与种植业布局,以便为牲畜粪肥的循环利用创造条件。泰国依托合作社和农场的组织方式充分的利用畜禽粪便资源发展有机农业,可以使农场利润增长10%~20%,同时降低约15%的碳排放。
突尼斯乳制品部门是该国最具战略性的部门,乳制品产值占农业总产值的11%。联合国粮农组织在突尼斯7个奶牛农场安装了10套太阳能牛奶冷却系统。该系统利用自适应控制单元来吸收太阳辐射,通过太阳能冷冻机制造冷却介质,每套系统能冷却30升牛奶,这有助于在收集或运送过程中灵活地冷却牛奶。传统方式将1升牛奶从30°C冷却到4°C所需的电力约为每升0.03千瓦时,使用太阳能冷却系统所需电力将减少到0.013千瓦时、每升牛奶的二氧化碳排放当量将减少9.7克。一个普通的牛奶收集中心每天可以冷却大约4万升牛奶,假设所有送牛奶到收集中心的农民都使用太阳能牛奶冷却系统,每天的二氧化碳排放量将减少约300千克。
来自亚撒哈拉和南亚地区的实验表明,在反刍动物饲料中添加特殊的比例的干草,并提高反刍动物饲料消化率,到2030年可有效增加单位畜产品产量,并减少牲畜胃肠发酵排放的甲烷(表3)。此外,在拉丁美洲、亚撒哈拉、南亚、东南亚等地区的研究也表明,杂交改良本土畜种,也能大大的提升饲料转化效率,由此减少每单位畜产品所需的饲料量。
美国、日本、欧洲等国家和地区的畜牧业发展基本已度过数量发展型阶段,分别正在迈向气候智慧型、科技驱动型、低碳型畜牧业阶段(表4),在畜牧业减排工作中走在了世界前列,有如下几点经验可供参考借鉴。一是政策支撑体系完善,“1+N”体系明确。这些国家在减排工作布局中,不仅有顶层的法律保障,也有明确的畜牧业减排战略和资金支持,并在逐步完善碳交易制度。二是经验管理模式丰富,可实现因地制宜发展。美国注重产业规模化、集约化发展,提高单产以降低碳排放;日本和欧洲国家为充分的利用土地资源,发展林下放牧等模式;欧洲国家依托家庭农场的畜牧业经营方式,实现了畜牧业现代化发展。三是重视科学技术创新,固碳减排技术先进。针对畜禽胃肠发酵、粪便处理、养殖耗能等碳排放较多的环节,这些国家通过利用太阳能、研发胃肠消化器、研发新畜种等方式降低畜牧业温室气体排放,并通过社会化服务组织、行业协会、农业推广机构等做好技术推广服务工作,确保低碳养殖技术的落地应用。
在“双碳”目标明白准确地提出前,中国畜禽养殖已经在粪污资源化利用、废弃物处理等方面开展了一些低碳畜禽养殖的实践探索。在国家层面上,陆续出台了《关于打好农业面源污染防治攻坚战的实施建议》《全国农业可持续发展规划(2015—2030年)》《关于推进农业废弃物资源化利用试点的方案》《全国农业现代化规划(2016—2020年)》《畜禽粪污资源化利用行动方案(2017—2020年)》等政策,但并未形成系统政策。
2020年“双碳”目标提出后,国家出台了一系列高屋建瓴的政策引导“双碳”工作开展,形成了“1+N”的政策体系(图1)。其中,“1”为《中央、国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》,这是全面统领“双碳”工作开展的纲领性文件。该意见精确指出,要快速推进农业绿色发展,推动产业体系优化升级,促进农业固碳增效。在畜牧业相关的“N”政策体系中,主要围绕绿色循环养殖、粪污综合利用、农业协同增效提供政策指导。《国务院办公厅关于促进畜牧业高水平发展的意见》提出,要持续推动畜牧业绿色循环发展,对畜禽粪污全部还田利用的养殖场(户)实行登记管理,支持农民合作社、家庭农场等在种植业生产中施用粪肥,促进农牧循环发展;《2030年前碳达峰行动方案》强调,通过发展循环经济,助力降碳行动,充分的利用农作物秸秆等农业副产品;《中央、国务院关于做好2022年全方面推进乡村振兴重点工作的意见》提出,要加强农业面源污染综合治理,加强畜禽粪污资源化利用,支持秸秆综合利用。2022年6月,农业农村部等七部门联合发布的《减污降碳协同增效实施方案》提出:要推进农业领域协同增效,协同推进种植业、畜牧业、渔业节能减排与污染治理;提升秸秆综合利用水平,提高畜禽粪污资源化利用水平;大力推广生物质能、太阳能等绿色用能模式。同年6月出台的《农业农村减排固碳实施方案》指出,要推广精准饲喂技术,推进品种改良,提高畜禽单产水平和饲料报酬,降低反刍动物肠道甲烷排放强度,提升畜禽粪污资源化利用水平,减少粪污温室气体排放。
同发达国家畜牧业发展阶段相比,中国畜牧业仍处于数量发展型阶段,正向高水平发展迈进,要在保供的同时实现高质量发展存在比较大挑战。当前中国已经明确了碳达峰、碳中和的时间,并逐渐形成了“1+N”的政策体系,但成熟的经验管理模式和固碳减排技术还极为缺乏。在经验管理模式方面,中国畜牧业规模化、产业化程度仍较低,草畜结合不紧密,粪污解决方法较为粗放。在固碳减排技术方面,2021年农业农村部提出了十大固碳减排技术,其中反刍动物肠道甲烷减排技术、畜禽粪便管理温室气体减排技术、牧草生产固碳技术3项技术跟畜牧业相关。但国内目前尚未看到上述技术大规模应用到生产实践中。此外,国内缺乏像日本一样的“行业协会+农技推广”的渠道,在运行机制上主要是依靠政府行政命令推动,养殖主体和行业协会的推动作用不明显。总体而言,欧美发达国家畜牧业已由保量迈向保质、绿色发展阶段,而中国畜牧业发展仍处于数量发展型阶段。在“双碳”目标和畜牧业高水平质量的发展要求下,畜牧业减排工作需兼顾畜产品有效供给和减排方式的可行性。
在前文归纳总结不同国家畜牧业固碳减排战略和模式的基础上,考虑到中国幅员辽阔、气候类型多样,畜牧业按照地域和养殖方法差异,既有依赖草地放牧的牧区畜牧业,也有依赖舍饲圈养的农区畜牧业。这两类畜牧业在牲畜管理、养殖方式和土地利用等方面存在比较大差异,在固碳减排上也存在不同的路径选择,因此分别针对牧区畜牧业和农区畜牧业设计固碳减排路径(图2)。不同路径可实现保障食物供给、增加土壤固碳和减少碳排放等效果,其中虚线表示该路径可能会对食物供给、土壤固碳、畜禽碳排放目标的实现产生不利影响,粗实线表示该路径的作用效果较为显著。如优化放牧的路径方式可能会降低部分牛羊的增重能力、降低部分畜产品供给,而做好牧草管理的路径方式会对食物供给、土壤固碳、减少碳排放均产生积极影响。结合中国畜牧业发展阶段,中国畜牧业减排不能以降低畜产品供给为代价,需在保障畜产品有效供给的前提下实现科学减排。
牧区畜牧业的发展高度依赖当地广阔的草地资源。草地兼具为畜禽提供饲草、维护当地生态环境、固碳减排等功能。合理规划利用草场资源提高牧区土地利用率和生产率,是提升牧区畜牧业固碳减排能力的重要方法。牧区畜牧业固碳减排的路径主要建立在充分的利用放牧草地资源的基础上,发挥草地固碳功能,同时减少牲畜碳排放。结合国际经验和中国牧区畜牧业生产实际,牧区畜牧业固碳减排路径可归纳为优化放牧方式、做好牧草管理和适当建设森林牧场3条路径。
因地制宜利用草地资源,发展形式多样的放牧方式。季节性放牧是牧区畜牧业有别于农区畜牧业的重要特征。在中国牧区畜牧业的放牧实践中,连续放牧或季节性放牧是最常见的放牧方式,这在较短时间内加剧了草场的承载压力。随着草原生态补奖政策的推进,禁牧休牧等制度在各大草原牧区逐渐普及,但长期禁牧休牧并不利于维护草原健康,对地上生物量、产草量均有不利影响,反而会降低草地的固碳能力。从美国放牧实践来看,多种放牧方式结合、因地制宜规划科学放牧制度的方式可为牲畜就地提供优质饲草,减少牲畜碳排放,更利于提高畜牧业固碳减排能力。在中国不同草地类型中,根据牧草的生长和家畜对饲草的需求,在测定草地产草量、确定载畜量的基础上,将草地分为若干分区在一段时间内逐区循序轮回放牧,可弥补连续放牧、长期禁牧等方式的不足。按中国科学院地理科学与资源研究所测算,在草甸草原、典型草原和荒漠草原可分别以25~30天、30~35天、40~50天为周期进行轮牧,让牲畜在不同地块间移动,以适应牲畜的需求和牧草资源的可用性,有利于改善牧草的产量和质量,为牲畜提供优质饲草,减少精料的使用,由此减少牲畜碳排放。不过有必要注意一下的是,从美国经验来看,轮牧制度下的肉牛增重比连续放牧低6%,需要科学安排轮牧草地比例。
重视牧草改良,充分的利用不同草地牧草资源。牧草管理措施包括播种改良牧草品种,通常用产量更高、更易消化的牧草(包括多年生牧草、牧场和豆科植物)取代本地牧草。通过施肥、刈割和灌溉等措施加强牧草生产,可提高草地生产力、土壤有机碳、牧草质量和动物生产性能。2022年,农业农村部印发了《“十四五”全国饲草产业高质量发展规划》。这是针对全国饲草产业高质量发展的第一个专项规划。饲草产业高质量发展不但可以促进草食畜牧业高质量发展,提升牛羊肉和奶类有效供给,对畜牧业固碳减排也具备极其重大作用。从国际经验来看,美国、拉丁美洲等国家和地区都高度重视牧草改良和管理工作。与劣质牧草相比,禾本科牧草和豆科牧草混合使用可以改善家畜的生产性能,在草场中引入豆科植物可以减少氮肥的施用量,间接减少畜禽养殖全产业链过程中的碳排放。
加强林间草地利用,发展林间放牧模式。零星分布在郁闭度0.3~0.6的森林中或林缘的草地称为林间草地。林间草地豆科牧草占比8%以上,适于放牧牛等牲畜,是发展草食家畜的重要基地。当前中国牧区畜牧业主要是建立在对天然草地的利用上,对次生草地、林间草地等草地资源利用较少。美国、日本和欧洲等国家和地区的畜牧业发展中对林地、森林资源利用高度重视,尤其是人多地少的日本和欧洲国家很早就开始发展森林牧场,利用森林垂直资源丰富的优势,弥补国土面积不足的劣势。林地适度放牧可以有效提高各类植物密度。全球环境基金在不同国家的实验也证实,利用林地草原适当放牧奶牛,可以减少60%的除草剂使用,增加林地草原71%的碳封存量和10%的牛奶产量。国家林业和草原局成立之后,可进一步发挥相关职能,借鉴国际经验,建立完善林地草原放牧制度,这对提高畜牧业整体固碳减排能力,增加畜产品有效供给具有重要意义,也符合习提出的“向森林要食物”的大食物观理念。
加强畜禽粪便等废弃物管理,循环利用粪污资源。猪、鸡、牛、羊等畜禽粪便处理过程中产生的温室气体是农区畜牧业碳排放的主要来源。美国、日本等畜牧业发达国家在推进畜牧业减排工作中也高度重视畜禽粪便的处理工作,较常见的方式是通过资金、科技等支持将粪便处理过程中产生的甲烷捕获,并转化为沼气等能源。泰国等国家高度重视畜牧业与种植业的统筹布局,将畜禽粪便就地转化为种植业所需的肥料,在减少粪便碳排放的同时减少了其他肥料的使用。
改进畜禽饲养方法,优化畜禽日粮搭配。国际上已有的畜禽饲养改进方法包括完善畜禽饲料搭配、提高畜禽饲料消化率、添加酶制剂等方法,以减少肠道发酵产生的温室气体排放。中国目前在生猪养殖中探索使用的高品质低蛋白日粮模式,以及牛羊日粮中增加全株青贮玉米、苜蓿、饲用燕麦、黑麦草等优质饲草供应,减少过多依赖精饲料的饲养模式,可以有效减少饲料粮消耗,并减少牲畜胃肠发酵产生的碳排放,是保障食物总体安全和推进畜牧业固碳减排的重要路径。
提高能源使用效率,减少饲养环节耗能。相比牧区畜牧业,农区畜牧业会产生更多的能源消耗,能源主要用于初级畜产品的加工。提高能源利用效率,即降低单位产品能耗,是降低生产成本和减少排放的有效途径。由于畜牧业养殖场户难以单独投入资金开展节能技术研发,因此在降低饲养耗能环节上需要国家经费和技术支持,联合高校或者科研机构开展研发。国际上部分国家已尝试利用太阳能冷却的方式来加工牛奶,相比传统电能,利用太阳能等可以有效减少畜禽饲养环节的碳排放。未来在国家和科研院校技术支撑下,国内养殖场户利用太阳能加工初级畜产品将是降低畜禽养殖能源碳排放的重要途径。
优化畜禽品种管理,科学改良畜禽品种。饲养高产动物是提高畜禽生产力并降低其甲烷排放的有效策略。来自拉丁美洲、亚撒哈拉、南亚、东南亚地区的经验均已表明,通过杂交改良本土畜种,到2030年可以降低16%左右的单位牛奶碳排放量和20%左右的单位牛肉碳排放量,在不影响牛奶和牛肉供给总量的情况下,可分别降低53%和55%的奶牛和肉牛存栏量。当前中国大多养殖场户仍重育肥、轻繁育,尤其是大量的个体养殖户缺乏育种技术和条件,本地优良种畜禽流失严重,畜禽品种改良工作进展较慢。逐步推进户繁场育、牧繁农育模式,对减少畜牧业碳排放具有及其重要的作用。
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