| 2025- 11- 26 09: 13: 30 | 來(lái)源： 中國畜牧獸醫報 | 瀏覽次數: | 字體：[ 大 中 小 ] |
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養殖業(yè)糞污的溫室氣體減排面臨著(zhù)極大的挑戰，碳中和必將深刻改變農牧業(yè)的格局。本文從碳中和的角度，提出了畜禽營(yíng)養和糞污治理的策略與五點(diǎn)建議：精準營(yíng)養，源頭減排，技術(shù)創(chuàng )新；多元化種養平衡及其農牧結合模式的技術(shù)集成與創(chuàng )新；加快“低碳”畜禽糞便有機肥智能裝備的研發(fā)和推廣；創(chuàng )新畜禽糞便高值化利用及其裝備研發(fā)，突破飼料蛋白質(zhì)卡脖子的瓶頸；調整財政支持方向，重點(diǎn)支持為農牧業(yè)“碳中和”做出貢獻的創(chuàng )新企業(yè)。
因過(guò)度消耗化石燃料導致的全球變暖不僅對全球經(jīng)濟安全構成嚴重威脅，而且因其對生態(tài)和糧食安全等領(lǐng)域產(chǎn)生深遠而廣泛的影響而危及人類(lèi)的生存。近幾十年來(lái)，國際社會(huì )開(kāi)始密切關(guān)注全球變暖，提出了“低碳和環(huán)?！崩砟詈湍Ｊ?，旨在解決未來(lái)經(jīng)濟可持續發(fā)展和人類(lèi)生存的根本問(wèn)題。
2015年12月12日，巴黎氣候變化會(huì )議通過(guò)了《巴黎協(xié)定》（PA），該協(xié)定規定了2020年后應對氣候變化的全球行動(dòng)安排；PA的長(cháng)期目標是將全球平均氣溫的上升限制在比工業(yè)化前水平高2℃以下，并試圖將其控制在1.5℃以?xún)取?020年9月，我國在第七十五屆聯(lián)合國大會(huì )上鄭重地向世界承諾：二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現碳中和；2021年3月，國務(wù)院政府工作報告中明確指出要“扎實(shí)做好碳達峰、碳中和各項工作，制定2030年前碳排放達峰行動(dòng)方案，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構和能源結構”?！疤歼_峰”是指化石燃料使用導致的CO2排放量達到峰值；“碳中和”是指化石燃料使用及土地利用變化導致的碳排放量，與陸海生態(tài)系統吸收及其他技術(shù)方式固存的碳量之間達到平衡，即CO2凈排放為0，其核心目標是試圖解決地球變暖問(wèn)題?！疤歼_峰、碳中和”這將引領(lǐng)我國社會(huì )和經(jīng)濟的系統性轉型，也給中國農牧業(yè)的可持續發(fā)展提出了新挑戰，指明了高質(zhì)量發(fā)展方向。
畜禽產(chǎn)業(yè)是全球各國特別是發(fā)展中國家的主導產(chǎn)業(yè)，畜牧業(yè)對全球農業(yè)GDP的貢獻高達50%。約200億只動(dòng)物的放牧利用了30%的陸地面積，還有全球三分之一的耕地面積用于生產(chǎn)動(dòng)物飼料，畜牧業(yè)的溫室氣體減排潛力可占農業(yè)、林業(yè)和其他土地利用部門(mén)之和的50%。根據2023年發(fā)布的《中華人民共和國氣候變化第三次兩年更新報告》，2018年中國溫室氣體排放總量（包括LULUCF）約為117.79億噸二氧化碳當量，其中農業(yè)活動(dòng)溫室氣體排放總量為7.39億噸，占比6.27%；在非二氧化碳溫室氣體排放中，農業(yè)占比達35.7%。在農業(yè)源總排放中，種植業(yè)占53.6%（水稻種植排放1.96億噸，占24.7%；農用地排放2.23億噸，占28.1%；秸稈田間焚燒排放0.06億噸，占0.8%），養殖業(yè)占比46.4%（動(dòng)物腸道排放2.28億噸，占28.7%；動(dòng)物糞便管理排放1.40億噸，占17.7%）。養殖業(yè)的溫室氣體減排正面臨極大的挑戰，碳中和也必將深刻改變畜牧業(yè)的格局和發(fā)展模式，因此，基于碳中和背景下前瞻性探討畜禽養殖營(yíng)養和糞污治理具有重要意義。
以碳中和的視角再認識糞污資源
養殖業(yè)溫室氣體的直接排放主要是牛羊等反芻獸的噯氣和腸道排出的甲烷，占比約60%，其次糞便貯藏和處理過(guò)程排放占比40%。要實(shí)現養殖業(yè)的減排和碳中和，一是調整畜牧業(yè)結構，適當地減少和控制牛羊等反芻獸養殖，精準飼養，加強能減少瘤胃產(chǎn)甲烷技術(shù)的創(chuàng )新和應用；二是加強畜禽糞尿資源化利用。2017年農業(yè)農村部公布推廣的主要糞污處理模式有糞污全量收集，還有還田利用模式、糞污專(zhuān)業(yè)化能源利用模式（沼氣能源/發(fā)電工程）、異位發(fā)酵床模式、固體糞便堆肥利用模式、污水肥料化利用模式和污水達標排放模式等7種。糞污專(zhuān)業(yè)化能源利用模式（沼氣能源/發(fā)電工程）、異位發(fā)酵床模式（含發(fā)酵床模式）和采用工業(yè)治污方式污水達標排放模式均是將糞尿的有機質(zhì)分解為甲烷、二氧化碳和氧化亞氮等排放，目前絕大多數的沼氣工程是以厭氧發(fā)酵方式產(chǎn)生甲烷和二氧化碳，然后直接排放到大氣。甲烷是僅次于二氧化碳的全球第二大溫室氣體，對當前經(jīng)歷的全球變暖的貢獻率約為四分之一。因此，有必要從碳中和的視角重新認識畜禽糞尿資源及其治理方式。
畜禽糞尿是一種很好的自然資源，其主要成分是氮、磷和多種微量元素等。畜禽糞便是農田土壤中的主要有機碳來(lái)源，可以直接增加土壤有機碳的含量。在1980年至2010年期間，中國農田中的平均畜禽糞便輸人從0.38增加到0.52MgC/ha，這期間，畜禽糞便的凈碳輸人達到了1.83Pg，畜禽糞便的輸人對于增加我國農田土壤有機碳的固定起到了重要作用。我國畜禽飼料商品化程度較高的是豬和家禽，商品化飼料除了能量，蛋白飼料以及鈣、磷、食鹽等礦物質(zhì)外，均添加了適量的微量元素，如鐵、銅、錳、鋅、碘、硒、鈷等，其中過(guò)量的銅可能對環(huán)境造成危害。養豬業(yè)是我國畜牧業(yè)的主導和優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，集約化程度高，糞污排放總量大，問(wèn)題相對突出，因此，我們以豬的糞污為例來(lái)闡釋其資源價(jià)值和對環(huán)境的影響。
非洲豬瘟暴發(fā)（2018年）前我國平均每年出欄生豬約6.5億頭，約消耗商品飼料1.9億噸，大約排出的總氮350萬(wàn)噸、磷110萬(wàn)噸。氮、磷是大江大湖等水體環(huán)境富營(yíng)養化的主要污染源，豬糞便和尿液排人水中會(huì )造成重大污染。我國耕地有基本保護農田18億畝，以種植水稻5億畝為例，每畝約需施用氮肥6.8-13.8kg、磷4.4kg，共需要氮肥340萬(wàn)~690萬(wàn)噸，磷肥220萬(wàn)噸，而生豬的豬糞資源化作為有機肥可滿(mǎn)足50%~100%氮的需要，50%磷肥的需要。豬糞中也富含鉀，但相對土壤對鉀肥的需求，可忽略不計。
微量元素是豬生長(cháng)發(fā)育必需的，全價(jià)飼料中正常的營(yíng)養需要量為鐵40~100mg/kg、鋅50~100mg/kg、銅3~6mg/kg、猛2~4mg/kg、硒0.15~0.3mg/kg和碘0.15mg/kg。因高銅（125~250mg/kg）對60kg以下的豬具有顯著(zhù)的促生長(cháng)作用，“高銅”日糧曾在飼料工業(yè)中普遍應用。由于銅會(huì )拮抗鋅、鐵、錳等，因此，應用高銅日糧時(shí)的鐵、鋅、錳含量也相應提高，經(jīng)典的“高銅”日糧配方中微量元素為鐵150~250mg/kg、鋅125~200mg/kg、銅150~250mg/kg、猛20~40mg/kg。假設1.9億噸商品飼料均是“高銅”日糧，則平均每年最多向環(huán)境可排出鐵38000噸、鋅28500噸、銅38000噸、錳7600噸、硒28噸和碘28噸。而我國土壤中約1%缺銅、5%缺鐵、10%缺猛、20%缺鋅；我國耕地約6.9%缺銅、5%缺鐵、21.3%缺錳、51.5%缺鋅。豬的糞便中的微量元素可以成為很好的肥料，這一特性對我國不同地區的土壤微量元素缺乏問(wèn)題具有補充作用：西南地區廣泛分布的石灰巖喀斯特地貌，是嚴重缺鋅區；東北和西北地區是缺砸區；我國普遍缺碘。飼料中少量的硒、碘不足以彌補土壤的缺失，所以少量的排放既不會(huì )對環(huán)境造成污染，還能為生態(tài)系統提供一定的補充。對于鐵、錳和鋅，同樣以種植水稻5億畝為例，每畝約需施用鋅肥（硫酸鋅）1.5~3kg（約補鋅500~1000g）、鐵肥（硫酸亞鐵）l~2kg（約補鐵350~700g）和錳肥（硫酸錳）1.5~3kg（約補錳500~1000g），生豬的豬糞資源化作為有機肥僅可滿(mǎn)足5.7%~11.4%鋅、10.8%~21.7%鐵和3%~1.5%錳的需要。
“高鋅”日糧備受垢病，在哺乳仔豬和斷奶仔豬飼料中廣泛應用，但即使假設6.5億頭仔豬10kg前全部采用高鋅（3000mg/kg）日糧，料重比按最高1.5計算，最多可排出鋅29250噸，合計前面所有的鋅為57750噸，也僅可滿(mǎn)足11.5%~23.1%的鋅肥需要。
盡管我國有6.9%耕地缺銅，但作物對銅敏感，土壤中含銅量＞20mg/kg時(shí)有害，玉米、菜豆、苜蓿和柑橘等對銅的耐受力弱，易中毒；土壤含銅量超過(guò)50mg/kg，水稻減產(chǎn)30%以上。
實(shí)際上，畜禽糞便中可能對土壤造成危害的有害元素只有豬飼料中的高銅和有機砷的污染。豬對銅需要量很少，僅為3~5mg/kg。因過(guò)去將銅作為促生長(cháng)劑，平均用量達200mg/kg，導致銅排出總量增加了50倍，但只要應用“低銅”日糧，可減排98%，對土壤也不會(huì )造成污染。飼料中添加的有機砷（阿散酸、洛克沙胂）在環(huán)境中分解成為無(wú)機砷，會(huì )對環(huán)境造成危害。農業(yè)農村部第194號公告指出，我國從2020年1月1日起，退出除中藥外的所有促生長(cháng)類(lèi)藥物飼料添加劑品種，獸藥生產(chǎn)企業(yè)停止生產(chǎn)、進(jìn)口獸藥代理商停止進(jìn)口相應獸藥產(chǎn)品，同時(shí)注銷(xiāo)相應的獸藥產(chǎn)品批準文號和進(jìn)口獸藥注冊證書(shū)，堅持落實(shí)這一政策，這一難題也將迎刃而解。
綜上，我國養豬業(yè)使用高銅、高鋅日糧，采用“豬-水稻”種養循環(huán)，糞肥中的鐵、鋅、錳、砸和碘等不僅不會(huì )對土壤造成污染，還相反可以增進(jìn)土壤肥力，補充部分的微量元素。因此，重新認識畜禽糞便的價(jià)值以及危害，避免將畜禽糞污妖魔化，從碳中和的新視角，創(chuàng )新畜禽糞污資源化利用以及畜禽糞污的治理方式。
基于碳中和視角下的畜禽營(yíng)養策略和糞污資源化利用建議
碳中和視角下的畜禽養殖溫室氣體的減排和糞尿等污染的治理、畜禽養殖全產(chǎn)業(yè)鏈中“碳足跡”（養殖水電、飼料加工以及運輸、屠宰加工、儲存以及烹飪）減排需遵循“3R”原則（Reduce：源頭減少排放；Recycle：資源的循環(huán)利用；Reuse：資源的重復利用），堅持“源頭消減、過(guò)程控制、模式創(chuàng )新、資源化利用、末端治理”的3R整體解決方案。具體建議如下：
精準營(yíng)養，源頭減排
畜禽精準營(yíng)養與養殖污染源頭減控及其技術(shù)創(chuàng )新。印遇龍院士和黃克和教授領(lǐng)銜的十三五重點(diǎn)研發(fā)計劃項目“畜禽營(yíng)養代謝與中毒性疾病防控技術(shù)研究”開(kāi)展了畜禽精準營(yíng)養、微量元素源頭減排等大量的研究工作以及集成創(chuàng )新，源頭至少可以減少氨氮和磷的排放30%，銅的排放減少90%以上，其他微量元素減排幅度在30%~75%，杜絕飼料源頭的砷、鉛、鎘的排放，使畜禽糞便能順利進(jìn)人農業(yè)循環(huán)。針對動(dòng)物腸道甲烷減排，有研究也發(fā)現適量添加特殊飼料添加劑可以大幅減少反芻獸腸道的甲烷排放，如，以谷物為基礎的牛日糧中添加3-硝基氧丙醇（NOP）可減少高達45%的腸道甲烷排放、而日糧中添加紅藻幾乎消除了其體外甲烷產(chǎn)生，其排放減少可高達80%；另外改善反芻動(dòng)物飼料中豆粕的利用效率，甲烷排放也可減少20%；反芻動(dòng)物養殖采用秸軒氨化處理，肉黃牛甲烷可以減排18%~30%。
畜禽養殖污水減排和高效處理技術(shù)與裝備研發(fā)。創(chuàng )新畜（禽）舍設計和設備研發(fā)，做好養殖的過(guò)程控制，可以減少80%以上的養殖污水產(chǎn)生；優(yōu)化生產(chǎn)工藝，如養豬生產(chǎn)，與水泡糞工藝相比，干清糞工藝可以減排甲烷50%以上；研發(fā)糞污自動(dòng)分離、收集以及高效污水處理技術(shù)和裝備。開(kāi)展“兩型”畜（禽）舍的設計和畜禽環(huán)境自動(dòng)控制系統，研發(fā)減少污水產(chǎn)生的干清糞、免沖欄和糞污自動(dòng)分離設施設備；研發(fā)自動(dòng)清糞設備、生物發(fā)酵等養殖技術(shù)和設備，源頭減少畜禽養殖污染。
多元化種養平衡及其農牧結合模式的技術(shù)集成與創(chuàng )新
“養豬為過(guò)年，養豬為種田”是中國最古老的農牧結合、生態(tài)平衡的經(jīng)驗總結，也是經(jīng)濟有效的固碳減排措施。依據不同地區養殖和種植主導產(chǎn)業(yè)，原始和集成創(chuàng )新，研發(fā)適合不同畜禽品種、不同區域和不同規模的生態(tài)養殖（種養平衡）模式，構建典型生態(tài)區域的生態(tài)循環(huán)農牧結合模式，研發(fā)不同健康養殖-生態(tài)循環(huán)種植配套系統，解決當前養殖業(yè)“種養失衡、環(huán)境污染嚴重”等重大瓶頸難題。建議我國建立3種典型的種養結合“碳匯”生態(tài)模式，并加快其配套技術(shù)創(chuàng )新以及示范推廣：
豬（禽）與水稻種植區生態(tài)養殖“碳中和”模式。水稻生產(chǎn)具有“碳源”和“碳匯”的雙重性，對長(cháng)江中下游水稻主產(chǎn)區，通過(guò)增匯、減排、降耗和循環(huán)等措施，構建水稻生產(chǎn)固碳減排技術(shù)體系可以促進(jìn)水稻生產(chǎn)碳中和28.9%~67.6%。針對豬（禽）與水稻種植區“生豬-有機肥-水稻或果蔬茶”生態(tài)養殖技術(shù)，研發(fā)配套精準日糧、豬（禽）舍設計、糞污收集和資源化利用，實(shí)現種養平衡和零污染。
豬（禽）和小麥、玉米種植區生態(tài)養殖“碳中和”模式。農業(yè)低碳化和發(fā)展富碳農業(yè)是有效的固碳策略。以我國華北平原冬小麥季和夏玉米季為例，其碳匯強度分別為257gC/m2和74gC/m2。建議針對豬（禽）與小麥、玉米種植區“生豬-有機肥-小麥、玉米或果蔬”生態(tài)養殖模式，研發(fā)配套精準日糧、豬（禽）舍設計、糞污收集和資源化利用，實(shí)現種養平衡和零污染。
牛羊和牧區生態(tài)養殖“碳中和”模式。我國擁有60億畝草地，可以發(fā)揮碳匯的重要功能，高質(zhì)量發(fā)展草牧業(yè)的同時(shí)，兼顧增強草地碳匯能力、控制畜牧生產(chǎn)碳源、提高清潔能源利用率，實(shí)施草牧業(yè)碳中和方案，可以為實(shí)現國家碳中和目標提供重要支撐。建議針對牛羊和牧區生態(tài)養殖研發(fā)配套減少甲烷排放的精準日糧、牛羊舍設計、糞污處理和資源化利用，做到牧養平衡。
加快“低碳”畜禽糞便有機肥智能裝備的研發(fā)和推廣
多元化種養平衡的關(guān)鍵是畜禽糞便有機肥的生產(chǎn)，且有機肥生產(chǎn)過(guò)程也要盡量節能減排，減少碳排放。目前我國有機肥生產(chǎn)主要采用好氧發(fā)酵技術(shù)，生產(chǎn)方式有槽式翻拋、條垛式、靜態(tài)堆漚曝氣、反應器堆肥等方式。其中反應器堆肥方式具有占地面積少、自動(dòng)化程度高的優(yōu)勢，但也還存在能耗高的缺陷，以目前市場(chǎng)上有機肥生產(chǎn)常用設備100m3立式好氧發(fā)酵塔為例，因其堆體巨大，需要大功率液壓驅動(dòng)和二臺15kW高壓風(fēng)機才能滿(mǎn)足物料加氧和水分蒸發(fā)的要求，每天耗電高達1000度以上（其中僅曝氣耗電高達720度，攪拌耗電200度以上），嚴重阻礙了該技術(shù)的推廣。開(kāi)發(fā)節能高效的好氧發(fā)酵裝備是未來(lái)糞污資源化利用的重要方向之一。
近期筆者所在的湖南農業(yè)大學(xué)博士團隊研發(fā)的層流式有機肥發(fā)酵智能裝備系統，采用了獨創(chuàng )的薄層動(dòng)態(tài)發(fā)酵技術(shù)，日處理雞糞30噸系統每天曝氣所需電能僅36度，攪拌每天耗電量?jì)H為16.5度。此系統不僅發(fā)酵效果好，避免了發(fā)酵塔和槽式發(fā)酵常出現的因水分蒸發(fā)慢，氧氣不足而造成的死床的問(wèn)題，而且物料在設備內分層流動(dòng)，逐層下落，具有發(fā)酵速度快，處理量大、全封閉，全自動(dòng)，能耗低，生物安全性高的顯著(zhù)優(yōu)勢，而且能耗低，綜合能耗只有發(fā)酵塔的十分之一。
創(chuàng )新畜禽糞便高值化利用及其裝備研發(fā)，突破飼料蛋白質(zhì)“卡脖子”的瓶頸，實(shí)現中國糧食安全和碳中和
畜禽糞便除了加工有機肥循環(huán)利用外，還可以創(chuàng )新畜禽糞便高值化利用模式。利用昆蟲(chóng)如黑水虻、蠅蛆、蚯蚓等進(jìn)行畜禽糞便高值化利用成為研究熱點(diǎn)。特別是黑水虻處理技術(shù)，在減少碳排放、增加經(jīng)濟效益等方面具有非常大的潛力。
首先，黑水虻對人類(lèi)友好，處理畜禽糞便轉換率高，對于雞糞轉換率可達50%，豬糞干物質(zhì)轉換率可達56%。其次，黑水虻營(yíng)養價(jià)值高，粗蛋白含量可達48%，脂肪含量可達35%，其鮮蟲(chóng)營(yíng)養價(jià)值與魚(yú)肉相當，干燥脫脂蟲(chóng)粉的營(yíng)養價(jià)值與進(jìn)口魚(yú)粉相當，是水產(chǎn)，特別是高檔水產(chǎn)以及家禽的優(yōu)質(zhì)飼料。再者，黑水虻生命力強，繁殖力強。最后，處理糞便等有機廢棄物后的剩余物（蟲(chóng)沙）對植物的生長(cháng)有良好的促進(jìn)作用，蟲(chóng)沙富含氮、磷、鉀等各種農作物需要的營(yíng)養物質(zhì)，可作為肥料還田利用，蟲(chóng)沙中的有機質(zhì)含量較高，總養分、pH值、衛生指標均符合國家有機肥的質(zhì)量標準，是優(yōu)質(zhì)的有機生物肥料。目前國內黑水虻養殖點(diǎn)較多，但大部分還停留在低水平的人工養殖階段，大規模、集約化、自動(dòng)化是發(fā)展趨勢。湖南農業(yè)大學(xué)許道軍博士團隊成功研發(fā)了超大容量全自動(dòng)黑水虻循環(huán)養殖生產(chǎn)線(xiàn)，為利用黑水虻轉化為昆蟲(chóng)蛋白、高值化利用餐廚垃圾、畜禽糞便提供了高端裝備。這一技術(shù)推廣，可望每年可生產(chǎn)近億噸優(yōu)質(zhì)昆蟲(chóng)源的動(dòng)物蛋白，大幅減少中國對美國大豆和世界市場(chǎng)高端魚(yú)粉的依賴(lài)，突破“卡脖子”難題。
調整財政支持方向，重點(diǎn)支持為農牧業(yè)“碳中和”做出貢獻的創(chuàng )新企業(yè)
化肥的生產(chǎn)過(guò)程伴隨著(zhù)巨大的碳排放，目前我國已經(jīng)明確提出了有機肥替代化肥行動(dòng)。這不僅對提高土壤肥力具有十分重要的作用，而且在減少糞污環(huán)境污染，減少化肥生產(chǎn)碳排放等方面均具有重要意義。目前我國每年國家化肥補貼近400億元，但在發(fā)展養殖、種養結合、有機肥補貼方面還存在力度不大，政策落實(shí)不到位的情況，建議調整財政支持方向，集中財力，重點(diǎn)支持生態(tài)養殖和有機肥生產(chǎn)裝備形成種養平衡的支持政策與標準體系，支持糞肥還田，對畜禽養殖廢棄物進(jìn)行綜合利用；或將畜禽糞便高值利用關(guān)鍵技術(shù)-畜禽糞污昆蟲(chóng)轉化利用裝備納人農機補貼范圍，加速新裝備、新技術(shù)的推廣和應用；也可以出臺政策，鼓勵和引導為農牧業(yè)“碳中和”做出貢獻的創(chuàng )新企業(yè)上市融資等。
碳中和將深刻改變農牧業(yè)的格局，畜禽產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展亟待從碳中和的視角，構建源頭減排、多元化農牧結合和種養平衡、畜禽糞便高值化利用以及配套財稅政策等系統的治污新模式。
（文馳 謝佳靜 陶媛 許道軍 向平安）