李培培 王建华 张宝珣 戴正浩



青岛地区奶牛温室气体排放估算

李培培 王建华*张宝珣 戴正浩

（山东省青岛市畜牧兽医研究所 266100）

畜牧业是农业温室气体的主要排放源，本文采用《低碳发展及省级温室气体清单编制培训教材》提供的计算方法，估算了青岛市2009~2014年奶牛养殖温室气体排放量。结果表明：青岛市年均奶牛肠道发酵甲烷、粪便管理甲烷和氧化亚氮排放量分别为10376.7t、981.1和243.3t。应结合青岛地区奶牛温室气体排放特点，尽快开展温室气体减排技术研发，提出温室气体减排策略，从而推动奶牛养殖业的健康可持续发展。

奶牛 甲烷 氧化亚氮 排放因子 青岛

温室气体(Greenhouse gas，GHG)指大气中由自然或人为产生的能够吸收和释放地球表面、大气和云射出的热红外辐射谱段特定波长辐射的微量气体成分[1]。该气体使大气圈的温度升高，从而导致温室效应。主要包括二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、氢氟碳化物(HFCs)、全氟碳化物(PFCs)、六氟化硫(SF6)6种气体，其中前3种最为主要[2]。2006年FAO发布的《畜牧业长长的阴影环境问题与解决方案》指出：畜牧产业排放的CO2、CH4、N2O气体已经占到人类活动所排放总量的9%、65%和37%，其温室气体排放当量总量占农业温室气体排放总量和人类活动温室气体排放总量的57%和18%。CO2的全球暖化潜势定义为1，CH4为25，N2O为298[3]，CO2可以通过自然界植物的光合作用转化为O2，CH4和N2O不能直接利用，在畜牧业3种主要温室气体来自反刍动物瘤胃发酵、动物粪便管理过程中直接或间接的气体排放，CH4和N2O是研究的热点。

近年来，青岛市奶牛养殖业稳步发展，其释放的温室气体没有相应的减排方式，本文依据IPCC方法和《低碳发展及省级温室气体清单编制培训教材》对青岛市奶牛温室气体排放量进行估算和评价，为青岛市发展大都市畜牧业，解决奶牛养殖污染，探索健康可持续发展的奶牛养殖模式提供依据。

1 研究区域概况和数据来源

1.1 研究区域 青岛位于东经119°30′~121°00′、北纬35°35′~37°09′，地处山东半岛东南部沿海，胶东半岛东部，东、南濒临黄海，为海滨丘陵城市，有大沽河、北胶莱河以及沿海诸河流三大水系。属温带季风气候，空气湿润，四季分明，全年平均气温12.7℃，年均降水量662.1mm。现辖六区四市，总面积11282km2，常住人口871.51万(2010年第六次全国人口普查)。青岛市奶牛养殖业集中在莱西、即墨两市，养殖量占青岛市总存栏量的80%左右。

1.2 数据来源 从2008年末起，青岛市奶牛养殖业进入稳步发展轨道。奶牛出栏率小于1，本文年平均饲养量采取年末存栏量进行调整，为了平衡单个时间点的影响，采取畜禽的上年末存栏量与本年末的存栏量平均得到畜禽的年平均饲养量，养殖数据来源于各年度《青岛市统计年鉴》(表1)。根据《低碳发展及省级温室气体清单编制培训教材》奶牛年存栏5头以上的场户为规模化饲养，青岛市2008年至今农户散养比例占奶牛总存栏量的1%~2%，因此奶牛肠道发酵CH4排放使用规模饲养的排放因子(表2)，估算青岛市奶牛2008~2013年温室气体排放量。

表1 2008~2013年青岛市奶牛养殖数据

表2 奶牛温室气体排放因子[1] (kg/头.a)

1.3 温室气体排放量估算方法 青岛属于华东地区，因此本文采用省级温室气体清单编制指南中的估算方法对青岛市温室气体进行排放量估算。温室气体排放量公式为：Eenteric=EFenteric×AP×10-3。式中：Eenteric为某种温室气体的排放量(t/a)；EFenteric为某种气体的排放因子(kg/头.a)；AP为奶牛饲养量。

2 结果与分析

2.1 奶牛肠道发酵CH4排放量 动物肠道发酵CH4排放是指动物在正常的代谢过程中，寄生在动物消化道内的微生物发酵消化饲料时产生的CH4排放[1]。反刍动物是肠道发酵CH4的主要排放源，其瘤胃是主要的生产场所。产生途径：（1）CO2-H2还原途径，CO2在一系列酶和辅酶的催化下，与甲基呋喃经过一系列反应，甲烷杆菌将H2和甲酸还原生成CH4，这是反刍动物产生CH4的主要方式。（2）由挥发性脂肪酸如甲酸、乙酸、丙酸和丁酸等形成；（3）由甲醇、乙醇等果胶发酵产物分解而来[4]。研究表明，CO2-H2还原途径在瘤胃发酵初期和旺盛期为甲烷生成的主要方式；消化后期，挥发性脂肪酸和醇还原途径生成较多的甲烷。且排放量受动物类别、年龄、体重、采食饲料数量及质量，生长及生产水平的影响，其中采食量和饲料质量是最重要的影响因子。青岛市奶牛肠道发酵CH4排放量估算结果见表3，2009~2014年均排放量为1.04万t，2011年奶牛存栏数量最大，因而肠道发酵甲烷排放量最多，高达1.06万t，而重庆2010年奶牛肠道甲烷排放量仅为0.235万t[5]，为青岛市2011年排放量的22.2%。2009年江苏省奶牛肠道甲烷排放量为10.53Gg（1.053万t)[6]，与青岛市2011年排放量接近[6]。

表3 青岛地区奶牛养殖温室气体排放量估算结果 (万t/a)

2.2 奶牛粪便管理CH4和N2O排放 动物粪便管理CH4和N2O排放是指在施入到土壤之前动物粪便储存和处理产生的CH4和N2O。其在粪便管理过程中的排放量取决于粪便中氮、碳含量、储存时间和处理方式。青岛市奶牛粪便管理CH4和N2O排放结果见表3，年平均排放量分别为981.1t、243.3t，2011年奶牛养殖数量最多，因而粪便管理CH4和N2O的产生量最大，分别为1002.1t和248.4t。重庆2010年奶牛粪便管理CH4和N2O排放量分别为0.017万t和0.005万t[5]，分别为青岛市2011年排放量的17.0%、20.1%，因重庆属于西南，因而奶牛粪便管理CH4和N2O排放因子分别为6.51kg/头.a、1.884kg/头.a。江苏省2009年粪便管理CH4和N2O排放量分别为2.42Gg(2420t)、0.17Gg (170t)[6]，分别为青岛市2011年排放量的241.5%、68.4%；其粪便管理CH4和N2O排放因子采用IPCC清单指南第4卷中直接给出的不同温度区间排泄物管理的CH4甲烷排放因子14.0kg/头.a，N2O根据FAO公布的2004年中国禽类N2O排放量，利用排放量除以调整后2004年禽类平均饲养量，大致推算出N2O排放系数1.00kg/头.a，因系数不同，导致结果差异较大。

本文主要对青岛市2009~2014年奶牛温室气体排放量进行了研究，但是其排放量估算仍具有一定的不确定性，主要包括3个方面：首先，采用《低碳发展及省级温室气体清单编制培训教材》提供的排放系数，因为年末存栏少于5头奶牛的场户养殖数量占总存栏量比例小于2%，奶牛肠道发酵CH4排放因子采用规模场数据，导致估算结果可能有偏差；其次，影响排放系数的因素较多，无法精确定位到所有因素，如奶牛的体重、年龄、生长发育水平、饲料质量、消化率、采食量、环境温度等，所以估算值在一定程度上存在偏差；再次，年均饲养量具有不确定性，只有存栏数据，没有详细的淘汰数据，也未考虑育肥公牛，结果可能有偏差。综合考虑，偏差在一定程度上可以相互抵消，基本能反映青岛市奶牛温室气体排放情况。从环境保护和发展大都市畜牧业角度出发，需要提出适合畜牧业可持续发展的温室气体减排策略，开展符合青岛奶牛养殖业特点的温室气体减排技术研究，推动和加快奶牛养殖温室气体减排和治理的步伐，从而推进奶业的可持续发展。

[1] 国家发展和改革委员会办公厅. 低碳发展及省级温室气体清单编制指南培训教材[M]. 北京: 国家发展和改革委员会, 2013.

[2] 李洋, 徐熙亮, 窦秀静. 反刍动物CH4气体排放对环境的危害及应对措施[J]. 中国乳业, 2010(11): 30-32.

[3] IPCC. Climate change 2007: The physical science basis [M]. Cambridge：Cambridge University Press, 2007.

[4] 安娟, 赵晓川. 反刍动物甲烷排放机制及其调控[J]. 饲料工业, 2006, 27(13): 57-59.

[5] 韦秀丽, 高立洪, 徐进等. 重庆市畜牧业温室气体排放量评估[J]. 西南农业学报, 2013, 26(3): 1235-1239.

[6] 徐兴英, 段华平, 卞新民. 江苏省畜禽养殖温室气体排放估算[J]. 江西农业学报, 2012, 24(6): 162-165.

（2016–06–12）

S823.9+1

A

1007-1733(2016)09-0007-02

山东省2013年度农业重大应用技术创新课题“奶牛养殖场区粪污标准化减排处理与浮萍设施化处理技术研究应用”。