孟祥海,程國(guó)強(qiáng),張俊飚,王宇波,周海川

(1.淮陰師范學(xué)院經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院,江蘇 淮安223300；2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院,湖北 武漢430070；3.國(guó)務(wù)院發(fā)展研究中心,北京100010；4.湖北工業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)與政法學(xué)院,湖北 武漢430068；5.中國(guó)林業(yè)科學(xué)院林業(yè)科技信息研究所,北京100091)

中國(guó)畜牧業(yè)全生命周期溫室氣體排放時(shí)空特征分析

孟祥海1,2,程國(guó)強(qiáng)3*,張俊飚2,王宇波4,周海川5

(1.淮陰師范學(xué)院經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院,江蘇 淮安223300；2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院,湖北 武漢430070；3.國(guó)務(wù)院發(fā)展研究中心,北京100010；4.湖北工業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)與政法學(xué)院,湖北 武漢430068；5.中國(guó)林業(yè)科學(xué)院林業(yè)科技信息研究所,北京100091)

運(yùn)用生命周期評(píng)價(jià)方法,選取家畜胃腸道發(fā)酵、糞便管理系統(tǒng)、畜禽飼養(yǎng)環(huán)節(jié)耗能、飼料糧種植、飼料糧運(yùn)輸加工和畜禽產(chǎn)品屠宰加工6大環(huán)節(jié),采用面板數(shù)據(jù)測(cè)算和分析1990～2011年中國(guó)及2011年國(guó)內(nèi)各地區(qū)畜牧業(yè)溫室氣體排放特征.研究表明,22年間,中國(guó)畜牧業(yè)全生命周期及各個(gè)環(huán)節(jié)的CO2當(dāng)量排放量均呈現(xiàn)上升趨勢(shì),尤其是畜禽飼養(yǎng)耗能、飼料糧種植、飼料糧運(yùn)輸加工和畜禽屠宰加工環(huán)節(jié)的增長(zhǎng)更為顯著,但歷年飼料糧運(yùn)輸加工和畜禽屠宰加工環(huán)節(jié)占畜牧業(yè)全生命周期CO2當(dāng)量排放總量的比重均低于1%和0.05%;家畜胃腸道發(fā)酵和糞便管理系統(tǒng)環(huán)節(jié)占畜牧業(yè)全生命周期CO2當(dāng)量排放總量的比重呈下降趨勢(shì);22年間,反芻家畜的CO2當(dāng)量排放量占55.25%,非反芻畜禽占44.75%.2011年,國(guó)內(nèi)省域間內(nèi)蒙古、遼寧和云南的畜牧業(yè)全生命周期CO2排放當(dāng)量和排放強(qiáng)度均位居全國(guó)前10位;西部地區(qū)畜牧業(yè)全生命周期 CO2當(dāng)量排放量所占比重最大,并且西部地區(qū)的排放強(qiáng)度最高;農(nóng)區(qū)畜牧業(yè)全生命周期 CO2當(dāng)量排放量占63.88%,牧區(qū)占14.07%,但牧區(qū)的排放強(qiáng)度最高,農(nóng)區(qū)最低.

畜牧業(yè)；溫室氣體；全生命周期；面板數(shù)據(jù)

畜牧業(yè)反芻動(dòng)物瘤胃發(fā)酵和畜禽糞便處理過程中產(chǎn)生的 CH4及糞便還田利用過程中直接或間接的N2O排放,已成為農(nóng)業(yè)溫室氣體排放的主要排放源[1].2006年聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織發(fā)布的《畜牧業(yè)長(zhǎng)長(zhǎng)的陰影環(huán)境問題與解決方案》[2]指出,若將畜牧業(yè)飼料生產(chǎn)用地及養(yǎng)殖場(chǎng)土地占用引起的土地用途變化考慮在內(nèi),全球畜牧業(yè)分別占人類活動(dòng)所排放 CO2、N2O、CH4和 NH3總量的9%、65%、37%和64%,按CO2當(dāng)量計(jì)算,畜牧業(yè)溫室氣體排放占人類活動(dòng)溫室氣體排放總量的18%,畜牧業(yè)已成為造成氣候變化的重要威脅.根據(jù)中國(guó)氣候變化初始國(guó)家信息通報(bào)公布的數(shù)據(jù),2004年我國(guó)畜牧業(yè)動(dòng)物腸道發(fā)酵和動(dòng)物糞便管理系統(tǒng)的 CH4排放分別占農(nóng)業(yè)領(lǐng)域排放的59.21%和5.04%,兩者分別占全國(guó)CH4排放的29.70%和2.53%,畜牧業(yè)已成為我國(guó)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域最大的CH4排放源[3].

生命周期評(píng)價(jià)是一種用于評(píng)估產(chǎn)品從原材料的獲取、產(chǎn)品的生產(chǎn)直至產(chǎn)品使用后的處置的整個(gè)生命周期對(duì)環(huán)境影響的技術(shù)和方法,已被廣泛的運(yùn)用于溫室氣體排放研究領(lǐng)域[4-8],并為測(cè)算畜牧業(yè)溫室氣體排放提供了一種從系統(tǒng)的角度來分析問題的思路和評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)方法. Williams等[9]對(duì)英國(guó)畜禽產(chǎn)品消費(fèi)所產(chǎn)生的溫室氣體排放進(jìn)行了全生命周期測(cè)算,將消費(fèi)單位畜禽產(chǎn)品(雞蛋、牛奶、牛肉、豬肉、羊肉和家禽)所產(chǎn)生的溫室氣體排放量乘以除進(jìn)出口之外的英國(guó)畜禽產(chǎn)品消費(fèi)總量,得出英國(guó)年畜禽產(chǎn)品消費(fèi)產(chǎn)生的溫室氣體總排放量為5750萬t(以CO2當(dāng)量計(jì)),參照相關(guān)學(xué)者對(duì)整個(gè)英國(guó)消費(fèi)品引起的溫室氣體排放量的研究[10-11],計(jì)算得到畜禽產(chǎn)品消費(fèi)產(chǎn)生的溫室氣體排放量占整個(gè)英國(guó)消費(fèi)品產(chǎn)生的溫室氣體排放總量的7%～8%[12].王效琴等[13]運(yùn)用生命周期評(píng)價(jià)方法分析了西安郊區(qū)某規(guī)?；膛?chǎng)的溫室氣體排放特點(diǎn)和排放量,研究表明,該奶牛場(chǎng)溫室氣體排放主要來自奶牛腸道發(fā)酵、飼料生產(chǎn)與加工、糞便貯存,其排放量分別占排放總量的48.86%、18.97%和16.39%;主要排放的溫室氣體是CH4和N2O,分別占總排放量的55.56%和26.9%.孫亞男等[14]運(yùn)用生命周期分析思路,從組織層次上分析了河北保定某規(guī)?；膛?chǎng)溫室氣體排放情況,研究表明,該奶牛場(chǎng)溫室氣體排放主要來自胃腸道發(fā)酵排放、土地利用系統(tǒng)和糞便管理系統(tǒng),分別占總排放量的46.5%、22.9%和19.6%.

現(xiàn)有的關(guān)于畜牧業(yè)溫室氣體排放的研究多集中于對(duì)畜禽產(chǎn)品和畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)生命周期的評(píng)估,國(guó)內(nèi)對(duì)畜牧業(yè)全生命周期溫室氣體排放的研究還很少,本文綜合考慮畜牧業(yè)直接生產(chǎn)環(huán)節(jié)和上下游產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié),測(cè)算和分析我國(guó)畜牧業(yè)全生命周期溫室氣體排放總量及排放特征,可以為我國(guó)畜牧業(yè)溫室氣體減排政策的制定提供參考.

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源于1991～2012年的《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》[15]和《中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》[16],部分?jǐn)?shù)據(jù)來源于《中國(guó)畜牧業(yè)年鑒》[17]和《全國(guó)農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》[18],另行注明的除外.本文基于生命周期評(píng)價(jià)方法,選取家畜胃腸道發(fā)酵、糞便管理系統(tǒng)、畜禽飼養(yǎng)環(huán)節(jié)耗能、飼料糧種植、飼料糧運(yùn)輸加工和畜禽產(chǎn)品屠宰加工6大環(huán)節(jié),采用面板數(shù)據(jù)測(cè)算1990～2011年我國(guó)及2011年國(guó)內(nèi)各地區(qū)畜牧業(yè)全生命周期溫室氣體排放量,進(jìn)一步分析我國(guó)畜牧業(yè)溫室氣體排放的時(shí)序、結(jié)構(gòu)與區(qū)域特征.由于數(shù)據(jù)的可得性和畜牧養(yǎng)殖數(shù)量小等原因,港澳臺(tái)地區(qū)除外.

1.1 直接的溫室氣體排放測(cè)算

畜牧業(yè)直接的溫室氣體排放來源于畜禽飼養(yǎng)環(huán)節(jié),主要包括家畜胃腸道發(fā)酵、糞便管理系統(tǒng)和畜禽飼養(yǎng)環(huán)節(jié)耗能3個(gè)環(huán)節(jié).畜禽養(yǎng)殖過程中的繁殖和屠宰會(huì)引起年度內(nèi)養(yǎng)殖數(shù)量的波動(dòng),為更加準(zhǔn)確地估算各類畜禽的溫室氣體排放量,本文根據(jù)各類畜禽的生產(chǎn)周期對(duì)其年存出欄數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整,再根據(jù)該類畜禽的年均飼養(yǎng)量估算其溫室氣體排放量.當(dāng)畜禽生產(chǎn)周期大于或等于1a時(shí),將該類畜禽的年末存欄數(shù)量作為年均飼養(yǎng)量;當(dāng)畜禽生產(chǎn)周期小于1a時(shí),采用年出欄數(shù)據(jù),計(jì)算年均飼養(yǎng)量,計(jì)算公式如下:

式中:APP為畜禽年均飼養(yǎng)量;Herdsend為年末存欄量,頭/只;NAPA為年畜禽出欄量,頭/只;Dayslive為畜禽平均飼養(yǎng)周期,d.家畜胃腸道發(fā)酵和糞便管理系統(tǒng)排放的溫室氣體排放測(cè)算借鑒胡向東等[19]采用的計(jì)算方法.

1.1.1 家畜胃腸道發(fā)酵產(chǎn)生的CH4排放 家畜胃腸道發(fā)酵產(chǎn)生的 CH4排放量與家畜的消化道類型、年齡和體重以及所采食飼料的質(zhì)量和數(shù)量等因素有關(guān).反芻家畜(牛、羊)的瘤胃是CH4的主要來源,非反芻牲畜(馬、騾、驢)和單胃牲畜(豬)產(chǎn)生相對(duì)較低的CH4排放,因?yàn)樵谄湎到y(tǒng)中發(fā)酵產(chǎn)生的CH4較少.因禽類胃腸發(fā)酵CH4排放量極微,本文不予考慮.家畜胃腸道發(fā)酵產(chǎn)生的CH4排放量計(jì)算公式如下:

式中:Egt為家畜胃腸道發(fā)酵的CH4排放量;i為家畜類別;APPi為i類家畜平均飼養(yǎng)量;efi1為i類家畜胃腸道發(fā)酵CH4排放因子(表1).

1.1.2 糞便管理系統(tǒng)產(chǎn)生的CH4排放 糞便管理系統(tǒng)產(chǎn)生的 CH4排放取決于畜禽糞便排放量和糞便厭氧降解的比例.在糞便的儲(chǔ)存和管理過程中,厭氧條件下糞便的降解會(huì)產(chǎn)生CH4.尤其是在集約化的畜禽養(yǎng)殖場(chǎng),糞便排放量大,且多在化糞池、池塘、糞池或糞坑等液基系統(tǒng)中儲(chǔ)存或管理,由此形成了厭氧環(huán)境,使得糞便降解產(chǎn)生大量CH4.反之,當(dāng)糞便以固體形式堆積或堆放處理時(shí),糞便趨于在更加耗氧的條件下進(jìn)行降解,產(chǎn)生的CH較少.糞便管理系統(tǒng)產(chǎn)生的CH排放量計(jì)算公式如下:

式中:Emc為畜禽糞便管理系統(tǒng)CH4排放量;i為畜禽養(yǎng)殖類別;APPi為i類畜禽平均飼養(yǎng)量;efi2為i類畜禽糞便管理系統(tǒng)CH4排放因子(表1).

1.1.3 糞便管理系統(tǒng)產(chǎn)生的N2O排放 糞便管理系統(tǒng)產(chǎn)生的N2O的排放通過畜禽糞便中所含氮素共同的硝化和反硝化作用產(chǎn)生.硝化作用是指糞便中的蛋白質(zhì)水解產(chǎn)生氨基酸,氨基酸在微生物作用下氨化分解產(chǎn)生氨氣,氨氣遇水形成NH4+,NH4+通過一系列的中間反應(yīng)形成 NO3,同時(shí)某些中間體自身化學(xué)分解產(chǎn)生 N2O.而反硝化作用是指在通氣不良的條件下,將NO3作為電子受體進(jìn)行呼吸代謝產(chǎn)生 N2O[20].糞便管理系統(tǒng)產(chǎn)生的N2O排放量計(jì)算公式如下:

式中:Emd為畜禽糞便管理系統(tǒng)N2O排放量;i為畜禽養(yǎng)殖類別;APPi為i類畜禽平均飼養(yǎng)量;efi3為i類畜禽糞便管理系統(tǒng)N2O排放因子(表1).

表1 畜禽胃腸發(fā)酵和糞便管理系統(tǒng)的溫室氣體排放因子[19]Table1 The GHG emission factors of livestock from gastrointestinal fermentation and manure management system[19]

1.1.4 畜禽飼養(yǎng)環(huán)節(jié)的 CO2排放 畜禽飼養(yǎng)過程需要消耗電力、煤炭等能源用于機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)、欄舍防寒保暖和生產(chǎn)照明等環(huán)節(jié),生產(chǎn)過程中的能源消耗也直接產(chǎn)生溫室氣體排放.畜禽飼養(yǎng)環(huán)節(jié)生產(chǎn)耗能產(chǎn)生的CO2排放量計(jì)算公式如下:

式中:EME為畜禽生產(chǎn)耗能引起的 CO2排放量;i為畜禽養(yǎng)殖類別;NAPAi為 i類畜禽年生產(chǎn)量;costie為 i類畜禽每頭(只)用電支出,參照《全國(guó)農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》[18];pricee為畜禽養(yǎng)殖用電單價(jià),參照2008年國(guó)家發(fā)改委發(fā)布的《關(guān)于提高華北、東北、西北、華東、華中和南方電網(wǎng)電價(jià)的通知》(發(fā)改價(jià)格[2008]1677、1678、1679、1680、1681和1682號(hào)文)[21-26]規(guī)定的各省份農(nóng)業(yè)用電價(jià)格的按均價(jià)0.4275元/(kW·h)估算;efe為電能消耗的 CO2排放因子,參照國(guó)家發(fā)改委應(yīng)對(duì)氣候變化司發(fā)布的《2012中國(guó)區(qū)域電網(wǎng)基準(zhǔn)線排放因子》[27](表2)對(duì)6大區(qū)域電網(wǎng)的OM 算法值取均值,efe=0.9734TCO2/(MW·h); costic為i類畜禽每頭(只)用煤支出,參照歷年《全國(guó)農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》[18];pricec為畜禽養(yǎng)殖用煤?jiǎn)蝺r(jià),養(yǎng)殖場(chǎng)用煤用途多為取暖,取暖煤并無統(tǒng)一價(jià)格,按800元/t估算;efc為燃煤消耗的CO2排放因子,參照《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒2008》[28]和IPCC(2006第二卷第1章表1.2、表1.4)[29],煤炭排放因子按1.98t/t計(jì)算[30].

表2 2012年中國(guó)區(qū)域電網(wǎng)基準(zhǔn)線排放因子[27]Table2 Chinese regional grid baseline emission factor(2012)[27]

1.2 間接的溫室氣體排放測(cè)算

畜牧業(yè)間接的溫室氣體排放來源于與畜禽飼養(yǎng)相關(guān)的上下游產(chǎn)業(yè)鏈,主要包括家飼料糧種植、飼料糧運(yùn)輸加工和畜禽產(chǎn)品屠宰3個(gè)環(huán)節(jié).1.2.1 飼料糧種植產(chǎn)生的CO2排放 玉米、大豆和小麥?zhǔn)切笄蒿暳系闹饕獊碓?飼料糧種植過程中農(nóng)藥、化肥、能源、農(nóng)膜等投入及其他生產(chǎn)活動(dòng)所產(chǎn)生的溫室氣體排放應(yīng)計(jì)入畜牧業(yè)間接的溫室氣體排放.飼料糧種植環(huán)節(jié)產(chǎn)生的CO2排放量計(jì)算公式如下:

式中:EFE為畜禽生產(chǎn)消耗的飼料糧種植環(huán)節(jié)所引起的CO2排放量;Qi為i類畜禽產(chǎn)品年產(chǎn)量,包括豬肉、牛肉、羊肉、禽肉、牛奶和禽蛋;ti為單位畜禽產(chǎn)品耗糧系數(shù)(數(shù)據(jù)來源:《中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》[16]、《全國(guó)農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》[18]);qj為i類畜禽飼料配方中j類糧食所占比重,包括玉米、大豆和小麥,其中:豬的精飼料中玉米占56.15%;牛的精飼料中玉米占37%,豆餅等餅類占14.6%;羊的精飼料中玉米占62.61%,豆餅等餅類占12.89%;肉雞的精飼料中玉米占57%,小麥占5%,豆餅等餅類占17%;蛋雞的精飼料中玉米占63.28%,豆餅等餅類占13.98%;奶牛的精飼料中玉米占46.79%,豆餅等餅類占28.65%[31];efj1為j類糧食的CO2當(dāng)量(CO2e)排放系數(shù),玉米排放系數(shù)為1.5t/t,小麥排放系數(shù)為1.22t/t[32],豆餅是大豆在經(jīng)過第一次處理提取之后的副產(chǎn)品,大豆種植的溫室氣體排放在畜牧業(yè)中不予計(jì)算.

1.2.2 飼料糧運(yùn)輸加工產(chǎn)生的CO2排放 經(jīng)種植環(huán)節(jié)生產(chǎn)出玉米、大豆、小麥等飼料原料,需經(jīng)過運(yùn)輸、清理、篩選、粉碎、配料、混合、制粒、擠壓膨化等工藝才能制成飼料,該環(huán)節(jié)消耗能源所排放的溫室氣體也應(yīng)計(jì)入畜牧業(yè)間接的溫室氣體排放.飼料糧運(yùn)輸加工環(huán)節(jié)產(chǎn)生的排放量計(jì)算公式如下:

式中:EGP為畜禽生產(chǎn)消耗的飼料糧運(yùn)輸加工環(huán)節(jié)產(chǎn)生的CO2排放量;Qi為i類畜禽產(chǎn)品年產(chǎn)量,包括豬肉、牛肉、羊肉、禽肉、牛奶和禽蛋;ti為單位畜禽產(chǎn)品耗糧系數(shù)(數(shù)據(jù)來源:《中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》[16]、《全國(guó)農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》[18]);i類畜禽產(chǎn)品糧食消耗量;qj為 i類畜禽飼料配方中j類糧食所占比重,包括玉米、大豆和小麥,參照謝鴻宇等[31]所提供的各類畜禽精飼料配方;efj2為j類糧食運(yùn)輸加工環(huán)節(jié)的CO2當(dāng)量排放因子,根據(jù)2006年聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織發(fā)布的《畜牧業(yè)長(zhǎng)長(zhǎng)的陰影—環(huán)境問題與解決方案》第3章表3.10提供的數(shù)據(jù),計(jì)算得出用于畜禽飼料的玉米、大豆、小麥的單位產(chǎn)品加工運(yùn)輸環(huán)節(jié)中CO2當(dāng)量排放系數(shù)分別為0.0102、0.1013和0.0319t/t[2].

1.2.3 畜禽屠宰加工產(chǎn)生的CO2排放 畜禽活體經(jīng)屠宰加工后進(jìn)入市場(chǎng)流通成為消費(fèi)品,畜禽屠宰加工環(huán)節(jié)的能源消耗所產(chǎn)生的溫室氣體排放屬于畜牧業(yè)間接的溫室氣體排放.畜禽屠宰加工環(huán)節(jié)產(chǎn)生的CO2排放量計(jì)算公式如下:

式中:ESP為畜禽屠宰加工環(huán)節(jié)產(chǎn)生的 CO2排放量;Qi為i類畜禽產(chǎn)品年產(chǎn)量,包括豬肉、牛肉、羊肉、禽肉、牛奶和禽蛋;MJi為單位畜禽產(chǎn)品屠宰加工能耗,豬肉、牛肉、羊肉、禽肉、牛奶和禽蛋的屠宰加工耗能系數(shù)分別為3.76、4.37、10.4、2.59、1.12和8.16MJ/kg[13];en為一度電的熱值,en=3.6MJ;efe為電能消耗的 CO2排放因子,參照國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)應(yīng)對(duì)氣候變化司發(fā)布的《2012中國(guó)區(qū)域電網(wǎng)基準(zhǔn)線排放因子》[27]對(duì)6大區(qū)域電網(wǎng)的 OM 算法值取均值,得efe=0.9734t CO2/(MW·h).

1.3 總排放量

以CO2當(dāng)量計(jì)算,中國(guó)畜牧業(yè)全生命周期溫室氣體排放計(jì)算公式如下:

式中:ETotal為以CO2當(dāng)量計(jì)算的畜牧業(yè)全生命周期溫室氣體總排放量;EGT為家畜胃腸道發(fā)酵的CO2當(dāng)量排放量;EMN為畜禽糞便管理系統(tǒng) CO2當(dāng)量排放量;Egt為家畜胃腸道發(fā)酵 CH4排放量;Emc為畜禽糞便管理系統(tǒng)CH4排放量;Emd為畜禽糞便管理系統(tǒng)N2O排放量;EME為畜禽生產(chǎn)耗能產(chǎn)生的 CO2排放量;EFE為畜禽生產(chǎn)所消耗的飼料糧所引起的 CO2排放量;EGP為飼料糧加工運(yùn)輸環(huán)節(jié)產(chǎn)生的 CO2排放量;ESP為畜禽屠宰加工環(huán)節(jié)產(chǎn)生的CO2排放量;GWPCH4為CH4全球升溫潛能值,取21[30];GWPN2O為N2O全球升溫潛能值,取310[30].

2 結(jié)果分析

2.1 中國(guó)畜牧業(yè)全生命周期溫室氣體排放時(shí)序特征1990～2011年的22年間,中國(guó)畜牧業(yè)全生命周期及各個(gè)環(huán)節(jié)的 CO2當(dāng)量排放量均呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)(表3).畜牧業(yè)全生命周期CO2當(dāng)量總排放量(ETotal)年均增長(zhǎng)率為2.22%,家畜胃腸道發(fā)酵(EGT)、糞便管理系統(tǒng)(ECD)、飼養(yǎng)環(huán)節(jié)耗能(EME)、飼料糧種植(EFE)、飼料糧運(yùn)輸加工(EGP)和畜禽屠宰加工(ESP)各環(huán)節(jié) CO2當(dāng)量排放量年均增長(zhǎng)率分別為0.47%、1.89%、5.10%、5.45%、5.67%和5.67%,其中EGT和ECD的年均增長(zhǎng)率顯著低于EME、EFE、EGP和ESP的年均增長(zhǎng)率.

2.2 中國(guó)畜牧業(yè)全生命周期溫室氣體排放的結(jié)構(gòu)特征

2.2.1 各環(huán)節(jié)溫室氣體排放所占比例 eGT、eCD、eME、eFE、eGP和 eSP分別代表家畜胃腸道發(fā)酵、糞便管理系統(tǒng)、飼養(yǎng)環(huán)節(jié)耗能、飼料糧種植、飼料糧運(yùn)輸加工和畜禽屠宰加工6大環(huán)節(jié)CO2排放當(dāng)量占中國(guó)畜牧業(yè)全生命周期 CO2當(dāng)量排放總量的比例.22年間,eGT和 eCD呈現(xiàn)下降趨勢(shì),年均增長(zhǎng)率分別為1.71%和0.32%,而eME、eFE、eGP和eSP卻呈現(xiàn)上升趨勢(shì),年均增長(zhǎng)率分別為2.82%、3.16%、3.38%和3.38%,但22年間eGP和eSP所占比重分別低于1%和0.05%(表4).

2.2.2 不同畜禽類別溫室氣體排放所占比例畜禽類別可分為5大類,包括牛(肉牛、奶牛、役用牛)、豬、羊(肉羊)、家禽(肉禽、蛋禽)和大牲畜(馬、驢、騾),根據(jù)1990～2011年各畜禽類別CO2當(dāng)量排放量占中國(guó)畜牧業(yè)全生命周期排放總量的比例分析(表5):22年間,我國(guó)豬、牛、羊的CO2當(dāng)量排放量所占比例相對(duì)平穩(wěn),家禽的排放比例呈上升趨勢(shì),大牲畜的排放比例呈下降趨勢(shì);豬、牛、羊、家禽和大牲畜的CO2當(dāng)量排放量占我國(guó)畜牧業(yè)全生命周期排放總量的平均比例分別為28.98%、41.64%、13.61%、12.13%和3.64%,牛類養(yǎng)殖引起的 CO2當(dāng)量排放占主導(dǎo).反芻家畜(牛和羊)總排放量占55.25%,非反芻畜禽(豬、家禽和大牲畜)總排放量占44.75%.

表3 1990～2011年中國(guó)畜牧業(yè)全生命周期CO2當(dāng)量排放量(104t)Table3 The emissions of CO2equivalent of livestock by lifecycle assessment in China during1990～2011(104t)

2.3 中國(guó)畜牧業(yè)全生命周期溫室氣體排放的區(qū)域特征

從排放總量看,2011年我國(guó)各省份畜牧業(yè)全生命周期CO2當(dāng)量排放量居前10位的依次為河南、四川、山東、內(nèi)蒙古、河北、云南、湖南、遼寧、廣東和湖北(表6);東部、中部、西部和東北地區(qū)畜牧業(yè)全生命周期 CO2當(dāng)量排放量分別占全國(guó)的24.88%、24.19%、34.12%和11.31%,西部地區(qū)所占比重最大(表7);農(nóng)區(qū)、牧區(qū)和農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)畜牧業(yè)全生命周期 CO2當(dāng)量排放量分別占全國(guó)的63.88%、14.07%和22.59%,農(nóng)區(qū)排放占主導(dǎo)(表7).

從排放強(qiáng)度看,2011年我國(guó)各省份畜牧業(yè)全生命周期 CO2當(dāng)量排放量排放強(qiáng)度居前10位的依次為西藏、青海、甘肅、新疆、貴州、寧夏、內(nèi)蒙古、云南、天津和山西,集中于牧區(qū)和農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)省份(表7);東部、中部、西部和東北地區(qū)的排放強(qiáng)度分別為1.63、1.77、2.76和1.52t/萬元,西部地區(qū)最高(表7);農(nóng)區(qū)、牧區(qū)和農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)的排放強(qiáng)度分別為1.81、4.51和1.85t/萬元,牧區(qū)最高,農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)次之,農(nóng)區(qū)最低(表7).

表4 1990～2011年中國(guó)畜牧業(yè)各環(huán)節(jié)CO2當(dāng)量排放量占總排放量的比例(%)Table4 The emissions and the proportion of the CO2equivalent emissions from various aspects of the livestock for the livestock’s total emissions by lifecycle assessment during1990～2011 (%)

表5 1990～2011年中國(guó)畜牧業(yè)各畜禽類別CO2當(dāng)量排放量占總排放量的比例(%)Table5 The proportion of the CO2equivalent emissions from different livestock categories account for the livestock’s total emissions by lifecycle assessment in China during1990～2011 (%)

表6 2011年中國(guó)各省份畜牧業(yè)全生命周期CO2當(dāng)量排放量及排放強(qiáng)度Table6 The CO2equivalent emissions and emissions intensity of different provinces livestock by lifecycle assessment in China in2011

續(xù)表6

表7 2011年中國(guó)各地區(qū)畜牧業(yè)全生命周期CO2當(dāng)量排放量、排放強(qiáng)度及占全國(guó)的比重Table7 The CO2equivalent emissions, emissions intensity and the proportion of different regions livestock by lifecycle assessment in China in2011

3 討論

國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)于我國(guó)畜牧業(yè)溫室氣體排放的研究多局限于家畜胃腸道發(fā)酵和畜禽糞便管理系統(tǒng)產(chǎn)生的溫室氣體排放[33-36],本文采用生命周期評(píng)價(jià)方法,把畜牧業(yè)直接生產(chǎn)環(huán)節(jié)和上下游相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)環(huán)節(jié)納入畜牧業(yè)溫室氣體排放核算系統(tǒng),就2011年而言,我國(guó)畜牧業(yè)全生命周期CO2當(dāng)量排放總量50877.15萬t,其中家畜胃腸道發(fā)酵和畜禽糞便管理系統(tǒng)兩個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的CO2當(dāng)量排放量之和為33907.74萬t,僅占排放總量的66.65%.與家畜胃腸道發(fā)酵和畜禽糞便管理系統(tǒng)環(huán)節(jié)溫室氣體排放量的增長(zhǎng)速度相比,畜禽飼養(yǎng)耗能、飼料糧種植、飼料糧運(yùn)輸加工和畜禽屠宰加工環(huán)節(jié)溫室氣體排放量的較快增長(zhǎng),反映出我國(guó)畜牧業(yè)單位畜禽生產(chǎn)耗能、單位畜禽產(chǎn)品耗糧、飼料糧加工運(yùn)輸能耗增加和單位畜禽產(chǎn)品屠宰加工能耗的較快增長(zhǎng),進(jìn)一步反映出我國(guó)畜牧業(yè)由以農(nóng)戶廢棄食物為主的農(nóng)戶飼養(yǎng)模式向以“高能量、高蛋白、高投入”為特征的集約化飼養(yǎng)模式和商品化生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變.但飼料糧運(yùn)輸加工和畜禽屠宰加工環(huán)節(jié)對(duì)我國(guó)畜牧業(yè)全生命周期溫室氣體排放的貢獻(xiàn)極小,家畜胃腸道發(fā)酵、畜禽糞便管理系統(tǒng)、畜禽飼養(yǎng)耗能和飼料糧種植環(huán)節(jié)是我國(guó)畜牧業(yè)溫室氣體排放的主要來源.受數(shù)據(jù)可獲得性制約,本文大量引用了IPCC、FAO等權(quán)威組織及國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者已公開發(fā)表的研究成果作為核算依據(jù);此外,在核算國(guó)內(nèi)不同區(qū)域畜牧業(yè)全生命周期溫室氣體排放時(shí),受不同區(qū)域間飼料、畜禽等調(diào)入調(diào)出統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的限制,未能將跨境因素考慮在內(nèi),由此導(dǎo)致研究結(jié)果具有一定不確定性,但本文引用數(shù)據(jù)較為權(quán)威且跨境流動(dòng)非主導(dǎo)因素,認(rèn)為這種不確定性是可以接受的.

4 結(jié)論

運(yùn)用生命周期評(píng)價(jià)方法,綜合考慮畜牧業(yè)直接生產(chǎn)環(huán)節(jié)和上下游產(chǎn)業(yè)鏈,選取家畜胃腸道發(fā)酵、糞便管理系統(tǒng)、畜禽飼養(yǎng)環(huán)節(jié)耗能、飼料糧種植、飼料糧運(yùn)輸加工和畜禽產(chǎn)品屠宰加工6大環(huán)節(jié),采用面板數(shù)據(jù)測(cè)算和分析了1990～2011年中國(guó)及2011年國(guó)內(nèi)各地區(qū)畜牧業(yè)溫室氣體排放特征.研究表明:22年間,中國(guó)畜牧業(yè)全生命周期及各個(gè)環(huán)節(jié)的 CO2當(dāng)量排放量均呈現(xiàn)上升趨勢(shì),尤其是畜禽飼養(yǎng)耗能、飼料糧種植、飼料糧運(yùn)輸加工和畜禽屠宰加工環(huán)節(jié)的增長(zhǎng)更為顯著,但歷年飼料糧運(yùn)輸加工和畜禽屠宰加工環(huán)節(jié)占畜牧業(yè)全生命周期CO2當(dāng)量排放總量的比重均低于1%和0.05%;家畜胃腸道發(fā)酵和糞便管理系統(tǒng)環(huán)節(jié)占畜牧業(yè)全生命周期CO2當(dāng)量排放總量的比重呈下降趨勢(shì);22年間,反芻家畜的CO2當(dāng)量排放量占55.25%,非反芻畜禽占44.75%.2011年,國(guó)內(nèi)省域間內(nèi)蒙古和云南的畜牧業(yè)全生命周期CO2排放當(dāng)量和排放強(qiáng)度均位居全國(guó)前10位;西部地區(qū)畜牧業(yè)全生命周期 CO2當(dāng)量排放量所占比重最大,并且西部地區(qū)的排放強(qiáng)度最高;農(nóng)區(qū)畜牧業(yè)全生命周期CO2當(dāng)量排放量占63.88 %,牧區(qū)占14.07 %,但牧區(qū)的排放強(qiáng)度最高,農(nóng)區(qū)最低.

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Analyze on the spatialtemporal characteristics of GHG estimation of livestock’s by life cycle assessment in China.

MENG Xiang-hai1,2, CHENG Guo-qiang3*, ZHANG Jun-biao1, WANG Yubo4, ZHOU Hai-chuan5
(1.College of Economics Management, Huazhong Agricultural University, Wuhan430070, China；2.College of Economics Management, Huaiyin Normal University, Huaian223300, China；3.State Council Development Research Center, Beijing100010, China；4.College of Economics and Law, Hubei University of Technology, Wuhan430068, China;5.Research Institute of Forestry Policy and Information, Chinese Academy of Forestry, Bejing100091, China). China Environmental Science,2014,34(8)：2167～2176

This study considers six key links of livestock: gastrointestinal fermentation, manure management system, energy consumption of livestock and poultry breeding, feed grain planting, processing and transportation of feed grain, slaughtering and processing of animal products to estimate the livestock greenhouse gas (GHG) emissions during1990to2011by lifecircle assessment, in each part of China using panel data. Results showed that the emissions of CO2 equivalent of livestock by lifecycle assessment and various aspects showed an upward trend over the past22years, particularly in the energy consumption of livestock and poultry breeding, feed grain planting, feed grain processing and transportation and slaughtering and processing of animal products. But the emissions of CO2 equivalent from feed processing and transporting and animal products slaughtering and processing accounted for the total emissions from livestock were less than1% and0.05%. The emissions of CO2 equivalent from gastrointestinal fermentation and manure management system, showed a downward trend. The emissions from ruminant livestock account for55.25%, while nonruminant livestock account for44.75 % over the past22years. In2011, both the emissions and emissionsintensity of CO2 equivalent from Inner Mongolia, Liaoning and Yunnan’s livestock were among the national top10. Comparing different economic divisions together, showed that the livestock emissions of the western region was the largest proportion of emissions nationwide. And the emissionsintensity of Western and Northeastern were significantly higher than the Eastern andCentral in China. Comparing different livestock divisions showed that the emissions of CO2equivalent from agricultural areas’ livestock accounted for63.88 % of China, however the emissionintensity of pastoral areas were the highest, while the emissionintensity of agriculture areas were the lowest.

t：livestock；greenhouse gas；lifecycle assessment；panel data

F323.22

：A

：1000-6923(2014)08-2167-10

孟祥海(1983-),男,山東日照人,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院博士研究生,淮陰師范學(xué)院經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院講師,研究方向?yàn)橘Y源環(huán)境經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)理論與政策.發(fā)表論文5篇.

關(guān)于《中國(guó)環(huán)境科學(xué)》網(wǎng)上投稿的通知

《中國(guó)環(huán)境科學(xué)》編輯部

2013-11-19

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(71273105);湖北省高等學(xué)校優(yōu)秀中青年科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)“農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境經(jīng)濟(jì)問題研究”(T201219)

* 責(zé)任作者, 研究員, gcheng@drc.gov.cn

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