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1、1,低碳经济环境下的畜禽场减排技术,廖新俤华南农业大学动物科学学院,2,主要内容,1 低碳的概念与背景2 养猪业的碳排放环节与现状3 规模化养猪场的碳减排技术4 我国养猪业步入低碳的策略5 中国畜牧业碳交易的障碍与展望,3,1 低碳的概念与背景,全球变暖主要是由大气中过高浓度的二氧化碳、甲烷等温室气体引起的温室效应造成的。,4,（1）温室气体（GHG）,指大气中能促成温室效应的气体成分最重要的温室气体：二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、一氧化二氮（N2O），其中CO2排放量对全球变暖的贡献率超过50%，其次是CH4（19%），再次N2O（4%）单位质量CH4和N2O的全球增温潜能（GWP）分
2、别是CO2的23和296倍,5,三种主要温室气体的来源：CO2：燃料、土地利用方式的改变（砍伐森林，碳汇减少）CH4：生物体燃烧、肠道发酵（反刍动物为主）、水稻N2O：生物体燃烧、燃料、化肥以上可知，温室气体的增加是由人类生产与生活活动引起的，例如：交通、能源工业、工业、农业（水稻、反刍动物、废弃物分解发酵）、家庭及服务业（废弃物分解发酵）、森林破坏等,6,2005年全球农业温室气体排放分布（US EPA, 2006）,38%土壤N2O,32%肠道甲烷,12%生物体燃烧,11%稻田,7%废弃物,7,（2）碳减排,因此，要减少CO2、CH4等碳排放：就要抑制化石燃料的消费、抑制能源需求，而能源需
3、求与经济发展、生活活动关系密切，影响生产、生活,8,碳减排（续）,同时，减少废弃物发酵过程向大气中排放碳减少动物（反刍动物为主）向大气中排放碳减少种植业（水稻、施肥）向大气中排放碳增加碳汇（减少森林破坏）,9,（3）低碳（经济）,多数认为低碳经济是以低能耗、低排放、低污染为基础的经济发展模式，意味着能源结构、产业结构的调整和技术的革新，其标致是技术创新驱动和能源消费效率的提高。低碳经济是一种经济发展模式、一种社会生活方式，也是一种技术运行体系。节能减排和发展循环经济是落实低碳经济的重要步骤。,10,（4）低碳经济的背景,低碳经济（low-carbon economy）是在应对全球气候变化、提倡
4、温室气体减排的大背景下提出，还与国际能源日趋紧张、低碳技术创新激发有关，即与当前气候变暖、能源紧张、生产效率低等背景有关。许多国家把新能源、环保产业作为战略性新兴产业大力发展。,11,低碳意味着压力和动力,低碳经济不只是经济和科技问题，也是政治和外交问题，实质上是碳减排与发展权的问题。一方面，承担碳减排责任，需付出代价（GDP）；另一方面，碳减排有助于我国经济结构升级和技术创新，带来新的发展机遇。,12,从历史上看，大气中CO2的增加主要是由发达国家在其工业化过程过去200多年间排放的；消除贫困和发展经济仍然是未来发展中国家的首要任务，发展中国家的碳排放是“生存排放”，而发达国家则是“奢侈排放
5、”。低碳经济已上升到国家和区域发展战略的高度，将引领生产模式、生活方式。中国：在发展中寻求碳减排。,13,2 养猪业的碳排放环节与现状,（1）养猪业碳排放环节广义理解：包括三大环节一环：因发展养殖引起森林碳汇的减少产地环境（土地利用方式）的改变，尤其对森林的砍伐引起碳汇的减少（森林过度采伐被认为是继矿物燃料燃烧之后引起全球大气CO2浓度上升的最重要因素）,14,广义理解养猪业碳排放环节（续）,二环：养殖过程直接的碳排放动物肠道发酵引起的碳排放动物废弃物发酵（包括农田施用过程）引起的碳排放,15,广义理解养猪业碳排放环节（续）,三环：因生产、加工和流通过程消耗化石能源而引起的碳排放畜群的保温、降
6、温等涉及能耗的过程饲料（作物）原料的种植过程（包括所使用化肥农药的加工过程）原料加工（即饲料生产过程）相关物料（原料、产品、药品）运输过程,16,养猪业碳排放环节（续）,狭义理解：主要指2方面动物肠道发酵引起的碳排放（尤其反刍动物）动物废弃物引起的碳排放针对养猪碳排放，受关注的主要包括：动物废弃物引起的碳排放耗电、耗石油的生产、加工与流通环节引起的碳排放，目前来看主要由畜舍的温控、饲料加工、含动物在内的物品运输,17,（2）养猪业碳排放现状,畜禽粪便是温室气体甲烷排放的重要来源：IPCC（1996）：全球畜禽粪便甲烷排放总量大约2000-3000万吨/年，占已知人为甲烷排放总量的5.5-8%中
7、国是动物饲养量最大的国家之一，1990年中国畜禽粪便的甲烷排放量约72万吨。由粪便排放的甲烷中，猪粪的甲烷排放量最为显著。1994年中国动物粪便甲烷排放总量约87万吨，其中猪粪便管理系统中甲烷的排放约52.2万吨（60%）（高新星，2007）,18,19,20,动物肠道发酵产生的甲烷：主要在反刍动物，国际上猪甲烷排放研究较少,Fig. 4 Methane production of 90 kg pigs over 24 h (Liao et al, 2010),21,Daily methane production of 60 and 90 kg pigs,We conclude that r
8、ates of CH4 emission were 1.13 and 2.01 g animal-1 d-1, respectively, for commercial grower (60 kg) and finisher (90 kg) pigs in south China. The results thus suggest that feed intake and/or stage of growth of pigs are the determining factors in enteric CH4 emission in pigs (Liao et al, 2010, Ani Nu
9、tri and Feeding Tech).,22,We conclude that rates of CH4 emission were 1.13 and 2.01 g animal-1 d-1, respectively, for commercial grower (60 kg) and finisher (90 kg) pigs in south China.,23,3 规模化养猪场的碳减排技术,（1）养猪业低碳体系（模式）的构成种业（遗传育种）技术畜牧环境工程技术饲料营养与饲养管理技术（胃肠道减排技术）废弃物处理与利用技术气体测定与GHG减排评估技术GHG减排机制建立（市场化与财税金
10、融政策）,24,（2）四大重要的碳减排措施,措施一：减少动物废弃物引起的碳排放（新旧帐一起解决）：全球动物废弃物产生的GHG主要来自集约化的猪和家禽生产，废弃物处理与利用过程的改进为温室气体减排带来很大机会（空间）。加强沼气工程建设与沼气利用，沼气发电，发电回用，减少生产过程对化石能源的消耗缩短贮存时间和遮盖控制畜粪堆肥过程的GHG排放,25,四大重要的减排措施（续）,措施二：提高生产效率/性能，减少单位产品的能耗或缩短达到相同体重的饲养周期（遗传育种、饲料营养、饲养管理、环境等技术）2009年世界猪肉产量1.065亿吨，中国45%中国每头母猪每年提供商品猪13头（包括病死因素，80年代16-
11、18头）；台湾每头母猪每年提供商品猪14.7头；发达国家大于20头；世界先进水平22-25头张永泰（2010）：如果提高到25头，年出栏6.33亿头商品猪，可少养1880万头母猪上述浪费粮食资源折算碳排放是惊人的！,26,四大重要的减排措施（续）,措施三：推广节能增效的畜舍（建筑结构设计、材料选用等，最大限度实现冬暖夏凉，减少温控对化石能源的消耗）措施四：减少死淘与浪费等目标的养殖场内部各种管理的改善,27,畜牧业甲烷减排的主要方法,一般学者认为猪肠道的发酵过程和瘤胃发酵很相似，猪产生的氢气也是通过生成甲烷利用掉的，但Jensen等(1994)认为单胃动物后肠发酵产生的氢气大部分是被后肠的氢库
12、（不饱和脂肪酸）所利用。改良品种：通过不断选育品种，提高个体生产力，减少饲养总量；通过品种改良和培育新品种提高单位动物的生产性能，减少动物存栏数量，可以降低甲烷气体的总排放量。 日粮控制：粗/精料比、减少饲料在胃或大肠滞留时间提高饲料利用率如牧草的成熟程度、贮存方式、化学处理和物理加工过程等；,28,畜牧业甲烷减排的主要方法（续）：微生物区系控制：添加的物质作用于甲烷微生物，抑制其活性，从而减少甲烷产量如去原虫、卤化物、植物提取物、抗生素、离子载体和调节pH等；与甲烷菌竞争氢：添加适量不饱和脂肪酸、乙酸菌、有机二羧酸如延胡索酸、苹果酸等、硝酸盐和亚硝酸盐。,29,（3）畜牧业碳减排的国际动态,
13、2010年10月3-8日在加拿大卡尔加里召开“第4届畜牧业与温室气体国际会议”,30,畜牧业碳减排国际动态（续）,当前国际上围绕养殖业碳减排的主要工作：GHG测定(方法)、影响GHG排放因素研究、针对某一农场、产业和地区GHG排放估算、GHG减排机理与技术、碳贸易研发当地植物提取物，开展GHG减排的研究日益增多（反刍动物营养专家）,31,畜牧业碳减排国际动态（续）,大营养配方改进-动物粪便改变-实现GHG排放最小化，如低蛋白日粮有助于减少N排出，进而减少粪便N2O排放。甲烷从副业变为研究主业研究团队转移研究重点，国内部分科研机构也开始转变。,32,畜牧业碳减排国际动态（续）,从遗传学角度开展养
14、殖业碳减排工作，对不同遗传性能的畜群碳排放进行预估,33,畜牧业碳减排国际动态（续）,加强、改进家畜废弃物管理和农田施用过程的管理，减少GHG（CH4和N2O）产生中国畜牧业甲烷减排工作比发达国家差距20年以上，包括在方法、机理、减排、碳排放交易（市场化）、意识、操作如碳税机制（政府）等方面发展中国家的碳资本、碳金融发展落后，限制了低碳技术创新和低碳产业发展；发达国家综合运用法律、行政、财税、金融等政策工具。,34,国内外在畜牧业碳减排上，不论研究还是应用，均存在三个共性难点：A 温室气体测定手段（可靠性与高成本）B 地区或行业碳排放量估算的可靠性C 地区间、行业间、畜种间的减排机制建立与实施
15、此外，畜牧业碳减排技术在不断研发,35,4 我国养猪业步入低碳的策略,（1）低碳是一种强劲的发展趋势国际压力：畜牧业碳排放量大、增长快。在集约化畜牧业快速发展和应对温室气体减排承诺的大环境下，畜牧业甲烷减排成为焦点，并在国际社会中上升为政治和道德问题。国内需求：节约能源、低碳技术创新等提高生产效率都符合我国畜牧业的发展方向,36,“十二五”农业农村科技计划：研发资源利用与节能减排技术，发展低碳农业；以促进科技应对气候变化为目标，加强农业固碳减排技术研究，等等。,37,（2）不同层面对低碳趋势的反应国家与主管部门：压力与信心畜牧行业：紧张（艰巨）GHG对中国（以及其它发展中国家）的畜牧业意味着什
16、么？如果不是通过技术进步，纯粹是通过限制饲养量来实现减排的话，那意味着雪上加霜！为推动畜牧业温室气体减排，而积极采取先进技术，那将推动畜牧业的进步。养殖企业：尚未觉察（有正面气氛拉动，暂缺压力）,38,（3）处理好目前养猪业各种减排的需求首先，要摆脱当前养猪业的困境（长期、复杂）疫病问题（管理问题、中国国情、长期艰巨）环保问题（焦点是废水与粪便）土地问题（纠纷增多）成本问题（饲料原料、人工）价格起伏问题（总体呈供过于求）,39,（3）处理好目前养猪业各种减排的需求（续）当前养猪环保压力最突出还是废水和粪便：氮、磷减排铜、锌及兽药减排从现行废弃物处理技术与政策来看，废水、粪便管理的主要矛盾在于成
17、本的投入与资金来源其次，随着碳减排（温室气体减排）压力的逐步增大，养猪业要兼顾/着手碳减排工作碳减排具有增效的潜力、良好的前景；碳减排将推动生产成本降低、经济效益提高，并获得相关经济补偿（依赖减排机制的完善），改善企业形象,40,（4）如何利用地方猪种、汲取中国传统的养猪方式、融入现代科技，探讨和开展我国特色的低碳养猪体系，将是有趣而有实际意义的工作 低碳是一种经营运营模式，低碳工艺涉及养猪各环节，通过汲取传统、自然的和谐机制，结合现代新技术与新管理，降低能耗、减少污染、降低排放。进化所形成的物种（如地方猪种），通常具有能量利用/获得效率最高、竞争保护机制最完善的特点，这些特点/优点都是构建低
18、碳养猪业的源泉。,41,（5）小结（养猪业低碳策略）,进一步解决好养猪废弃物问题（一举两得）提高生产效率，提高资源利用效率，减少能耗，减少死淘，减少疫病（即使治愈也影响后期生长速度与资源消费效率）积极参与碳交易、了解碳交易加强宣传和普及低碳知识加快畜牧业碳减排技术研发，最终建立适合我国的畜牧业碳减排技术体系与管理体系,42,5 中国畜牧业碳交易的障碍与展望,中国畜牧业碳交易项目的方向：(1)基于CDM方向走，如北京德青源、山东民和(2)基于自愿减排方向走（企业主动向市场购买碳排放指标，中和自身生产所产生的碳排放）目前CDM在畜牧业领域面对的障碍：（1）周期长、程序复杂、交易成本高（2）CDM交
19、易机制的客观困难和方法学适用性问题 （3）规模大小不一,项目整合难度大,43,自愿减排，基于企业的社会责任以及碳中和的需求：国内市场处于起步阶段，目前有熊猫标准和上海世博会发布中国自愿碳减排标准等国内相关标准正在开展自愿碳减排的交易实践，基本建立与国际同等水平的自愿减排交易系统，为中国今后自愿碳减排交易的开展打下了良好的基础。,44,畜牧业碳交易的破局之路：加大对畜牧业碳交易项目的政策和金融支持加快农业碳贸易方法及碳交易标准的制定加强对畜牧业碳交易项目相关问题的深入研究，加大对畜牧业碳交易的宣传力度,45,总 结,低碳经济是未来经济社会发展的必然需求；养猪业在走向低碳过程中，充满着压力和动力，在经济、政策、技术、管理等层面充满挑战，必然有阶段性。养猪业的碳排放主要来源于废弃物发酵和生产能耗，为此，深化废弃物管理、节约能源、提高生产效率、减少死淘、提高资源消费效率都是当前低碳背景下养猪场的首选减排技术。今后需逐步增强养猪业的低碳意识，重视畜牧业碳减排技术研发，加快我国畜牧业低碳技术体系和管理体系建设。,46,请批评指正！,
