畜牧业：不容忽视的温室气体排放大户
Katja Klumpp
法国国家农业食品与环境研究院（INRAE）农业生态学工程师
畜牧业提供了人们所需的肉类、乳制品和其他动物制品，是许多国家的重要经济产出之一。然而，畜牧业也是温室气体的重要来源之一。反刍动物产生的甲烷是温室效应的主要贡献者之一。如何计算牲畜排放的温室气体总量？哪些因素会影响农场的温室气体排放？
农业是法国第二大温室气体排放贡献者，占全国总排放量的近23%。
畜牧业占甲烷排放量的68%，而土壤耕作则占氮排放量的80%。
由于计算方法不同，结果的精准度也存在显著差异。
例如，IPCC针对各类排放源、各种温室气体类型以及各项相关活动，提出了三层计算方法，每一层因使用特定的乘数系数而拥有不同的精确度。
我们亟需调整放牧和农作物耕作方法，在减少温室气体排放的同时，保证农场主的利益。
人们常说畜牧业是温室气体（GHG）的主要贡献者，此话不假。事实上，农业耕种只排在法国温室气体排放量的第二名（占全国总排放量的23% [1]）。在所有的甲烷排放中，畜牧业占了68%，而土壤耕作则排放了80%的氮氧化物。减排有两大关键抓手，一是提高农场的自主性，二是减少居民的肉类消费。
01
如何计算牲畜排放的温室气体（甲烷、一氧化二氮和二氧化碳）总量，以及草原生态系统中的温室气体交换量？
Katja Klumpp：在法国，大气污染技术研究中心（CITEPA）是政府指定的清单编制机构和预测机构。由于他们采用IPCC推荐的计算方法[2]，因此，主要有三层不同的精确度。我们可以针对各类排放源、各种温室气体类型和各项相关活动来使用特定的乘数。
第一层计算方法是高度简化的。例如，要计算畜牧业的甲烷（CH）排放量，我们可以用法国的奶牛数量乘以相关乘数。或者，要计算畜牧业的一氧化二氮（NO）排放量，我们可以用合成氮投入量乘以与该气体相关的乘数系数（排放系数：每头牛每年排放52千克CH）。这种计算方法很简单，但由于各农场的情况不同，计算结果的误差范围也很大。
第二层添加了更多信息，如奶牛指标（采食量、能量需求、体重）、奶牛类别（奶牛、犊牛、公牛等）和地点（洲）。最后，第三层计算方法将考虑饲料质量、机械模型中的瘤胃功能等参数。由此可见，要想计算结果准确无误，拥有大量来自农场的原始数据至关重要。作为研究人员，我们可以通过完善和改进当地农场的测量和计算方法来获得更为精准的数据，这样一来，国内外各大组织便可优化其计算结果。
反照率效应
当前，反照率效应一词受到了诸多关注。简单来说，反照率就是物体表面反射辐射与入射总辐射的比值，物体表面的颜色和质地能够影响反射辐射的多少。通常情况下，当光线被反射时，不会转化为热量，因此有助于缓解全球变暖。由此可见，要想最大限度地利用反照率效应，我们可以选择能够反射光线的表面，而非吸收光线，并将其转化为热量的表面。问题在于，要想实现这一点，我们必须在当地找到合适的折中方案。例如，物种更丰富的永久性草地往往要比黑麦草-三叶草的临时栽培草地颜色更深。在土壤颜色方面也是如此，浅色土壤会大大增加反照率，给陆地降温。相反，在深色土壤上，种植中间作物会增加反照率。无论如何，相较于农作物土壤，草地土壤已经展现出了更强的碳储存能力。面对全球变暖的负面影响，我们可以采用多元化的畜牧方法，多管齐下提高抗灾能力。
02
农场的温室气体净排放量存在很多变量。您能给我们逐一讲解一下这些不同的参数吗？
答：这是典型的第三层计算，在此，所有变量都将被纳入考量。永久草地（被草覆盖的土地）的草龄可以超过6年，也可以超过100年。而临时草地的草龄则小于5年，通常与农作物进行粮草轮作。这些草地的植物成分可多可少，且使用方式各异（刈割、放牧或两者混合），既可选择矿物肥料，也可使用有机肥料。所有这些参数都会影响草地的储碳能力（长期过程）和固碳能力（短期过程，取决于草地吸收的碳），从而影响草地的整体温室气体排放量。
就动物而言，了解它们的饮食基础至关重要。它们饲料是来自于耕地（精料、油饼、小麦、玉米等）还是草地？它们是否参与了土壤的施肥过程？其粪便是被转换成了有机肥或矿物肥，还是直接用于放牧区？这三个关键参数都会影响温室气体排放量。我们还可以更进一步，将土壤覆盖率（植被类型）、犁地、每公顷草地上放牧牛的数量和时间等参数纳入考量。当然，我们现在讨论的仍是估算结果，因为百分百的精确度很难实现。不过，从严格的理论角度来看，用草地碳储，并用豆科植物（拥有固氮作用）来替代部分矿物肥料，可以抵消畜牧业产生的一些温室气体排放。
03
如何在实现气候目标、减少细颗粒物和氨排放，以及保护水和土壤质量等目标之间达成平衡？
答：很长一段时间以来，研究人员的关注焦点只放在温室气体排放上。在法国，农业占细颗粒物排放量的53%，工业和服务业分别占29%和11%，而公路运输则只占5%（Citepa，2014年）。Citepa的数据显示，“农作物”占农业颗粒物排放量的近80%，剩下的则与畜牧业相关。不过，与畜牧业相关建筑所贡献的排放相比，牲口所排放的细颗粒物（尺寸小于10μm - PM10）占比很小，只有全国排放量的10%不到。除此之外，氨气排放也值得关注，毕竟它在细颗粒物（PM2.5）的形成中扮演重要角色。
为了减少氨气排放，国际社会出台了一系列法规。直到几年前，人们才意识到采用“多标准方法”的紧迫性。例如，“改善空气质量实践指南”的底层逻辑便是双赢战略[3]。其目的是在减少氨排放的同时，避免污染转移，并为农场带来其他效益。
然而，鱼与熊掌不可兼得。例如，家禽养殖业的温室气体排放量虽然不多，但会排放大量的氨气和细颗粒物。因此，我们亟需寻找最佳的折衷方案，而这绝非易事。有鉴于此，当前很多研究都在寻找提高农场自主性（循环性）的方法，并在各参数（尤其是外部因素）间寻找平衡。
作者
Julien Hernandez
编辑
Meister Xia
1. IPCC, 2019: Summary for Policymakers. In: Climate Change and Land: an IPCC special report on climate change, desertification, land degradation, sustainable land management, food security, and greenhouse gas fluxes in terrestrial ecosystems [P.R. Shukla, J. Skea, E. Calvo Buendia, V. Masson-Delmotte, H.- O. Pörtner, D. C. Roberts, P. Zhai, R. Slade, S. Connors, R. van Diemen, M. Ferrat, E. Haughey, S. Luz, S. Neogi, M. Pathak, J. Petzold, J. Portugal Pereira, P. Vyas, E. Huntley, K. Kissick, M. Belkacemi, J. Malley, (eds.)]. In press
2．https://www.citepa.org/fr/
3．https://agriculture.gouv.fr/un-guide-des-bonnes-pratiques-pour-ameliorer-la-qualite-de-lair
