基于LCA的集约化奶牛养殖系统温室气体减排情景模拟及实证研究

The dairy sector is a complex greenhouse gas(GHG) emissions system, involved in feed production, enteric fermentation, and other sections. Although many emission reduction measures was suggested based on the efficiency to individual section, the actual mitigation potential to the whole system is not clear due to lack of quantitative study from the view of the system.The program will establish a GHG emissions assessment system of dairy farming system based on life cycle assessment (LCA), On the basis of it, the prediction model is used to analyses the effect of three types of mitigation measures which are adjusting the feed roughage , using feed additives and improving manure management, on GHG emissions and abatement of the system.The best feed additives, manure management methods and feed forage to concentrate ratio are picked out based on the model simulation results, which and the combination of the three are practiced as abatement options in a dairy farm. Actural emission are calculated to clear practical reduction potential of these measures and the best mitigation measures, according to emission factor monitored. The research results can provide theoretical and practical basis for the dairy industry to choose effective measures to reduce GHG emission to the maximum extent.

奶牛业的温室气体排放涉及多个环节、多种温室气体，各环节间密切相连构成了一个复杂的系统。虽然目前提出的减排措施很多，但多是通过单个环节的研究获得的，对整个系统的影响及实际减排量尚不清楚。本研究拟从系统的角度出发，应用生命周期评价（LCA）方法，建立完善的奶牛养殖系统温室气体排放量评估体系；且以此为基础，使用预测模型，分析减排措施中关注程度高的调节饲料精粗比、增加饲料添加剂和改善粪便管理三类措施对系统排放量的影响，并根据模型模拟结果分别从三类措施中筛选出最佳的饲料添加剂、粪便管理方式和饲料精粗比，加上三者的组合，构成四种减排方案，在奶牛场小规模生产试验，通过实测温室气体排放系数和生产数据，评估减排方案的实际排放量，揭示减排措施对系统排放量的影响特点，明确其实际减排潜力，提出最佳的减排方案和优先选择顺序。为指导奶牛业选择有效的措施最大程度减排、制定奶牛业可持续发展政策提供理论和实践依据。

畜牧业是三大人为温室气体排放源之一，奶牛业是畜牧业温室气体排放的主要来源。准确评估奶牛养殖系统的温室气体排放量并寻求有效的减排措施对减少温室气体排放、遏制气候变化具有重要的意义。.本项目基于生命周期评价理论，建立了评估集约化奶牛养殖系统温室气体排放量的评估体系，使用了实际调研获得的8个不同规模奶牛场的生产数据，分析了奶牛养殖系统温室气体排放量、主要排放环节和影响因素；鉴于饲料在整个系统温室气体排放中起着重要的作用，不同的饲料不仅其生产和加工过程温室气体排放量不同，而且对奶牛瘤胃甲烷排放的影响也很大，本研究建立了评估饲料温室气体排放量的评估模型并使用了饲料作物的有效调研样本数据（393个），评估了奶牛主要饲料的温室气体排放特点；采用了实验方法研究了日粮对奶牛粪便堆积过程温室气体排放量的影响；基于建立的奶牛养殖系统温室气体评估模型，结合实验数据和模型模拟，分析了奶牛养殖系统的减排方案对整个系统排放量的影响特点和减排潜力。.研究结果表明：生产1kg按蛋白质和脂肪纠正的牛奶（FPCM）的温室气体排放量在1.31~2.08 kg CO2eq之间，奶牛养殖系统主要的温室气体排放环节是奶牛胃肠道发酵甲烷排放、饲料生产与加工、粪便处理，其排放量分别占整个系统的54%~60%、21%~30%和8%~10%；影响系统温室气体排放量的因素是牛群结构、日粮和粪便处理方式；玉米作为奶牛精饲料的主要成分，其温室气体排放量显著高于粗饲料，调整奶牛日粮精粗比可以减少饲料生产环节的排放量；日粮精粗比的差异导致粪便中总氮和碳氮比的差异，该差异导致粪便堆积过程温室气体排放量的差异；调整日粮精粗比引起的各环节排放量的变化是非同向的；调整日粮精粗比、粪便还田和饲料作物减量施肥对系统总排放量的减排潜力分别是1.4%，2%和2.04%。由于调整日粮精粗比既影响了排放量也影响了产奶量，因此调整日粮精粗比的单一减排方案以及和其组合的综合减排方案对系统总排放量和单产排放量的减排潜力有差异，调整日粮精粗比、粪便还田和饲料作物减量施肥的综合方案可获得最大减排潜力，减少系统总排放量7%，单产排放量5.8%。.研究成果为全球奶业系统减排提供了中国本土的数据；为评估中国奶牛养殖系统温室气体排放量提供了方法，明确了中国奶牛养殖系统的温室气体排放特点和影响因素，也为中国奶牛养殖系统有效减少温室气体排放量提供了理论依据。.