【城乡发展】12%的畜牧生产从单养转向反刍，可以减少排放并提高5.25亿人的作物产量

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题目：A 12% switch from monogastric to ruminant livestock production can reduce emissions and boost crop production for 525 million people

作者：Luxi Cheng et al.

期刊 ：Nature Food

时间 ：2022.12.15

一作单位：College of Environmental and Resource Sciences, Policy Simulation Laboratory, Zhejiang University, Hangzhou, China.

原文链接：https://doi.org/10.1038/s43016-022-00661-1

研究背景

2010年，全球畜牧业氮排放占人为活性氮(Nr)排放总量的三分之一。整个牲畜生产链产生了全球人为温室气体(GHG)排放的约15%，牲畜饲料生产使用了全球约三分之二的耕地面积，牲畜衍生蛋白质需求的增加可能会加速粮食-饲料竞争。反刍动物的饲料利用效率低于单胃制牲畜，会产生较高的活性氮和GHG排放。因此，减少反刍动物产品的消费有助于限制肉类生产对环境的影响。但另一方面，单食性牲畜（家禽）比反刍动物消耗的人类可食用谷物相对更多。反刍动物饲料中约60%是人类不可食用的纤维素，例如草、作物残余物和树叶。因此，反刍动物有助于最大限度地利用否则无法利用的植物生物量，有利于粮食安全和减少农业对环境的影响。

研究结论

作者用单胃制牲畜取代反刍动物，发现单食制牲畜生产每吨蛋白质所需耕地面积约为反刍动物生产的四倍。仅通过单胃饲养的牲畜生产相同水平的蛋白质将导致整个生产链中向环境多损失15% (7 Tg)的氮。粮食产量的大幅增加与单制牲畜的粮食饲料生产有关，这需要更多的耕地面积和合成肥料的投入。单胃制牲畜在饲养阶段的氮利用效率(NUE)为16%，高于反刍动物(7%)。然而，单食制牲畜饲料生产的NUE(33%)远低于反刍动物(69%)，导致单食制牲畜和反刍动物牲畜生产链的整体NUE相当相似，在全球范围内约为6%。

在全球整个生产链上，反刍动物的Nr排放强度低于单胃牲畜。饲料生产分别占单胃家畜和反刍动物总排放量的81%和78%。用单胃制牲畜取代反刍动物将使饲料生产中的Nr排放量增加约三分之一。由于土地利用变化产生的大量排放，单胃制牲畜系统的饲料温室气体排放强度远远高于反刍动物。由于技术、畜牧业设施、农民的知识和做法以及气候条件的差异，反刍动物和单制牲畜之间以及各国之间的氮和温室气体排放强度差异显著。大多数国家和地区在将反刍动物替换为单食性牲畜时表现出Nr排放增加。印度是Nr排放量增长最大的国家，估计为2.5 Tg(

44%)。然而，在大多数南美和欧洲国家，单胃制牲畜的Nr排放量低于反刍动物，特别是在巴西。

作者也设计了四种情景，通过优化畜牧业生产系统来减少畜牧业Nr和温室气体排放:一个BAU情景(一切照常)和三种缓解情景(SYS、FED、ALL)。在SYS情景下，反刍动物产量增加24%可以最大限度地利用纤维素并减少2.3 TgN(3%)对环境的损失(图4c)，每年总共可以减少495吨二氧化碳当量的排放。在FED情景下，由于将牲畜排放量降低至全球平均水平，预计饲料生产和牲畜饲养的Nr排放量将分别减少20 Tg和3 Tg(图4e)。ALL情景的缓解潜力为25 TgN，可使饲料生产中的Nr排放量减少87%，同时有利于粮食安全和环境保护。此外，如果保留下来的耕地全部重新造林，全球温室气体排放量每年将减少2.2 PgCO2e。如果耕地不退耕还林，温室气体排放量将减少约1.3 PgCO2e。

从成本效益角度，反刍动物由于饲养周期长，需要连续投入饲料，生产成本高，因此在SYS情景下的效益成本比较低。然而，在该情景下节省的耕地可多养活5.25亿人，从而有助于实现全球零饥饿目标。FED情景中，反刍动物的温室气体排放可以通过饲料生产和粪便管理优化来减少，总体成本的降低可以通过优化农田和草地合成肥料和肥料的应用(60亿美元)以及改善畜牧业和肥料管理(50亿美元)产生巨大的环境效益(4430亿美元)。SYS和FED两种方案的结合，可实现在ALL方案中记录的最大环境效益(4680亿美元)和粮食安全效益。

编者按

由于土地利用的变化和对反刍动物饲料的耕地需求的降低，当作者将全球12%的牲畜生产从单食性牲畜转向反刍牲畜时，可以减少2%的氮排放和5%的温室气体排放，且释放耕地的产量可以养活全球5.25亿人，并产生价值4680亿美元的总体效益。因此，通过最大限度地增加反刍动物的比例来减少Nr和温室气体排放，从而提高耕地的可用性，用于以谷物为基础的人类粮食生产，可以保障粮食安全，减少环境影响并缓解气候变化。

转自：“西农RE学术社”微信公众号

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