南科大郑一课题组揭示我国畜禽养殖业氧化亚氮排放新趋势
2022年05月23日 科研新闻 浏览量 :1511

近日,南方科技大学环境科学与工程学院教授郑一课题组在Nature Food发表题为“Policy-enabled stabilization of nitrous oxide emissions from livestock production in China over 1978-2017”的研究论文。该研究成果为我国农牧业生产、环境保护、温室气体减排等领域的政策制定提供了重要科学依据,也为全球应对气候变化提供了关键数据。

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畜禽养殖业是主要温室气体之一——氧化亚氮(N2O)的重要来源,其排放量约占全球N2O人为源的24-44%。减少全球畜禽养殖业的N2O排放,对于实现《巴黎协定》1.5 ℃的温控目标具有重要意义。在我国,随着人口的持续增长与生活水平的提高,人们对肉、蛋、奶的需求与日俱增,推动国内畜禽养殖规模不断扩大。畜禽养殖业N2O排放的控制与我国碳中和目标密切相关,但目前还缺乏全国尺度的驱动机制、减排潜力及成本效益研究。

本论文利用2017年县域和1978-2016年省域尺度的社会活动数据,生成了中国畜禽养殖业1978-2017年高时空分辨率(2017年为1km空间精度)N2O排放数据集。基于该数据集,研究了过去40年中国畜禽养殖业(不包括饲料生产等环节)N2O排放的时空变化规律,定量评估了不同社会经济因素对中国畜禽养殖业N2O排放量变化的贡献,并通过成本效益分析探讨了未来中国畜禽养殖业N2O减排技术路径。

研究结果表明,1978至2017年间,中国畜禽养殖业N2O总排放量由67.3 Gg N增长至260.1 Gg N(图1),年均增长率为3.7%;其中,1978-1996年、1996-2006年的年均增长率分别为5.2%和3.6%,2006-2017年则降至1.1%,呈现出明显的趋稳态势。

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图1 中国畜禽养殖业N2O排放量的历史变化趋势(1978-2017)

研究进一步发现,人口增长是中国畜禽养殖业N2O排放增加的主要驱动因素,其次是规模化畜禽养殖比例的提高(图2)。在1996-2006年和2007-2017年这两个阶段,政策干预、技术推广等其他因素成为了缓冲N2O排放增加的重要力量,分别抵消了11.6%和15.2%的排放增量,从而导致近年来排放量的趋稳。

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图2 1978-1996年、1996-2006年和2006-2017年中国畜禽养殖业N2O排放变化的驱动因素贡献

论文进一步探讨了未来中国畜禽养殖业N2O减排的不同技术路径。研究表明,在全国尺度,畜禽粪便厌氧消化处理(anaerobic digestion)具有最大的社会效益,而低粗蛋白质喂养(low crude protein feed)减排具有最低的经济成本,厌氧消化和堆肥技术相结合(combination of anaerobic digestion and composting)后的减排潜能最大。在不同区域,畜禽养殖户应结合当地环境状况、畜禽粪便运输成本等因素优选适用的减排技术,而政府须提供合理的规划和政策引导。

环境科学与工程学院研究助理教授徐鹏为第一作者,郑一为通讯作者,南科大是论文第一单位。合作者包括美国康奈尔大学教授Benjamin Z. Houlton、北京大学城市与环境学院研究员周丰、中科院遗传所农业资源中心研究员马林、美国科罗拉多州立大学研究员陈安平、南科大环境学院博士生全凤、硕士生胡诗尧等。该成果得到了中科院A类战略性先导科技专项、国家自然科学基金等项目资助。

 

论文链接:https://www.nature.com/articles/s43016-022-00513-y 


供稿:环境科学与工程学院

通讯员:晏梓添

主图:丘妍

编辑:陈艺晴

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