畜牧业的强势低碳经济特征

——论几项可用的低碳经济畜牧技术

陈幼春

    

    社会的发展自人类建立最初的养殖模式开始就一直与畜牧业联系在一起,它始终体现着人与自然的融合。21世纪之初现代化畜牧业在科技迅速发展的年代,已经具有一系列发展低碳经济的使用技术。这里提出几项供各地企业界和管理专家讨论。

    1 低碳经济的理论基础
    低碳经济是指生产生活中少排放二氧化碳,它的直接的意义是少用含碳的燃料搞生产,包括不用或少用木材、草料、碳、油料等,另一方面的积极意义是植树造林来养气,以化解日益严重的大气污染和气候的恶化趋势。低碳经济的提出是发生在当今世界,这是全世界人口爆炸的年代,发达国家已经进入节能减排的管理,而发展中国家正处于面临强盛国民经济和强盛民族的当务之急,又必须面临环球气候恶化必须改善环境的当务之急。在中国面临人口多土地少的压力,必须急起直追,建立起具有中国特色的低碳经济模式。现就有关的理论和论述介绍于下,只供讨论。
    1.1 现代畜牧业与林草业
    众所周知,森林是人类生存的氧吧,草原也是。先人钱学森先生强调草业,决非偶然。现代农业是资本密集型农业,又称草食农牧业,或营养体农业,其耕作制为混合饲养性的农牧结合制度。草食农牧业与草地农牧业只有一字之差,却有着天壤之别。“草地农牧业”代表着在天然草场上放牧的原始农牧业;“草食”农牧业是用现代高附加值的人工牧草饲养草食性动物的营养体农牧业。
    现代农业有明确的定义,现代农业的总体定量标准为:①农业劳动力下降到占全国总劳动力的20%以下;②用于农业劳动力的投资占当年农业净产值的40%以上;③农业劳动生产率,一个农业劳动力来自农业的收入可养活10人以上如20世纪50年代的美国加拿大、60年代中期西欧、北欧,70年代的日本都相继达到上述指标,进入了现代农业阶段。农业劳动力的转移是农业现代化进程的核心,刘振邦(2006)指出,资本密集就是用资本代替劳动力,结果会导致生产率和资本收益的提高。
    1.2 现代农业的发展模式
    现代的国民经济建立在现代农业之上,其发展要经过劳动力转移的阶段,中国至从“农民工”问题的出现后农民向城市转移。按刘振邦(2006,2009)所述,劳动力转移可分为4步,西方叫梯度模式。前两步为:第一步是改变农业内部的产业结构,把大量农业劳动力从种植业尤其是从谷物中转移出来,去种饲料发展草食动物,留下少量人大规模地经营粮食。可以说,农业现代化的过程不仅是农业劳动力的转移过程,还必然是调整农业内部的产业结构过程,其目标是拉长产业链,以适应加工和改善饮食结构的需要。具体做法是把大量耕地种草和饲料作物,饲养牛羊等草食动物,相对减少以谷物为饲料的猪等动物。2001年,美国有219万农户,其中专业化种草养牛户123万,占50%以上。荷兰65%的农户是专业种草养牛农户。第二步农业劳动力转移是改变国民经济和中小城镇的产业结构,大力发展食品工业,以便吸引农业劳动力。西方的经验,食品工业原料的80%来自畜牧业,15%来自水果和蔬菜,只有5%来自谷物。从种草和饲料作物到饲养草食动物,再到加工奶、肉、皮、毛、血、骨的加工业,产业链长,追加值高,就业面广,如果加上为其服务的第二、第三产业就成为农业和农村的发展方向。他认为我国提出的农业现代化标准不科学。中国最早提出4化:机械化、水利化、化学化、良种化,有的加上电气化。认识是深化了,但是未能同国际接轨,即只“化”,不转移人口,加大了成本,增加了农民的负担,很难提高农民的生产生活水平。
    1.3 粮食安全的标准问题
    随着国家经济的发展,人口的增加和人均消费水平的提高,对于农业生产及其产品产量和质量的要求也随之提高。我国连着5年粮食增产,农业的增产技术做出了很大的贡献,然而,粮食紧张程度并没有根本好转。
    在我国粮食生产达到什么水平可以被认为是粮食安全呢?按照2008年国务院发布的《国家粮食安全中长期规划纲要【2008-2020】》(以下简称《纲要》),把粮食自给率不低于95%作为贯彻始终的目标。从国际贸易来看,进口粮食不超过国内消费的5%是保证国家粮食安全的“红线”。
    由于畜牧业的发展,玉米作为主要的饲料占有的比例已经达到饲料粮的56%。而大豆的进口量十分巨大。2007年我国进口大豆数量高达3 082万t,出口45.6万t。2008年达3 800万t,多了718万t。2009年达4 255.2万t。如果以此速度,中国每年进口的大豆占到世界大豆年产量的50%上下,也会突破我国年产粮食5亿t的5%的红线,是个十分值得考虑的问题。尽管中国的国土面积广大,但是13亿人口的现实情况下,在中国可以供应发展耕地的面积十分有限,在世界各国中是属于可耕地不多的国家(表1)。

表1  20世纪初几个国家的人均耕地和谷物状况

 

美国

法国

中国

印度

人均耕地/亩

8.85

4.6

2.23

2.26

人均谷物/kg

1317

1158

357

212

亩产谷物/kg

149

252

160

94

    作为食物供应的蛋白质问题,以豆类生产为例,中国的人均生产为4.23 kg,印度为16.13 kg,巴西为17.33 kg,3个发展中国家中巴西最好,印度也比我国高得多;连牛奶产量很高的新西兰也重视豆类生产,其大豆产量达到人均15.15kg。可见豆类也必须与其他作物种类一样受到重视。
    从食品角度看,印度的奶类生产高于中国,人均达72.4 kg,中国仅9kg(2001年)。发展中国家巴基斯坦为160kg,巴西为人均130kg,近邻的日本为67kg,韩国为49kg。我国近年在奶业上下功夫,调整畜牧业的产业结构,是符合国家的长期战略目标的,说明牛业必须在畜牧业比重上进一步提高。
    奶业发达国家中都是人均牛肉产量很高的国家,如美国达43kg,加拿大达53kg,丹麦达33 kg,法国达30kg,荷兰达25kg,以放牧为主的澳大利亚达115 kg,新西兰达143kg。唯印度是因为受到宗教影响,很少宰牛,人均才产牛肉2.83kg。我国不太重视养牛业的整体性,将奶业与肉牛业分割,距离发达国家对牛业的理解很远,使得人均牛肉产量也不过4.2kg,我国在这个问题上尚需调整理念。
    1.4 “以粮为纲”农业系统的缺陷
    这是指一条腿走路,还是两条腿走路的问题。以植物生产所得的产品,为肉类所直接利用的部分不会超过25%(一般只有12%左右),而其余75%以上都要通过草食动物,尤其是反刍动物转化为动物产品。这部分生产所产生的产值将等于或大于植物产品的产值。任继周院士(2008)指出,中国传统的“以粮为纲”的农业系统至少存在着3重缺陷:
    首先是在植物生产层中把谷类作物以外的植物摒弃不用或利用不足,损失的生产力占一半以上,扰乱了植物生产层的结构,降低了植物的多样性水平,削弱了它的功能,达不到植物生产层可能达到的水平。
    其次是动物生产层的缺失,拦腰折断了生态系统,割裂了植物生产层与动物生产层的自然耦合机制,这是传统农业生态系统效益低下的致命“硬伤”。
    再次是动物生产层中“以猪为首”,降低了动物生产层的多样性水平,实际上建立了一种很特殊的“粮-猪”系统,这系统没有给草食动物以应有的地位。凡是农牧结构比较合理的国家,牧业产值都在60%左右,而且以反刍动物为主,而中国与之相反。经常听到这样一种错误说法:西方人喜欢吃肉喝奶,而中国人只习惯吃五谷杂粮,因此不需要更多的畜产品。
    任继周院士(2008)指出,“食物环境决定生物的食性而不是相反。‘粮-猪’系统是不符合我国国情的。我国是贫粮国,养了4.6亿头猪,生产了全世界50%的猪肉,而美国是富粮国,只养了9 600 万头猪,生产了全世界9%的猪肉。如果美国也舍弃草地畜牧业而走‘猪-粮’系统,也养5亿头猪,他们的农业结构是什么状况不堪想象。”如果我国以牛羊取代1/3 的猪,估计可节约谷物0.67亿t,节约耕地846.67万亩(0.67hm2)。总之,不论从生态健康来看,还是从生产效益来看,现代农业中畜牧业比重应不少于50%,而畜牧业中又应该以草食动物为主。我们不排除养猪,只是全国的整体畜牧业的结构要调整,在牧区和半农半牧区更要强化牧业,不宜生产粮食的地区更要发展草食家畜。钱学森先生的草业论,是很值得我们去学习和深刻思考的。粮食种植是很重要的,与之有循环关系的牧业也不能偏废,否则就是一条腿走路。
    法国是中小农场养奶牛,大约占农场总数的60%;大农场种谷物,实行规模化经营才能赚钱。荷兰在世界农产品进出口中占第2位,其鲜花占世界产量和出口的一半,但鲜花、水果、蔬菜的播种面积只占世界耕地面积的3.5%,大部分农户还是种牧草养奶牛;全荷兰于2001年畜牧业的比重在农业产值中占55.3%,种植业占44.7%。加拿大的农场中牛类农场数量最多,约占整个农场数量的36%。各国的奶牛饲养规模分别是:欧洲养牛户平均规模为22头,其中英、荷、德、法的平均饲养规模为50~70头,美国701头,新西兰150头,澳大利亚170头。他们大都以中小型农场为主。发达国家食品加工业原料的80%来自畜牧业,主要来自牛奶和牛肉,15%来自水果蔬菜,只有5%来自谷物。可以说没有牛业就没有食品加工业,也就没有农业的商品化和现代化。我国现有耕地面积人均1.41亩,参照联合国粮农组织的资料,我国人均耕地面积只相当于世界人均面积的2/5强,大约是美国的1/6,法国的1/3,阿根廷的1/7,印度的2/3。沿海经济发达地区只有人均几分地,而且随着改革开放和经济的发展耕地还在迅速减少。加上水资源十分匮乏,单一地提倡粮食安全,不改革大农业结构是不可行的。

    2 低碳经济的实践示例
    2.1 都市农业的比例和低碳经济
    据陈印军等(2002)报告,北京粮食产量占全国粮食总产量的比重从1980年的0.621%,下降为2000年的0.312%。北京种植业产值占农林牧渔总产值的比重从1990年的55.6%下降为1999年的 49.5%,再迅速下降为2000年的43.7%;而畜牧业产值从1990年的39.8%上升为1999年的44.0%,再迅速上升为2000年的50.6%。仅2000年北京就发展蔬菜2万hm2,完成果树更新改造1.67万hm2,种植牧草2万hm2,粮经比例由1999年的64:36调整为55:45。2000年设施农业产值达到48亿元,比上年增长77%;观光休闲农业收入达12亿元,增长1.3倍。北京已经作为一个非粮食产区的调整已经进入良性循环,未来的调整会更好。
    2.2 厩肥业的工业革命
    自从厩肥被化肥代替和滥用化肥现象后,出现了耕地板结,黑土地退化等不良后果,此后有机肥的利用重新受到重视,厩肥的工业化时代就到来了。虽然化肥的意义依然不可忽视,然而厩肥生产已被业界视为可循环农业必不可少的重要组成部分,未来可循环农业要由它来支撑高产、高效,这样的宣传在发达国家已经众所周知,但在我国依然要大声疾呼,以改良传统原始的农耕农业和急功近利的化肥农业的观念。
    目前,人们代之以粪便与秸秆生产沼气,成为生物能源。现代动物农业是生物能源的生产产业,中国在这方面随着世界大潮流的引导,不但有了很快的跟进,并取得了长足的进步。根据《可再生能源发展“十一五”规划》,到2010年我国要建成沼气发电100万千瓦。北京德清源鸡粪沼气项目是大中型畜牧场养殖场废弃物排放治理中最有代表性和成功的,被列为“全球大型沼气发电技术示范工程”。目前,沼气的日产量不少于15 000m3,沼气中甲烷含量不低于60%,实现了热电肥3位联和的供应系统。北京市可持续发展科技促进中心李俊报道,德清源的新兴厌氧反应器的发展从池型、进料系统等多方面设计出高固体含量畜禽粪便沼气发酵反应器,提高了能源化利用率,解决了脱硫技术,为我国大型畜牧企业的畜禽粪便发电建立了榜样。当然,目前这样的发电设备依然成本过高,需要进一步研究。
    中小型的畜禽粪便生产沼气池,为农村提供普及了绿色能源。北京大兴区长子营镇民营村沼气站,为7个村1 659户提供清洁能源。年处理畜禽粪便为12万t,将惠及村民5 900余人,已于2009年3月18日开工,显示了首都清洁能源上的先进理念。沼气项目处在发展之中,其中《畜禽粪污沼气化处理模式及技术体系研究与应用》于2009年获得四川省科技进步一等奖,解决了选用技术不科学、沼气工程效能低、沼液处理达标准、运行费用高等几大问题。
    2.3 有机肥与物质的循环利用
    有机肥的微生物发酵,如EM菌综合发酵在中国有了长足的发展。据北京生态文明科技发展中心于2002年对湖南加华肉牛公司合作生产的生态源牌有机肥腐熟物的化验结果,含全氮量为1.08%,全磷为0.73%,全钾为1.15%,有机总量为73.9%,腐殖酸为19.2%。重金属元素都低于有害成分,经湖南省化肥农药质量监督检验站的确定为合格产品,用于烟草和瓜果肥料具有供不应求的市场。
    有机肥是当前一切有机食品生产,如有机水稻(大米)、有机素菜和瓜果等的前头产品,发展前景远大。
    2.4 植树种草的积极意义
    植树种草除了以上理论上的意义外,也具有实际上的生产意义。草地畜牧业或称草地农业,或“有机农业”的一个分支。它是将生态系统中植物生产与动物生产2个生产层加以系统耦合,达到最大生产效益的系统。稻谷、小麦、玉米、冬种黑麦草、青贮玉米和多年生人工牧草,这6种作物种类的每公顷产量分别为5.3t、2.75t、3.6t、16.6t、20. 0t、和9.0t。无论是牧草还是青贮玉米,其干物质产量和蛋白质产量都比3大粮食作物的籽粒的营养价值高,甚至比它们的全株的营养价值都要高3~4倍。在南方15省、市、自治区:上海、江苏、浙江、安徽、福建、江西、湖北、湖南、广东、广西、海南、重庆、四川、贵州和云南,共有水稻面积近2 500 万hm2,假设其中40%,即1 000万hm2为冬闲田,可以在冷季种植一年生牧草(黑麦草、小麦草、燕麦等),按农田当量计算,相当于1 440hm2,同时增产310万t粗蛋白质。这相当于生产全国近2 000万t禽蛋所需的粗蛋白质。南方15省的玉米种植面积为609万hm2,玉米主要用于饲料。如果将其中的1/3,约203万hm2的粮食玉米改为青贮玉米,相当于355.25万hm2“农田当量”的耕地,是168万t的粗蛋白质产量。足够全国牛和羊全部用实施舍饲饲养的饲料需要。南方有天然草场建立的人工草场,6 700万hm2可以建成高产人工草场,能产出粗蛋白质1 800万t。其他尚有不宜利用的荒漠和半荒漠,在基本休牧状态下可以改造。按任继周院士(2008)的测算,我国可能新增农田当量和饲料粗蛋白质产量潜力如表2。

表2  我国可能新增农田当量和饲料粗蛋白质产量

地区

农田当量/万hm2

饲料粗蛋白质/万t

南方农田地区

2 532

2 538

南方天然草场

1 500

1 800

北方农田地区

3 715

3 384

北方天然草场

1 200

2 725

合计

8 947

10 447

    贵州省毕节地区是中国生态脆弱的区域之一,养猪是耗粮型畜牧业,由于一直用粮食养猪,当地的猪肉价格一直上升。贵州大学在当地推广种苜蓿养猪,起到了良好效果,饲养成本从每头907.2元减低到648.9元,育肥后体重相近,养普通猪每头节省饲料费75元,养瘦肉型猪每头节省120元。饲养上少用水冲猪圈又减少了环境污染,提高了经济效益。
    2.5 全面认识秸秆利用的意义
    开展秸秆的机械化加工具有提高粗饲料利用的效果,如德国的卡尔(KAHL)公司对作物秸秆的加工技术和设备能有效地提高粗纤维的利用效率,主要的工艺包括通过粉碎、加化学处理、加热和加压,使其可以作为一种廉价的饲料添加成分。可以在秸秆的原产地加工成颗粒饲料,以免将结构做长途的运输,或者在添加有效营养成分后作为复合饲料来利用。其中化学处理可以用氢氧化钠、碳酸氢钠溶液、液氨、或尿素稀释液等,以提高秸秆的营养成分。秸秆的打捆、压块和制成颗粒,都有利于本地储备和远途运输,既有利于本地储备,也有利于作为救灾物质。
    2.6 共轭亚油酸(CLA)
    共轭亚油酸是防癌食品,上海光明乳业股份有限公司王广文报道,这种亚油酸在牛的瘤胃中产生,是牛脂肪和甘油三脂由于微生物的生物脂肪酶的作用下所产生。奶牛饲料用大豆、向日葵、棉籽、豆科牧草优质配方牧草能生产CLA牛奶,喂这种牧草生产的牛肉富含CLA。CLA的保健作用由美国国家研究委员会(NRC)于1996年验证,是唯一的具有抗癌作用的动物源脂肪酸,抗乳腺癌、直肠癌、肝癌等疾病十分有效;同时在抗粥样动脉硬化,增强免疫力,调节脂肪代谢和减少糖尿病的发生率有卓效。
    目前,中国农业科学院北京畜牧兽医研究所反刍动物研究室通过饲养改善牛奶品质,提高牛奶中的共轭亚油酸活性含量,于2004年攻关成功,已有数年投放首都市场。CLA保健牛奶的核心技术是应用现代生物技术,完成CLA合成基因筛选、日粮营养素优化组合和瘤胃氢化过程调控这3个关键技术的集成应用,使CLA含量从普通牛奶中含3~10mg/100mL提高到50mg/100mL以上。
    2.7 微生态制剂模式
    微生态制剂用于秸秆加工,制作玉米秸青贮时粗蛋白质率达8.19%,该技术制作的饲料适口性好,肉牛增重为不用的2.06倍,喂奶牛(山西阳泉奶牛场)相当于一年多收入1 956元。在山东邹平喂蛋鸡提高产蛋量6.7%、在山东青岛喂仔猪降低黄白痢95%,饲料转化率提高12%,增重提高11.1%。其他可以用微生态技术于菜籽饼脱毒后喂猪和鸡。
    该制剂的优点可以归纳为:净化水质、节省用电用水、延长产品保鲜时间、改善肉质适口性、降低有机污染物的分解和降低BOD、COD、SS的浓度、降低环保成本、除蚊蝇、分解垃圾中的有机质、提高资源循环利用率、降低肉、蛋、奶的胆固醇和脂肪,生产绿色畜禽产品、提前出栏时间等,是可以广泛使用的成熟科学技术。
    总之,植物与动物,种植业与养殖业,是互补和协调的关系,互存是大自然生存的法则。对大自然的局部的大突破,就会有大反复;气候反常,自然灾害是大自然的报复。低碳经济是做弥补缺陷的工作,是对大自然的补偿,这种顺势而行的举措是天时地利人和的,必然也蕴藏着无限生机。

    3 科技园区的低碳经济考核要求
    低碳经济在我国也已经有可用与成熟的技术,虽然这些技术引进时间长短不一,有些高端技术,如发电方面尚需学习,然而,已经有不小的作用。对企业和生产单位也提出几条考核的指标,具体如下:
    (1)单位生产耗能总量减排指标符合国家要求;
    (2)对发展林草业的重视程度,历年发展进度和成就;
    (3)养殖业与草业的结合程度,历年发展进度和成就;
    (4)食品加工业的发展成绩;
    (5)第一和第二产业的发展程度和成就;
    (6)企业的发展对当地城镇建设的贡献。
    (参考文献略) 
    (原载于:联合国工业发展组织的http://www.ungn.orga)