文章导读
实现碳达峰、碳中和中长期目标，既是国家积极应对气候变化的责任担当，也是生态草牧业高质量发展的必然要求。草牧业作为“草-畜”协调发展，相互依存的有机整体，其生命周期包括从牧草种植和饲草加工，到畜牧养殖、畜产品加工和运输，再到消费、废弃物处理，均与碳排放有关。本文基于物质流分析方法，构建了全生命周期生态草牧业研究框架，分析了不同环节的碳源和碳汇特征、影响因素和存在的问题；探讨了碳中和目标下生态草牧业发展主要途径，提出草牧业高质量发展要兼顾增强草地碳汇能力、控制畜牧生产碳源、提高清洁能源利用率等生态任务，并建议组织多部门联合技术攻关和规划实施草牧业碳中和方案，为实现国家碳中和目标提供支撑。
研究结果
1. 基于物质流分析法的生态草牧业研究框架
本文将生态草牧业划分为4个阶段、5种流和2个转化过程（图1）。
（1）4个阶段：牧草种植和饲草加工（P1）、畜牧养殖、畜产品加工和运输（P2）、消费（P3）到废弃物管理（P4）；
（2）5种流：物质及能量流、贸易流、价值流、环境流和生态服务流；
（3）2个转化过程：草牧业系统物质的转化过程（P1—P4）与市场交换过程（M1—M5）。转化过程用于刻画投入与产出平衡，市场交换过程则在贸易流、价值流、国内物质和能量流的共同作用下刻画物质与产品供需平衡。
根据草牧业物质流分析中的转化过程，将4个阶段划分为7个环节。从牧草种植（P11）生命周期起始到饲草加工（P12），到畜牧养殖（P21）和畜产品加工（P22），经过运输环节（P23）到消费（P3），最后以废弃物处理（P4）作为草牧业生命周期结束。
图1 基于物质流分析方法的生态草牧业研究框架
2. 生态草牧业不同环节的碳汇与碳源分析
生态草牧业中既有也有从大气中吸收CO2的碳汇，也有向大气释放CO2的碳源，涉及环节多链条长、过程复杂。碳汇包括有机碳固定和土壤固碳。有机碳固定是指天然草地、人工种植的苜蓿和燕麦草、玉米和大豆等绿色植物从空气中获取CO2，经过光合作用转化为葡萄糖，再合成为植物体的碳化合物，经过食物链的传递，成为动物体的碳化合物。土壤固碳是指采用退牧还草、退耕还林还草和草原修复生态工程等相应管理措施来提高土壤中的有机和无机碳含量，将大气中的二氧化碳固持在土壤碳库中。碳源包括饲草料种植环节化肥、农药投入和农业机械使用过程中化石燃料燃烧、饲草料加工环节能源投入、畜牧养殖环节CH4和N2O等温室气体排放和养殖管理过程中化石燃料消耗、以及畜产品加工、运输、消费和废弃物处理过程需要的能源投入（图2）。
图2 生态草牧业碳汇、碳源分析
3. 研究认为，生态草牧业实现碳中和的主要途径主要包括：
（1）固碳增汇：加强草地恢复和保护
（2）养地提力：增强土壤固碳能力
（3）提质增效：提高饲草料转化率
（4）绿色生态：发展种养循环农牧业
（5）低碳减排：提倡可持续健康饮食
结果与讨论
随着肉蛋奶消费需求的持续增长，实现生态草牧业碳中和压力较大。本文建议从科学研究和战略管理方面着重加强下述5个方面的工作。
（1）加强天然草原的保护和合理利用，有效提高草地固碳能力
实施退牧还草、退耕还草、草原奖补政策和天然草原治理工程，通过天然草原轮牧、休牧、禁牧、打草场轮刈等放牧管理模式和草畜平衡制度，促进天然草原的合理利用；重点积极研发草地肥水耦合技术、有机无机平衡施肥技术，营养繁殖体恢复技术，为天然草原植被的改良和恢复提供技术支撑；采用松耙、切根、补播、施肥、封育、除杂、毒害草防治和虫鼠害防治等措管理措施，对天然草原进行恢复和改良。
（2）充分挖掘优质牧草潜力，优化饲草资源配置和布局
利用中低产田、退耕地、盐碱地、荒地等闲置土地资源和边疆地区、贫困地区等边际土地，充分挖掘苜蓿等优质牧草生产潜力；加强禾本科羊草、燕麦草等其他饲草资源开发利用，实现“牧草替粮”与“草饲互补”齐头并进；利用饲料间的组合效应，挖掘秸秆等副产物的营养价值，缓解我国粗饲料资源短缺，促进饲草作物种植与草食动物养殖匹配发展。
（3）加强减排关键技术或设备研发，降低单位产量或畜产品的碳排放强度
通过提供补充饲料或使用饲料添加剂等方式改变饲料组成，提高饲草料转化率或控制草食动物瘤胃的肠道发酵活动，减少单位畜产品温室气体排放量；实施化肥减量增效技术，开发“零碳”肥料，提高牧草种植效率；加大畜禽粪污干湿分离技术的研发，根据不同区域不同气候，研发适宜的堆肥技术和还田方式，从源头和循环利用协同减少温室气体排放；推广环保节能新设备和低能耗冷链技术，建立高效绿色低碳的物流体系。
（4）积极实施绿色能源替代工程，减少或抵扣草牧业生产的碳排放
在加工环节，大清洁能源代替传统化石能源的比例，促进能源结构化转型，发展绿色加工模式；在物流环节，推动电气化新能源货运体系，减少化石燃料的消耗；在消费环节，改善饮食结构，推行食物碳标签标志，引导低碳绿色消费行为；在废弃物处理环节，开展秸秆、畜禽粪便等废弃物处理工程，减少畜牧养殖过程的温室气体排放。
（5）设立重大科技创新专项，支撑草牧业碳中和研究
建议设立专项开展生态草牧业低碳研究，组织多部门形成研究团队进行联合技术攻关，研发饲草料精细化加工技术，创新废弃物资源化利用技术；开展草牧业低碳绿色政策支持研究，制定减排固碳关键技术标准；集成生态草牧业温室气体减排固碳技术模式，开展减排、固碳、能源替代等示范。
原文信息：
刘晓洁,胡兆民,邓祥征等.碳中和目标下生态草牧业的物质流分析框架与发展策略[J].南京信息工程大学学报(自然科学版),2022,14(04):379-388.DOI:10.13878/j.cnki.jnuist.2022.04.001.
