李胜利,国家奶牛产业体系首席科学家、中国农业大学教授
非常高兴参加今天下午的碳减排专场,我觉得对中国奶业绿色发展,对中国消费者来理解我们奶业做的低碳上面的生产技术是非常重要的,所以我今天跟大家分享一下我们中国农业大学和国家奶牛产业技术体系,这些年对碳减排和对低碳上面的一些研究进展。
第一方面是温室气体产生和减排技术。大家知道整个温室气体产生主要是反刍动物,因为反刍动物瘤胃有有利一面,它把人类和猪鸡不能利用的猪饲料,反刍动物有4个胃,通过瘤胃发酵以后变成挥发性脂肪酸,变成它的能量利用了,但是它不利一面,瘤胃里产生甲烷和二氧化氮,甲烷对大气层的臭氧破坏能力是二氧化碳的21倍。而且反刍动物如果在热量当中氮高了,粪里面会产生氧化亚氮,它也是温室气体。所以我们说反刍动物的生产从饲料源头到牧场管理,对奶牛如何减少瘤胃排放,包括粪便管理,包括产业链的下游,包材回收,整个产业链都会产生碳,所以我们对碳减排控制贯彻到整个产业链。
对于我们反刍的动物来讲,对于奶牛来讲,肠道内的甲烷减排措施这些年从育种角度,从营养角度,从粪便控制角度都做了很多工作,包括今天CRV公司,包括很多育种集团,他们从奶牛育种上,通过选择一些奶牛在品种上,瘤胃甲烷活性比较低,低甲烷的奶牛固定下来作为遗传育种,让它的女儿能够低甲烷,这个现在我们在理论上,在实践上,都在做。未来如果我们培养出低甲烷奶牛,对我们反刍动物,对国内或者国际减排都是非常重要的。
再一个非常重要的就是通过营养角度,我们看到瘤胃调控,因为瘤胃它能够反刍产生6%的甲烷损失,所以我们通过瘤胃抑制甲烷菌活性,还有在日粮干预增加精料比例,另外通过添加离子载体,通过粗饲料加工,质量提升,通过瘤胃一些调控,通过一些硝酸盐控制,包括现在还有疫苗控制,还有欧盟开发的3NOP,这些产品,通过营养角度现在做的比较多,另外一个是育种,牛群管理和作物管理,整个产业链达到调控,让奶牛少产生甲烷。
再就是低碳奶牛的遗传选择上,现在很多育种公司开始选择,对奶牛在一些瘤胃微生物,尤其是低甲烷菌活性,包括一些遗传力比较多的做选择,主要是甲烷产量,另外一个是每单位产品的甲烷排放强度,这方面根据育种指数,选择我们公牛上能够产生低甲烷。
现在国际上普遍公认的减排措施,对于牛场来讲首先重要的就是提高牛奶产量,8吨牛和12吨的牛,每公斤奶的甲烷排放量完全不一样,12吨的牛生产每公斤奶的甲烷排放量低于8吨的牛,所以提高生产效率。
再就是提高精粗比,精料量的提高使甲烷产生量降低,但是精料量又增加我们的成本,所以这就是矛盾,要求我们营养学者如何能够平衡瘤胃当中精粗料平衡。再就是提高成品牛的比例,因为奶牛你养的后备牛越多,因为它不带来产奶效益,它不是泌乳牛,所以我们适当提高泌乳牛,尤其中国奶业最近我们遇到困难。最近消费下降,供应过多,需求不足,所以我们奶价下降,效益下降情况下,我们觉得今天应该减少我们的后备牛比例,提高生产群的比例,欧盟包括美国在应对奶业危机的时候,他们都提高泌乳牛比例。
假如全群100%,国内算了一下后备牛比例在50-60%,我们生产群在40-50%,我觉得提高生产群比例,泌乳牛群比例是我们减排非常重要的措施,再就是减少自然堆放,减少粪污在牛场的堆积或者施肥技术,我觉得我们要开沟掩埋,减少氧化亚氮的排出。
再就是日粮减排途径这些年我们研究非常多,包括控制瘤胃甲烷菌的活性,提高饲料转化效率,加一些添加剂。再就是低蛋白日粮,包括日粮处理,这些技术现在国内都普遍应用。所以我们这些年和现代牧业,待会儿孙总要讲,在国内碳减排上做了非常多的事件,我们每公斤标准奶二氧化碳当量排放量达到世界比较好的水平,我们大概低于1公斤。所以我觉得这是通过一些营养手段,通过日粮配置减排和日粮加工调制。
第二方面讲低碳技术在中国的实践,这是我们做的一些研究,我们奶牛日粮蛋白非常重要,对于提高乳蛋白率,三聚氰胺是因为乳蛋白达不到2.95。但是中国这些年乳蛋白率大幅度提升,现在3.2没有问题,我们从澳大利亚进口大量好的品种奶牛,这两个国家乳固体起家,所以乳蛋白率提高,另外饲养技术,现在优质苜蓿干草蛋白含量都提高非常高。
蛋白含量提高到多少对奶牛有利?大家看国际这个研究,蛋白率到16.5和17.9对牛奶产量影响没有多大差异,都在36公斤奶,16.5的单产比较高,到17.9单产不再提升。对乳蛋白来看,16.5和17.9都达到3.2-3.4,对我们国家来讲收奶达到3.0都达到标准,所以3.2和3.4在收奶价格没有多大差别。
但是一点,我们看尿氮排出量的这个表是线性增加,蛋白从16.5增加到19.4,氮的排出量是线性增加。欧盟国家规定奶牛养殖是每公顷地需要氮的排放量是170公斤,你养多少头牛需要多大的土地来匹配,所以我们要控制日粮氮的含量,我们超过16.5,氮的排出量增加,所以我们要考虑蛋白的投入量。
我们做一个研究,国内低蛋白日粮应用,国家奶牛产业技术调研全国500多万头荷斯坦牛,占我们90%。另外我们调研了日粮新产、高产奶牛日粮蛋白含量在17-18%,中低产奶牛在16-17%,同样可以达到11吨,16.5和17.9没有明显差异,但是对氮的排泄,对成本增加是非常大的。
我们这次做完这个研究以后,我们今天和伊利中午吃饭,包括上午蒙牛专场,我们在国内大力推广合适的日粮蛋白,大家没必要催奶用更高的精料,更高的蛋白,更高的蛋白预示着更多氮的排放,预示着中国豆粕大量从美国、南美进口,因为我们一年进口近1亿吨豆粕,对我国粮食安全,包括我们发展影响非常大。
甲烷减排添加剂开发,包括海藻类、单宁类、脂肪酸,包括欧盟、美国开发的3NOP,这些东西都对奶牛瘤胃有控制,这些年有大量研究,包括查世界主要研究,大量的研究关于甲烷排放,所以我们把文献Review一下,可以归纳一下我们哪些东西可以用。
这是我们的研究,我们增加不饱和脂肪酸,用亚麻酸,脂肪含量不变,我们增加不饱和脂肪酸的含量,尤其是不饱和脂肪酸从35.48增加到80.60,大家可以看出来干物质采食量这组下降,奶产量都是25公斤,乳脂率下降了,但是一点,关键看甲烷排放量,大家可以看出来这组甲烷排放量明显低于对照组。另外一点是二氧化碳排放量明显低于对照组,所以我们通过不饱和脂肪酸添加,可以抑制瘤胃甲烷。任何事情都是双面性,如果从环境环保问题,对甲烷抑制比较大。
再就是我们在J.Dairy Sci上最近发表一篇文章,就是我们增加多不饱和脂肪酸的含量,我们做一个研究,欧米伽3和欧米伽6,差别比较大,这是欧米伽3含量比较高的这组。做完以后大家看到HN3这组,就是欧米伽3,增加多不饱和脂肪酸,它的甲烷排放量和HN6组明显降低,包括二氧化碳排放量。另外一个,HN3和HN6都增加产奶量,反而对生产性能有所提升。这个研究就是欧米伽3能减少甲烷排放,另外增加牛奶产量,我们做的实验在北京做的,奶产量40公斤。乳成分含量没有显著变化,但是增加了HN3组和HN6乳脂和乳糖含量,对乳成分没有影响,有积极作用,提高了奶牛产量和乳汁含量。
另外还有甲烷减排添加剂开发,我们通过人工瘤胃把添加剂加进去以后,通过人工瘤胃,瘤胃对发酵气体能够收集,二氧化碳、甲烷和挥发性脂肪酸,所以评估实验非常简洁,就是通过测不同的氢、氧、甲烷、二氧化碳,我们通过不同的一些瘤胃的添加剂抑制甲烷,这个对国内未来也是非常有作用的。
再一个是甲烷排放一些机理研究,包括3NOP,欧盟已经批了3NOP来作为甲烷排放非常好的一个产品,它整个对甲烷排放非常重要。
另外还有一个国内做的增加玉米清除量,我们把玉米清除期待比例到100%,甲烷产生量明显下降。我们讲国内提高日粮组成,日粮转化效率,改善日粮品质,对甲烷非常有重要抑制作用。
另外中国温室气体排放,这次大会在内蒙有两大企业,像蒙牛和伊利,包括现代牧业圣牧,从ESG责任报表看出,的2021年整个排放量都有非常好的发展规划,尤其是现代牧业我们合作,它现在每公斤标准奶的二氧化碳排放量达到0.89吨,已经低于世界平均水平,它从整个太阳能利用、清洁能源利用,从奶牛瘤胃甲烷排放,从粪便管理,到整个全产业链在做一些工作,我觉得这是非常好的。
我今天把中国在奶牛上面,对于温室气体排放研究的一些进展,包括一些方法,给各位做个交流,谢谢大家!