综合土地利用与农业排放建模显示，在替代牲畜饲料方面存在尚未开发的减排潜力

《Agricultural Systems》：Integrated land-use and agricultural emissions modeling reveals untapped mitigation potential in livestock feed substitution

降低饲料碳排放：农业副产品替代能量作物饲料的全球潜力评估，整合土地利用变化与农业生产排放，揭示东南亚和南亚作为减排热点区域的区域差异，提出基于区域替换矩阵和空间数据的方法框架。

　　随着全球对动物源性食品需求的不断上升，控制畜牧业生产过程中的温室气体（GHG）排放已成为缓解气候变化的关键环节。尽管已有研究量化了利用农业副产品替代作物饲料在全球范围内的潜力，但对相关温室气体减排效益的全面评估，尤其是同时考虑土地利用变化（LUC）和农业生产排放的综合分析，尚未得到充分探讨。因此，本研究旨在通过整合土地利用变化和农业生产排放，评估全球范围内利用农业副产品替代牲畜作物饲料的综合温室气体减排潜力，并识别这一潜力在不同区域的差异。

在研究过程中，我们选择了五种主要的农业副产品（谷物麸皮、糖蜜、甜菜渣、柑橘渣和酒糟）作为替代品，用以替代六种高能耗的作物饲料（小麦、稻谷、玉米、大麦、高粱和木薯）。这些作物饲料合计占全球高能耗作物饲料消费量的95%。农业副产品因其广泛的生产规模和较高的能量含量，被认为在替代过程中具有显著的潜力。我们通过四个关键步骤进行研究：首先，基于前人研究构建区域特定的替代矩阵；其次，利用空间显式的植被和土壤碳储量数据，估算被替代作物饲料和副产品所导致的土地利用变化排放；第三，通过统计数据分析被替代作物饲料和副产品的农业生产排放，包括化肥使用、作物残余物处理、水稻种植以及农场能源消耗等方面的排放；最后，计算全球温室气体减排潜力，即被替代作物饲料排放与副产品排放之间的差值。

研究结果表明，全球范围内利用农业副产品替代牲畜作物饲料，预计每年可减少温室气体排放约167 Mt. CO?-eq（80–276 Mt. CO?-eq），占牲畜作物饲料年总排放量的9%（4%–14%）。其中，约80%的减排潜力来自于土地碳储量的恢复。在区域层面，东南亚和南亚成为主要的减排热点地区，其潜在减排量分别为31 Mt. CO?-eq和30 Mt. CO?-eq。这主要是因为这些地区属于热带和亚热带区域，具有较高的原始土地碳储量。相比之下，东亚、东欧、南美和西欧的减排潜力范围在14至20 Mt. CO?-eq之间，主要受到被替代作物饲料数量较大的影响。

这些发现不仅揭示了农业副产品替代作物饲料在全球范围内的减排潜力，还强调了不同地区在这一过程中的独特贡献。热带和亚热带地区的土地利用变化排放显著，因此在这些地区实施农业副产品替代措施可以带来更明显的碳汇效应。而高产量的作物饲料消费地区，如东亚和南美，虽然土地利用变化的减排潜力相对较小，但通过减少农业生产过程中的排放，仍能实现可观的温室气体减排效果。因此，针对不同地区的农业政策和管理措施需要因地制宜，以最大化减排效果。

此外，本研究还提供了重要的政策参考。首先，农业副产品替代作物饲料是一种成本较低且环境影响较小的减排措施，因此应鼓励其在畜牧业中的应用。其次，为了实现这一目标，需要加强农业副产品的收集、加工和运输体系，以确保其能够高效地进入牲畜饲料市场。第三，政府和相关机构应推动农业副产品替代作物饲料的政策支持，例如提供财政补贴、优化供应链管理以及制定相关法规，以促进这一替代过程的可持续发展。第四，针对土地利用变化排放较高的地区，应加强土地管理和恢复措施，例如通过植树造林、保护现有森林和草地资源，提高土地的碳汇能力。最后，应加强国际合作，特别是在农业副产品生产和消费方面存在显著差异的地区，通过技术交流和资源共享，推动全球范围内的减排合作。

本研究的意义在于填补了关于农业副产品替代作物饲料在全球范围内减排潜力的空白。此前的研究多集中于特定地区或单一排放源，而本研究则首次将土地利用变化和农业生产排放纳入综合评估框架，从而更全面地反映了这一替代措施的环境效益。这一框架的建立为未来研究提供了基础，也为制定更加科学和有效的畜牧业减排策略提供了理论依据。通过这一研究，我们可以更好地理解农业副产品在减少温室气体排放中的作用，并为全球农业和畜牧业的可持续发展提供新的视角和解决方案。

在农业副产品替代作物饲料的过程中，需要注意几个关键因素。首先，农业副产品的可用性和质量是决定其替代潜力的重要前提。不同地区的农业副产品种类和产量存在显著差异，因此需要根据本地资源状况，制定适合的替代方案。其次，替代过程中的运输和储存成本也是不可忽视的因素。为了降低整体成本，应优化运输网络，采用高效的储存和处理技术，以减少能源消耗和碳排放。再次，牲畜的营养需求和饲料适口性决定了农业副产品是否能够被广泛接受和使用。因此，需要进行充分的营养评估和动物实验，以确保替代饲料的安全性和有效性。最后，农民和企业的接受度和参与度是推动这一替代措施的关键。政府和相关机构应通过宣传教育、示范项目和经济激励措施，提高农业副产品替代作物饲料的推广力度。

在全球范围内，农业副产品替代作物饲料的实施还面临一些挑战。例如，一些农业副产品可能含有较高的抗营养因子，影响牲畜的消化吸收和生长性能。此外，农业副产品的利用可能对现有农业体系产生一定的冲击，例如影响主作物的市场供需和价格。因此，在推广农业副产品替代作物饲料的过程中，需要综合考虑经济、社会和生态因素，确保这一措施的可持续性和可行性。

为了进一步推动农业副产品替代作物饲料的发展，未来的研究可以聚焦于以下几个方面。首先，可以深入探讨不同农业副产品对牲畜生产的影响，包括其营养价值、适口性以及对牲畜健康和生产力的潜在影响。其次，可以研究不同地区农业副产品替代作物饲料的经济成本和效益，以评估其在不同地区的可行性。第三，可以探索农业副产品替代作物饲料与其他减排措施的协同效应，例如与碳捕捉和储存技术、可再生能源利用等相结合，以实现更全面的温室气体减排目标。第四，可以加强跨学科合作，结合环境科学、农业经济学和政策研究，为农业副产品替代作物饲料的实施提供更加全面的支持。

此外，本研究的结果还可以为政策制定者提供重要的参考。例如，在制定农业和畜牧业政策时，可以将农业副产品替代作物饲料作为一项重要的减排策略，特别是在土地利用变化排放较高的地区。同时，政策制定者还应关注农业副产品的可持续生产与利用，确保其在减少温室气体排放的同时，不会对农业生态系统造成负面影响。此外，政策制定者还应推动农业副产品替代作物饲料的技术创新和标准化，以提高其在市场上的竞争力和接受度。

总之，农业副产品替代作物饲料是一项具有重要环境效益的措施，能够有效减少畜牧业生产过程中的温室气体排放。然而，这一措施的实施需要综合考虑多方面的因素，包括农业副产品的可用性、运输和储存成本、牲畜的营养需求以及农民和企业的接受度。通过科学的评估和合理的政策支持，农业副产品替代作物饲料有望成为全球农业和畜牧业实现可持续发展的重要路径。