鸡蛋生产生命周期评估：品种的影响以及在产蛋期间饲喂低蛋白含氨基酸日粮的效果

《Animal Science Journal》：Life Cycle Assessment of Egg Production: Effects of Breed and Feeding a Low-Protein Diet With Amino Acids During Laying Period

低蛋白饲料联合氨基酸补充可减少蛋鸡生产的环境影响，生命周期评估显示全球变暖降低5%、酸化降低20%、富营养化降低14%。褐蛋鸡因饲料转化率更高导致环境冲击更大。研究为可持续蛋品生产提供了量化依据。

　　在当前全球关注可持续发展与环境保护的背景下，畜牧业，尤其是家禽养殖，成为减少环境影响的重要研究领域。鸡蛋生产作为家禽养殖的重要组成部分，其对环境的影响主要来源于饲料生产、动物饲养过程以及粪便处理。本文通过构建一个基于营养需求模型的生命周期评估（Life Cycle Assessment, LCA）系统，探讨了低蛋白饲料（在粗蛋白含量基础上减少2个百分点）配合氨基酸补充对鸡蛋生产系统环境影响的潜在减轻作用，并比较了白壳蛋鸡与褐壳蛋鸡在不同饲料条件下对环境影响的差异。

### 研究背景与意义

随着全球对可持续发展目标（Sustainable Development Goals, SDGs）的重视，气候变化已成为亟需解决的全球性环境问题。畜牧业在温室气体排放中占据重要地位，其中家禽养殖的环境影响主要来自粪便排放。粪便中的氮氧化物（N?O）和氨（NH?）是温室效应和酸化、富营养化的主要来源。此外，氨排放还对家禽和养殖人员的健康构成威胁，因此，有必要采取有效的减排策略。近年来，低蛋白饲料配合氨基酸补充技术被广泛认为是减少氮排放、维持生产性能的一种可行方法。

低蛋白饲料的使用不仅可以减少饲料中的粗蛋白含量，还能通过补充必需氨基酸来满足家禽的营养需求，从而减少未被利用的氮的排放。已有研究表明，这种技术在猪、肉鸡和奶牛生产中均能有效降低污染物排放，而针对蛋鸡的研究相对较少。因此，本文基于日本的蛋鸡养殖管理指南和已有的营养需求模型，模拟了两种代表性蛋鸡品种（白壳蛋鸡和褐壳蛋鸡）在低蛋白饲料条件下的生产系统，并对其环境影响进行了评估。

### 研究方法与系统描述

本研究设计了四种不同的生产系统，包括两种饲料类型（常规饲料和低蛋白饲料）以及两种蛋鸡品种（白壳蛋鸡和褐壳蛋鸡）。饲料成分的设定参考了Iio等人（2021, 2023）的实验数据，低蛋白饲料的粗蛋白含量比常规饲料降低了2个百分点，并通过补充结晶氨基酸（赖氨酸、蛋氨酸和色氨酸）来维持家禽的营养需求。饲料的配方在不同生长阶段有所变化，包括育雏期、育成期和产蛋期。例如，在产蛋初期和晚期，饲料配方分别调整以适应不同阶段的营养需求。

研究采用“从摇篮到农场”（cradle-to-farm gate）的系统边界，即从饲料生产到鸡蛋产出的全过程。该系统包括饲料生产、运输、饲养以及粪便堆肥处理等环节。环境影响的计算以每生产1千克鸡蛋为功能单位，分别评估了全球变暖、酸化、富营养化和能源消耗等环境指标。此外，研究还探讨了不同饲料策略和鸡种特性对环境影响的综合效应。

### 环境影响评估结果

研究结果表明，采用低蛋白饲料可以显著降低鸡蛋生产系统的环境影响。具体而言，与常规饲料相比，低蛋白饲料使全球变暖效应减少了5%，酸化效应减少了20%，富营养化效应减少了14%，能源消耗减少了2%。这些改善主要归因于饲料中氮排放的减少，从而降低了粪便处理过程中产生的N?O和NH?排放。相比之下，褐壳蛋鸡由于其较高的饲料转化率，整体环境影响略高于白壳蛋鸡。

在饲料转化率方面，白壳蛋鸡的饲料转化比为2.15，而褐壳蛋鸡则为2.31。这意味着在相同产蛋量下，褐壳蛋鸡需要消耗更多的饲料，从而导致更高的环境负荷。尽管如此，研究指出，这种差异可能受到不同饲养系统和市场条件的影响。例如，在非笼养或有机系统中，褐壳蛋鸡可能表现出更高的生产效率，从而在一定程度上降低其单位蛋的环境影响。

### 低蛋白饲料的影响分析

低蛋白饲料对环境的影响主要体现在饲料生产和粪便管理两个方面。饲料中粗蛋白含量的减少导致氮摄入量和氮排泄量的下降，从而降低了温室气体和酸化物质的排放。然而，由于氨基酸的补充需要额外的生产投入，部分研究指出低蛋白饲料可能会略微增加饲料的能源消耗。例如，Ershadi等人（2021）的研究表明，低蛋白饲料的补充可能会增加单位饲料的能源消耗，这主要是由于合成氨基酸的使用比例较高。

尽管如此，研究结果表明，这种增加的能源消耗仍然可以被粪便氮排放的减少所抵消。通过减少氮的排泄，低蛋白饲料显著降低了氨排放，进而减轻了酸化和富营养化的环境压力。此外，低蛋白饲料还能提高饲料的利用效率，减少资源浪费，从而降低整个生产系统的碳足迹。

### 蛋鸡品种对环境影响的差异

白壳蛋鸡与褐壳蛋鸡在生长和产蛋性能方面存在显著差异，这些差异也影响了其对环境的总体影响。白壳蛋鸡体型较小，产蛋率较高，而褐壳蛋鸡则具有更早的产蛋开始时间、较大的蛋重和较高的存活率。这些特性使得褐壳蛋鸡在饲料转化率方面略逊于白壳蛋鸡，从而导致其单位产蛋的环境影响更大。

然而，这一结论并非适用于所有生产系统。在非笼养或有机系统中，褐壳蛋鸡可能因为更高的产蛋量和更优的生长性能而表现出更小的环境影响。此外，消费者的偏好和价格差异也可能影响不同品种蛋鸡的经济和环境效益。例如，一些国家的消费者更倾向于购买褐壳蛋，这种市场需求可能进一步影响褐壳蛋鸡的生产方式和环境影响评估。

### 场景分析与参数变化的影响

为了进一步探讨不同生产参数对环境影响的潜在影响，研究设计了三种不同的场景：饲料摄入量增加5%、产蛋率下降5%以及产蛋末期存活率下降5%。结果显示，饲料摄入量的增加对环境影响的影响最为显著，分别导致全球变暖、酸化、富营养化和能源消耗的增加幅度为4.4%、6.4%、5.5%和3.8%。相比之下，产蛋率的下降对环境影响的影响较小，而存活率的下降则几乎不会显著改变环境负担。

这一结果与已有研究相一致，表明产蛋率是影响环境影响的关键因素。例如，Costantini等人（2020）的研究指出，减少产蛋率会导致全球变暖效应的显著上升。此外，Weeks等人（2016）的元分析也表明，蛋产量是决定环境影响的主要因素，而累计死亡率的影响相对较小。

### 结论与展望

综上所述，低蛋白饲料配合氨基酸补充在鸡蛋生产中具有显著的环境效益，尤其是在减少氮排放和降低温室气体排放方面。然而，不同蛋鸡品种的环境影响差异也值得关注，尤其是褐壳蛋鸡由于较高的饲料转化率，其环境负担相对更大。此外，研究还指出，环境影响评估需要结合不同的生产系统和市场条件，以全面反映其经济和环境绩效。

尽管低蛋白饲料技术在鸡蛋生产中展现出良好的减排潜力，但其实际应用仍需进一步研究。例如，如何在不同饲养条件下优化氨基酸的补充比例，如何在不同饲料体系中平衡氮的摄入与排泄，以及如何在不同国家和地区的养殖模式中推广这一技术，都是未来研究的重要方向。此外，还需考虑饲料生产过程中的能源消耗、废弃物处理方式以及消费者的经济行为等因素，以实现更全面的环境影响评估。

本研究为日本鸡蛋生产系统的环境评估提供了重要的参考依据，并强调了产蛋率、饲料转化率等关键参数在环境影响中的决定性作用。通过系统性的生命周期分析，研究不仅揭示了低蛋白饲料的减排潜力，还为未来在不同生产模式和市场条件下优化蛋鸡养殖提供了理论支持和实践指导。