绿色产品认证如何影响企业的环境、社会和治理（ESG）绩效？来自双重机器学习的证据

《Journal of Cleaner Production》：How does green product certification affect ESG performance? Evidence from dual machine learning

中国政府近期出台多项养殖场粪便管理指南，重点通过饲料调控（低蛋白、高纤维或组合）实现氮减排。研究表明，低蛋白饲料可降低猪粪尿氮排放22.9%-34.9%，同时减少尿液氨排放80.0%-81.3%，但会增加碳足迹0.6%-2.6%。高纤维饲料对氮排放影响不显著，但组合应用可额外减少粪肥中氨排放41.0%和氧化亚氮57.7%。生命周期分析显示饲料调控对氮足迹减排4.1%-9.4%，但对碳足迹产生负面溢出效应。需结合饲料管理与粪肥处理技术以平衡减排效果与环境风险。

　　中国近年来发布了一系列国家指导方针，旨在改善农村地区集约化畜牧场的粪污管理。合理的饲料调整是“源头减污”的典型措施，它不仅提高了动物体内营养物质的利用效率，还减少了畜禽排泄物中的营养物质流失。然而，这些饲料调整措施对后续粪污管理链条中碳（C）和氮（N）流动的传导效应仍然不清楚。本研究基于实验监测和足迹分析，系统评估了三种典型饲料调整措施对粪污管理链条中氮流动和损失的影响。研究结果表明，所有饲料调整措施均未对猪的生长性能产生影响，同时有效降低了氮损失。降低饲料中蛋白质含量（LC）的措施显著减少了粪便中的氮排泄量，相比当前饲料（CK）减少了22.9%，尿液中减少了34.9%。而增加饲料中纤维成分（HF）的措施则对氮排泄量没有显著影响。随后，LC、HF以及组合饲料（LC + HF）分别减少了尿液储存过程中氨（NH?）的排放量80.0%、31.5%和81.3%。在固体粪便的堆肥过程中，LC、HF和LC + HF分别减少了NH?排放量3.2%、18.3%和24.2%。在N?O排放方面，只有LC + HF处理显著降低了排放量。此外，一种在粪便堆肥过程中添加沸石和其他添加剂（LC + HFO）的措施，进一步减少了NH?排放量41.0%和N?O排放量57.7%。足迹分析结果显示，源头的饲料调整措施可以传导到氮足迹（减少了4.1%–9.4%），但可能导致碳足迹的负面溢出效应（增加了0.6%–2.6%）。综上所述，饲料调整措施对后续的粪污管理链条具有显著影响，为了从生命周期视角减少不利的环境权衡，需要合理结合饲料和粪污管理措施。

畜牧产业是农业经济中增长最快的子行业之一，为全球农业总产值贡献了40%，并提供了全球人类饮食中四分之一的蛋白质来源（联合国粮食及农业组织，2020）。然而，这一增长伴随着全球资源和环境的消耗（Wang等，2023）。猪肉生产占全球肉类供应的48%，并带来了严重的环境影响（Poore和Nemecek，2018；Long等，2021）。一项最新的估算表明，全球猪肉生产中所包含的3.5 Tg氮（N）导致了高达14.7 Tg的氮损失（其中68%流失至水体，32%流失至大气）（Uwizeye等，2019）。猪肉生产产生的温室气体（GHG）排放占全球畜牧业N?O和CH?排放总量的9%（Gerber等，2013）。

作为全球最大的猪肉生产国，中国供应了全球超过50%的猪肉，且产量持续以每年3%的速度增长（FAO，2020）。中国的猪养殖不仅消耗了大量饲料蛋白质资源，还在粪污管理链条中导致了大量氮的环境损失（Yu等，2019；Li等，2023）。（Wang等，2020b）的研究表明，中国猪养殖的总氮损失为5.3 Tg，且近年来氮利用效率逐渐下降。其中，通过氨（NH?）排放造成的氮损失尤为显著，占总氮损失的35%，这大大降低了粪肥作为肥料的利用价值（Fangueiro等，2015）。在中国，CH?和N?O的排放分别占畜牧业粪污总排放量的76%和32%（第四次国家气候变化通信，2023）。猪养殖已成为中国食品生产和消费系统中最重要的环境污染之一（Yu等，2019；Kerr等，2020；Lee等，2021）。

玉米和大豆饼是目前中国猪养殖中主要的能量和蛋白质来源（Ajao等，2022）。尽管近年来中国饲料作物的生产和种植面积有所增加，但仍无法满足畜牧业的需求，一些地区还需进口，这带来了额外的成本（Mcbride和Key，2013）。同时，许多小规模农户为了保证或最大化猪的生长效率，过度使用大豆饼（Wang等，2018）。这种不合理的饲养方式加剧了“饲料-食物”之间的竞争和氮污染。饲养是猪粪污管理链条的源头，与整个生产系统中的营养物质输入和排泄密切相关。改善饲料调整措施不仅可以从源头减少营养物质的输入，避免浪费（例如低蛋白饲料），还可以提高低价值、易污染的农业副产品的利用（例如高纤维饲料），从而减轻对食物竞争性饲料原料（如玉米、大豆）的依赖（Huang等，2024）。目前，低蛋白饲料和高纤维饲料技术被认为是减少猪粪氨排放和节省饲料谷物/大豆的有效方式（Nguyen等，2019）。一些研究显示，低蛋白饲料可以显著减少养殖过程中总氮排泄量的28.5%和NH?排放量的34.4%（Wang等，2020a；He等，2023）。中国拥有丰富的农业副产品资源（如豆腐渣、木薯根渣、甜菜渣等非传统饲料资源），但这些原料往往纤维含量高，不易被单胃动物消化（Hu等，2020）。然而，适当将这些副产品添加到饲料中（即高纤维饲料），可以节省食物资源，改善肠道微生物功能，提高猪的饱腹感（Jha和Berrocoso，2016；Zira等，2023），并促进氮从尿液向粪便的转移，这对于减少动物饲养阶段的NH?排放具有重要意义（Jarrett和Ashworth，2018）。

截至目前，饲料调整措施主要集中在减少猪舍内氨排放方面（Ledgard等，2019）。其对后续粪污管理链条中碳和氮流动的传导效应仍然不清楚。已有研究证实，饲料调整可以改变猪粪的pH值、碳氮比（C:N）、氮形态和分布（Lee等，2021），从而可能影响后续粪污管理过程（如储存、处理等）中的碳和氮排放（Uwizeye等，2019）。例如，当猪被喂以低蛋白或高纤维饲料时，粪便中的干物质含量会增加，而NH??、尿液氮和pH值则会降低（Kerr等，2020；Lee等，2021；Trabue等，2021a），这可能会降低堆肥产品的肥效。只有少数研究显示，每减少1个百分点的饲料粗蛋白（CP）含量，粪便储存过程中的NH?排放量会减少11±6%（Sajeev等，2017）。然而，从生命周期视角来看，典型饲料调整措施对碳和氮流动的特征仍缺乏研究，同时如何通过合理的粪污管理措施（如在堆肥过程中添加物质以减少氮损失）避免不期望的副作用也尚未深入探讨。大多数前期研究使用经验性排放参数来模拟饲料调整对碳和氮足迹的影响（Long等，2021；Zhang等，2021），缺乏实验研究持续测试这些综合措施在实际农场中的效果。

因此，本研究的目标是：1）揭示不同饲料调整措施对猪氮利用和排泄特征的影响；2）阐明饲料调整对猪粪污管理系统中碳和氮流动的传导效应及其机制；3）从生命周期视角提供饲料调整与堆肥措施结合的减排潜力的见解。

本研究在河北省承德市的国家饲料工程技术研究中心猪营养研究所进行。该实验的协议已获得中国农业大学动物实验伦理委员会的批准。采用完全随机区组设计，将24头健康的杜洛克×长白×大约克夏杂交公猪（初始体重为60.0±3.0 kg）分配到4种处理饲料中，每组有6个重复。

研究结果表明，饲料调整措施对猪的氮分配产生了显著影响（表1）。与CK相比，LC和LC + HF的氮摄入量分别显著减少了18.72%（p < 0.001）和17.89%（p < 0.001），而LC的总氮损失显著减少了31.64%（p < 0.001）。每种调整饲料的氮消化率均高于CK，其中LC + HF表现出显著差异，增加了2.12%（p < 0.05）。LC和HF的氮保留率均高于CK。

饲料调整措施被视为减少粪污管理系统中碳和/或氮污染的经济有效方法（Lynch等，2007b；Dublecz等，2023）。本研究显示，LC显著降低了与CK饲料相比的氮摄入量和总氮损失。LC + HF也显著提高了氮的消化率，但保留率略有下降。这可能与LC + HF饲料中适当添加纤维成分有关，这种成分可以改善肠道功能，从而减少氮的排泄。

在进一步的培养试验中，我们发现低蛋白或高纤维饲料可以显著减少粪便储存过程中的氨排放，而组合饲料则增强了氨排放的减排效果。这表明，通过调整饲料结构，不仅可以改善动物的营养利用效率，还能在后续的粪污处理过程中发挥更大的环境效益。此外，LC + HFO处理方式在粪便堆肥过程中进一步减少了氨和氧化亚氮的排放，这为实际生产中减少氮污染提供了新的思路。

在实际应用中，合理的饲料调整措施对于减少粪污中的氮损失和氨排放具有重要意义。同时，这些措施对碳足迹的影响也需引起重视。由于碳和氮在生态系统中的相互作用，饲料调整可能会通过改变粪污的化学性质，影响后续处理过程中碳和氮的流动。例如，低蛋白饲料可能会降低粪便中的氮含量，从而减少氨排放，但同时也可能影响碳的保留和释放。因此，需要在饲料调整和粪污管理措施之间进行权衡，以实现环境效益的最大化。

此外，研究还发现，虽然饲料调整措施可以有效减少氮损失，但其对碳足迹的影响可能并不总是积极的。例如，某些饲料调整措施可能会增加粪污中的碳含量，从而导致更高的碳排放。这表明，在实施饲料调整措施时，需全面考虑其对整个生产链条的影响，包括对碳和氮的传导效应。

为了实现这一目标，本研究通过实验监测和足迹分析，系统评估了三种典型饲料调整措施对猪粪污管理链条中氮流动和损失的影响。结果表明，所有饲料调整措施均未对猪的生长性能产生影响，同时有效降低了氮损失。LC措施显著减少了粪便和尿液中的氮排泄量，而HF措施则对氮排泄量没有显著影响。LC + HF措施则在提高氮消化率的同时，有效降低了氮的排泄量。这些结果为优化饲料结构提供了科学依据。

在粪污管理过程中，氮的流动和损失对环境影响显著。例如，NH?的排放是氮损失的重要途径之一，而N?O的排放则对温室气体排放贡献较大。因此，研究饲料调整措施对这些过程的影响，有助于制定更有效的减排策略。同时，研究还发现，某些饲料调整措施可能会对碳的流动产生影响，这需要在实际应用中加以考虑。

此外，研究还指出，虽然饲料调整措施可以有效减少氮损失，但其对碳足迹的影响可能并不总是积极的。例如，某些饲料调整措施可能会增加粪污中的碳含量，从而导致更高的碳排放。这表明，在实施饲料调整措施时，需全面考虑其对整个生产链条的影响，包括对碳和氮的传导效应。

综上所述，饲料调整措施对猪粪污管理链条中的氮流动和损失具有显著影响，而其对碳流动的影响则较为复杂。因此，为了实现环境效益的最大化，需要合理结合饲料调整和粪污管理措施，以减少不利的环境权衡。本研究的结果为优化饲料结构和粪污管理措施提供了科学依据，有助于推动畜牧业的可持续发展。