2023年7月31日，中荷农业绿色发展交叉创新型人才培养项目（AGD计划）导师侯勇教授携博士生方群超、张笑颖、代贵超在《自然-食品》(Nature Food)上发表了题为“低机会成本饲料可将中国饲料生产相关的耕地需求和环境影响减少三分之一”(Low-opportunity-cost feed can reduce land-use-related environmental impacts by about one-third in China) 的研究论文，揭示了循环利用低机会成本饲料对协同减少畜禽养殖所需饲料用地、灌溉用水、化肥使用和温室气体排放的重要作用。在结合当前我国土地资源紧张，人畜争粮日益严重的现实情况下，探索了一个将人类不可直接食用的植物性废弃物“变废为宝”的节粮型养殖模式，极大的缓解了我国人畜争粮局面。
文章信息：
隨著全球經濟的發展和人口的增加，人們對動物源食品的需求正在迅速上升，特別是在轉型國家。動物生産的擴大推動了全球對動物飼料和耕地的需求，造成了嚴重的環境問題，如森林砍伐增加、碳排放和生物多樣性喪失。我國是世界最大的動物産品生産國家之一，在過去的三十年中，國內動物産品消費量增加了32倍，如何在未來以有限的土地供應14億人所需食物是我們面臨的重大挑戰。
低機會成本飼料（LCF），例如加工副産物、食物殘渣、稭稈等，不被合理利用就會被當作垃圾處理，具有成本低、不會與糧食生産競爭土地的優點。到目前爲止，還沒有研究明確在不影響動物産品生産的情況下，增加LCF飼喂在節約土地方面的潛力。因此，該研究探討了在保持動物産品不變的同時，增加LCF使用可實現的耕地節約潛力。該研究的目標包括：（1）探索在不影響動物産品供應的情況下，提高我國畜牧生産中對LCF的利用可實現的耕地節約潛力；（2）量化與飼料種植相關的關鍵環境影響（溫室氣體）和資源利用（肥料和灌溉水使用）變化。研究設置了四個情景，包括保持現狀（BAU，2009—2013年平均），情景S1（允許所有作物殘茬和加工副産物作爲飼料，廚余垃圾利用水平不變），情景S2（在S1基礎上，允許60%的廚余垃圾用作飼料），情景S3（在S1基礎上，允許100%廚余垃圾作爲飼料）。
本研究結果表明，在2009—2013年期間大約三分之一的動物飼料由人類可食用産品組成，但是所産生的可循環利用的食物垃圾和副産品中僅23%被用作飼料。未來，如果提高LCF的利用率（約45~90?Mt），可在不影響畜牧業生産力的情況下節省25%~32%的飼料生産耕地面積。與此同時，飼料生産相關的灌溉用水和化肥需求，以及溫室氣體排放量將減少三分之一。重新優化分配節約的耕地，可以維持0.3~1.85億人口的糧食需求。未來實現LCF的利用潛能，需要協調並優化技術應用與利益相關方之間的關系。
基准情境下(BAU)，我國畜禽動物飼料用量情況
2009—2013年間，中國的畜牧生産平均每年將5.25億噸的飼料轉化爲1.34億噸的動物産品。在主要的9類飼料中，谷物占飼料總用量的27%，主要供應生豬和家禽使用。人類可食用産品占飼料總量的34%。反刍動物消耗飼料總量的54%，其中其他非産奶牛23%，羊21%，奶牛10%；單胃動物消耗46%，其中生豬29%，家禽17%（圖1）。
图1 目前（2009—2013）中国畜牧业饲料使用情况
增加低機會成本飼料的利用對飼料用地的影響
畜牧飼料生産所需的耕地面積爲84萬公頃，其中，生豬飼料所需耕地占比最大（38%），其次是其他非産奶牛（20%）和蛋雞（14%）。谷物類和蛋白飼料約占飼料總種植面積的65%。情景S1通過提高加工副産品和作物殘茬的利用率，可節省25%飼料總用地，蛋白飼料、谷物和一年生牧草的貢獻最大。生豬是節約土地潛力最大的動物，其次是非産奶牛。情景S2和S3增加了土地節約潛力，主要來自單胃動物的谷物節約（圖2）。
图2 四种情景下生产不同饲料作物和不同动物类别所需的土地面积
利用低機會成本飼料對飼料轉化效率的影響
动物日粮中低机会成本饲料比例增加导致饲料转化率（FCR：Feed Conversion Rate）和人可食用饲料转化率（eFCR：human edible Feed Conversion Rate）的变化。反刍动物的平均FCR变化很�。玡FCR下降幅度较大；单胃动物在所有情景中的平均eFCR都下降（图3）。
图3 与BAU情景相比，S1、S2和S3情景下动物的FCR和eFCR绝对值变化
利用低機會成本飼料對飼料生産相關的資源環境影響
畜禽饲料生产平均每年使用1200万吨氮肥、400万吨磷肥和3000亿吨灌溉用水，并产生1.58亿吨温室气体排放。其中，谷物类、一年生牧草和蛋白饲料占比最高。增加低机会成本饲料的使用能够减少肥料的使用（氮肥: 25%~33%；磷肥: 27%~35%）和灌溉水使用（26%~34%），并减少温室气体排放（24%~34%）。
图4 在BAU、S1、S2和S3情景中，与饲料生产相关的资源使用和排放
中国农业大学资源与环境学院、国家农业绿色发展研究院张福锁院士团队种养一体化平台负责人侯勇教授为论文通讯作者，博士生方群超为第一作者。合作者包括中国农业大学特聘讲座教授、荷兰瓦赫宁根大学Oene Oenema教授，荷兰瓦赫宁根大学教授、世界银行农牧环境首席专家Pierre J. Gerber，荷兰瓦赫宁根大学Hannah H. E. van Zanten副教授，中国农业大学王红亮副教授、博士后佟丙辛，中荷专项博士生张笑颖和代贵超。该研究得到了国家自然科学基金项目（no. 32272814）、中国农业大学高水平创新团队项目、中国农业大学2115人才培养计划、北京市高精尖学科建设项目等项目的资助。
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https://www.nature.com/articles/s43016-023-00813-x
