台湾畜牧产业温室气体之排放与减量

1台灣畜牧產業溫室氣體之排放與減量許振忠1*一、前言伴隨著人類經濟活動之活躍而產生溫室氣體放入大氣中，其中以二氧化碳（CO2）、氟氯碳化合物（CFCS）、甲烷（CH4）、氧化亞氮（N2O）等為主，這些氣體在大氣中不斷累積，導致過去百年來地球地表平均溫度明顯上升（Houghtonetal.,1992）。大氣中之CO2過去200年約上升25﹪；而CH4與N2O濃度之年增率分別約為0.8-1.0﹪與0.2-0.3﹪（日本畜產技術協會，2000）。人類活動對地球環境變遷具有深遠之影響，為了擴充耕植面積及畜牧生產，而燒毀森林地造成森林破壞；另方面，石化燃料燃燒排放廢氣，礦產開採造成土壤破壞等均會產生地球溫暖化、臭氧層破壞、森林破壞、海洋污染、大氣污染、土壤沙漠化與沖刷、酸雨、水質污染、重金屬污染、生物多樣性減少等現象。為改善地球環境之問題，國際間已召開過許多會議討論，為減緩溫室氣體產生之持續惡化，聯合國環境規劃署與世界氣象組織早於1988年11月即設立政府間氣候變遷小組（Inter-governmentalPanelonClimateChange;IPCC），就此問題進行深入研究，其中於1997年12月時制訂「京都議定書」設定強制削減溫室氣體之目標值及政策措施，並設置議定書交涉會議。我國雖非聯合國一員，但基於地球村之一份子，向來均善盡保護地球責任與遵守國際公約之規範，故我國近幾年來學術界與研究單位，即積極進行各部門之溫室氣體排放之測量與估算。農業活動為人為溫室氣體（CO2、CH4、N2O）來源之一；農業活動之溫室氣體約佔人為溫室氣體量之1/5（IPCC,1994）。畜牧生產為農業活動之一環，所排放之溫室氣體量普受重視，與畜牧有關者，主要為CH4，其次為氧化亞氮。在畜牧生產過程中所產生之溫室氣體，主要來自動物胃腸道內發酵及排泄物處理；胃腸道內發酵之溫室氣體主要來自動物消化過程所產生之CH4，其中以反芻動物最多，豬其次，雞最少；排泄物在無氧狀態下分解亦主要產生CH4，但堆肥則產生大量之N2O（Coleetal.,1995；IPCC,1996）。我國之畜牧生產，在反芻動物之飼養數量比例低，主要畜牧生產之養豬業，其廢水處理大都採用三段式處理法，與美、加、澳等土地廣大國家比較，在處理模式上具有差異，因此溫室氣體產生亦有不同。本文彙整台灣畜牧產業溫室氣體排放係數，統計我國畜牧業CH4、N2O等溫室氣體排放量，並探討各種可能之減量措施與技術，提供相關部門與產業界之參考。1國立中興大學動物科學系PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion二、畜牧生產之主要溫室氣體排放量估算台灣地區主要禽畜之溫室氣體排放量之估算，包括：1.禽畜胃腸道內發酵之溫室氣體排放量；2.禽畜排泄物處理之溫室氣體排放量，分厭氧發酵與堆肥處理。禽畜種類包括雞（白肉雞、有色肉雞、產蛋雞）、火雞、鴨（肉鴨、產蛋鴨）、鵝、豬、牛（乳牛、黃牛與雜種牛、水牛）、羊、鹿、馬等。在反芻動物消化過程中，碳水化合物被微生物分解所產生之CH4為禽畜胃腸道內發酵最主要之溫室氣體來源（圖1）。反芻動物瘤胃內氣體之平均組成分為CH4，27﹪；CO2，65﹪；N2，7﹪；O2，0.6﹪。其中CO2有1/4至1/3由瘤胃壁擴散至血液中由肺排出，而CH4則否；CH4之另一來源為禽畜排泄物處理過程所產生者。而N2O主要是由禽畜排泄物發酵處理產生者（圖2）。（一）近10年台灣地區主要禽畜飼養數量或屠宰隻數近10年底台灣地區主要禽畜飼養數量或屠宰隻數，列如表1。（二）溫室氣體排放係數及排放量包括:1.食物在動物體內胃腸道消化時，由於胃腸道內微生物發酵分解食物所排放之氣體，其中以CH4為主，且以反芻動物最多。禽畜胃腸道內氣體之排放量，受禽畜種類，年齡體重、飼糧品質及給飼量之影響;2.禽畜排泄物處理產生之溫室氣體，主要為CH4與N2O。茲將禽畜胃腸道內發酵之溫室氣體排放係數估算，列如表2。此表數值乃是依據國內測定值，如國內無測定值者，則參考IPCC公佈之數據，二者均無者，則參考相近之動物依體重換算估計，故本文所列之數據為估算值，提供參考。依表2之排放係數估算，台灣地區近10年禽畜胃腸發酵及其排泄物處理時CH4排放量，列如表3至表5；而估算N2O之排放量則列如表6；台灣地區最近10年禽畜飼養之溫室氣體排放趨勢，列示如圖3；不同禽畜間之CH4與N2O排放比例，列示如圖4與圖5。PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion反芻胃內碳水化合物發酵徑路簡圖。含氮化合物好氣NH4＋NH2OHNO2-NO3-NH3N2O含氮化合物NH4＋嫌氣NO2-NON2ON2N2ON2無氧狀態圖2.家畜排泄物處理過程氧化亞氮之生成。（日本畜產技術協會，2000）（硝化過程）（脫氮過程）PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion年底台灣地區在養禽畜頭數（頭／隻）(1)項目1998199920002001200220032004200520062007乳牛134,037135,984136,514133,718132,957132,263128,286122,457102,012102,661水牛8,5569,1897,7676,5315,3704,9124,9624,1013,5383,452黃牛與雜種牛22,80620,07517,41912,25811,13211,69511,54511,38432,44634,362山羊273,438237,295202,491184,717161,858155,565164,342178,123195,712186,898乳山羊129,106125,840112,55499,38887,87185,46285,02085,41976,32667,817兔54,53442,97140,20441,52338,17432,34332,34329,05921,70716,209鹿22,48721,20020,02021,18919,68919,57619,82720,21223,12223,296馬6245647808058228108101,1111,1681,222豬6,538,5967,243,1947,494,9547,164,6056,793,9416,778,7996,818,9707,194,7687,091,8226,640,047雞產蛋雞35,223,00035,866,00036,031,00035,364,00035,420,00035,817,00035,301,00034,693,00037,236,04636,249,730有色肉雞(2)175,215,00175,328,000173,627,000161,987,000164,406,000156,508,000145,809,000143,323,000138,953,990135,530,000白肉雞(2)189,535,00185,077,000191,202,000189,288,000188,667,000190,127,000207,440,000169,898,054181,848,334177,413,000火雞(2)432,000488,000500,000458,000387,000364,000386,000376,070334,654301,000鴨肉鴨(2)33,603,00033,159,00032,075,00030,158,00029,065,00029,084,00030,546,00031,816,00036,039,06835,024,000產蛋鴨2,913,0002,893,0002,921,0002,813,0002,784,0002,876,0002,513,0002,581,0002,518,5412,673,804鵝(2)7,955,0007,464,0006,503,0006,330,0006,178,0006,402,0006,540,0006,450,1116,723,3275,873,000(1)行政院農業委員會，2008(2)以屠宰隻數估計。PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion禽畜胃腸道內發酵及其排泄物處理之溫室氣體排放係數(1)CH4排放係數項目胃腸發酵排泄物處理N2O排放係數▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁㎏/head/yr.▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁乳牛(2)101.584.982.557×10-2水牛64.002.002.557×10-2黃牛與雜種牛(3)44.001.006.480×10-4山羊5.000.181.476×10-4乳山羊6.100.221.805×10-4兔0.2540.0094.2185×10-6鹿5.000.181.476×10-4馬18.002.106.480×10-4豬1.7820.7682.164×10-3雞產蛋雞1.061×10-24.000×10-13.680×10-3有色肉雞(4)8.482×10-54.760×10-36.430×10-6白肉雞(4)1.587×10-54.760×10-36.430×10-6火雞(4)1.152×10-43.453×10-24.690×10-5鴨肉鴨(4)2.071×10-36.759×10-39.180×10-6產蛋鴨1.980×10-33.380×10-24.590×10-5鵝(3)3.674×10-31.251×10-21.699×10-5(1)資料來源：王，2000；李等，2000a；李等，2000b；李等，2000c；林，1999；黃與王，2000；劉等，1999；蔡等，2003；蘇等，2000；Chenetal.,2003:IPCC，1996；NRC，1988；shibataetal.,1993。(2)包括：泌乳牛、乾乳牛、生長女牛等依比例之平均值。(3)包括肉用乳公牛。(4)單位為㎏/head/lifecycle。PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion排放量估算（ton）項目1998199920002001200220032004200520062007乳牛13,615.4813,813.2513,867.0913,583.0713,505.7713,435.2813,031.2912,439.1810,362.3810,428.30水牛547.58588.10497.09417.98343.68314.37317.57262.46226.43220.93黃牛與雜種牛1,003.46883.30766.44539.35489.81514.58507.98500.901,427.621,511.93山羊1,367.191,186.481,012.46923.59809.29777.83821.71890.62978.56934.49乳山羊787.55767.62686.58606.27536.01521.32518.62521.06465.59413.68兔13.8510.9110.2110.559.708.228.227.385.514.12鹿112.44106.00100.10105.9598.4597.8899.14101.06115.61116.48馬11.2310.1514.0414.4914.8014.5814.5820.0021.0222.00豬11,651.7812,907.3713,356.0112,767.3312,1