五十年的环境改变

文摘   2025-01-18 17:02   内蒙古  


在过去的50年里,美国奶牛养殖行业的许多方面都发生了变化。牛奶生产效率大大提高,大约减少了30%的奶牛数量,产奶量却大约是过去的两倍,其他改进包括作物产量的增加,农业设备的燃料效率,以及牧场使用的大多数资源(如电力、燃料和肥料)的生产效率。


这些改进改变了牧场对整体环境影响的变化,我们经常听到与奶牛场有关的环境问题,我们需要对正在取得的进展给予更多的信任。


我们不可能知道50年前牧场对环境的影响,我们无法回到过去进行测量。即使对于我们今天的牧场,也不可能衡量一个牧场对环境的所有各种影响。然而,通过牧场建模,我们可以回顾过去,也可以对我们今天的牧场进行更全面的评估。



我们利用美国各地的奶牛场1971年和2020年的业绩和管理情况进行了建模,从这些计算机模拟的牧场中,我们获得了关于养分损失、温室气体排放、化石能源使用、水使用和其他一些类别的信息。


效率与环境

衡量牧场对环境影响的一种方法是,确定并比较每单位牛奶产量的改善程度,这是大多数研究使用的方法。这是一种重要的方法,因为我们需要在关爱地球的同时生产更多的食物。

在我们研究的所有环境类别中,每单位牛奶的影响都减少了(图1)。我们发现,牧场今天生产一加仑牛奶排放的温室气体减少了42%,使用的化石能源减少了54%,用水减少了28%。此外,每加仑牛奶的氮和磷的损失也减少了。

图1. 在过去的50年里,美国奶牛场生产的每单位牛奶对环境影响的变化情况

这些改善主要来自于在饲养和维护更少奶牛的同时生产更多牛奶。我们估计,如今生产一加仑牛奶所消耗的饲料干物质减少了约40%。考虑到这种效率的提高,我们发现如今所有奶牛所消耗的牧草总量,与20世纪70年代初奶牛场所消耗的牧草总量大致相同。不过,谷物和副产品饲料的使用量有所增加,导致饲料消耗总量上升了14%。


产量与环境

同样重要的是,要考虑美国所有奶牛场和生产的牛奶对环境造成的总影响。这一期间发生的一个重大变化是,牛奶生产从国家较潮湿的东部地区转向了相对干燥的西部地区。东部地区的奶牛数量减少了49%,而西部地区的奶牛数量则翻了一番。这一转变对环境产生了积极和消极的双重影响。

在所有生产的牛奶中,与奶牛场相关的温室气体排放量增长了约14%(见图2)。虽然这是一个增长,但考虑到生产的食品数量增加了多少,这个增长幅度相对较小。牛奶生产中的化石燃料能源消耗并没有发生太大变化,电力生产更加高效,柴油发动机使用更加高效,以及更多地使用厌氧发酵来生产能源,这些都抵消了对更多能源的需求。

图2. 在过去的50年里,美国奶牛场生产的所有牛奶对环境影响的百分比变化

氮通过多种途径从牧场中流失,包括氨的挥发、渗入地下水、地表径流,以及储存在粪便和土壤中的反硝化过程。由于长期使用粪便储存设施和露天畜舍,美国所有奶牛场的总氨排放量在此期间有所增加。

通过更有效地使用肥料以及越来越多地使用免耕和覆盖作物,特别是东部地区,渗透和径流损失大大减少,在较干燥的西部地区扩大奶牛养殖也有助于减少这些损失。同样由于这些原因,磷的径流也大大减少。在粪便和土壤中的硝化和反硝化过程中,一氧化二氮的排放量几乎没有变化,因此这种温室气体的来源相对稳定。

挥发性有机化合物(VOC)主要来自青贮饲料和粪便。当这些化合物在大气中发生反应并产生烟雾时,就会成为一个问题,这在某些地方可能会引发担忧。我们的模拟结果表明,由于长期使用粪便储存设施和大型青贮窖及堆储青贮饲料,这一时期所有奶牛场的挥发性有机化合物排放量上升了53%。

甲烷也是一种挥发性有机化合物,但我们将其单独视为温室气体。牛群和它们产生的粪便是甲烷的主要来源。我们发现甲烷增加了32%,这是温室气体排放总体增加的主要原因。


水的挑战

对于奶牛场环境可持续性的最重要关注可能是水资源的利用。随着奶牛生产向西部转移,对地下水和地表水的依赖也在增加。我们的研究表明,如今的奶牛场从这些来源使用的水比50年前多了42%。这些水资源消耗几乎全部用于灌溉饲料作物,而用于饮水、清洁和其他用途的不到5%。

水资源的使用和可用性主要是西部奶牛生产关注的问题,较高的环境温度和减少的降水量导致许多地区的水资源可用性降低。气温升高和降雪量减少也导致山区积雪减少,而山区积雪一直是一些地区灌溉用水的主要来源。对水资源的需求以及水资源可用性减少的预测,需要制定策略以进一步提高作物灌溉和其他奶牛生产中水资源使用的效率。

在提高生产效率方面取得了很大进展。尽管如此,需要通过新的战略和技术不断改进,以满足乳制品日益增长的需求,同时进一步减轻牧场对环境的影响。
作者|C. Alan Rotz
编译 | 《养牛》编辑部
排版 | 杨小寒
责编 |  Lemon Tree

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