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：

随着全球经济的发展和人口的增加，人们对动物源食品的需求正在迅速上升，特别是在转型国家。动物生产的扩大推动了全球对动物饲料和耕地的需求，造成了严重的环境问题，如森林砍伐增加、碳排放和生物多样性丧失。我国是世界最大的动物产品生产国家之一，在过去的三十年中，国内动物产品消费量增加了32倍，如何在未来以有限的土地供应14亿人所需食物是我们面临的重大挑战。

低机会成本饲料（LCF），例如加工副产物、食物残渣、秸秆等，不被合理利用就会被当作垃圾处理，具有成本低、不会与粮食生产竞争土地的优点。到目前为止，还没有研究明确在不影响动物产品生产的情况下，增加LCF饲喂在节约土地方面的潜力。因此，该研究探讨了在保持动物产品不变的同时，增加LCF使用可实现的耕地节约潜力。该研究的目标包括：（1）探索在不影响动物产品供应的情况下，提高我国畜牧生产中对LCF的利用可实现的耕地节约潜力；（2）量化与饲料种植相关的关键环境影响（温室气体）和资源利用（肥料和灌溉水使用）变化。研究设置了四个情景，包括保持现状（BAU，2009—2013年平均），情景S1（允许所有作物残茬和加工副产物作为饲料，厨余垃圾利用水平不变），情景S2（在S1基础上，允许60%的厨余垃圾用作饲料），情景S3（在S1基础上，允许100%厨余垃圾作为饲料）。

本研究结果表明，在2009—2013年期间大约三分之一的动物饲料由人类可食用产品组成，但是所产生的可循环利用的食物垃圾和副产品中仅23%被用作饲料。未来，如果提高LCF的利用率（约45~90 Mt），可在不影响畜牧业生产力的情况下节省25%~32%的饲料生产耕地面积。与此同时，饲料生产相关的灌溉用水和化肥需求，以及温室气体排放量将减少三分之一。重新优化分配节约的耕地，可以维持0.3~1.85亿人口的粮食需求。未来实现LCF的利用潜能，需要协调并优化技术应用与利益相关方之间的关系。

基准情境下(BAU)，我国畜禽动物饲料用量情况

2009—2013年间，中国的畜牧生产平均每年将5.25亿吨的饲料转化为1.34亿吨的动物产品。在主要的9类饲料中，谷物占饲料总用量的27%，主要供应生猪和家禽使用。人类可食用产品占饲料总量的34%。反刍动物消耗饲料总量的54%，其中其他非产奶牛23%，羊21%，奶牛10%；单胃动物消耗46%，其中生猪29%，家禽17%（图1）。

图1 目前（2009—2013）中国畜牧业饲料使用情况

增加低机会成本饲料的利用对饲料用地的影响

畜牧饲料生产所需的耕地面积为84万公顷，其中，生猪饲料所需耕地占比最大（38%），其次是其他非产奶牛（20%）和蛋鸡（14%）。谷物类和蛋白饲料约占饲料总种植面积的65%。情景S1通过提高加工副产品和作物残茬的利用率，可节省25%饲料总用地，蛋白饲料、谷物和一年生牧草的贡献最大。生猪是节约土地潜力最大的动物，其次是非产奶牛。情景S2和S3增加了土地节约潜力，主要来自单胃动物的谷物节约（图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

利用低机会成本饲料对饲料转化效率的影响

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变化很小，但eFCR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

利用低机会成本饲料对饲料生产相关的资源环境影响

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。

文章链接：

https://www.nature.com/articles/s43016-023-00813-x