全球畜牧业环境评估模型(GLEAM)

模型描述 – 结构和模块

GLEAM的结构由五大模块构成——畜群、粪便、饲料、系统及分配,此外另有两个模块用于计算直接和间接农场能源使用及农场阶段之后的影响。下列对每个模块均有详细描述。

PostfarmAllocationSystemFeedManureHerd

 畜群模块

畜群模块针对动物本身,描述的是畜群结构及动物特征。

为了准确地计算生产、自然资源使用和温室气体排放(包括使用政府间气候变化专门委员会(2019年)第2层级方法),GLEAM考虑了不同的动物类型、体重、生产阶段和饲喂情况。国家畜群分为六大畜群类别:成年母畜、成年公畜、后备母畜、后备公畜、以及公、母育肥牲畜(或过剩牲畜)。畜群模型的关键数据包括死亡率、出生率、生长率及替代率。用以界定畜群结构的其他参数包括动物在不同畜群类别之间转变的年龄或体重,关键期时期长度(例如妊娠期、泌乳期或换毛期)以及成年公畜与母畜比例。

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粪便模块

粪便模块描述了粪便的管理方式,并模拟了排泄养分施用于饲料作物的比例,利用每个小区的排泄养分总量(采用第2层级排泄率)、粪便管理过程中损失的养分比例以及该小区耕地或草地面积计算出每公顷施用率。

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 饲料模块

饲料模块计算每种动物日粮的成分、生产系统和位置、日粮的营养价值以及与之相关的影响,如使用的土地和排放的温室气体。

反刍动物(牛、水牛、绵羊和山羊)和单胃动物(猪和鸡)的日粮分别计算。

反刍动物日粮

在所有反刍动物生产系统中,日粮的构成依赖于牧场、饲草、作物及其单产情况确定。根据补充当地饲料的需求、农民的购买力及市场获取情况的不同,精饲料成分比例存在较大差异。反刍动物饲料主要的成分包括:

  • 草:包括天然草原、改良及人工草地、牧场和边缘地,如路边。
  • 饲料作物:用于饲养牲畜的作物,例如青贮玉米或谷物。
  • 树叶:在牧场或林间采食或采集后喂给牲畜。
  • 作物残茬:未收割的植物材料,例如秸秆。
  • 农产品加工副产品:非粮食作物的加工副产品,例如油籽饼、糖蜜或麸糠。
  • ·精饲料:高能量或高蛋白的副产品和谷物混合物经专门的饲料加工厂加工制成的复合饲料。

每一种饲料成分配比在工业化国家和发展中国家分别通过不同方式确定。在工业化国家,日粮原料成分及配比采自国家调查报告、文献及针对性调查。对于发展中国家,制定了一套饲料分配机制。该机制根据文献和专家知识确定,并依赖于土地使用、饲料可获得性及日粮之间的密切联系,同时参考国家一级的调查。

单胃动物日粮

猪和鸡饲料原料主要分为三大类 

  • 泔水和觅食:家庭和商业食物废弃物及觅食饲料;
  • 非当地饲料原料:来源于各地包括来自国际贸易的浓缩饲料原料;
  • 当地生产的饲料原料:当地生产并广泛用于过渡型及庭院养殖系统的饲料原料。此类饲料原料更加复杂多样,可能包括当地的副产品、不适于人类消费的低等级作物、作物残茬及饲草等。

在可能的情况下,非当地(或进口)饲料的比例在广泛的文献研究和专家磋商基础上,按国别分别确定。小区内当地可获得饲料总量与当地所需饲料估计值进行比较,如果可获得量低于规定的阈值,则增加少量饲草或树叶作为日粮的补充。 

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系统模块

系统模块计算的内容包括: 

  • 每一畜群类别平均能量需求及必需饲料摄入量。
  • 肉、奶、蛋总产量。
  • 生产所使用的自然资源以及对环境带来的影响,目前包括饲料使用、土地使用、氮的使用和温室气体排放。

对于反刍动物,系统模块按照政府间气候变化专门委员会(2019年)第2层级指南计算每种动物的能量需求。每个动物的总能量需求为维持生命、妊娠、动物活动、增重及泌乳所需能量的总和。政府间气候变化专门委员会(2019年)并未提供计算猪和禽类能量需求所必须的等式。因此,GLEAM对在文献中找到的模型稍作修改加以利用。

每个畜群类别中每个动物的饲料摄入量计算方法是,将动物能量需求除以饲料模块中计算出的日粮的平均能量值。饲料带来的排放以及与饲料生产相关的土地使用情况的计算依据的是饲料模块中计算得出的畜群或禽群饲料摄入总量以及每公斤饲料干物质的排放量或使用的土地。

粪便管理产生的CH4和N2O排放量根据政府间气候变化专门委员会(2019年)第2层级方法计算得出。每个系统中管理的粪便所占比例的依据是官方统计数据(例如附件I各国提交联合国气候变化框架公约国家调查报告)、文献查阅及专家判断。

反刍动物和猪的肠道CH4排放计算依据是稍作修改后的政府间气候变化专门委员会(2019)关于动物饲料总能量消耗量及转化为CH4的饲料比例的等式。

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分配模块

 

分配模块是GLEAM计算中的最后一步。其功能是加总每个畜群类别的总体影响,将影响分配到每种产品上,计算每种产品的总影响及其强度。

直接和间接能源使用及农场后活动的影响分别计算,并在这时候纳入分配模块。

影响首先在可食用产品即:肉、奶和蛋之间分配。

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农场阶段后影响

GLEAM包括了从农场大门到零售点之间产生的影响。有三类活动被考虑进来:活体动物及动物产品的国内和国际运输;动物产品加工和冷藏;包装活动。

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