中国奶业全产业链绿色发展指标的时空变化特征.docx

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中国奶业全产业链绿色发展指标的时空变化特征

DOI:

10.13930/ki.cjea.200471

高巍,张建杰,张艳舫,张楠楠,王选,柏兆海,马文奇,马林.中国奶业全产业链绿色发展指标的时空变化特征[J].中国生态农业学报（中英文）,2020,28（8）:

11811199

GAOW,ZHANGJJ,ZHANGYF,ZHANGNN,WANGX,BAIZH,MAWQ,MAL.SpatiotemporalcharacteristicsofgreendevelopmentindicatorsinthewholedairyindustrychaininChina[J].ChineseJournalofEco-Agriculture,2020,28（8）:

11811199

中国奶业全产业链绿色发展指标的

时空变化特征*

高巍1,2,张建杰3,4,张艳舫5,张楠楠1,王选1,柏兆海1,

马文奇3,马林1**

（1.中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心/河北省土壤生态学重点实验室/中国科学院农业水资源重点实验室石家庄050022;2.中国科学院大学北京100049;3.河北农业大学资源与环境科学学院保定071001;4.山西农业大学资源环境学院太原030031;5.河北省畜牧良种工作总站石家庄050000）

摘要:

奶业是关乎国民健康和食品安全的战略性农业产业,本文从社会发展、经济效益、产品生产、资源投入和生态环境5个方面选取28项指标,发展和完善了中国奶业全产业链绿色发展指标体系和分级标准。

基于该指标体系,利用NUFER-animal模型,定量分析了1990—2017年中国奶业绿色发展指标的时空分布特征,剖析了产业绿色发展的限制因素,阐明了优化途径。

结果表明:

中国人均奶制品消费量稳步提高,从2.0kg×cap.1×a1增加到12.5kg×cap.1×a1;奶牛单产水平不断提高,从2.4t×head1×a1增加到7.0t×head1×a1,种养系统氮素利用效率由8.4%提升至14.4%;单位牛奶的资源投入和环境代价均呈下降趋势,生产单位牛奶的蓝水足迹由0.5m3×kg1降低到0.2m3·kg1,耕地资源投入量由18.5m2×kg1降低到3.3m2×kg1;养殖系统氨挥发量指标由21.9g（N）×kg1降低到7.0g（N）×kg1,但仍远远高于欧美国家水平;牛奶生产和加工成本逐年增加,利润却低于欧美等先进国家的水平。

空间特征分析表明:

农牧交错带和东部沿海地区产品生产、资源投入和生态环境绿色发展水平相对较高,北方地区牛奶及奶制品的生产、消费水平均高于南方地区。

发展种养一体化产业链融合绿色发展技术与模式、构建产销一体化产业链融合绿色发展利益共享机制和形成全产业链质量追踪服务体系与国民消费信任机制是促进中国奶业振兴和绿色发展的有效途径。

关键词:

奶业振兴;奶业产业链;农业绿色发展;指标体系;NUFER-animal

中图分类号:

S19;S8-1

Spatiotemporalcharacteristicsofgreendevelopmentindicators

inthewholedairyindustrychaininChina*

GAOWei1,2,ZHANGJianjie3,4,ZHANGYanfang5,ZHANGNannan1,WANGXuan1,

BAIZhaohai1,MAWenqi3,MALin1**

（1.CenterforAgriculturalResourcesResearch,InstituteofGeneticsandDevelopmentalBiology,ChineseAcademyofSciences/HebeiKeyLaboratoryofSoilEcology/KeyLaboratoryofAgriculturalWaterResources,ChineseAcademyofSciences,Shijiazhuang050022,China;2.UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China;3.CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,HebeiAgriculturalUniversity,Baoding071001,China;4.CollegeofResourcesandEnvironment,ShanxiAgriculturalUniversity,Taiyuan030031,China;5.FineLivestockBreedingWorkstationofHebeiProvince,Shijiazhuang050000,China）

Abstract:

Dairyindustryisakeyagriculturalindustryrelatedtopublichealthandfoodsafety.AccordingtotheagriculturalgreendevelopmentindexsysteminChina,28indicatorswereselectedfromfiveaspects（i.e.socialdevelopment,economicbenefits,agriculturalproductivity,resourceutilizationandecologicalenvironment）inthisstudytoestablishthegreendevelopmentindicatorsandbenchmarksofthewholedairyindustrychaininChina.Basedontheindexsystem,thisstudyquantitativelyanalyzedspatiotemporalvariationsofgreendevelopmentindicatorsofthewholedairyindustrychaininChinaduring19902017usingNUFER-animalmodel.Theresultsshowedthat1）milchigsconsumptionpercapitainChinaincreasedfrom2.0to12.5kgcap.1a1during19902017,2）milkyieldpercowincreasedfrom2.4to7.0thead1a1,3）nitrogenuseefficiencyofcrop-livestockfarmingsystemincreasedfrom8.4%to14.4%,4）bluewaterfootprintofmilkdecreasedfrom0.5to0.2m3kg1,5）landuseperunitmilkproductdecreasedfrom18.5to3.3m2kg1,and6）NH3volatilizationfromfarmingsystemreducedfrom21.9g（N）kg1to7.0g（N）kg1.Resourceutilizationandenvironmentalcostsperunitofmilkshowedadownwardtrend,whiletheywerehigherthanthatofEuropeandAmerica.Moreover,productionandprocessingcostsofmilkincreasedinChinawithlowerprofitsthanthatofdevelopedcountries（e.g.EuropeandAmerica）.Thegreendevelopmentlevelofproduction,resourceutilizationandecologicalenvironmentwererelativelyhighintheeasternChinaandthetransitionzonebetweencroppingareaandnomadicarea.ProductionandconsumptionofmilkinthenorthernChinawerehigher.ItisaneffectivewaytopromotetherevitalizationandgreendevelopmentofChina’sdairyindustryby1）implementingthegreentechnologiesandintegratingproductionsystemsofcropandanimalproduction;2）buildingthebenefitsharingmechanismofproduction,processingandmarketingindustrialchain;and3）reestablishingthemilkqualitytrackingsystemofthewholeindustrychainandthetrustmechanismofpublics.

Keywords:

Dairyindustryrevitalization;Dairyindustrychain;Agriculturalgreendevelopment;Indexsystem;NUFER-animal

奶业是关乎国民健康和食品安全的战略性农业产业。

近30年来,中国牛奶产量增长了近6倍,但依旧需要大量乳制品进口[1]。

奶制品消费量低、奶农和奶企的利益机制不健全、奶牛养殖成本高、利润低[2]等问题阻碍了我国奶业绿色发展[3]。

与此同时,中国奶牛养殖的养分利用效率低、粪污管理水平差,还导致了养分环境损失持续增加、温室气体排放逐年升高[4-5]等一系列资源环境问题。

2018年,我国出台了《国务院办公厅关于推进奶业振兴保障乳品质量安全的意见》,以推进奶业振兴和提升奶业竞争力,其中促进全产业链融合与农业绿色发展是关键[6]。

因此,定量分析中国奶业全产业链的绿色发展水平,剖析中国奶业与发达国家的差距及限制因素,探索全产业链绿色发展的实现途径,是实现我国奶业振兴亟需解决的重要科学问题。

目前,国际上已经开展了关于不同尺度奶产业绿色可持续发展评估的研究。

Meul等[7]选取经济、生态和社会可持续3方面共47项指标,定量评估了比利时佛兰德地区奶牛场的可持续发展状况,为监测区域奶牛养殖业的可持续发展提供了方法。

Aarts等[8]利用农场养分流动模型（AnnualNutrientCycleAssessment,ANCA）,计算了荷兰奶牛场能量利用及氮、磷损失和利用效率等生态环境指标,作为奶企从奶农收购牛奶的重要依据。

Capper等[9]利用生命周期评价方法（LifeCycleAssessment,LCA）建立了美国奶牛养殖业绿色发展指标体系,用于评估2007—2017年间美国奶牛养殖业资源环境代价的变化特征。

综上所述,国际上已经开始关注奶业可持续发展和资源环境代价的定量分析,但是主要关注奶牛养殖环节,尚缺少对全产业链的全方面的分析。

在国内,陆昌华[10]通过层次分析法（AnalyticHierarchyProcess,AHP）,建立了奶牛养殖小区养殖模式的环境、社会和经济指标评估体系。

高倩倩[11]阐述了河北省牛奶“生产—加工—消费”产业链的发展现状,但缺少对奶业发展环境问题的分析。

甘泉[12]通过文献综述和对比分析,阐述了全球发达国家和中国奶业产业链的特征,但该研究缺乏对资源投入、生态环境、经济效益等方面指标的定量分析。

上述研究更多地关注了奶牛养殖和产业链发展的定性分析,缺少定量指标体系和分析。

Bai等[13]分析了中国牛奶生产系统的氮、磷流动状况,Zhang等[14]分析1980—2010年中国牛奶生产的氮素利用效率、氮素损失和温室气体排放代价,但仅定量分析了中国奶业资源环境代价,未能反映奶业发展的社会和经济效益。

此外,国内对奶业可持续发展的分析主要以奶牛养殖环节为研究重点,尚缺少针对绿色发展在全产业链的分析,更缺少涉及社会、经济、生产和资源环境多方面指标的系统性定量分析,且与国际的对标分析不足。

针对农业绿色发展研究,马文奇等[15]提出了中国农业绿色发展的科学内涵和发展理论,通过调控政策、资本、服务、技术、产品、知识和工程等7个途径,以协调中国农业绿色发展中经济增长与环境友好的总体目标。

基于上述理论,金欣鹏等[16]确定了中国农业绿色发展“自上而下”与“自下而上”相结合的系统定量研究思路,构建了农业绿色发展模型耦合分析系统。

在此基础上,张建杰等[17]构建了一套适合开展定量研究和评价中国农业绿色发展的指标体系,进一步为农业绿色发展研究提供了定量研究的工具。

基于上述研究的理论、定量方法和评价工具,本文立足全产业链,发展和完善了中国奶业绿色发展指标体系,定量分析了奶业绿色发展现状及影响因素,揭示了奶牛生产全产业链发展的瓶颈问题和优化途径,为我国奶业振兴和绿色发展提供科学依据。

1材料与方法

1.1研究边界与指标体系构建原则

本文基于中国农业绿色发展指标体系,以“饲料种植—奶牛养殖—奶制品加工—奶制品销售—奶制品消费”作为奶业全产业链研究的边界,从社会发展、经济效益、产品生产、资源投入和生态环境5个方面选取28项指标（表1）,发展和完善了中国奶业全产业链绿色发展指标体系。

该指标体系的构建充分体现系统性、科学性和可行性原则。

其中,系统性主要体现在对从饲料生产到奶制品消费的全产业链以及从社会、经济、生产、资源和环境多方位的研究;科学性是指该指标体系采用食物链养分模型（NUtrientflowsinFoodchains,EnvironmentandResourcesuse,NUFER）-animal模型进行定量分析,且充分考虑了《全国奶业发展规划（2016—2020）》中奶业可持续发展问题和目标;可行性主要表现在各指标数据有可靠的文献来源,且较容易获得。

鉴于缺少区域调研数据,本文仅选取其中21项主要指标（图1）,定量分析我国奶业绿色发展的时空变化特征。

奶牛场饲料自给率、粪污循环利用率、体细胞数等指标,由于暂时没有公开发表的省级统计数据,需要后续的研究中通过调研和跟踪继续完善。

1.2指标体系的分级标准

本文各指标分级标准的划分充分考虑了我国不同类型奶牛养殖场的发展现状和优化目标,对标美国、欧盟（以荷兰为代表）、日本、亚洲和全球平均水平等,由优到差分为Ⅰ~Ⅳ4个等级。

具体分级标准见表1。

1.2.1社会发展指标

社会发展指标主要反映奶业产业链终端的奶产品消费水平。

人均奶制品消费量的分级充分考虑了亚洲人群普遍乳糖耐受程度低于欧美人群水平,从优到差依次以亚洲、日本和韩国人均奶制品消费量为分级依据[1]。

1.2.2经济效益指标

经济效益指标主要反映奶业产业链的经济效益状况。

牛奶生产总成本和牛奶生产净利润分别反映奶牛养殖环节生产单位质量牛奶投入的现金、实物、劳动力和土地等所有资源的总成本与净利润,从优到差分别以文献[18]中全球低、中、高成本以及荷兰[19]、日本[20]和美国最低利润门槛值[21]为分级依据。

奶牛产业产值占养殖业产值比重主要反映奶牛养殖业在畜牧生产中的地位,从优到差依次以欧盟、美国和全球平均[1]为分级依据。

奶制品加工成本和利润分别反映奶制品加工系统的资金投入和回报（此处指现金成本和利润）。

奶制品产值占食品加工业产值比重反映奶制品加工在食品加工业的地位。

奶制品销售总成本和净利润反映奶制品销售环节各种费用投入和净回报。

1.2.3产品生产指标

产品生产指标在奶业绿色发展中反映牛奶（奶制品）的生产水平。

种养系统氮素利用效率反映种养系统的氮素转化效率,从优到差以美国[22]、荷兰[23]和全球平均水平[24]种养结合奶牛场氮素利用效率为分级依据。

奶牛单产反映奶牛养殖的生产力水平,以美国、欧盟和全球平均奶牛单产[1]为分级依据。

人均牛奶占有量主要反映原料奶自给能力,从优到差以欧盟、美国和全球平均[1]为分级依据。

人均奶制品占有量反映加工后奶制品的自给能力。

体细胞数主要以单位体积牛奶中体细胞总数量反映牛奶质量,乳脂肪率主要以牛奶中脂肪的质量占比反映牛奶质量,蛋白率主要以牛奶中蛋白质的质量占比反映牛奶的质量。

图1奶业产业链研究边界与指标体系

Fig.1Researchboundaryandindicatorsofthewholedairyindustrychain

图中字母含义如表1所示,颜色由深到浅分别表示本文中未计算指标、未分级指标和分级指标。

Themeaningofthelettersinthefigureisshowninthetable1.Indicatorsinboxesthatcolorfromdarktolightaretheuncalculated,ungradedandgradedindicators,respectively.

1.2.4资源投入指标

资源投入指标是指饲料生产和奶牛养殖的资源投入。

生产单位牛奶蓝水足迹反映作物饲料种植系统地表、地下水资源的投入状况（由于奶牛养殖系统蓝水数据较难获取且占比小,因此本文未考虑）,从优到差依次以文献[25]中荷兰、美国和全球平均为分级依据。

生产单位牛奶耕地资源投入量反映牛奶生产所需饲料生产的土地需求状况,从优到差依次以美国[26]、欧盟[27]和世界平均水平[28]为依据。

生产单位牛奶饲料干物质投入量反映奶牛养殖的饲料转化效率,从优到差依次以美国[29]、欧盟[29]和世界平均水平[24]为依据。

生产单位牛奶化肥氮投入量反映生产奶牛所需饲料的氮肥投入状况。

饲料自给率反映奶牛饲料的本地自给水平。

1.2.5生态环境指标

生态环境指标指生产牛奶（奶制品）的氮素环境排放、温室气体排放等。

养殖系统氨挥发指奶牛养殖系统生产单位质量牛奶以氨气挥发形式导致的氮素损失,从优到差依次以美国[30]、荷兰[31]和全球平均水平[32]为分级依据。

养殖系统氮盈余指奶牛养殖系统生产单位质量牛奶导致的氮素表观损失,NUFER-animal模型中表现为奶牛粪污氮排泄量,即饲料氮投入与奶牛增重和牛奶氮素携出量的差值,主要反映牛奶生产的氮素环境代价,从优到差依次以美国、欧盟和全球平均[1]为分级依据。

养殖系统温室气体排放反映奶牛养殖系统反刍作用和粪污产生的温室气体数量,从优到差依次以美国、欧盟和全球平均[1]为分级依据。

种植系统氨挥发主要反映奶牛饲料种植环节由于氨气挥发导致的氮素环境损失。

种植系统氮盈余主要反映奶牛饲料种植环节导致的氮素环境表观损失。

种植系统温室气体排放主要反映饲料种植系统饲料生产的温室气体排放量。

粪尿循环利用率反映奶牛粪尿还田比率和种养结合程度。

1.3数据来源与计算方法

本研究数据获取主要基于统计年鉴与奶产业发展的各类行业统计资料。

人均奶制品消费量和人均牛奶占有量来源于《中国统计年鉴》,奶牛养殖业和养殖业产值来源于FAO数据库和《中国畜牧兽医年鉴》,牛奶生产总成本和牛奶生产净利润来源于《全国农产品成本收益汇编》,奶制品加工成本、奶制品加工利润、奶制品产值占食品加工业产值比重、人均奶制品占有量来源于《中国奶业统计摘要》,奶牛单产来源于《中国奶业统计资料》。

采用NUFER-animal模型[33]计算了种养系统氮素利用效率、生产单位牛奶产品的蓝水足迹、耕地资源投入、饲料干物质投入、化肥氮投入、养殖系统氨挥发、养殖系统氮盈余、养殖系统温室气体排放、种植系统氨挥发、种植系统氮盈余和种植系统温室气体排放等指标。

2结果与分析

2.1中国奶业社会发展指标时空变化特征

1990—2017年中国人均奶制品消费量稳步提高（图2a）,已由Ⅳ级（2.0kgcap.1a1）提升至Ⅲ级（12.5kgcap.1a1）,但仍与日本（46.1kgcap.1a1）存在较大差距。

城乡居民消费差异显著,城镇人均奶制品消费量快速增加（图2b）,于2000年达到Ⅲ级（11.6kgcap.1a1）,2010年达到峰值（18.1kgcap.1a1）,后小幅度下降;农村人均奶制品消费量变化呈现先平稳后增加的趋势（图2c）,但是依旧处于Ⅳ级水平（6.9kgcap.1a1）。

2017年中国多数省份人均奶制品消费量处于Ⅲ级,西南和华中地区更低（Ⅳ级）（图3a）;海南城镇人均奶制品消费量处于Ⅳ级水平（6.6kgcap.1a1）,其余省份均为Ⅲ级水平（图3b）;农村人均奶制品消费量在华北、华东、西北和西南地区北部的大部分省份达到Ⅲ级水平（图3c）。

图21990—2017年中国奶业社会发展指标历史变化特征

Fig.2TemporalcharacteristicsofsocialdevelopmentindicatorsofdairyindustryinChinain1990-2017

深灰色表示Ⅲ级,黑色表示Ⅳ级。

ThedarkgreyandblackmeanlevelsⅢandⅣ,respectively.

图32017年中国奶业社会发展指标空间分布特征

Fig.3SpatialcharacteristicsofsocialdevelopmentindicatorsofdairyindustryinChinain2017

深灰色表示Ⅲ级,黑色表示Ⅳ级。

各个省、直辖市、自治区划的代码分别为:

11,北京市;12,天津市;13,河北省;14,山西省;15,内蒙古自治区;21,辽宁省;22,吉林省;23,黑龙江省;31,上海市;32,江苏省;33,浙江省;34,安徽省;35,福建省;36,江西省;37,山东省;41,河南省;42,湖北省;43,湖南省;44,广东省;45,广西省;46,海南省;50,重庆市;51,四川省;52,贵州省;53,云南省;54,西藏自治区;61,陕西省;62,甘