姜明紅，劉欣超，唐華俊，辛?xí)云?，陳吉泉，董?5，吳汝群，邵長(zhǎng)亮

（1呼倫貝爾學(xué)院初等教育學(xué)院，中國(guó)內(nèi)蒙古呼倫貝爾021008；2中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，中國(guó)北京 100081；3內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院，中國(guó)呼和浩特 010031；4全球變化和地球觀測(cè)中心，地理、環(huán)境和空間科學(xué)系，密歇根州立大學(xué)，East Lansing, MI 48824美國(guó)；5山西大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，中國(guó)太原 030006）

生命周期評(píng)價(jià)（life cycle assessment, LCA）方法自上世紀(jì)六十年代建立以來(lái)，一直被不同行業(yè)用于評(píng)估其產(chǎn)品或服務(wù)的環(huán)境影響。這一方法主要對(duì)某種產(chǎn)品或服務(wù)在“從搖籃到墳?zāi)埂被颉皬膿u籃到搖籃”整個(gè)生命周期中的環(huán)境影響和資源消耗進(jìn)行綜合量化評(píng)估，評(píng)估結(jié)果可以用來(lái)改善產(chǎn)品生產(chǎn)、銷(xiāo)售、使用、回收利用乃至最終廢棄這一完整生命周期中的資源環(huán)境負(fù)擔(dān)[1］。隨著方法體系的不斷發(fā)展和完善，LCA已經(jīng)成為了國(guó)際上環(huán)境管理和產(chǎn)品設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)方法（ISO14040-14044系列標(biāo)準(zhǔn)），廣泛應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)、生物能源、食品生產(chǎn)和循環(huán)產(chǎn)業(yè)中[2-7］。

目前全球糧食安全問(wèn)題日益嚴(yán)重，同時(shí)乳、肉、禽、蛋等資源環(huán)境成本較高的食物消耗又在逐年增加[8-10］。因此，對(duì)于以乳、肉產(chǎn)品生產(chǎn)為主的畜牧產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，如何合理利用日益緊張的土地、淡水等資源，提高畜牧生產(chǎn)能力，減輕畜牧產(chǎn)品生命周期中的資源環(huán)境負(fù)擔(dān)，建立高效、節(jié)約、環(huán)境友好的畜牧生產(chǎn)系統(tǒng)是目前急需解決的問(wèn)題，也是當(dāng)前國(guó)際上LCA評(píng)價(jià)應(yīng)用研究的熱點(diǎn)之一[9,11-17］。

在我國(guó)，LCA評(píng)價(jià)在農(nóng)畜產(chǎn)品生產(chǎn)方面的研究和應(yīng)用并不多見(jiàn)。林劍藝等[18］從食物需求和供給變化的角度利用混合LCA方法（hybrid LCA，HLCA）對(duì)我國(guó)1979年至2009年食物生產(chǎn)的碳足跡進(jìn)行了計(jì)算。孫趙華[19］論述了LCA方法在循環(huán)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用前景、框架和方法體系。白林[20］開(kāi)展了四川豬肉生產(chǎn)系統(tǒng)的LCA評(píng)價(jià)研究，對(duì)散養(yǎng)、適度規(guī)模、集約化飼養(yǎng)三種情境下肉豬生產(chǎn)的環(huán)境影響效應(yīng)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。而WANG等在2016和2018年發(fā)表的兩篇文章中分別對(duì)我國(guó)關(guān)中平原和華北平原的奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)牛奶生產(chǎn)中的溫室氣體排放、土壤酸化和富營(yíng)養(yǎng)化等環(huán)境影響開(kāi)展了LCA評(píng)價(jià)[21-22］。

以上研究結(jié)果主要針對(duì)我國(guó)農(nóng)區(qū)以圈養(yǎng)方式為主的畜產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)，而作為我國(guó)畜牧業(yè)重要產(chǎn)區(qū)的北方草原牧區(qū)，還沒(méi)有開(kāi)展針對(duì)當(dāng)?shù)匦竽辽a(chǎn)體系的LCA研究。在我國(guó)北方牧區(qū)，畜牧生產(chǎn)技術(shù)手段相對(duì)落后，單位畜牧產(chǎn)品產(chǎn)生的環(huán)境負(fù)擔(dān)遠(yuǎn)高于歐美國(guó)家[18,23-24］，而日益增長(zhǎng)的人口和有限的資源環(huán)境容量，使得當(dāng)?shù)刭Y源環(huán)境負(fù)擔(dān)急劇增加，嚴(yán)重地妨礙了當(dāng)?shù)夭菰鷳B(tài)環(huán)境的保護(hù)和居民生活福祉的提升[25-31］。在這一背景下，引入LCA方法對(duì)我國(guó)北方牧區(qū)畜牧產(chǎn)品生產(chǎn)進(jìn)行環(huán)境影響全生命周期評(píng)價(jià)，對(duì)于降低當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境負(fù)擔(dān)、優(yōu)化畜牧資源配置、促進(jìn)畜牧生產(chǎn)和產(chǎn)品加工標(biāo)準(zhǔn)化，提高我國(guó)北方牧區(qū)畜牧產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)草原畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

本文在對(duì)國(guó)內(nèi)外已有的畜牧生產(chǎn) LCA 進(jìn)行綜述的基礎(chǔ)上，圍繞LCA的主要步驟（目的與范圍確定、清單分析、環(huán)境影響評(píng)估以及結(jié)果解釋和改進(jìn)分析），對(duì) LCA評(píng)價(jià)在我國(guó)草原牧區(qū)畜牧產(chǎn)品生產(chǎn)中應(yīng)用的方法和前景進(jìn)行了梳理和探討（圖 1），以期為當(dāng)?shù)匦竽廉a(chǎn)業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展提供參考。

圖1 LCA主要步驟框架及其在我國(guó)畜牧產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用價(jià)值Fig. 1 Life cycle assessment framework and Its application value in animal husbandry in China

1 畜牧產(chǎn)業(yè)LCA目標(biāo)與系統(tǒng)邊界選擇

開(kāi)展 LCA評(píng)價(jià)的第一步是研究目的與范圍的確定，需要確定LCA開(kāi)展的目標(biāo)、所評(píng)價(jià)產(chǎn)品系統(tǒng)的系統(tǒng)邊界、功能單位、數(shù)據(jù)分配方法等問(wèn)題，這直接決定了LCA評(píng)價(jià)的深度和廣度[32］。

首先從研究目標(biāo)上來(lái)說(shuō)，目前大部分畜牧生產(chǎn)LCA研究可以分為兩類(lèi)[1］：第一類(lèi)主要針對(duì)選定的生產(chǎn)系統(tǒng)，對(duì)其環(huán)境負(fù)擔(dān)和資源消耗情況進(jìn)行評(píng)估，例如，MCAULIFFE等[33］利用精確到牲畜個(gè)體的第一手觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)英國(guó)北威克農(nóng)場(chǎng)平臺(tái)的肉牛生產(chǎn)溫室氣體排放進(jìn)行了計(jì)算；BEAUCHEMIN等[34］通過(guò)一個(gè)長(zhǎng)達(dá)8年的LCA評(píng)價(jià)研究估算了加拿大西部牛肉生產(chǎn)的溫室氣體排放。第二類(lèi)研究則主要側(cè)重于對(duì)不同地區(qū)[35-36］、不同經(jīng)營(yíng)方式[37-40］畜牧生產(chǎn)系統(tǒng)間環(huán)境負(fù)擔(dān)的比較，例如 TICHENOR等[41］對(duì)美國(guó)東北部集約化放牧的肉牛牧場(chǎng)以及圈養(yǎng)的奶牛場(chǎng)進(jìn)行了LCA評(píng)價(jià)，來(lái)比較這兩種系統(tǒng)生產(chǎn)牛肉的環(huán)境負(fù)擔(dān)；O'BRIEN等[42］則對(duì)比了季節(jié)性放牧和圈養(yǎng)兩種牛奶生產(chǎn)系統(tǒng)的環(huán)境影響差異。

總體而言，LCA評(píng)價(jià)范圍的界定也就是系統(tǒng)邊界設(shè)置的越完整，對(duì)于環(huán)境影響和資源消耗的評(píng)價(jià)結(jié)果就越準(zhǔn)確[43-44］。理想的情況下，LCA分析的系統(tǒng)邊界應(yīng)包含與產(chǎn)品相關(guān)的所有方面，完全意義上實(shí)現(xiàn)“從搖籃到墳?zāi)梗╢rom cradle to grave）”即從原材料獲取到產(chǎn)品生產(chǎn)、使用、廢棄物處理、再循環(huán)和最終廢棄處置的全生命周期評(píng)價(jià)[1］。然而對(duì)于大部分農(nóng)畜產(chǎn)品LCA，受限于數(shù)據(jù)可獲取性等客觀條件，都將評(píng)價(jià)重點(diǎn)放在從原材料生產(chǎn)獲取開(kāi)始直到畜牧產(chǎn)品從農(nóng)場(chǎng)售出為止這一階段的生產(chǎn)環(huán)節(jié)和過(guò)程上，以限制LCA研究的復(fù)雜性，相應(yīng)的系統(tǒng)邊界被稱(chēng)為“從搖籃到農(nóng)場(chǎng)大門(mén)（from cradle to farm gate）”[4,45-46］。圖2展示的是作者歸納的我國(guó)草原畜牧生產(chǎn)系統(tǒng)從搖籃到農(nóng)場(chǎng)大門(mén)這一系統(tǒng)邊界所包含的主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)的物料投入和資源環(huán)境影響。但是也有一些LCA評(píng)價(jià)在條件允許的情況下，將系統(tǒng)邊界擴(kuò)展到農(nóng)場(chǎng)大門(mén)以外，實(shí)現(xiàn)從搖籃到墳?zāi)沟耐暾芷诘脑u(píng)價(jià)[1］。例如，HELLER等[47］在關(guān)于美國(guó)有機(jī)乳制品產(chǎn)業(yè)碳排放的LCA評(píng)價(jià)研究中，利用有機(jī)乳制品企業(yè)產(chǎn)品追溯數(shù)據(jù)完整的特點(diǎn)對(duì)有機(jī)乳制品產(chǎn)業(yè)中從飼料生產(chǎn)一直到產(chǎn)品被使用后廢物處理的完整生命周期的碳排放進(jìn)行了估算。

圖2 畜牧生產(chǎn)LCA系統(tǒng)邊界（從搖籃到農(nóng)場(chǎng)大門(mén)）Fig. 2 System boundary of animal husbandry LCA（from cradle to farm gate）

選擇功能單位的目的就是將LCA所評(píng)價(jià)畜牧生產(chǎn)系統(tǒng)的主要功能與系統(tǒng)產(chǎn)生的環(huán)境影響聯(lián)系起來(lái)。一般而言，LCA評(píng)價(jià)選擇畜牧產(chǎn)品生產(chǎn)也就是系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)功能作為主要研究角度，因而將環(huán)境影響或資源消耗分?jǐn)偟疆a(chǎn)品上進(jìn)行描述，作為度量單位的產(chǎn)品就被稱(chēng)為L(zhǎng)CA評(píng)價(jià)的功能單位，如肉牛或肉羊生產(chǎn)系統(tǒng)往往采用每千克活體重或胴體重作為功能單位[36,38,41］，乳制品生產(chǎn)系統(tǒng)則常用每公斤/公升牛奶或脂肪和蛋白質(zhì)校正乳作為功能單位[21,48］。在實(shí)際應(yīng)用中還需要根據(jù)生產(chǎn)系統(tǒng)的特點(diǎn)來(lái)設(shè)定功能單位，例如 HELLE等[47］在有機(jī)乳制品 LCA中把功能單位定義為一升裝的商品液態(tài)牛奶；而MCAULIFFE等[33］和MOREL等[49］等在關(guān)于肉牛生產(chǎn)系統(tǒng)的LCA評(píng)價(jià)中，考慮到育肥肉牛的生產(chǎn)，將功能單位設(shè)置為活體重的增長(zhǎng)量（kg of live weight gain或live weight produced）。

也有學(xué)者認(rèn)為，畜牧生產(chǎn)系統(tǒng)占用農(nóng)場(chǎng)本身的和農(nóng)場(chǎng)以外的土地，因此發(fā)揮著維持土地利用和提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的功能。這些土地自身承受著畜牧生產(chǎn)帶來(lái)的環(huán)境影響，對(duì)于富營(yíng)養(yǎng)化等影響范圍較小的環(huán)境影響類(lèi)別來(lái)說(shuō)，畜牧生產(chǎn)所占用的土地就是主要的環(huán)境影響發(fā)生區(qū)域。因此除了利用畜牧產(chǎn)品作為功能單位外，也有研究選擇畜牧生產(chǎn)所占用的土地面積（分為農(nóng)場(chǎng)內(nèi)以及農(nóng)場(chǎng)外）作為第二功能單位來(lái)評(píng)價(jià)畜牧生產(chǎn)在當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生的環(huán)境影響。如O'BRIEN等[50］在評(píng)價(jià)肉羊生產(chǎn)系統(tǒng)環(huán)境影響時(shí)，考慮到畜牧生產(chǎn)分別對(duì)全球范圍和農(nóng)場(chǎng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境所產(chǎn)生的作用不同，除了使用賣(mài)出肉羊的活體重量作為功能單位外，針對(duì)波及空間范圍較小的環(huán)境影響類(lèi)別（如富營(yíng)養(yǎng)化），將農(nóng)場(chǎng)的土地占用面積作為功能單位進(jìn)行分析，結(jié)果表明從農(nóng)場(chǎng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的角度來(lái)說(shuō)，集約化畜牧業(yè)會(huì)大大增加當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境負(fù)擔(dān)，而如果以生產(chǎn)的羊肉作為衡量標(biāo)準(zhǔn)的話，集約化生產(chǎn)降低了畜牧生產(chǎn)中的環(huán)境影響。SALOU等[51］在評(píng)價(jià)牛奶生產(chǎn)環(huán)境影響時(shí)也選擇了每噸牛奶和每公頃土地占用兩種功能單位，分別用來(lái)表示牛奶生產(chǎn)系統(tǒng)在食物生產(chǎn)和維持土地利用方面的作用，得到了與前文相似的結(jié)果：實(shí)行牛奶集約化生產(chǎn)，會(huì)增加所占用土地的環(huán)境負(fù)擔(dān)，而如果以牛奶產(chǎn)品作為功能單位的話，集約化牛奶生產(chǎn)反而會(huì)減輕富營(yíng)養(yǎng)化和土地占用方面的環(huán)境影響。

同一生產(chǎn)系統(tǒng)往往會(huì)出產(chǎn)多種產(chǎn)品，對(duì)于畜牧產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)也是如此，例如牲畜提供的肉、奶、皮、毛等共生產(chǎn)品，因此如何將整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)造成的環(huán)境影響分配到不同的產(chǎn)品上，也是在畜牧生產(chǎn)LCA評(píng)價(jià)中需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。目前最為普遍使用的分配方法是根據(jù)共生產(chǎn)品價(jià)值的比例進(jìn)行分配（公式1），這一方法具有簡(jiǎn)單易行，數(shù)據(jù)來(lái)源可靠客觀等優(yōu)勢(shì)[21-22,45,50］。但是，產(chǎn)品的價(jià)值受市場(chǎng)價(jià)格、供求關(guān)系、相關(guān)補(bǔ)貼政策等因素影響會(huì)時(shí)時(shí)變化，因此利用產(chǎn)品價(jià)值作為分配依據(jù)的缺點(diǎn)是不利于不同時(shí)期和地點(diǎn)間 LCA評(píng)價(jià)結(jié)果的比較。

式中，i為生產(chǎn)系統(tǒng)中第i項(xiàng)產(chǎn)品，j為生產(chǎn)系統(tǒng)中第j項(xiàng)環(huán)境負(fù)擔(dān)，Eij為生產(chǎn)系統(tǒng)中第i項(xiàng)產(chǎn)品帶來(lái)的第j項(xiàng)環(huán)境負(fù)擔(dān)，Ej為生產(chǎn)系統(tǒng)帶來(lái)的第j項(xiàng)環(huán)境負(fù)擔(dān)，Vi為第i項(xiàng)產(chǎn)品的價(jià)值，為生產(chǎn)系統(tǒng)中所有產(chǎn)品總價(jià)值。

也有一些 LCA采用了生物物理學(xué)的方法來(lái)進(jìn)行分配，例如在處理羊肉和羊毛之間的分配關(guān)系時(shí)因?yàn)檠蛉夂脱蛎际怯傻鞍踪|(zhì)構(gòu)成的，而羊毛生產(chǎn)又主要是由牲畜對(duì)蛋白質(zhì)需求決定的，根據(jù)這一邏輯就可以用這兩種產(chǎn)品所需要的可吸收蛋白質(zhì)的比例進(jìn)行分配[35,52］。

除了采用以上分配方法外，系統(tǒng)擴(kuò)展也是一個(gè)可行的解決方案，系統(tǒng)擴(kuò)展是指當(dāng)生產(chǎn)系統(tǒng)中存在A和B兩種商品時(shí)，為了評(píng)價(jià)主要產(chǎn)品A的環(huán)境影響，首先在市場(chǎng)上找到副產(chǎn)品B的替代商品C，然后擴(kuò)大系統(tǒng)邊界將C的生產(chǎn)系統(tǒng)包括進(jìn)來(lái)，當(dāng)需要計(jì)算生產(chǎn)A產(chǎn)品的環(huán)境影響時(shí)，就利用原來(lái)系統(tǒng)生產(chǎn)A+B的環(huán)境影響減去相應(yīng)生產(chǎn)C的環(huán)境影響即可（公式2）。例如，WIEDEMANN等[35］在對(duì)綿羊生產(chǎn)系統(tǒng)LCA評(píng)價(jià)時(shí)就嘗試了通過(guò)牛肉或其他肉羊品種的羊肉，來(lái)代替系統(tǒng)中肉毛兩用羊生產(chǎn)的羊肉，避免了羊毛和羊肉兩種產(chǎn)品之間的分配問(wèn)題。在牛奶生產(chǎn)系統(tǒng)中，也可以通過(guò)系統(tǒng)擴(kuò)展加入肉牛生產(chǎn)系統(tǒng)，來(lái)替代牛奶生產(chǎn)中的牛肉和糞便肥料的部分，從而避免牛奶生產(chǎn)中主副產(chǎn)品間的分配問(wèn)題[53］。

式中，Ea為主要產(chǎn)品A的環(huán)境影響，Ea+b為原來(lái)系統(tǒng)生產(chǎn)A和B的環(huán)境影響，Ec為生產(chǎn)C的環(huán)境影響。

2 清單分析

清單分析是對(duì)所研究系統(tǒng)中輸入和輸出數(shù)據(jù)建立清單的過(guò)程。首先針對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)列出其廢氣、廢水、廢料的排放以及資源消耗占用的清單數(shù)據(jù)，以此來(lái)量化產(chǎn)品系統(tǒng)中的相關(guān)輸入和輸出，是 LCA整個(gè)操作中工作量最大的一步[32］。在清單分析過(guò)程中，可以將所需收集的數(shù)據(jù)分為兩大類(lèi)：第一類(lèi)數(shù)據(jù)是所研究的目標(biāo)生產(chǎn)系統(tǒng)中生產(chǎn)制造過(guò)程涉及到的消耗和排放數(shù)據(jù)，需要從生產(chǎn)系統(tǒng)獲取，稱(chēng)之為前景數(shù)據(jù)（foreground data）；第二類(lèi)數(shù)據(jù)則是產(chǎn)品生產(chǎn)所需系統(tǒng)外資源和原料的開(kāi)采、制造以及這些環(huán)節(jié)所需的電力、燃料等，稱(chēng)作背景數(shù)據(jù)（background data）。

畜牧生產(chǎn) LCA所需的前景數(shù)據(jù)目前存在三種收集方式，第一種就是通過(guò)調(diào)研等方式直接從農(nóng)場(chǎng)收集到的第一手資料，這也是目前主要的前景數(shù)據(jù)收集方式[33,47,54］；第二種方式是從全國(guó)調(diào)查中獲得平均數(shù)據(jù)，常常用于較大空間尺度上如地區(qū)間或國(guó)家尺度上開(kāi)展的LCA評(píng)價(jià)[36,55］；第三種方式則是通過(guò)對(duì)前人發(fā)表文獻(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘獲取所需數(shù)據(jù)[1,41,56］。對(duì)于LCA背景數(shù)據(jù)收集來(lái)說(shuō)，往往通過(guò)LCA相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)或是文獻(xiàn)調(diào)研獲取[21-22,57］。使用專(zhuān)門(mén)的 LCA評(píng)價(jià)軟件如德國(guó)的GaBi，openLCA，荷蘭的SimaPro或我國(guó)的eBalance，則可以直接從專(zhuān)門(mén)的 LCA數(shù)據(jù)庫(kù)選擇并導(dǎo)入相應(yīng)的背景數(shù)據(jù)。目前常用的LCA數(shù)據(jù)庫(kù)有瑞士的Ecoevint，德國(guó)的GaBi數(shù)據(jù)庫(kù)和歐盟的ELCD數(shù)據(jù)庫(kù)等，這些數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)資源較為豐富，但是主要還是針對(duì)歐美的生產(chǎn)模式和需求構(gòu)建的，很多時(shí)候并不適合國(guó)內(nèi)LCA評(píng)價(jià)使用。而國(guó)內(nèi)的CLCD等數(shù)據(jù)庫(kù)往往更注重化工、材料、能源、建筑等工業(yè)產(chǎn)品的LCA評(píng)價(jià)，構(gòu)建適合我國(guó)畜牧產(chǎn)業(yè)實(shí)際情況的 LCA本土數(shù)據(jù)庫(kù)因而成為當(dāng)務(wù)之急。

根據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)清單數(shù)據(jù)的獲取方法不同，可以分為幾種不同的LCA分析方法?；谏芷谇鍐瘟_列數(shù)據(jù)自下而上開(kāi)展的生命周期分析方法，叫做過(guò)程生命周期評(píng)價(jià)方法（PLCA），是最為傳統(tǒng)和經(jīng)典的評(píng)價(jià)方法，這一方法的數(shù)據(jù)收集方式主要是通過(guò)實(shí)地調(diào)查、監(jiān)測(cè)或統(tǒng)計(jì)資料進(jìn)行，是目前在畜牧生產(chǎn)LCA評(píng)價(jià)中較為普遍采用的方法[45,49,58］。但是有學(xué)者認(rèn)為 PLCA方法存在著數(shù)據(jù)收集困難、只能核算實(shí)物投入、系統(tǒng)邊界設(shè)定不夠客觀，忽略系統(tǒng)邊界外環(huán)境影響容易導(dǎo)致截?cái)嗾`差[43-44］。

為了克服PLCA方法的以上問(wèn)題，LAVE等[59-60］將經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的輸入輸出模型引入生命周期評(píng)價(jià)中，創(chuàng)建了投入產(chǎn)出生命周期評(píng)價(jià)模型（EIO-LCA）。EIO-LCA是一種自上而下的生命周期分析方法，它首先利用投入產(chǎn)出表計(jì)算出部門(mén)層面的能耗及排放水平，再通過(guò)評(píng)價(jià)對(duì)象與經(jīng)濟(jì)部門(mén)的對(duì)應(yīng)關(guān)系評(píng)價(jià)具體產(chǎn)品或服務(wù)環(huán)境影響[6,43］，其模型公式為：

式中，E為為產(chǎn)品p引起的各部門(mén)環(huán)境負(fù)擔(dān)向量，R為對(duì)角矩陣，其對(duì)角元素Ri是部門(mén)i單位貨幣產(chǎn)出的環(huán)境負(fù)擔(dān)，（I-A）-1為列昂惕夫逆矩陣，反映了經(jīng)濟(jì)的中間投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)以及生產(chǎn)技術(shù)水平，I為單位矩陣，A為直接消耗系數(shù)矩陣，p為產(chǎn)品列向量，ci為部門(mén)i的環(huán)境負(fù)擔(dān)，xi為部門(mén)i的總產(chǎn)出。

EIO-LCA雖然避免了PLCA的系統(tǒng)邊界主觀設(shè)定的問(wèn)題，但也存在著核算針對(duì)性和精度不高，難以體現(xiàn)出技術(shù)和生產(chǎn)效率差異等不足之處，在畜牧生產(chǎn)LCA評(píng)價(jià)中并不常用。通過(guò)將PLCA和EIO-LCA兩種方法整合到同一分析框架內(nèi)，形成了HLCA方法，這一方法將LCA評(píng)價(jià)范圍分為兩大塊，對(duì)于產(chǎn)品生產(chǎn)的各個(gè)關(guān)鍵過(guò)程利用PLCA方法評(píng)價(jià)，而對(duì)于不需要過(guò)于詳細(xì)數(shù)據(jù)的部分采用EIO-LCA方法評(píng)價(jià)[6］。

HLCA方法既保留了 PLCA 具有針對(duì)性的特點(diǎn)，又避免了截?cái)嗾`差，同時(shí)也能有效利用已有的投入產(chǎn)出表，減少核算過(guò)程中的人力、物力投入。近年來(lái)HLCA方法開(kāi)始在畜牧生產(chǎn)相關(guān)領(lǐng)域得到了應(yīng)用，例如LIN等[18］就利用HLCA方法對(duì)1979—2009年我國(guó)15種主要的食物生產(chǎn)碳足跡進(jìn)行了計(jì)算，在該研究中對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的直接碳排放（如施肥、牲畜腸道甲烷排放、糞便管理等）通過(guò)PLCA方法計(jì)算，而對(duì)于間接碳排放（如化肥、農(nóng)藥、農(nóng)業(yè)設(shè)施的生產(chǎn)建造等）通過(guò)EIO方法計(jì)算。

3 環(huán)境影響與改進(jìn)分析

影響評(píng)價(jià)（life cycle impact assessment，LCIA）的目的是根據(jù)LCA評(píng)價(jià)的目標(biāo)和范圍，基于清單分析結(jié)果對(duì)產(chǎn)品生命周期的環(huán)境影響進(jìn)行評(píng)價(jià)。這一過(guò)程中，根據(jù)預(yù)想的環(huán)境影響類(lèi)型，將清單數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為具體的影響類(lèi)型和指標(biāo)參數(shù)，更便于認(rèn)識(shí)產(chǎn)品生命周期的環(huán)境影響。LCA影響評(píng)價(jià)通常包括三個(gè)部分：影響分類(lèi)、特征化和量化評(píng)價(jià)。其中影響分類(lèi)指的是將從清單分析得來(lái)的數(shù)據(jù)歸納到不同的環(huán)境影響類(lèi)型中，影響類(lèi)型通常包括資源消耗、人類(lèi)健康影響和生態(tài)環(huán)境影響3個(gè)大類(lèi)，每一大類(lèi)下又包含有許多小類(lèi)，如在資源消耗包括石油化石能源消耗、凈水資源消耗等，生態(tài)環(huán)境影響有全球變暖、酸雨和富營(yíng)養(yǎng)化等。特征化指的是評(píng)估清單上各個(gè)物流和能流對(duì)應(yīng)的潛在環(huán)境影響的大小（例如評(píng)估排出二氧化碳對(duì)應(yīng)的潛在溫室效應(yīng)，評(píng)估排出含N、P廢水對(duì)應(yīng)的潛在富營(yíng)養(yǎng)化效應(yīng)等），并且通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化則可以讓不同物質(zhì)或能量流的潛在的環(huán)境影響可以計(jì)算比較，這一計(jì)算過(guò)程可以通過(guò)公式 5實(shí)現(xiàn)[7］，這是 LCA影響評(píng)價(jià)的中間（Mid-point）指標(biāo)，如目前常見(jiàn)的針對(duì)畜牧生產(chǎn)溫室氣體排放開(kāi)展的LCA研究在評(píng)估甲烷、氧化亞氮等溫室氣體增溫效應(yīng)時(shí)通常都換算為等效的二氧化碳當(dāng)量（CO2eq）作為評(píng)價(jià)指標(biāo)[61-62］。在獲得中間指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果之后，確定不同資源環(huán)境影響類(lèi)型的貢獻(xiàn)大小即權(quán)重因子和歸一化基準(zhǔn)值，使得不同類(lèi)別環(huán)境影響能夠比較和整合，進(jìn)而得到一個(gè)歸一化的綜合指標(biāo)，這一指標(biāo)表征總的環(huán)境影響水平，即為 LCA終點(diǎn)（End-point）指標(biāo)。中間指標(biāo)具有評(píng)價(jià)相對(duì)客觀，結(jié)果明確易于解釋等優(yōu)點(diǎn)，因此很多畜牧LCA研究直接選用多個(gè)中間指標(biāo)來(lái)解釋不同的環(huán)境影響評(píng)價(jià)結(jié)果而不再計(jì)算終點(diǎn)指標(biāo)結(jié)果[21,63-64］。與中間指標(biāo)相比，終點(diǎn)指標(biāo)的計(jì)算在專(zhuān)業(yè)的研究學(xué)者來(lái)看難免會(huì)存在不同環(huán)境影響間相互權(quán)衡方法不同導(dǎo)致的異議，但是對(duì)于普通消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，單一的綜合性終點(diǎn)指標(biāo)將不同的環(huán)境影響類(lèi)別進(jìn)行了整合，得到單一指標(biāo)可以簡(jiǎn)單明確的反映產(chǎn)品生命周期中的綜合環(huán)境影響，更利于公眾接受和理解LCA評(píng)價(jià)結(jié)果。例如，荷蘭開(kāi)發(fā)了一個(gè)手機(jī)程序，可以讓消費(fèi)者在購(gòu)物時(shí)通過(guò)這一程序了解到所購(gòu)買(mǎi)動(dòng)物產(chǎn)品的全生命周期環(huán)境影響，出于讓消費(fèi)者容易理解評(píng)價(jià)結(jié)果的考慮，這一軟件展示給普通消費(fèi)者的就是終點(diǎn)指標(biāo)（ReCiPe hierarchic endpoint）評(píng)價(jià)結(jié)果[65］。除了常規(guī)的LCA環(huán)境影響評(píng)價(jià)方法之外，一些學(xué)者將其他的方法和技術(shù)手段與 LCA評(píng)價(jià)方法結(jié)合，擴(kuò)展了畜牧生產(chǎn) LCA評(píng)價(jià)的范圍[66］。例如，PAYANDEH等人[67］將數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法和LCA方法相結(jié)合，評(píng)估了伊朗肉雞養(yǎng)殖場(chǎng)通過(guò)提升能源使用效率所帶來(lái)的改善環(huán)境影響的潛力。

式中，D為某一影響類(lèi)別的影響指數(shù);n為某一影響類(lèi)別的子項(xiàng)總數(shù);m為某一子類(lèi)型中排放物種類(lèi)數(shù);Dij為某一影響類(lèi)別第i子項(xiàng)的第j種排放物的影響指數(shù);Mij為第i子項(xiàng)的第j種排放物的排放量;λij為第i子項(xiàng)的第j種排放物的特征化因子;fij為第i子項(xiàng)的第j種排放物的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù);qij為第i子項(xiàng)的第j種排放物的權(quán)重系數(shù)。

改進(jìn)分析這一步驟需要做的是從清單分析和環(huán)境影響評(píng)價(jià)結(jié)果中歸納出易于理解的LCA評(píng)價(jià)結(jié)果，進(jìn)而幫助決策者識(shí)別、評(píng)價(jià)并選擇能減少研究系統(tǒng)整個(gè)生命周期內(nèi)能源和物質(zhì)消耗以及污染物釋放機(jī)會(huì)的環(huán)節(jié)和過(guò)程。最終通過(guò)改變產(chǎn)品設(shè)計(jì)、原材料的使用、工藝流程、消費(fèi)者使用方式及廢物管理等改善產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)的環(huán)境負(fù)擔(dān)。為達(dá)到以上目的，需要對(duì)畜牧產(chǎn)品生產(chǎn)消費(fèi)中各個(gè)環(huán)節(jié)的環(huán)境影響進(jìn)行評(píng)價(jià)，并探討不同生產(chǎn)管理模式下畜牧產(chǎn)品資源環(huán)境影響的異同[33-34,68］。例如WANG等[22］在關(guān)中平原奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)牛奶生產(chǎn)的 LCA研究中，通過(guò)對(duì)各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的溫室氣體排放和土地占用情況的分析，提出了可以通過(guò)提高飼喂效率、改善畜群結(jié)構(gòu)、提高奶牛產(chǎn)奶能力以及改善牲畜糞便處理利用方式等途徑來(lái)降低當(dāng)?shù)嘏Ｄ躺a(chǎn)中的溫室氣體排放的建議。但該研究也認(rèn)為一些減排措施，如通過(guò)增加不施肥低產(chǎn)苜蓿的投入，增加奶牛產(chǎn)奶量，進(jìn)而降低溫室氣體排放，會(huì)引起土地占用增加，造成額外的環(huán)境影響。

4 我國(guó)北方牧區(qū)畜牧業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀與LCA應(yīng)用展望

通過(guò)對(duì)國(guó)外畜牧生產(chǎn)LCA研究文獻(xiàn)的綜述，可以看到國(guó)外畜牧產(chǎn)業(yè)中LCA評(píng)價(jià)研究已相當(dāng)普遍，無(wú)論從方法上還是技術(shù)上來(lái)說(shuō)都已經(jīng)相當(dāng)成熟和完備，LCA已廣泛應(yīng)用于畜牧產(chǎn)品環(huán)境成本標(biāo)識(shí)和生產(chǎn)管理方式改進(jìn)等方面，對(duì)我國(guó)畜牧產(chǎn)業(yè)LCA評(píng)價(jià)研究和實(shí)際應(yīng)用的開(kāi)展都有較強(qiáng)的借鑒意義。

對(duì)于我國(guó)北方牧區(qū)畜牧業(yè)來(lái)說(shuō)，LCA評(píng)價(jià)方法在這一領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。近年來(lái)我國(guó)在草原生態(tài)環(huán)境保護(hù)、草原畜牧產(chǎn)業(yè)技術(shù)改良方面取得了顯著的進(jìn)展，但是當(dāng)前大部分工作的開(kāi)展只局限于解決單個(gè)問(wèn)題或改進(jìn)某一生產(chǎn)環(huán)節(jié)，對(duì)畜牧生產(chǎn)全生命周期總體的環(huán)境影響和資源消耗缺乏準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)。此外，在我國(guó)北方草原牧區(qū)，也很少對(duì)人工草地建設(shè)或牲畜規(guī)?；⒓s化養(yǎng)殖等草牧產(chǎn)業(yè)技術(shù)改良措施在溫室氣體排放、環(huán)境富營(yíng)養(yǎng)化、土地資源占用和水資源消耗等方面的綜合環(huán)境影響進(jìn)行全面的評(píng)估，使得當(dāng)?shù)卣驼咧贫ㄕ咴谥贫ㄐ竽廉a(chǎn)業(yè)規(guī)劃、生產(chǎn)技術(shù)改良和生態(tài)環(huán)境保護(hù)政策方案時(shí)，面對(duì)畜牧生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生方方面面的影響難以做出權(quán)衡和取舍。引入LCA方法，可以將畜牧產(chǎn)品生產(chǎn)、消費(fèi)中的各個(gè)環(huán)節(jié)結(jié)合起來(lái)，權(quán)衡不同資源環(huán)境影響類(lèi)別，綜合考量畜牧產(chǎn)品全生命周期總體環(huán)境影響和資源損益，為以上問(wèn)題的解決提供了新的視角和技術(shù)途徑。

同時(shí)也需要認(rèn)識(shí)到，由于國(guó)內(nèi)外畜牧產(chǎn)業(yè)的具體情況差異，國(guó)外LCA經(jīng)驗(yàn)難以直接在國(guó)內(nèi)應(yīng)用。首先，在我國(guó)北方牧區(qū)，家庭牧場(chǎng)是當(dāng)?shù)匦竽辽a(chǎn)的主要經(jīng)營(yíng)方式，具有季節(jié)性放牧與圈養(yǎng)舍飼結(jié)合，不同牲畜混養(yǎng)，牧民生活和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)界限不明確等特點(diǎn)，使得在這一區(qū)域開(kāi)展畜牧生產(chǎn)LCA評(píng)價(jià)，無(wú)論是系統(tǒng)邊界確定、功能單位選擇還是結(jié)果分配等一系列環(huán)節(jié)的復(fù)雜性都大大增加，難以直接套用國(guó)外方法。其次，當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧民很少對(duì)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)進(jìn)行準(zhǔn)確記錄，國(guó)內(nèi)也很少開(kāi)展牧戶(hù)尺度的畜牧生產(chǎn)物料投入和產(chǎn)出調(diào)研，并且國(guó)內(nèi)LCA背景數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)尚不完善，因此在我國(guó)開(kāi)展畜牧生產(chǎn) LCA所需的數(shù)據(jù)收集非常困難，這也將是制約我國(guó)畜牧生產(chǎn)LCA應(yīng)用的最大短板。最后，由于畜牧生產(chǎn)技術(shù)及經(jīng)營(yíng)方式的差距，相比與歐美澳等畜牧業(yè)先進(jìn)國(guó)家，我國(guó)北方牧區(qū)畜牧生產(chǎn)受降水等自然因素及市場(chǎng)供求價(jià)格因素影響，無(wú)論從畜群規(guī)模還是經(jīng)營(yíng)方式上來(lái)講年際間差異極大，這也是在我國(guó)開(kāi)展畜牧生產(chǎn)LCA評(píng)價(jià)中必須要考慮的問(wèn)題。

為了促使 LCA 能夠深入、廣泛的應(yīng)用于我國(guó)畜牧產(chǎn)業(yè)， 應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)：首先，開(kāi)展我國(guó)北方牧區(qū)不同規(guī)模畜牧生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)系統(tǒng)物料投入和產(chǎn)出調(diào)查和研究，在為當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境保護(hù)和畜牧產(chǎn)業(yè)發(fā)展工作提供第一手資料的同時(shí)，也為畜牧LCA評(píng)價(jià)收集了必要的數(shù)據(jù)。其次，建立并完善我國(guó)畜牧業(yè)LCA標(biāo)準(zhǔn)方法和數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)我國(guó)畜牧產(chǎn)業(yè)的時(shí)間和區(qū)域差異特征，建設(shè)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)、方法和數(shù)據(jù)庫(kù)等，提升我國(guó)LCA 評(píng)價(jià)結(jié)論的準(zhǔn)確性。第三，在我國(guó)畜牧LCA評(píng)價(jià)研究中還應(yīng)加大學(xué)科交叉力度，積極引入CLCA、HLCA等近年來(lái)的新方法和新概念，通過(guò)LCA評(píng)價(jià)與生態(tài)學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)等學(xué)科的融合，理清影響畜牧產(chǎn)業(yè)發(fā)展的自然和社會(huì)驅(qū)動(dòng)因素，通過(guò)宏觀統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)與實(shí)際調(diào)研數(shù)據(jù)相結(jié)合，簡(jiǎn)化開(kāi)展LCA評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)需求，進(jìn)而提高在我國(guó)草原牧區(qū)開(kāi)展畜牧產(chǎn)業(yè) LCA研究的可操作性，為我國(guó)北方牧區(qū)畜牧產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供數(shù)據(jù)參考和技術(shù)支撐。