生物培育肉的发展战略研究

**部分 项目综合报告 　　第1章 发展生物培育肉的战略需求分析 　　1.1 传统肉类生产方式消耗了大量的资源并导致了严重的环境污染 　　1.1.1 传统肉类生产及全球肉制品消费市场 　　传统肉类生产主要依赖于动物的饲养和屠宰。过去，许多动物以中小规模饲养在牧场并在农场或附近的屠宰场被屠宰，然后在就近的工厂被加工成各种肉制品。随着工业化程度的推进，肉制品生产模式也经历着工业化的发展，小规模的肉制品生产模式逐渐被取代，畜牧养殖、屠宰和肉类加工都在经历工业化的变革。在中国，肉类生产的生猪大部分由中小规模的养殖场及散户生产，而这种情况正迅速改变，高度工业化的生产模式正逐步形成，集约化的养殖场和屠宰场越来越多。南亚和东亚也步入了许多发达国家曾经历的工业化的转变。欧洲和美国的工业化牲畜生产开始于饲料、能源和土地都很廉价的时期。如今，这三种资源都十分稀缺。以如图1.1.1所示生猪年产量为例，世界生猪产量从2017年的9.7亿多头降至2019年的8.5亿多头，表明肉类总产量及其增长速度受成本升高、疫病防护成本高等因素都远低于以前。 　　图1.1.1 世界及部分地区生猪年生产总量 　　数据来源：联合国粮食及农业组织（FAO） 　　纵观全球，当前对肉类的需求处于增长趋势，但不同地区的增长速度不同。一方面，20世纪*大的肉类生产地欧洲和美国，消费量增长缓慢，甚至停滞不前；另一方面，由于中国和印度两个国家人口的增长及新兴中产阶级的巨大需求，肉类市场的需求量和增长速度大大增加，并且市场的增长不仅仅限于猪和家禽。这意味着市场对肉类生产的需求种类和需求量的增加以及对开发新型肉类生产方式的迫切希望。 　　长期以来，人类通过饲养动物来获取肉类。猪牛羊吃进去的是植物，转化成动物身上的肉，由此获取可供食用的肉类产品。如果我们把猪牛羊看作一种生产工具，其作用就是把植物成分转变为肉类蛋白，但这是一种效率很低的生产工具。例如，一头猪一年时间，吃掉1000千克饲料只能长100多千克肉，转化效率只有10%，转化周期达一年多。为了得到大量可供食用的肉，必须依赖于大规模的动物饲养，但由于肉制品转化率低、养殖业发展增速缓慢等原因，传统肉制品生产远远无法满足日益扩大的肉制品消费需求。如果完全依赖大力发展养殖业以满足肉制品消费，其引起的资源浪费和环境污染不可小觑。 　　1.1.2 传统肉制品生产造成资源浪费及环境污染 　　与植物性食物相比，肉类每单位能量产生更多的排放，因为能量在每个营养水平上都有损失。在肉品种类中，反刍动物生产通常比非反刍动物排放更多，而哺乳动物比家禽生产排放更多。在生产系统的类型上，集约化饲养在单位产出上产生的温室气体排放往往比非集约化饲养的单位产出更少。 　　*主要的温室气体是二氧化碳、甲烷和一氧化二氮。肉类生产均导致了这三种物质的排放，其中也是甲烷产生的单一来源。用二氧化碳当量来综合衡量，牲畜生产约占所有人为排放的15%。目前，人类活动每年向大气中排放的近37千兆吨二氧化碳中，畜牧业贡献了大约5%。以图1.1.2为例，对于大多数肉品，大部分温室气体的排放来自土地利用（蓝色）和动物饲料生产（灰色）环节，农业阶段的排放主要以畜牧动物肠道发酵产气为主（如牛的胃中产生甲烷）。土地利用和农业阶段的排放加起来占大多数食品碳排放的80%以上。据估计，温室气体3700千兆吨的累计排放量将导致2℃的升温；生产1kg牛肉会排放60kg温室气体（相当于二氧化碳）。我国2019年牛肉产量为667.3万吨，因此，仅以我国肉牛养殖为例，其二氧化碳排放量已不容忽视。 　　图1.1.2 1kg肉品各生产环节二氧化碳产量图 　　1.1.3 传统肉类生产造成水资源过度消耗 　　传统肉品消耗了大量的水资源，而且呈增长趋势，进一步导致了我国水资源紧张形势。在传统肉品生产过程中，从饲料生产到产品供应，有着较大的用水需求。牲畜饮水和服务用水是与牲畜生产有关的*显著的水资源需求。水占动物体重的60%～70%，是动物维持其重要生理功能所必需的。家畜通过饮水、饲料中所含的水和营养物质氧化产生的代谢水来满足其用水需求，水分通过呼吸（肺）、蒸发（皮肤）、排便（肠）和排尿（肾）从体内流失。主要禽畜动物肉类生产所需淡水资源巨大，以表1.1.1为例，每生产1kg羊肉所需淡水资源可高达1803L。在传统肉品生产畜牧业生产中，特别是工业化农场，清洁生产单元、清洗动物、冷却设施、动物及其产品（牛奶）和废物处理都需要服务用水。集约化的养殖导致饲料的需求不再仅仅是牧草，四种*主要的饲料作物：大麦、玉米、小麦和大豆的种植也需要大量的灌溉用水。大规模的种植饲料作物必定与其所在生态环境产生水资源上的竞争关系。 　　表1.1.1 生产1kg不同种类肉类所需淡水资源 　　大部分用于牲畜饮用和服务的水以粪便和废水的形式返回环境。动物粪便中的氮和磷会增加地表和地下水的营养负荷，危害水生生态系统和人类健康。用于集约牲畜生产的粪污含有营养物、毒素和病原体，是地表水和地下水的集中污染风险源。受到畜牧生产、饲料生产和产品加工污染的水减少了水的供应，加剧了水资源的耗竭。 　　家畜排泄物中含有大量的营养物质（氮、磷、钾），以中国2019年农业源废水污染物元素排放量为例，化学需氧量排放量为18.6万吨、氨氮排放量为0.4万吨、总氮排放量为1.3万吨、总磷排放量为0.2万吨。畜牧业的富营养物质使得水中的水生生物大量繁殖，大量消耗水体中的氧气，使得鱼类的生存环境遭到破坏，甚至引发鱼类大量死亡。另外，水生生物的大量繁殖，也会使得水底物质被厌氧分解，进而产生恶臭物质，使得水体遭到破坏，并且这个过程是不可逆的。植物和藻类的生长导致的富营养化是湖泊和一些河口老化的自然过程，但牲畜和其他与农业有关的活动会通过增加营养物质和有机物质从周围水域进入水生生态系统的速度，从而大大加速水体的富营养化。 　　1.1.4 传统肉类生产造成生态环境破坏 　　传统肉类生产方式，一方面养殖动物需要大面积的牧场，另一方面生产动物食用饲料需要大面积的农田，而土地广泛用于放牧或种植往往导致植被覆盖和土壤特性的恶化。土地退化对环境的影响有：生物多样性的破坏（栖息地的破坏或含水层的污染）、气候变化（砍伐森林或土壤有机质的损失或向大气中释放二氧化碳）和水资源消耗（改变土壤质地或移除植被影响水周期）。在畜禽养殖的过程中难以避免会产生很多的排泄物，这些排泄物包括含氮化合物、粗纤维、药物、钙、磷、可溶物、微量元素等，并且由于畜禽品种、养殖方式的不同，排泄物的成分不同，这些物质随着粪便进入到土壤中就会对土壤造成污染。畜禽产品加工中，也会产生废弃物，如蛋壳、毛发、血液、内脏等，这些废弃物若不及时处理，也会对土壤环境产生污染。 　　传统肉类生产对生态环境的影响主要是对生物多样性的破坏，*直接的方式是将土地转为农业。联合国粮食及农业组织的数据显示（图1.1.3），各大洲草原或者森林转化为耕地或牧地的比例大幅提高，草原和灌木在逐渐消失，取而代之的是耕地和牧地。这既包括将自然栖息地转为草地和牧地，也包括用于牲畜消费的谷物和大豆转为耕地生产。畜牧业生产通过过度放牧影响生物多样性，对旱地的影响尤其明显。野生食草动物本来是这些生态系统的重要组成，但牲畜养殖的取代，