喂养奶牛每日几盎司海藻可能会大幅减少对气候变化的贡献

2021年3月26日

由ermas kebrabb., 加州大学戴维斯Breanna Roque, 加州大学戴维斯 

甲烷是一种短暂但强大的温室气体和 二氧化碳后的第二大贡献者的气候变化。和大多数人诱导的甲烷排放 来自牲畜.

大约70%的农业甲烷来自 肠道发酵 - 在奶牛和其他放牧动物的胃中的化学反应,因为它们分解了植物。动物突破了大部分甲烷并将其余部分作为胀气。

有点海藻?
牛赛候/ flickr., cc by-sa

大约10亿牛 在世界各地,减少肠甲烷是减少整体甲烷排放的有效方法。但是这样做的最多选择,如 改变奶牛的饮食 更加易消化或添加更多脂肪,是 不经济效益。 2015年的研究表明,使用海藻作为牛正常饲料添加剂 可以减少甲烷生产但是,这项研究是在实验室完成的,而不是在活动物中完成。

我们学习 可持续的 农业,专注于牲畜。在一个 新出版的研究,我们展示了使用红海藻(芦笋)由于饲料补充剂可以减少甲烷排放和饲料成本,而不会影响肉质。如果这些发现可以扩大并商业化,它们可以将牛产量转化为更经济和环境可持续的行业。


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奶牛的特殊消化系统是主要的甲烷酿酒师。

植物消化机

反刍动物,如奶牛,绵羊和山羊,可以消化植物材料,这些材料对于人类和动物具有简单的胃,如猪和鸡。这种独特的能力源于反刍动物的四室胃 - 特别是瘤胃隔室,其中含有一系列不同的微生物,即发酵饲料并将其分解为营养成分。

该过程还产生牛皮的身体不占用的副产品,例如二氧化碳和氢气。产生甲烷的微生物,称为甲烷,使用这些化合物形成甲烷,牛的身体排出。

我们首先在2019年研究中分析了这个问题,这是在牛而不是实验室中进行的第一个这样的研究。在那项工作中,我们表明,每天约10盎司10盎司的海藻饲料补充奶牛的饲料 将甲烷排放量降低至67%。然而,吃这种相对大量的海藻的牛消耗较少的饲料。这减少了牛奶生产 - 乳制品农民的清晰缺点。

我们的新学习试图回答一些关于农民对农民来说重要的问题,考虑到他们的牛中的海藻补充剂。我们想知道在储存长达三年后,海藻是稳定的;在牛肚子中产生甲烷的微生物是否可以适应海藻,使其无效;以及奶牛吃的饮食类型是否改变了海藻的效果,减少了甲烷排放。我们使用的海藻比2019年的研究更少。

随着设备测量他的气体排放,包括甲烷,转向苜蓿颗粒吃苜蓿颗粒。
Breanna Roque, cc by-nd

更少的饲料增长更好

对于研究,我们每只动物每天添加1.5至3盎司的海藻至21个牛奶奶牛的食物21周。与牛饮食中大多数新的成分一样,动物花了一些时间让动物习惯了海藻的味道,但他们在几周内习惯了它。

戴维斯加州大学谷仓的转向。
研究中的牛迅速调整到食物中的海藻补充剂。
Breanna Roque, cc by-nd

正如我们所预期的那样,阉圈释放了更多的氢气 - 多于750%,主要来自他们的嘴巴 - 因为它们的系统产生的甲烷更少。氢对环境影响最小。海藻补充剂没有影响动物的二氧化碳排放。

我们还发现,海藻储存在冰箱中三年保持其有效性,并且奶牛的消化系统中的微生物并未适应海藻,以便将其效应中和其效果。

我们在实验期间喂养每种动物三种不同的饮食。这些口粮含有不同量的干草,如苜蓿和小麦干草,其被称为饲料。牛还可以消耗新鲜的草,谷物,糖蜜和副产物,如杏仁船体和棉籽。

瘤胃中甲烷的产量随着牛饮食的牧草水平上升而增加,所以我们想看看饲料水平是否也影响了海藻的含量减少了整体甲烷的形成。高饲料饮食中牛的甲烷排放量减少了33%至52%,具体取决于他们消耗的海藻。牛喂养低饲料饮食的排放量下降了70%至80%。这种差异可以反映参与在肠道中产生甲烷的酶的较低水平 牛美联储低纤维饮食.

一个重要的发现是,我们的研究中的操纵者在常规饮食中的牛转化为体重高达20%的饲料。这种福利可以减少农民的生产成本,因为他们需要购买更少的饲料。例如,我们计算生产者完成1,000头牛肉头 - 即喂养它们的高能量饮食以生长和添加肌肉 - 可以将饲料成本降低40,320美元至87,320美元,具体取决于所消耗的牛的海藻。

大陆甲烷来源地图。
全球甲烷来源包括化石燃料和生物量燃烧,农业(主要是畜牧业),垃圾填埋场中的废物崩溃和湿地的自然分解。
杰克逊等人。,2020年, CC by

我们不知道为什么喂养牛海藻补充剂有助于他们将更多的饮食转化为体重增加。然而,之前的研究表明,一些瘤胃微生物可以使用不再进入甲烷的氢气产生的氢气产生 能量密集的营养素 然后牛可以用于增加生长。

当一个消费者小组从我们的研究中提出的牛采样肉时,他们没有发现从牛的肉之间的嫩心,脂肪或味道的任何差异,这些牲畜消耗的海藻和其他没有。

将海藻作为牛饲料添加剂商业化将涉及许多步骤。首先,科学家们需要开发水产养殖技术,用于在大规模中生产海藻,无论是在海洋中还是在陆地上的坦克。美国食品和药物管理局必须使用海藻作为商业牛的饲料补充剂。

农民和牧场主也可以赚钱,以减少牛的排放。气候科学家必须提供有关量化,监测和验证牛渣减排的指导。这些规则可以让牛农民从世界各地的碳抵消计划中获得信贷。谈话

关于作者:

ermias kebrab,院长院长和动物科学教授。世界食品中心主任, 加州大学戴维斯Breanna Roque,博士。动物生物学中的学生, 加州大学戴维斯

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