食力/牛隻飼料加入這成份 有效抑制21%甲烷生成

▲(圖/食力 foodnext提供)
▲畜牧活動佔了全球18%的溫室氣體排放量。(圖/食力 foodnext提供)

圖文/食力 foodnext
撰文/蔡幸儒

2006年,聯合國糧農組織 (Food and Agriculture Organization of the United Nations,簡稱FAO) 發表《Livestock's Long Shadow》報告中,首次針對畜牧業造成的環境衝擊進行全面性評估,讓畜牧活動造成的溫室氣體排放問題,躍居檯面、成為探討環保議題的重要課題

畜牧業的陰暗面?牛隻「排氣」被放大關注!

根據此報告指出,畜牧活動佔了全球18%的溫室氣體排放量,其中各種溫室氣體排放總量占比,二氧化碳約9%、甲烷37%,而氮氧化物約佔65%。而每年畜牧業反芻動物(乳牛、肉牛、綿羊、山羊等)及豬隻腸胃發酵作用所產生的甲烷更將近8千6百萬噸。

儘管該報告所估計的溫室氣體來源除了「動物生產」時所產生的甲烷、二氧化碳外,仍包含「土地用途轉變(例如:砍伐森林)」、「飼料生產」、「動物生產」、「排泄物處理」與「加工過程與跨國運輸」等其他生產環節的排放量。但報告一出,卻也使得不少人將矛頭指向反芻動物的「排氣」問題,更引發諸多環保團體撻伐。

牛隻總是打嗝放屁?關鍵出在「瘤胃」的微生物群!

但牛隻所排放出來的各種溫室氣體究竟從何而來? 在牛的第一個胃「瘤胃」中,如一個小型的發酵槽,微生物群扮演一個重要的角色,會於此處將牧草一步步分解成為葡萄糖、胺基酸等養分,協助牛隻消化吸收,並同時產生二氧化碳及氫離子。

但牛隻腸道中的甲烷生成菌卻會再進一步將二氧化碳及氫離子轉化為甲烷,藉以降低微生物代謝過程的氫氣生產,避免抑制瘤胃中的微生物生長。而當甲烷在胃部累積至一定程度後,牛隻便會在反芻的過程中以「噯氣」的形式排出體外。

美國賓州大學從飼料下手,管理牛隻的「排氣」狀況!

而為了解決畜牧業長久以來背負的罵名,美國賓夕法尼亞州立大學(簡稱賓州大學)便從飼養牛隻的飼料下手進行研究,並在2019年2月於《Journal of Dairy Science》發表了其研究結果,發現透過將「3-硝基氧丙醇(3-Nitrooxypropanol,簡稱3-NOP)」添加入飼料中,不僅得以抑制牛的瘤胃中生成甲烷,更不會對乳牛的生長條件造成影響。

研究團隊進行為期15週的動物實驗,將56頭乳牛隨機分組,分別餵食一般的完全混合日糧(Total Mixed Ration,簡稱TMR)與預先混入營養補充劑3-NOP的TMR飼料。後續透過GreenFeed系統於試驗的第2、6、9、15週期間分別監測每頭母牛的腸胃道的甲烷排放量。

完全混合日糧(Total Mixed Ration,簡稱TMR):為一種經由配方營養平衡計算,將精料(Concentrates)、粗料(Forages)、營養補充物(Nutritional supplements)或其他農副產物一起混合,讓牛或羊所採食的每一口日糧都是平衡的完全日糧。

每日甲烷排氣量大減26%,還提高飼料效率!

從賓州大學的研究結果發現,餵食添加3-NOP的飼料,牛所排出的甲烷生成量明顯受到抑制,與實驗對照組相比,牛隻每天甲烷產量減少26%,若以牛隻每公斤乾物質採食量(Dry matter intake)計算,其甲烷排放量則約減少21%。且添加3-NOP不僅不影響牛隻體重、身體狀況及營養物質消化效率、泌乳狀況及後續牛乳加工產品的風味品評結果,更提高了每單位產乳量的飼料效率。

參與此研究的賓州大學農業科技學院乳業營養學特聘教授Alexander N. Hristov說道,「近年來,我們嘗試無數方式,包含添加精油、奧勒岡葉或海藻,但多數不是無效就是仍需進一步研究,而3-NOP可以說是唯一可顯著降低牛隻甲烷生成,且又對牛乳產量及質量沒有巨大影響的物質。」此外,3-NOP作為營養補充劑不僅成本相對低,對於畜牧業農民來說也具有長期的經濟效益。

畜牧經濟帶來的環保困境仍待全面性解決

環保議題與畜牧經濟一直以來是相互拉扯的兩難,近年來許多動物科學專家、產業業者不僅從飼料配方下手,也開始自動物育種、排泄物能源再生中找尋可能的發展策略。但要擺脫長久以來的生態環境陰影,如何系統性盤點供應鏈的各環節,並從中一一解套,將是畜牧業必定得面對的議題!

延伸閱讀
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參考資料
Effects of 3-nitrooxypropanol on rumen fermentation, lactational performance, and resumption of ovarian cyclicity in dairy cows-Journal of Dairy Science
回顧減少反芻動物溫室氣體排放量之方法 (一)

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