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新西兰:新招应对温室效应 奶牛也能低排放

2019-12-23

乳业科学与技术 2019年4期
关键词:反刍动物牲畜甲烷

开发环保牛肉和乳制品

近日,新西兰农业科学研究所的科研人员在实验中,为奶牛接种了特殊的疫苗,这种疫苗会抑制奶牛胃中的一种微生物。当牛消化食物时,这种微生物就会产生甲烷。甲烷是一种非常高效的温室气体,其保存热量的能力大约是二氧化碳的25 倍。

研究者们开发了这种疫苗,还研究出一些减少甲烷排放的方法,旨在保证消费者可以正常享受牛肉以及乳制品的情况下,减少畜牧业对环境造成的不良影响。

用疫苗减少温室气体排放

科学家相信,畜牧业产生的温室气体大概占所有人类活动所产生温室气体的14%。除了二氧化碳外,农业还会因肥料的使用及其废料而产生一氧化二氮和甲烷。其中,甲烷大部分都是牛、羊等反刍动物排出的,约占农业温室气体排放总量的1/3。平均每只反刍动物每天会排放250~500 L的甲烷,每年全世界的牲畜排放到大气中的甲烷所造成的影响约等于310 万t二氧化碳。

随着科学家的研究,人们已经可以从畜牧业入手,减少温室气体的排放,缓解全球变暖的趋势。他们的方法基于新西兰农业温室气体研究中心的微生物学家辛妮雅德·蕾娅的研究成果。反刍动物排放的温室气体来自于一种栖息在它们瘤胃中的微生物,约占反刍动物胃中所有微生物数量的3%,这种微生物属于古菌界,能够在没有氧气的环境中生存。在通常被称为“肠道发酵”的过程中,这些微生物会分解和发酵动物吃下的植物,并在这个过程中产生甲烷。

为了筛查出正确的细菌,蕾娅与同事在实验室里复制出了与牛胃一样的无氧环境。使用基因技术确认了这一特定微生物的基因序列。这一成果让新西兰的科学家们能够在设计疫苗的时候精准地消灭多种不同的产甲烷菌。

此外,研究者们不仅在受试体的唾液及瘤胃中发现了这种抗体,而且在它们的排泄物中也发现了抗体。这说明在接种该疫苗后,受试动物本身也开始产生这种抗体。目前,研究者们正在试图证明这一方法真的能够降低温室气体的产生。

基因对畜牧减排也有影响

疫苗并不是畜牧减排的唯一方法。不同动物的甲烷排放量是不同的,而其中有一些基因造成的影响。英国苏格兰乡村大学的研究人员艾琳·华尔表示,这种说法表明,通过选择性育种的方式有可能可以培育出甲烷排放量较低的品种,降低产出每个单位肉及乳制品过程中的甲烷排放。

据艾琳·华尔的说法,在过去的20 年中,英国畜牧业的温室气体排放已经降低了20%。而对她来说,选育低甲烷排放的品种是锦上添花之举。

用改变食物减少甲烷排放

另一个可能的方法则是改变牲畜的膳食,给它们喂食产甲烷菌不喜欢的饲料。据英国诺丁汉大学的学者菲尔·加恩斯沃西称,通过改变食物的方式可以将奶牛的甲烷排放量降低约20%~25%。加利福尼亚大学戴维斯分校的一项研究表明,改变膳食可能降低全球奶牛的甲烷排放量(降低比例高达15%)。加恩斯沃西称,英国牧民使用的饲料主要成分是青草,可是如果改为以玉米为主要成分的饲料的话,甲烷排放量可能降低10%。

除此之外,还有其他添加剂可以抑制牲畜体内的甲烷排放。最近有一种添加剂引起了研究者们的注意,这便是3-硝基氧基丙醇。这种添加剂可以降低产甲烷菌将碳转化为甲烷的效率,开发这一添加剂的公司预计,该添加剂的使用可以减少30%的甲烷排放。除了3-硝基氧基丙醇外,还有一种选项是给牲畜的饲料中添加益生菌来促进它们的消化,降低牲畜的甲烷排放量。

对于以天然植物为食的牲畜来说,在食物中加入添加剂成本较高,而接种疫苗可能是一劳永逸的解决方案。此外,虽然没有直接证据表明,抑制牲畜体内的产甲烷菌会让牲畜抑郁或影响肉和乳的质量,可是仍需要一定时间的观察和研究。

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