Evaluation of Methane Emissions from Major Dairy Cattle Feed Resources and Identification of Low Methane-Emitting Feeds with Optimum Nutritional Quality in Central Ethiopia

에티오피아의 고원 지대, 소규모 농장과 목초지가 조각보처럼 펼쳐진 이곳에서는 조용하지만 중대한 과제가 형성되고 있습니다. 이곳에서는 수백만 마리의 소, 양, 염소가 사육되며 지역 주민들의 생계와 식량 안보의 근간을 이루고 있습니다. 그러나 가축의 수에도 불구하고, 이들이 생산하는 우유와 고기의 양은 여전히 적습니다. 이는 주로 동물들이 양질의 사료를 충분히 섭고 있지 못하기 때문입니다. 소가 저품질 사료를 먹으면 소화 기관이 에너지를 효율적으로 추출하는 데 어려움을 겪습니다. 이러한 비효서는 이중의 비용을 발생시킵니다. 즉, 동물의 성장이 더뎌지고 생산량이 줄어들 뿐만 아니라, 강력한 온실가스인 메탄을 대기 중으로 더 많이 배출하게 된다는 점입니다. 메탄은 소의 위 속 미생물이 음식을 분해할 때 자연적으로 생성되지만, 음식의 종류에 따라 그 영향이 크게 달라집니다. 어떤 사료는 미생물이 엄청난 양의 가스를 생성하게 만드는 반면, 어떤 사료는 훨씬 적은 양의 유해 가스를 배출하며 더 깨끗하고 효율적인 소화를 돕습니다. 적절한 사료를 통해 동물을 잘 기르는 것과 기후를 보호하는 것 사이의 균형을 찾는 것은 이 지역 농부와 과학자들의 핵심 목표입니다.

하라마야 대학교와 호레타 농업 연구 센터의 연구진은 이 퍼즐의 구체적인 조각을 해결하기 위해 나섰습니다. 그들은 중부 에티오피아의 낙농 농가들이 일상적으로 사용하는 사료 중 어떤 것이 영양을 가장 잘 제공하면서도 메탄을 가장 적게 생성하는지 알고 싶었습니다. 이를 위해 연구진은 현지 농부들이 매일 의존하는 열두 가지 다른 유형의 사료를 수집했습니다. 여기에는 밀, 보리, 테프, 콩 등을 수확한 후 남은 말린 줄기(짚)와 목초지의 천연 풀이 포함되었습니다. 또한 영양을 높이기 위해 식단에 추가하는 풍부한 영양의 보충 사료, 즉 밀기울, 유박, 그리고 현지 맥주 제조 부산물인 아텔라(atela)도 살펴보았습니다. 연구팀은 과정이 느리고 비용이 많이 드는 살아있는 동물을 대상으로 실험하는 대신, 각 사료의 소량을 채취하여 소의 위 내부 환경을 모사한 실험실 환경에 배치했습니다. 그들은 사료를 도축된 동물의 반추위에서 추출한 액체와 혼합한 뒤, 며칠 동안 미생물이 이를 어떻게 분해하는지 관찰했습니다.

실험 결과, 사료 간의 명확한 차이가 드러났습니다. 연구진은 가스 생성량, 사료의 분해 속도, 그리고 그 가스 중 정확히 얼마만큼이 메탄인지 측정했습니다. 그들은 건기 또는 우기에 수집되었는지에 따라 사료의 품질이 크게 달라진다는 것을 발견했습니다. 일반적으로 밀이나 보리 줄기와 같은 작물 잔사(crop residues)는 단백질은 낮고 거친 섬유질은 높아 소화하기가 더 어려웠습니다. 이러한 거친 사료들 중에서는 천연 목초와 콩 짚이 동물 성장에 필수적인 단백질 함량이 가장 높은 것으로 나타났습니다. 그러나 가장 놀라운 결과는 보충 사료에서 나왔습니다. 곡물을 제분할 때 발생하는 흔한 부산물인 밀기울은 매우 뛰어난 사료임이 증명되었습니다. 밀기울은 빠르게 분해되고 높은 에너지를 제공하며, 무엇보다 중요한 점은 전체 생성된 가스 대비 메탄 농도가 가장 낮았다는 것입니다. 실제로 밀기울에서 나온 가스의 메탄 농도는 약 4.6퍼센트에 불과했는데, 이는 다른 사료들과 비교했을 때 현저히 낮은 수치였습니다.

반면, 가장 흔한 사료 중 일부는 메탄 배출의 가장 큰 원인으로 밝혀졌습니다. 많은 농가의 주식인 밀짚은 생성된 가스의 거의 60퍼센트가 메탄일 정도로 가장 높은 메탄 농도를 나타냈습니다. 이 높은 수치는 미생물이 거친 섬유질을 효율적으로 소화하는 데 어려움을 겪고 있음을 나타내며, 이는 동물의 에너지 낭비와 심각한 환경적 비용을 초래합니다. 또한 연구는 계절이 사료의 성능에 주요한 역할을 한다는 것을 보여주었습니다. 우기 동안 많은 작물 잔사들은 더욱 섬유질이 많아지고 소화하기 어려워져 메탄 생성을 높였습니다. 그러나 천연 목초는 다르게 행동했습니다. 우기 동안에는 더 젊고 푸르렀기 때문에 영양가가 높게 유지되었으며, 건기보다 오히려 메탄을 적게 생성했습니다. 이러한 계절적 변화는 사료를 언제 수집하고 사용하는지가 사료의 종류만큼이나 중요하다는 점을 강조합니다.

연구진은 동물의 생산성을 해치지 않으면서 메탄 배출을 줄이는 핵심은 농부들이 사료 배합(rations)을 어떻게 섞느냐에 있다고 결론지었습니다. 이 연구는 농부들이 밀짚과 같이 품질이 낮고 섬유질이 많은 작물 잔사를 기본으로 사용하되, 반드시 고단백, 저메탄 사료를 보충해야 한다고 제안합니다. 밀기울은 이 역할을 수행하기 위한 이상적인 후보로 떠올랐습니다. 밀기울은 영양이 풍부하고 빠르게 소화되며 메탄 수치를 매우 낮게 유지합니다. 소가 저품질의 짚을 먹을 때 식단에 밀기울을 추가함으로써, 농부들은 가축의 건강과 우유 생산량을 개선하는 동시에 온실가스 배출을 줄일 수 있습니다. 연구는 또한 보리 짚이나 귀리 짚과 같이 다른 작물 잔사에 비해 지속적으로 낮은 메탄 비율을 보인 유망한 다른 옵션들도 확인했습니다. 실험실 결과는 강력하지만, 연구진은 이러한 결과가 실제 농업 환경에서도 적용되는지 확인하기 위해 살아있는 동물을 대상으로 한 추가 연구가 필요하다고 언급했습니다. 현재로서는 데이터가 명확한 이정표를 제시하고 있습니다. 즉, 적절한 보충 사료를 선택하고 사료의 계절적 변화를 이해함으로써, 에티오피아 낙농 농가들은 가축을 더 잘 기르고 지구를 식히는 데 기여할 수 있습니다.