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

在埃塞俄比亚的高地，景观是由小规模农场和牧场交织而成的拼布，一个安静但至关重要的挑战正在这里形成。这里饲养着数以百万计的牛、羊和山羊，它们构成了当地生计和粮食安全的基础。然而，尽管动物数量众多，它们的产奶量和产肉量却仍然很低。这主要是因为这些动物通常无法获得高质量的食物。当牛食用低质量的饲料时，它们的消化系统难以高效地提取能量。这种低效具有双重成本：动物生长变慢且产量降低，同时还会向大气中释放出更多的甲烷——一种强效的温室气体。甲烷是当牛胃中的微生物分解食物时自然产生的，但食物的类型至关重要。某些饲料会导致这些微生物产生大量的气体，而另一些则能实现更清洁、更高效的消化，从而释放出少得多的有害气体。在这一地区，寻找营养供给与保护气候之间的正确平衡，是农民和科学家们的一个核心目标。

哈拉马亚大学（Haramaya University）和霍莱塔农业研究中心（Holeta Agricultural Research Center）的研究人员致力于解决这个问题的特定环节。他们想知道在埃塞俄比亚中部奶农常用的饲料中，哪种既能提供最佳营养，又能产生最少甲烷。为此，他们收集了十二种当地农民每天都在使用的不同类型的饲料。其中包括在收获小麦、大麦、特夫（teff）和豆类等作物后留下的干秸秆，以及来自牧场的天然牧草。他们还观察了补充饲料，即为了提升营养而添加的营养丰富的食物，例如麦麸、油籽饼以及一种被称为“atela”的当地酿造啤酒副产品。研究团队并没有将这些样本喂给活体动物，因为那个过程既慢又贵。相反，他们采集了每种饲料的小样本，并将其置于一个模拟牛胃环境的实验室环境中。他们将饲料与从宰杀动物体内取出的瘤胃液混合，并观察微生物在几天内如何分解这些饲料。

实验揭示了饲料之间明显的差异。研究人员测量了气体产生的量、饲料分解的速度，以及其中究竟含有多少甲烷。他们发现，饲料的质量因是在旱季还是雨季采集而表现出显著差异。通常情况下，农作物残余物（如小麦和 barley 的秸秆）蛋白质含量较低，纤维质较硬，因此难以消化。在这些粗糙的饲料中，天然牧草和豆秆表现突出，具有最高的蛋白质含量，这对动物生长至关重要。然而，最令人瞩目的结果来自于补充饲料。麦麸，作为磨制谷物的常见副产品，被证明是一种极其优秀的饲料。它分解迅速，能量高，而且最重要的是，相对于总产气量而言，其产生的甲烷浓度最低。事实上，麦麸产生的气体中，甲烷浓度仅为约 4.6%，与其它饲料相比，这是一个非常低的数字。

相比之下，一些最常见的饲料却成了甲烷排放的“罪魁祸首”。小麦秸秆是许多农民的主食，它产生的甲烷浓度最高，其产生的气体中近 60% 都是甲烷。这种高水平意味着微生物在艰难地消化这些坚韧的纤维，导致了动物能量的浪费和沉重的环境代价。研究还表明，季节对饲料的表现起到了重要作用。在雨季，许多农作物残余物变得更加多纤维且难以消化，导致更高的甲烷产量。然而，天然牧草的表现则不同；由于在雨季时更加年轻翠绿，它保持了极高的营养价值，并且产生的甲烷实际上比旱季时要少。这种季节性的转变强调了，采集和使用饲料的时机与饲料本身的类型同样重要。

研究人员得出结论，在不损害动物生产力的前提下减少甲烷排放的关键，在于农民如何混合他们的配方。研究建议，农民应将小麦秸秆等低质量、高纤维的农作物残余物作为基础，但必须辅以高蛋白、低甲烷的饲料。麦麸脱颖而出，成为这一角色的理想选择。它营养丰富，消化迅速，并能将甲烷水平控制在极低水平。通过在食用劣质秸秆的奶牛饮食中添加麦麸，农民可以潜在地改善动物的健康和产奶量，同时减少温室气体排放。研究还确定了其他有前景的选择，例如大麦秸秆和燕麦秸秆，它们与其它农作物残余物相比，始终显示出较低的甲烷百分比。虽然实验室结果很强有力，但研究人员指出，还需要涉及活体动物的进一步研究，以在现实世界的养殖条件下确认这些发现。目前，数据提供了一个清晰的路线图：通过选择合适的补充剂并了解饲料的季节性变化，埃塞俄比亚的奶农可以更好地喂养它们的牲畜，并帮助冷却地球。