历史访谈:以下保留原稿中的研究经历与个人观点。
根据原稿引用的英国《卫报》报道,一些科学家们表示,生产一公斤牛肉所产生的温室气体排放比开车3小时同时把家里所有的灯打开所产生的排放还要多,且牛对于环境的负面影响要远远大于包括猪鸡在内的其他家畜。有学者和专家甚至呼吁应该减少甚至不食用牛肉和奶制品,但改变肉类消费不是减少人类环境影响的唯一方法,具体排放比较也取决于生产方式和计算假设。
面对全球变暖这个难题,养牛业是不是真的在其中产生了巨大的影响?人类是否应该限制养牛业的发展?
牛怎么就成了众矢之的
橘子汽水:其实牛只是反刍动物的一个代表,严格意义上说是因为我们养牛的基数比较大,所以对牛的关注度比较高。但是牛、羊等反刍动物,它们的消化系统其实是一样的,它们跟我们人还有猪、鸡等家畜不一样的地方是它们的胃分为4个腔室,其中有一个非常大的腔室——瘤胃。这个胃其实就相当于一个大的发酵罐,里面有很多细菌、真菌、古生菌、原虫、病毒等微生物存在。这些微生物能够消化掉我们人所吸收利用不了的食物,就比如说玉米秸秆。反刍动物的瘤胃其实是在帮我们人类“变废为宝”——消化副产品和秸秆等粗饲料供动物吸收后再转化成肉和奶。

1、古生菌
橘子汽水:瘤胃中的古生菌主要是产甲烷菌,在它们的增殖代谢活动中利用其他微生物产生的氢气和二氧化碳产生甲烷,然后主要通过牛的嗳气(打嗝)经口排放到空气中,也有少量经肠道排出。而甲烷排放是温室效应的一个很重要的因素,原稿采用的28倍是百年全球变暖潜势(GWP100)的一个评估值,即按该尺度1吨甲烷约对应28吨二氧化碳当量,并非任何时段都固定为28倍,这也就是为什么现在越来越多人关注养牛业对全球变暖温室效应的影响。
牛会产生甲烷,其实是牛自身机体的一种调节能力,因为在细菌等微生物消化牛摄入的饲料过程中会产生大量的二氧化碳和氢气,而这些瘤胃中的氢气和二氧化碳需要排泄或消耗掉,此时产甲烷古生菌可以利用这些二氧化碳和氢气生成甲烷。产甲烷古生菌在反刍动物瘤胃中的含量非常高,而对于我们人和猪、鸡等单胃动物来说含量相对较低。单胃动物的微生物发酵主要发生在肠道中,而胃部的食物消化主要依靠消化酶。这也是为什么缺少了“瘤胃”这一天然发酵罐,我们不能像反刍动物那样高效利用粗饲料中的纤维素;这不等于人不能消化高纤维食物中的其他营养成分。
相对于其他反刍动物,牛的体积大,自然产生的温室气体也就多,这也是为什么养牛业受到最多关注。

2、养牛业产生的温室气体
橘子汽水:养牛业向大气排放的二氧化碳、甲烷、氧化亚氮(N₂O)等温室气体主要来自牛的排放、动物管理和生产过程中牧场的排放以及生产加工运输饲料过程中的排放。

而牛的肠道发酵甲烷主要经口排放,尤其是嗳气(打嗝),不能简单等同于肺部呼吸。原稿引用约95%经口、约5%经肠道以及每头牛每年约220磅甲烷的估计;实际排放随动物和生产条件变化,不能视为所有牛的固定值。因此如下图把排放主要归于放屁的宣传是不准确的。

而且牧场很多情况下都会存储粪便,尤其是在中国的各个牛场。在国外,因为牧场都有自己的田地,可以直接拉牛粪去还田,但是在中国我们做不到,所以中国大部分的牧场需要建一个氧化塘用来储存粪便。于是在粪便储存的过程当中,由于粪便中产甲烷古生菌的存在,大量的甲烷产生并排放到环境中。
排放内容核对:粪便存储及还田方式因地区、土地和生产系统而异,不能一概区分为“国外都有土地、中国都没有”。良好粪便管理可能有益土壤,但存储与施用也可能产生甲烷和氧化亚氮,需要综合评估。
养牛业真的会加剧温室效应吗
橘子汽水:很多环保主义者素食主义者都呼吁应该少吃牛肉多吃素,因为牛给我们的环境带来了很大的破坏,在此我也想借助这个机会给养牛业平反一下。

IPCC第五次评估报告中,2010年农业、林业及其他土地利用(AFOLU)的净排放约占全球人为温室气体排放的24%。原稿引用的畜牧业14.5%则来自FAO于2013年发布、以2005年前后为基准期的畜牧供应链评估,包含养牛业在内的全体畜牧业。两者基准期和核算边界不同,不能把14.5%直接当作24%中的同口径分项,也不能据此断言养牛业对变暖的影响很小。它不是全球变暖的唯一来源,但仍是重要的减排领域。
所谓存在即合理,相较于温室气体排放的影响,养牛业对解决全球粮食问题及提土壤肥力、改善土地板结等还有一定的积极作用。因为瘤胃及大量瘤胃微生物的存在,牛等草食动物可以消化青草以及秸秆灌木等粗饲料,这些粗饲料中含有大量人、猪、鸡无法消化吸收的的纤维素、半纤维素等细胞壁成分;木质素不属于纤维素,且会限制粗饲料消化。例如我们人会通过摄取纤维素维持肠道功能和排便通畅,因为人肠道中缺少能够消化大量纤维素的微生物,因此我们无法消化利用大量的纤维。而正因为瘤胃的存在,牛可以利用秸秆等“废物”生产我们人需要的牛奶和肉,同时也能帮我们消耗掉食品工业中产生的豆粕、啤酒糟等副产品,实际上帮助我们减少人畜争粮的问题。而还田的牛粪中含有大量营养元素及各种有益土壤的微生物,可以有机提升土壤肥力,改善土壤板结,对我们改善生态环境、发展绿色农业具有重要意义。

如何降低养牛业的温室气体排放
橘子汽水:近年来,各国的科学家们都在研究如何降低畜牧业的温室气体排放,提出了很多有效的方案,例如调整牛的日粮结构、或通过给牛打疫苗及培育低排放量的牛品种。不少公司也在开发能够抑制牛在消化过程中产生甲烷的饲料添加剂,例如添加莫能菌素(Rumensin™)、酵母培养物、植物提取物等。虽然这些技术手段能够有效降低甲烷排放量,但效果并不持久,同时饲料成本也会增加。而通过基因编辑及选种培育低甲烷排放高饲料转化效率的牛可以经济有效地减少养牛业的甲烷排放,同时还可以满足随着人口增长日益增加的动物蛋白需求。

我们希望通过各国科学家的共同努力,研究出更多切实有效的措施来减少养牛业的温室气体排放,为农业创造一个更低排放、更可持续的未来!
科普分享人:橘子汽水
文字编辑:饭团,卡路里
语音编辑:蜜桃乌龙
采访:饭团,卡路里
录音:蜜桃乌龙
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补充核对资料
来源与编辑记录
根据博士科普公众号完整历史文章导出恢复。
校订说明:历史交流和减排研究展望完整保留;已校订胃的腔室、甲烷排放途径及百年比较尺度、氧化亚氮、木质素与排放数据来源和核算边界。