牛—碳自然循环的组成部分

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C. Alan Rotz1 和Alex N. Hristov 2

1 USDA农业研究服务部农业工程师 2 宾夕法尼亚州立大学奶牛营养教授

在过去的十年里,很多媒体将气候变化归咎于牛养殖业。但在美国,该说法无法得到科学和生产系统现有信息的支撑。之所以提出这样的指控,是因为人们对于牛在地球碳自然循环中所扮演的角色了解有限。

奶牛和其他反刍动物的确会排放甲烷气体,来源途径主要是饲料的胃肠道消化代谢,其次是粪便发酵。甲烷的温室效应很强,且与二氧化碳、一氧化二氮和大气中其他成分共同形成了地球的保温层。

如果没有这层保温层,地球的气温将会过低,人类无法生存。因此,大气需要这些气体的存在,但应适量。目前的问题是,这些气体的浓度正在上升,保温层在变厚,从而导致了全球气温升高和相关气候变化。

甲烷的去向?

自地球出现生命以来,牛产生的甲烷就是碳自然循环的一部分。通过植物的光合作用,大气中的二氧化碳会转化为碳水化合物。而奶牛以植物的茎秆和谷物为饲料,从而可以消化代谢沉积的碳水化合物,伴随产生二氧化碳和甲烷再次返回大气中。

但被忽略的是,甲烷会在大气中经一系列的氧化反应,将大部分的碳再转化为最初的二氧化碳。自甲烷排放后,约12年会被完全循环转化为二氧化碳,不再以甲烷的形式存于大气中。因此,该形式碳循环对大气的影响相对较短。

牛—碳自然循环的组成部分

相比之下,燃烧化石燃料是把自史前时代就储存在地球上的碳转化成新的二氧化碳排放到大气中。例如,燃烧1加仑(约3.8升)燃料会产生释放约20磅(约9kg)二氧化碳,且这种排放速度高于海洋和土壤的吸收速度。

因此,大气中的二氧化碳浓度会快速攀升,且该变化的影响将会持续数千年。对于大气层而言,牛是碳自然循环的一部分,产生的影响是短期的,而燃烧化石燃料产生的影响则更持久。

牛的与众不同

尽管牛对大气的影响相对较短,但增加其数量会增加甲烷的排放量,因此还需考虑其饲养头数和生产力。

虽美国现存的奶牛数量少于100年前,但如今奶牛体格有所增加。而体型较大的动物需消耗更多的饲料,产生更多的甲烷。

另一方面,奶牛饲料转化效率的提高,使每千克饲料产生更多的牛奶,从而可以降低公斤奶的甲烷排放量。因此,综合考虑奶牛数量以及生产力和效率的改善,美国甲烷来源的估计结果表明,如今奶牛的甲烷排放量低于50年前。虽然没有那么明显,但在肉牛数量、效率和排放量方面也出现了类似的趋势。

以前与现在

不过,这是近代史。如果追溯过去,情况如何?

在欧洲人定居之前,北美就已生存着大量的反刍动物。虽然无法得知水牛、麋鹿、鹿和其他反刍动物当时的准确数量,但可以估算。

根据这些估算值,与目前牛、其他反刍家畜和野生动物相比,那时动物的甲烷排放增加量在25%-50%之间。这意味着与人类定居前相比,如今美国甲烷排放量的增加并非主要来源于牛养殖业。

那大气中甲烷浓度增加的原因是什么呢?

全球范围内而言,牛的数量正在上升。据估计过去50年,全球奶牛的甲烷排放量增长了20%,这种变化可能会对大气产生短期的影响。

而在化石燃料的开发、精炼和运输过程中都会释放甲烷,进入大气中被氧化成二氧化碳,且该过程并不是自然循环的一部分。就如化石燃料的燃烧,是将地球储存的碳释放到大气中重新形成二氧化碳,从而对大气产生非常长期的影响。

积少成多

事实上,奶牛的甲烷产生量还是很可观的,且其本身也是一种能量的浪费。通过提高饲料转化效率和调整日粮,可以减少甲烷的产生。目前,相关的饲料添加剂也在研发中。在粪污处理方面,如覆盖贮藏和厌氧发酵也可以降低甲烷的排放。

以上相关措施的应用取决于其成本和收益。除此之外,为了减排还可以限制碳排放额,也希望减碳公司和相关机构能为愿意采取减排措施的牧场支付部分费用。目前而言,减排还有很大的发展空间。而对牧场来说,持续不断的提高奶牛的生产性能、效率和可持续是永恒的话题。

重点

在美国,虽奶牛不会加剧全球变暖和相关的气候变化,但减少其甲烷排放还是会带来额外的收益。此外,减少温室气体排放的来源,会使地球受益。

翻译:王封霞

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