日本農研機構畜產研究部門乳牛精密管理研究領域乳牛精密營養管理團隊的組長助理鈴木知之等人與廣島大學、家畜改良中心鳥取牧場、羣馬縣畜產試驗場和兵庫縣立農林水產技術綜合中心於6月9日宣佈，共同開發出了一種新的甲烷嗅探法計算公式，該公式比原來更簡單，可根據呼氣中的甲烷/二氧化碳濃度比計算牛打嗝的甲烷排放量。經證實，該方法能高精度推算飼養乳牛和肉牛的甲烷排放量，還可以評估不同飼料的甲烷排放量差異。日本農研機構擔任代表的「氣候變遷減緩聯盟」在農研機構的網站上公開了包括這項成果在内的《 牛瘤胃發酵甲烷排放量推算手冊 》」。使用該手冊有望加速開發削減牛的甲烷排放量。

圖1：牛呼氣測量系統
透過嗅探法測量乳牛的呼氣（供圖：農研機構）。提供飼料前測量牛在擠奶程序中在飼料槽中的呼氣。

牛有四個胃，喫進去的飼料在第一個胃和第二個胃之間來回行程，因此這兩個胃統稱爲瘤胃或者反芻胃。喫下去的飼料被瘤胃中的各種微生物分解，產生的溫室氣體甲烷和二氧化碳等隨着打嗝被排出。

據推測，全球每年牛等反芻家畜消化道發酵產生的甲烷約爲20億噸（按CO2換算），預計佔全球農林水產領域排放的溫室氣體（約4～5％）的16％。

農林水產省的《綠色糧食系統戰略》計劃在2050年之前實施農林牧漁業二氧化碳零排放，作爲該戰略的一部分就要求開發減量牛打嗝排放的甲烷的技術。

另一方面，直到現在，牛的甲烷排放量測量僅限於使用專用測量室的標準法。這種方法要逐一測量每頭牛的甲烷排放總量，雖然精度很高，但系統的建設和維護成本也很高，在日本只有農研機構擁有這種系統。此外，測量一頭牛大約需要一週時間，因此很難將該系統導入到普通飼養設施内。

因此，研究團隊此次開發了比歐洲大約10年前開發並投入使用的嗅探法更簡單易用的計算公式。

圖2：用泵吸入飼料槽中的氣體，用另一個房間的氣體分析儀分析濃度（供圖：農研機構）

嗅探法是利用檢測氣體泄漏的方法開發出來的。採集一頭牛每天呼出的部分氣體，根據呼氣中的甲烷/二氧化碳濃度比和產奶量等來推算甲烷排放量。該系統由攜帶型氣體分析儀等構成，一套系統可以測量50～60頭牛，安裝簡單，可以廣泛引進。具體來說，如果是乳牛，透過在擠奶機器人的飼料槽附近設置吸泵，就可以識別並測量每頭前來擠奶的乳牛的呼氣（每頭乳牛每天2～4次，每次約6分鐘）。

新計算公式（新開發公式）是以該機構此前積累的用標準法測量的121頭牛的甲烷測量值爲基礎，透過分析嗅探法的相關資料開發出來的。新開發公式如下。

CH4（升/天）＝5029×CH4/CO2＋0.536×體重（公斤）＋8.76×能量校準奶量（公斤/天）-507

研究團隊使用標準法、基於嗅探法的常規公式和新開發公式，透過18頭乳牛評估精度發現，新開發公式以高精度再現了標準法的數值。應答具有與常規公式相同或更高的精度。

此外，還研究了新開發公式能否用於飼料評估。一般來說，甲烷排放隨着飼料中纖維量的增加而增加，研究團隊還驗證了新開發公式能否反映這一點。

結果顯示，與標準法一樣，纖維含量越多甲烷排放量就越高。

新開發公式是根據日本國内飼養的牛的資料開發出來的，無需孕後天數這種此前難以掌握的變量，更容易使用，而且能以更高的精度推算甲烷排放量。

針對肉牛同樣開發出了利用在可以識別個體的帶門飼料槽（門式餵食器）中採集的氣體的計算公式，並應答了精度。

經實驗證實，可以推算出日本國内普遍飼養的乳牛（荷斯坦牛）和肉牛（荷斯坦牛、雜交牛及黑毛和牛）的甲烷排放量。

研究團隊將這些成果彙總成測量大量牛的甲烷排放量的使用手冊《牛瘤胃發酵甲烷排放量推算手冊》，並公開發布。手冊不僅介紹了測量甲烷排放量所需的設備和設置方法及測量注意事項，還記載了低甲烷牛品種育種改良的可能性。

隨着引進甲烷測量系統的機構增加，有望加速低甲烷排放技術的開發。

鈴木組長助理表示：「與此前的標準法相比，透過採用餵食器和新開發公式，可以測量的頭數將放大性增加，因此首先打算開發培育低甲烷牛品種的技術。雖然分析的頭數還比較少，但已透過農林水產省的專案應答，甲烷排放量會遺傳。今後計劃增加分析的頭數，量化遺傳程度，並將資料用於育種專案。具體來說，透過與都道府縣的研究機構和大學合作，在5年内測量一千頭以上，以獲得個別差異和遺傳率等育種所需的資料。另外，還將驗證其用於評估開發減量甲烷的補充劑的可能性。如果能實施，就有望在各個研究機構驗證各種想法。」

原文：《科學新聞》
翻譯編輯：JST客觀日本編輯部