日本农研机构畜产研究部门乳牛精密管理研究领域乳牛精密营养管理团队的组长助理铃木知之等人与广岛大学、家畜改良中心鸟取牧场、群马县畜产试验场和兵库县立农林水产技术综合中心于6月9日宣布，共同开发出了一种新的甲烷嗅探法计算公式，该公式比原来更简单，可根据呼气中的甲烷/二氧化碳浓度比计算牛打嗝的甲烷排放量。经证实，该方法能高精度推算饲养奶牛和肉牛的甲烷排放量，还可以评估不同饲料的甲烷排放量差异。日本农研机构担任代表的“气候变化减缓联盟”在农研机构的网站上公开了包括这项成果在内的《 牛瘤胃发酵甲烷排放量推算手册 》”。使用该手册有望加速开发削减牛的甲烷排放量。

图1：牛呼气测量系统
通过嗅探法测量奶牛的呼气（供图：农研机构）。提供饲料前测量牛在挤奶过程中在饲料槽中的呼气。

牛有四个胃，吃进去的饲料在第一个胃和第二个胃之间来回移动，因此这两个胃统称为瘤胃或者反刍胃。吃下去的饲料被瘤胃中的各种微生物分解，产生的温室气体甲烷和二氧化碳等随着打嗝被排出。

据推测，全球每年牛等反刍家畜消化道发酵产生的甲烷约为20亿吨（按CO2换算），预计占全球农林水产领域排放的温室气体（约4～5％）的16％。

农林水产省的《绿色粮食系统战略》计划在2050年之前实现农林牧渔业二氧化碳零排放，作为该战略的一部分就要求开发减少牛打嗝排放的甲烷的技术。

另一方面，直到现在，牛的甲烷排放量测量仅限于使用专用测量室的标准法。这种方法要逐一测量每头牛的甲烷排放总量，虽然精度很高，但系统的建设和维护成本也很高，在日本只有农研机构拥有这种系统。此外，测量一头牛大约需要一周时间，因此很难将该系统导入到普通饲养设施内。

因此，研究团队此次开发了比欧洲大约10年前开发并投入使用的嗅探法更简单易用的计算公式。

图2：用泵吸入饲料槽中的气体，用另一个房间的气体分析仪分析浓度（供图：农研机构）

嗅探法是利用检测气体泄漏的方法开发出来的。采集一头牛每天呼出的部分气体，根据呼气中的甲烷/二氧化碳浓度比和产奶量等来推算甲烷排放量。该系统由便携式气体分析仪等构成，一套系统可以测量50～60头牛，安装简单，可以广泛引进。具体来说，如果是奶牛，通过在挤奶机器人的饲料槽附近设置吸泵，就可以识别并测量每头前来挤奶的奶牛的呼气（每头奶牛每天2～4次，每次约6分钟）。

新计算公式（新开发公式）是以该机构此前积累的用标准法测量的121头牛的甲烷测量值为基础，通过分析嗅探法的相关数据开发出来的。新开发公式如下。

CH4（升/天）＝5029×CH4/CO2＋0.536×体重（千克）＋8.76×能量校正奶量（千克/天）-507

研究团队使用标准法、基于嗅探法的常规公式和新开发公式，通过18头奶牛评估精度发现，新开发公式以高精度再现了标准法的数值。确认具有与常规公式相同或更高的精度。

此外，还研究了新开发公式能否用于饲料评估。一般来说，甲烷排放随着饲料中纤维量的增加而增加，研究团队还验证了新开发公式能否反映这一点。

结果显示，与标准法一样，纤维含量越多甲烷排放量就越高。

新开发公式是根据日本国内饲养的牛的数据开发出来的，无需孕后天数这种此前难以掌握的变量，更容易使用，而且能以更高的精度推算甲烷排放量。

针对肉牛同样开发出了利用在可以识别个体的带门饲料槽（门式喂食器）中采集的气体的计算公式，并确认了精度。

经实验证实，可以推算出日本国内普遍饲养的奶牛（荷斯坦牛）和肉牛（荷斯坦牛、杂交牛及黑毛和牛）的甲烷排放量。

研究团队将这些成果汇总成测量大量牛的甲烷排放量的使用手册《牛瘤胃发酵甲烷排放量推算手册》，并公开发布。手册不仅介绍了测量甲烷排放量所需的设备和设置方法及测量注意事项，还记载了低甲烷牛品种育种改良的可能性。

随着引进甲烷测量系统的机构增加，有望加速低甲烷排放技术的开发。

铃木组长助理表示：“与此前的标准法相比，通过采用喂食器和新开发公式，可以测量的头数将爆发性增加，因此首先打算开发培育低甲烷牛品种的技术。虽然分析的头数还比较少，但已通过农林水产省的项目确认，甲烷排放量会遗传。今后计划增加分析的头数，量化遗传程度，并将数据用于育种项目。具体来说，通过与都道府县的研究机构和大学合作，在5年内测量一千头以上，以获得个体差异和遗传率等育种所需的数据。另外，还将验证其用于评估开发减少甲烷的补充剂的可能性。如果能实现，就有望在各个研究机构验证各种想法。”

原文：《科学新闻》
翻译编辑：JST客观日本编辑部