劉國(guó)偉

聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)（IPCC）的報(bào)告曾指出，非二氧化碳溫室氣體尤其是甲烷的深度減排，將是全球升溫控制在1.5攝氏度以下的必要條件。說(shuō)起甲烷排放，很多人可能會(huì)先想到油氣行業(yè)，其實(shí)牲畜消化過(guò)程中形成的甲烷也是應(yīng)對(duì)氣候變化的重大挑戰(zhàn)。近年來(lái)，有一種名為“紫杉狀海門(mén)冬”的海藻震驚了畜牧業(yè)。各大媒體報(bào)道稱(chēng)，研究人員發(fā)現(xiàn)在飼料中添加少量的這種海藻，就能使牛排放的甲烷減少99%。它真有如此神奇的作用嗎？

消化效率低致甲烷排放量高

甲烷是一種強(qiáng)力溫室氣體，對(duì)大氣的增溫效應(yīng)遠(yuǎn)高于二氧化碳。美國(guó)《麻省理工科技評(píng)論》雜志稱(chēng)，全球牲畜每年排放的溫室氣體中，有40%來(lái)自消化過(guò)程中產(chǎn)生的甲烷，這些甲烷95%從牲畜口鼻排出，剩下的以屁的形式排出。

牛和其它反芻動(dòng)物通過(guò)腸道發(fā)酵的過(guò)程，在胃部細(xì)菌的幫助下消化富含纖維素的食物，這正是它們能吃草為生的原因所在。消化反芻過(guò)程中，瘤胃里的細(xì)菌通常會(huì)調(diào)動(dòng)酶，而這些酶會(huì)產(chǎn)生甲烷，這么一來(lái)動(dòng)物在產(chǎn)生甲烷廢氣時(shí)就浪費(fèi)了食物2%～15%的能量。甲烷的產(chǎn)生代表消化效率不佳。

為了減少這部分甲烷，全球研究機(jī)構(gòu)多年來(lái)從飼料研發(fā)、繁殖特定品種的低甲烷排放牲畜、尋找疫苗等方向進(jìn)行突破。實(shí)踐中，人們雖然發(fā)現(xiàn)在飼料中添加油料或油料種子可以助消化、減少甲烷排放，但從草料改為基于糧食和油料的飼料往往意味著從牧場(chǎng)放養(yǎng)到集中飼養(yǎng)的轉(zhuǎn)變。全球環(huán)境獨(dú)立研究機(jī)構(gòu)“世界觀察研究所”研究員勞拉·雷諾茲認(rèn)為：“除了減少牲畜的總體數(shù)量，沒(méi)有其他明確的途徑可以讓牲畜生產(chǎn)‘氣候友好型肉類(lèi)’?！?/p>

“紫杉狀海門(mén)冬”帶來(lái)新機(jī)遇

把紫杉狀海門(mén)冬作為牲畜飼料添加劑的嘗試，給牲畜飼養(yǎng)行業(yè)的甲烷減排帶來(lái)了機(jī)遇。

《南海常見(jiàn)大型海藻圖鑒》介紹，紫杉狀海門(mén)冬這種海藻生于低潮線下的礁石或珊瑚上，在我國(guó)廣東、海南、福建和臺(tái)灣沿海均有分布。從外形上看，它沒(méi)有什么特殊之處：圓柱形藻體暗紅褐色或紫紅色，株高6到12厘米;藻體直立叢生，下部分枝很少，上部短枝上生有細(xì)密小枝，雌雄異體。若非當(dāng)下嚴(yán)峻的甲烷減排形勢(shì)，這種海藻恐怕不會(huì)引起多少人的興趣。

2016年1月，澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織（CSIRO）的羅伯特·金利及該國(guó)詹姆斯庫(kù)克大學(xué)的3位學(xué)者在《動(dòng)物生產(chǎn)科學(xué)》期刊上，發(fā)表了題為《紫杉狀海門(mén)冬與瘤胃液在體外發(fā)酵過(guò)程中可有效抑制甲烷生成》的論文。瘤胃是反芻動(dòng)物的第一胃，是迄今已知的降

解纖維物質(zhì)能力最強(qiáng)的天然發(fā)酵罐。

該論文的結(jié)論是：“紫杉狀海門(mén)冬添加劑量為1%時(shí)，可顯著減少甲烷生成;添加劑量大于等于2%時(shí)，可基本消除甲烷生成，同時(shí)對(duì)草料的發(fā)酵效率影響最小”。然而世界各大媒體報(bào)道該研究時(shí)強(qiáng)調(diào)了“99%的甲烷削減能力”，其實(shí)原論文并未提及99%數(shù)據(jù)，許是各大媒體基于原論文“基本消除”字樣而推出的數(shù)據(jù)。相關(guān)報(bào)道還忽略了，這項(xiàng)研究成果是基于體外模擬裝置發(fā)酵實(shí)驗(yàn)觀測(cè)得出的，該成果投入實(shí)用后的成效還有待觀察。

加國(guó)農(nóng)民海藻養(yǎng)牛啟發(fā)科學(xué)家

要說(shuō)這項(xiàng)研究的起源，還得從加拿大一位牧民說(shuō)起。加拿大愛(ài)德華王子島的牧民喬·多爾甘數(shù)年前就發(fā)現(xiàn)，海邊牧場(chǎng)的奶牛受孕更容易，產(chǎn)奶量也比內(nèi)陸牧場(chǎng)的奶牛多。2011年，多爾甘創(chuàng)立了“北大西洋有機(jī)產(chǎn)品”公司，專(zhuān)門(mén)在牧草缺乏季節(jié)為內(nèi)陸牧場(chǎng)的牲畜提供海藻。如此一來(lái)給牛喂海藻的做法逐漸在一些產(chǎn)奶區(qū)流行開(kāi)來(lái)。

出于拓展業(yè)務(wù)的需要，多爾甘找到了澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織（CSIRO）的羅伯特·金利來(lái)為自己的業(yè)務(wù)收集數(shù)據(jù)。金利和同事阿蘭·弗雷丁收集了多種海藻，把它們和牛的瘤胃液成分混合后，觀察其確切的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。出于環(huán)境學(xué)家的職業(yè)好奇心，金利還想了解牛飼料對(duì)腸道甲烷的影響，在實(shí)驗(yàn)室做體外模擬裝置發(fā)酵實(shí)驗(yàn)后，他發(fā)現(xiàn)收集來(lái)的海藻能減少16%的甲烷生成。 作為農(nóng)牧業(yè)大國(guó)，澳大利亞牛羊排放的甲烷約占該國(guó)溫室氣體總量的1/10。在聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織（CSIRO）工作期間，金利和詹姆斯庫(kù)克大學(xué)及畜牧業(yè)協(xié)會(huì)合作，篩選了多種海藻，測(cè)試它們對(duì)反芻動(dòng)物甲烷排放的影響，對(duì)比之后發(fā)現(xiàn)“紫杉狀海門(mén)冬”是上佳之選。

隨后，金利在羊身上做實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)添加1%的海藻就能使羊的甲烷排放削減60%，添加3%的海藻，甲烷減排效果達(dá)到80%。這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果令人備受鼓舞，接下來(lái)他們的實(shí)驗(yàn)主場(chǎng)開(kāi)始向美國(guó)加利福尼亞州轉(zhuǎn)移。

既減排甲烷又節(jié)省土地

僅在美國(guó)加州，就有180萬(wàn)頭奶牛和少量肉牛，它們每年排放的溫室氣體高達(dá)1150萬(wàn)噸的二氧化碳當(dāng)量（度量溫室效應(yīng)的基本單位，1噸甲烷的二氧化碳當(dāng)量是25噸），相當(dāng)于250萬(wàn)輛汽車(chē)的二氧化碳排放量。從全美來(lái)看，牲畜排放的甲烷量占該國(guó)甲烷排放總量的36%。

這些數(shù)字促使加州立法者2016年通過(guò)法律，要求到2030年，將加州的甲烷和其他短期污染物的排放量降低40%（以2013年為基準(zhǔn)）。巨大的減排壓力使當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門(mén)對(duì)澳大利亞的研究成果很感興趣，加州大學(xué)戴維斯分校承擔(dān)了相關(guān)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)工作。

加州大學(xué)戴維斯分校動(dòng)物科學(xué)家埃爾米亞斯·克布雷阿卜，是研究項(xiàng)目的牽頭人。他專(zhuān)注牲畜甲烷減排項(xiàng)目研究已經(jīng)十多年。在加州北部實(shí)驗(yàn)場(chǎng)里，克布雷阿卜和助手把12頭荷斯坦奶牛（身上分布著黑白斑狀花紋）分成3組：4頭吃牧草和較多量的海藻，4頭吃牧草和較少量的海藻，剩下的4頭只吃牧草。吃飽后的奶牛被引入觀測(cè)室，里面有測(cè)量甲烷量的傳感器，測(cè)量結(jié)果被傳到數(shù)據(jù)庫(kù)和智能手機(jī)上。

研究團(tuán)隊(duì)還在海藻中摻了糖漿，讓飼料更對(duì)奶牛的胃口。這個(gè)做法顯然吸取了英國(guó)之前在一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中的教訓(xùn)：體外模擬實(shí)驗(yàn)顯示咖喱也是不錯(cuò)的甲烷減排添加劑，但用活牛做實(shí)驗(yàn)，牛對(duì)咖喱毫無(wú)食欲。

2018年春天，克布雷阿卜的團(tuán)隊(duì)在奶牛實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，多種海藻的甲烷減排效果達(dá)到了30%，紫杉狀海門(mén)冬的減排效果更為突出，達(dá)到了58%。同年9月，克布雷阿卜表示，他的團(tuán)隊(duì)計(jì)劃從2018年10月開(kāi)始對(duì)肉牛飼料添加海藻進(jìn)行為期6個(gè)月的研究。

4月3日，克布雷阿卜在接受《環(huán)境與生活》雜志記者的郵件采訪時(shí)透露，對(duì)肉牛的實(shí)驗(yàn)仍在繼續(xù)，主要內(nèi)容為“測(cè)試飼料攝入、排放、體重增長(zhǎng)及其他指標(biāo)，以便更好地了解海藻對(duì)牲畜產(chǎn)量、甲烷排放、動(dòng)物福利和肉品口味的影響”。

雖然克布雷阿卜的研究結(jié)果不如澳大利亞的體外實(shí)驗(yàn)?zāi)敲赐怀?，但也足以吸引加州地區(qū)的許多奶農(nóng)了。畢竟甲烷生成被視為牲畜消化效率低下的表現(xiàn)，減少甲烷的生成也就意味著更高效的消化，牲畜食用海藻后能提高產(chǎn)肉和產(chǎn)奶量的秘密就在于此。

除了加州當(dāng)?shù)貒?yán)苛的甲烷減排政策對(duì)奶農(nóng)形成的現(xiàn)實(shí)壓力，“有機(jī)谷”組織（由加州1500多名奶農(nóng)自發(fā)成立）項(xiàng)目經(jīng)理喬納森·雷恩博德還揭示了海藻飼料吸引奶農(nóng)的經(jīng)濟(jì)因素：“如果奶牛消化效率能提升5%，就可能減少5%的養(yǎng)牛用地，這部分節(jié)省下來(lái)的土地就可以休耕或種植其他作物?！?/p>

按照這個(gè)邏輯放眼全球，海藻飼料的前景似乎風(fēng)光無(wú)限，但事實(shí)上該領(lǐng)域存在的困難和爭(zhēng)議比我們想象的要復(fù)雜得多。

海藻量產(chǎn)不足是短板

目前全球藻類(lèi)年產(chǎn)量（濕重）2500萬(wàn)噸，很多人對(duì)讓牲畜吃上紫杉狀海門(mén)冬充滿(mǎn)期待。可是，澳大利亞當(dāng)初用來(lái)做實(shí)驗(yàn)的紫杉狀海門(mén)冬是潛水員費(fèi)盡力氣從昆士蘭中部大凱珀?duì)枍u水下打撈上來(lái)的。加州大學(xué)戴維斯分校在做實(shí)驗(yàn)時(shí)為找到200公斤的這種海藻也傷透了腦筋，說(shuō)到底這些麻煩都來(lái)白一個(gè)問(wèn)題：紫杉狀海門(mén)冬尚未實(shí)現(xiàn)商業(yè)化種植，所以供應(yīng)嚴(yán)重不足。

杉狀海門(mén)冬目前仍無(wú)成熟的人工種植技術(shù)，但有的公司已經(jīng)開(kāi)始著手在這個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈上搞研發(fā)了。美國(guó)馬薩諸塞州格林菲爾德的一家生產(chǎn)商就在越南啟動(dòng)了稱(chēng)之為“綠色牧場(chǎng)”的項(xiàng)目，公司創(chuàng)始人喬西·戈德曼想在越南的海岸實(shí)現(xiàn)紫杉狀海門(mén)冬的成規(guī)模培植，目前尚未取得技術(shù)突破。

不過(guò)，即便這方面的技術(shù)瓶頸被打破，還存在一個(gè)障礙：全球的牲畜太多了，需要種植海藻的水域面積不可小覷。美國(guó)《國(guó)家地理》雜志載文稱(chēng)，僅僅滿(mǎn)足澳大利亞2900萬(wàn)頭牛1/10的飼料添加需求，就需要6000公頃的水域來(lái)種植海藻，美國(guó)9200萬(wàn)頭牛需要的海藻種植面積則是澳大利亞的3倍多。

添加海藻牛肉殘留致癌物？

拋開(kāi)上述的技術(shù)瓶頸，飼料添加海藻的推廣還面臨著一些安全性質(zhì)疑。新西蘭畜牧業(yè)溫室氣體研究聯(lián)合會(huì)（PGGRC）和昆士蘭詹姆斯庫(kù)克大學(xué)的科學(xué)家研究了5年后，發(fā)現(xiàn)一個(gè)嚴(yán)重的環(huán)境隱憂：和其他海藻一樣，紫杉狀海門(mén)冬會(huì)產(chǎn)生一種叫“三溴甲烷”的物質(zhì)，可能會(huì)破壞大氣中的臭氧層。新西蘭農(nóng)業(yè)溫室氣體研究中心副主任安迪·雷辛格認(rèn)為，三溴甲烷泄露到大氣的風(fēng)險(xiǎn)很高，藻類(lèi)種植場(chǎng)不可能完全控制好。

雷辛格稱(chēng)，牲畜食用海藻后甲烷削減效果明顯，實(shí)際上是海藻產(chǎn)生的三溴甲烷的功勞。三溴甲烷會(huì)與維生素B合力阻斷甲烷的產(chǎn)生。三溴甲烷是一種在實(shí)驗(yàn)室里很容易加工生產(chǎn)出來(lái)的化學(xué)物質(zhì)，雷辛格認(rèn)為，與其費(fèi)盡心思種海藻，不如直接給牲畜投喂三溴甲烷藥丸，既可以做到投送劑量精確，還可以避免大規(guī)模種植海藻引發(fā)的負(fù)面環(huán)境影響。

雷辛格更擔(dān)心的是農(nóng)牧產(chǎn)品中的三溴甲烷殘留問(wèn)題，他表示“無(wú)法想象新西蘭會(huì)允許三溴甲烷出現(xiàn)在乳制品產(chǎn)業(yè)鏈里”。

羅伯特·金利倒不擔(dān)心三溴甲烷的殘留，畢竟這種物質(zhì)的致癌性仍存在很大爭(zhēng)議。他表示對(duì)“三溴甲烷破壞臭氧層”的說(shuō)法尚不清楚。

多國(guó)角逐飼料添加劑研發(fā)

從飼料添加劑入手減少甲烷排放已然是各國(guó)的共識(shí)。研究人員做了各種嘗試，在飼料中添加的東西除了咖喱，還有大蒜、牛至（一種有香味的藥草）和肉桂等等，結(jié)果好壞參半。

擁有3億頭牛的印度，對(duì)海藻的研究進(jìn)展表現(xiàn)出濃厚興趣。從客觀條件上看，印度的海岸線很長(zhǎng)，技術(shù)成熟后當(dāng)?shù)厝藷o(wú)需土地、肥料和淡水等資源即可開(kāi)展海藻種植。

荷蘭帝斯曼集團(tuán)（DSM，專(zhuān)注于生命科學(xué)和性能材料的跨國(guó)公司）研究人員研發(fā)了名為“3NOP”的添加劑，在為期12周的荷斯坦奶牛實(shí)驗(yàn)中實(shí)測(cè)，可減少30%的甲烷排放量，奶牛產(chǎn)奶量未見(jiàn)減少，奶牛的體重還有所增長(zhǎng)?？瞬祭装⒉氛J(rèn)為這種產(chǎn)品的推廣潛力不小，因?yàn)榈鬯孤瘓F(tuán)旗下有生產(chǎn)企業(yè)而且掌控銷(xiāo)售渠道，能夠更快地提高產(chǎn)量和壓低成本。

我國(guó)目前在牲畜減排方面的研究和實(shí)踐成果，主要集中在“牲畜糞肥處理技術(shù)”方面。從中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所可以了解到，我國(guó)在“養(yǎng)殖模式下反芻動(dòng)物溫室氣體排放規(guī)律”方面的研究取得了較好進(jìn)展。2018年8月該飼料所與美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)舉行了“反芻動(dòng)物及其幼畜營(yíng)養(yǎng)代謝中美聯(lián)合研究中心”揭牌儀式，雙方將在反芻家畜生產(chǎn)系統(tǒng)溫室氣體排放和減排技術(shù)等方面開(kāi)展國(guó)際合作。我們期待，在不久的將來(lái)，我國(guó)也能在該領(lǐng)域取得令人矚目的成績(jī)。