甲烷是气候变化的第二大驱动因素，而人类活动导致的甲烷排放大多来自畜牧业。
研究表明，给奶牛补充海藻有助于减少其甲烷排放。
然而，将海藻商业化用作牛饲料添加剂涉及许多步骤，而且需要获得监管机构批准。
甲烷是一种寿命较短但效力强大的温室气体，也是仅次于二氧化碳的气候变化第二大驱动因素。人为活动产生的甲烷排放大多来自畜牧业。
农业甲烷排放中约有70%来自肠道发酵——这是奶牛和其他食草动物分解植物时在胃中发生的化学反应。动物通过打嗝排出大部分甲烷，其余则以肠胃胀气的形式排出。
全球约有10亿头牛，因此减少肠道甲烷是降低整体甲烷排放的有效途径。但大多数方法并不划算，例如改变奶牛的饮食，给它们喂更易消化的饲料或增加脂肪摄入。2015年的一项研究指出，在牛的常规饲料中添加海藻不具成本效益。该研究提出，这样做可能减少甲烷产生，但研究是在实验室中进行的，并未涉及活体动物。
我们研究可持续 农业，重点关注畜牧业。在一项最新发表的研究中，我们表明，将红海藻（Asparagopsis）用作饲料补充剂，可以在不影响肉质的情况下降低甲烷排放和饲料成本。如果这些发现能够扩大应用规模并实现商业化，就可能推动牛只养殖业转型，使其在经济和环境方面都更具可持续性。
消化植物的机器
牛、羊和山羊等反刍动物能够消化植物材料，而这些材料人类以及猪、鸡等单胃动物无法消化。这种独特能力源于反刍动物由四个部分组成的胃，尤其是瘤胃。瘤胃中有多种微生物，它们会发酵饲料，将其分解为营养物质。
这一过程还会产生奶牛身体无法吸收的副产物，例如二氧化碳和氢气。产甲烷微生物（称为产甲烷菌）利用这些化合物形成甲烷，随后甲烷被奶牛排出体外。
我们最初在2019年的一项研究中分析了这个问题。这是首个在牛身上而非实验室中开展的此类研究。研究中，我们发现，每天在奶牛饲料中添加约10盎司海藻，可使甲烷排放最多减少67%。然而，食用如此大量海藻的牛摄入的饲料较少，导致产奶量下降——这对奶农来说显然是个缺点。
我们的新研究旨在回答几个对考虑给牛使用海藻补充剂的农户至关重要的问题：海藻储存长达三年后是否仍保持稳定；奶牛胃中产甲烷的微生物是否会适应海藻，从而使其失效；以及奶牛所吃的饲料类型是否会改变海藻减少甲烷排放的效果。此次研究使用的海藻也少于2019年的研究。
少吃饲料，长得更好
在这项研究中，我们连续21周每天在21头肉牛的饲料中添加每头1.5至3盎司海藻。与牛饲料中的大多数新成分一样，牛需要一些时间适应海藻的味道，但几周内就习惯了。
正如我们预期的那样，随着牛体内产生的甲烷减少，它们排出的氢气大幅增加，最多增加750%，而且大多经由口腔排出。氢气对环境的影响极小。海藻补充剂没有影响动物的二氧化碳排放。
我们还发现，在冰箱中储存三年的海藻仍然有效，而且奶牛消化系统中的微生物并未适应海藻，也没有因此抵消其作用。
实验期间，我们给每头牛喂了三种不同的日粮。这些日粮含有不同数量的干草，例如苜蓿干草和小麦干草，这类饲料统称为粗饲料。牛也可以吃新鲜牧草、谷物、糖蜜，以及杏仁壳和棉籽等副产品。
奶牛日粮中粗饲料比例越高，瘤胃中的甲烷产量就越高。因此，我们想了解粗饲料比例是否也会影响海藻减少甲烷总产量的效果。食用高粗饲料日粮的牛，甲烷排放减少了33%至52%，具体幅度取决于其海藻摄入量。食用低粗饲料日粮的牛，甲烷排放减少了70%至80%。这种差异可能反映出低纤维日粮牛只肠道中参与甲烷产生的酶含量较低。
一项重要发现是，与食用常规日粮的牛相比，我们研究中的阉牛将饲料转化为体重的效率最高提高了20%。这一好处可能降低农户的生产成本，因为他们需要购买的饲料会更少。例如，我们估算，育肥1,000头肉牛的生产者——也就是给牛喂高能量日粮，使其生长并增加肌肉——可根据牛的海藻摄入量，将饲料成本降低40,320至87,320美元。
我们尚不确定给牛补充海藻为何有助于它们将更多日粮转化为体重增长。然而，先前研究表明，一些瘤胃微生物可以利用不再用于产生甲烷的氢气，生成高能量密度营养物质，奶牛随后可以利用这些营养物质促进生长。
消费者小组品尝了本研究中饲养的牛所产的肉，他们没有发现食用海藻的牛与未食用海藻的牛，其肉质在嫩度、多汁性或风味方面存在差异。
将海藻商业化用作牛饲料添加剂需要经历许多步骤。首先，科学家需要开发水产养殖技术，以便在海洋中或陆上水槽中大规模生产海藻。美国食品药品监督管理局还必须批准将海藻用作商业牛只的饲料补充剂。
农户和牧场主也可以因减少牛只排放而获得收入。气候科学家需要就如何量化、监测和核实牛只甲烷减排量提供指导。此类规则可以让养牛户从世界各地的碳抵消计划中获得额度。
