文章三
反刍动物因其低饲料利用率以及高甲烷排放备受争议，但它们可以将人类不可食用的纤维素（草和作物秸秆等）转化为高质量的动物蛋白从而缓解饲料与口粮之间的竞争压力，因此究竟是反刍动物还是单胃动物更有利于环境保护和粮食安全，目前尚未有定论。浙江大学环境与资源学院谷保静教授等在国家自然科学基金等项目的资助下，通过单胃动物替代反刍动物的反事实分析与生命周期分析，量化对比分析了反刍动物与单胃动物在饲料生产与牲畜养殖两阶段的氮与温室气体排放的差异。
研究发现：单胃动物替代反刍动物之后，将增加7 Tg N（1 Tg =1012 g）的氮排放和3 Pg CO2-e（1 Pg=1015g）的温室气体排放。向空气排放的NH3和向水体排放的NO3-分别增加13%（3 Tg）和18%（5 Tg），而N2O和NOX排放分别减少14%（-0.3 Tg）和17%（-0.04 Tg）。
大量增加的氮排放主要是由单胃动物在饲料生产阶段需要更多的耕地和化肥投入导致。剧增的粮食饲料需求带来的高耕地需求会引发森林砍伐转化为耕地，释放出大量温室气体。单胃动物替代反刍动物后需要额外2.7亿公顷的耕地来生产饲料，也就意味着相应面积森林的消失，对应会导致5.1 Pg CO2-e来自土地利用变化的温室气体排放。
在草地承载力和秸秆资源的限制下测算出全球可将12%的畜牧生产从单胃动物转向反刍动物（SYS情景），可减少 2 Tg的氮排放，优化后的饲料生产将节约3869万公顷的耕地，可多养活5.3亿人或者全部还林会减少 862 Tg的温室气体排放。
如果最大限度利用作物秸秆（假设秸秆不还田），可转化全球20%的畜禽蛋白从单胃动物到反刍动物蛋白，从而可减少4 Tg氮排放，释放出7251万公顷的耕地，可多养活9.4亿人口。相较于养殖结构优化情景（SYS和SYS2情景），养殖水平优化情景即提升饲料种植和畜禽养殖水平的情景（FED情景）减排效率更高，但是无法节约粮食与释放耕地，不能为粮食安全做出贡献。而本文提倡ALL情景（结合SYS和FEED情景）的实施，可实现粮食安全、环境保护与温室气体减排的多赢，并带来4680亿美元的效益。
本文统筹考虑饲料种植和畜禽养殖的全过程，量化了各国家的单胃动物和反刍动物对环境、气候和粮食安全的贡献，证明了从全链条生产角度反刍动物比单胃动物更有利于可持续发展。同时，一方面从供应端，提出切实可行的提升养殖效率降低排放的方案，充分利用人类当前难以利用的纤维素，减少资源浪费；另一方面从需求端引导居民合理平衡反刍动物和单胃动物的蛋白质摄取，减少饲养“排放高且耕地占用多”的畜禽。这为实现多个联合国可持续发展目标提供了一条有效路径。
该研究结果以题为“A 12% switch from monogastric to ruminant livestock production can reduce emissions and boost crop production for 525 million people”发表于Nature Food，论文第一作者为浙江大学科研助理程露曦，通讯作者为谷保静教授。
