Sun Jin Hur;Jae Min Kim;Dong Gyun Yim;Yohan Yoon;Sang Suk Lee;Cheorun Jo
Animal Bioscience
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제37권3호
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pp.405-418
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2024
In recent years, there has been a growing argument attributing the primary cause of global climate change to livestock industry, which has led to the perception that the livestock industry is synonymous with greenhouse gas (GHG) emissions. However, a closer examination of the global GHG emission by sector reveals that the energy sector is responsible for the majority, accounting for 76.2% of the total, while agriculture contributes 11.9%. According to data from the Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO), the total GHG emissions associate with the livestock supply chain amount to 14.5%. Within this, emissions from direct sources, such as enteric fermentation and livestock manure treatment, which are not part of the front and rear industries, represent only 7%. Although it is true that the increase in meat consumption driven by global population growth and rising incomes, has contributed to higher methane (CH4) emissions resulting from enteric fermentation in ruminant animals, categorizing the livestock industry as the primary source of GHG emissions oversimplifies a complex issue and disregards objective data. Therefore, it may be a misleading to solely focus on the livestock sector without addressing the significant emissions from the energy sector, which is the largest contributor to GHG emissions. The top priority should be the objective and accurate measurement of GHG emissions, followed by the development and implementation of suitable reduction policies for each industrial sector with significant GHG emissions contributions.
This study presents trends and projected estimates of methane and nitrous oxide emissions from livestock of India vis-$\grave{a}$-vis world and developing countries over the period 1961 to 2010 estimated based on IPCC guidelines. World enteric methane emission (EME) increased by 54.3% (61.5 to $94.9{\times}10^9kg$ annually) from the year 1961 to 2010, and the highest annual growth rate (AGR) was noted for goat (2.0%), followed by buffalo (1.57%) and swine (1.53%). Global EME is projected to increase to $120{\times}10^9kg$ by 2050. The percentage increase in EME by Indian livestock was greater than world livestock (70.6% vs 54.3%) between the years 1961 to 2010, and AGR was highest for goat (1.91%), followed by buffalo (1.55%), swine (1.28%), sheep (1.25%) and cattle (0.70%). In India, total EME was projected to grow by $18.8{\times}10^9kg$ in 2050. Global methane emission from manure (MEM) increased from $6.81{\times}10^9kg$ in 1961 to $11.4{\times}10^9kg$ in 2010 (an increase of 67.6%), and is projected to grow to $15{\times}10^9kg$ by 2050. In India, the annual MEM increased from $0.52{\times}10^9kg$ to $1.1{\times}10^9kg$ (with an AGR of 1.57%) in this period, which could increase to $1.54{\times}10^9kg$ in 2050. Nitrous oxide emission from manure in India could be $21.4{\times}10^6kg$ in 2050 from $15.3{\times}10^6kg$ in 2010. The AGR of global GHG emissions changed a small extent (only 0.11%) from developed countries, but increased drastically (1.23%) for developing countries between the periods of 1961 to 2010. Major contributions to world GHG came from cattle (79.3%), swine (9.57%) and sheep (7.40%), and for developing countries from cattle (68.3%), buffalo (13.7%) and goat (5.4%). The increase of GHG emissions by Indian livestock was less (74% vs 82% over the period of 1961 to 2010) than the developing countries. With this trend, world GHG emissions could reach $3,520{\times}10^9kg$$CO_2$-eq by 2050 due to animal population growth driven by increased demands for meat and dairy products in the world.
Objective: This study was aimed at evaluating effects of cattle breed resources and alternative mixed-feeding practices on meat productivity and emission intensities from household farming systems (HFS) in Daklak Province, Vietnam. Methods: Records from Local $Yellow{\time}Red$ Sindhi (Bos indicus; Lai Sind) and 1/2 Limousin, 1/2 Drought Master, and 1/2 Red Angus cattle during the growth (0 to 21 months) and fattening (22 to 25 months) periods were used to better understand variations on meat productivity and enteric methane emissions. Parameters were determined by the ruminant model. Four scenarios were developed: (HFS1) grazing from birth to slaughter on native grasses for approximately 10 h plus 1.5 kg dry matter/d (0.8% live weight [LW]) of a mixture of guinea grass (19%), cassava (43%) powder, cotton (23%) seed, and rice (15%) straw; (HFS2) growth period fed with elephant grass (1% of LW) plus supplementation (1.5% of LW) of rice bran (36%), maize (33%), and cassava (31%) meals; and HFS3 and HFS4 computed elephant grass, but concentrate supplementation reaching 2% and 1% of LW, respectively. Results: Results show that compared to HFS1, emissions ($72.3{\pm}0.96kg\;CH_4/animal/life$; least squares $means{\pm}standard$ error of the mean) were 15%, 6%, and 23% lower (p<0.01) for the HFS2, HFS3, and HFS4, respectively. The predicted methane efficiencies ($CO_2eq$) per kg of LW at slaughter ($4.3{\pm}0.15$), carcass weight ($8.8{\pm}0.25kg$) and kg of edible protein ($44.1{\pm}1.29$) were also lower (p<0.05) in the HFS4. In particular, irrespective of the HSF, feed supply and ratio changes had a more positive impact on emission intensities when crossbred 1/2 Red Angus cattle were fed than in their crossbred counterparts. Conclusion: Modest improvements on feeding practices and integrated modelling frameworks may offer potential trade-offs to respond to climate change in Vietnam.
Sheanut cake (SNC), expeller (SNE) and solvent extractions (SNSE) samples were evaluated to determine their suitability in animal feeding. The CP content was highest in SNSE (16.2%) followed by SNE (14.7%) and SNC (11.6%). However, metabolizable energy (ME, MJ/kg) was maximum in SNC (8.2) followed by SNE (7.9) and SNSE (7.0). The tannin phenol content was about 7.0 per cent and mostly in the form of hydrolyzable tannin (HT), whereas condensed tannin (CT) was less than one per cent. The in vitro gas production profiles indicated similar y max (maximum potential of gas production) among the 3 by-products. However, the rate of degradation (k) was maximum in SNC followed by SNE and SNSE. The $t^{1/2}$ (time taken for reaching half asymptote) was lowest in SNC (14.4 h) followed by SNE (18.7 h) and SNSE (21.9 h). The increment in the in vitro gas volume (ml/200 mg DM) with PEG (polyethylene glycol)-6000 (as a tannin binder) addition was 12.0 in SNC, 9.6 in SNE and 11.0 in SNSE, respectively. The highest ratio of $CH_4$ (ml) reduction per ml of the total gas, an indicator of the potential of tannin, was recorded in SNE (0.482) followed by SNC (0.301) and SNSE (0.261). There was significant (p<0.05) reduction in entodinia population and total protozoa population. Differential protozoa counts revealed that Entodinia populations increased to a greater extent than Holotricha when PEG was added. This is the first report on the antimethanogenic property of sheanut byproducts. It could be concluded that all the three forms of SN byproducts are medium source of protein and energy for ruminants. There is a great potential for SN by-products to be incorporated in ruminant feeding not only as a source of energy and protein, but also to protect the protein from rumen degradation and suppress enteric methanogenesis.
Background: Dietary manipulation is a common practice to mitigate gaseous emission from livestock production facilities, and the variation of fat level in the diet has shown great influence on ruminal volatile fatty acids (VFA) and enteric methane generation. The changes in dietary fat levels influence rumen chemistry that could modify manure nutrient composition along with odor and gaseous emissions from manure management facilities. Methods: A field experiment was carried out on beef cattle feedlots to investigate the effect of four levels of dietary fat concentrations (3 to 5.5 %) on the manure composition and gaseous emissions (methane-$CH_4$, nitrous oxide-$N_2O$, carbon dioxide-$CO_2$ and hydrogen sulfide-$H_2S$) from the feedlot pen surface. The experiment was carried out over a 5-month period from June to October during North Dakota's summer-fall climatic condition. Air and manure sampling was conducted five times at a 20-30 day intervals. Results: Overall, this research indicated that fat levels in diet have no or little effect on the nutrient composition of manure and gaseous emission from the pens with cattle fed with different diet. Though significant variation of gaseous emission and manure composition were observed between different sampling periods, no effect of high fat diet was observed on manure composition and gaseous emission. Conclusions: It can be concluded that addition of fat to animal diet may not have any impact on gaseous emission and manure compositions.
본 연구는 국내 고유종인 한우에서 1) 농후사료 급여 후 조사료 급여, 2) 조사료 급여 후 농후사료 급여, 3) TMR 급여의 총 세 가지 형태의 사료급여가 반추위 발효성상, 총 가스 및 메탄 발생량에 미치는 영향을 in vitro로 평가하기 위해 수행되었다. 사료 급여 형태에 따라 반추위 환경이 변화할 것으로 가설을 세우고, 옥수수 (M)와 티모시 (T)를 기질로 하여 반추위액의 24시간 in vitro 배양을 실시하였다. 따라서 시험 처리구는 총 6개로 구성되었다: M1, M2, M3, T1, T2, T3. 반추위 pH는 사료 급여방식 2에서 다른 처리구보다 높았고 (P < 0.001), 티모시 기질에서 옥수수 기질보다 높았다 (P < 0.001). 휘발성 지방산 (VFA; volatile fatty acid) 조사항목들 (Total VFA, acetate, propionate, butyrate, valerate)은 사료 급여방식 1에서 가장 높았고 급여방식 2에서 가장 낮았으며 (P < 0.001), 옥수수 기질에서 더 많이 생산되었다 (P < 0.001). 반추위액 내 acetate:propionate 비율은 사료 급여방식에 따른 효과는 없었으나 (P = 0.116), 티모시 기질이 옥수수 기질보다 더 높은 값을 나타냈다 (P < 0.001). 암모니아태 질소 (NH3-N)는 사료 급여방식 1에서 다른 처리구보다 높았으며(P < 0.001), 티모시 기질에서 높은 수치를 보였다 (P < 0.001). 총 가스 및 메탄가스 발생량은 사료 급여방식 1에서 가장 높았고(P < 0.001), 옥수수 기질에서 더 많이 생산되었다 (P < 0.001). 메탄은 이산화탄소의 20배 이상의 지구온난화효과를 갖는 것으로 알려져 있고, 반추가축이 섭취한 에너지의 손실로 작용하고 있어 장내발효 메탄 발생량을 저감하는 것은 매우 중요한 과제라 할 수 있다. 반추가축에서 사료급여 방식에 따른 메탄 발생량 차이에 대한 결론을 얻기 위해서는 보다 다각적인 형태의 연구가 필요할 것으로 사료된다.
Eska Nugrahaeningtyas;So-Hee Jeong;Eliza Novianty;Mohammad Ataallahi;Geun Woo Park;Kyu-Hyun Park
Journal of Animal Science and Technology
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제65권2호
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pp.459-472
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2023
Korea is currently developing country-specific emission factors to support the 2050 zero-carbon campaign. Dairy cattle represent one of the largest livestock industries in Korea, and the industry is estimated to continue increasing because of an increase in milk demand. However, country-specific emission factors for dairy cattle are currently only available for calculating methane (CH4) emissions from enteric fermentation. Two experiments were conducted to evaluate CH4 and nitrous oxide (N2O) fluxes from sawdust-bedded barn in dairy cow and steer, as well as dairy cattle manure composting lots. The greenhouse gas (GHG) fluxes were quantified using the open-chamber method and gas chromatography. CH4 fluxes from steer, dairy cow, and manure compost were 27.88 ± 5.84, 36.12 ± 10.85, and 259.44 ± 61.78 ㎍/head/s, respectively. N2O fluxes from steer, dairy cow, and manure compost were 14.04 ± 1.27, 4.11 ± 1.57, and 3.97 ± 1.08 ㎍/head/s, respectively. The result of this study can be used to construct country-specific data for GHG emissions from manure management. Thus, the application of mitigation strategies can be prioritized based on the GHG profile and targeted source.
Kim, Hanbeen;Lee, Hyo Gun;Baek, Youl-Chang;Lee, Seyoung;Seo, Jakyeom
Journal of Animal Science and Technology
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제62권1호
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pp.31-42
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2020
The aim of this study was to investigate the effects of 3-nitrooxypropanol (NOP) on gas production, rumen fermentation, and animal performances depending on animal type using a meta-analysis approach. A database consisted of data from 14 studies, 18 experiments and 55 treatments. The supplementation of NOP linearly decreased methane (CH4) emissions [g/kg dry matter intake (DMI)] regardless of animal type and length of experimental period (beef, p < 0.0001, R2 = 0.797; dairy, p = 0.0003, R2 = 0.916; and long term, p < 0.0001, R2 = 0.910). The total volatile fatty acids (VFA) concentration and the proportion of acetate, based on beef cattle database, were significantly decreased with increasing NOP supplementation (p = 0.0015, R2 = 0.804 and p = 0.0003, R2 = 0.918), whereas other individual VFAs was increased. Based on the dairy database, increasing levels of NOP supplementation linearly decreased proportion of acetate (p = 0.0284, R2 = 0.769) and increased that of valerate (p = 0.0340, R2 = 0.522), regardless of significant change on other individual VFAs. In animal performances, the DMI, from beef cattle database, tended to decrease when the levels of NOP supplementation increased (p = 0.0574, R2 = 0.170), whereas there was no significant change on DMI from dairy cattle database. The NOP supplementation tended to decrease milk yield (p = 0.0606, R2 = 0.381) and increase milk fat and milk protein (p = 0.0861, R2 = 0.321, p = 0.0838, R2 = 0.322). NOP is a viable candidate as a feed additive because of its CH4 mitigation effects, regardless of animal type and experiment period, without adverse effects on animal performances.
Boontiam, Waewaree;Shin, Yongjin;Choi, Hong Lim;Kumari, Priyanka
Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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제29권12호
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pp.1805-1811
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2016
The goal of this study was to estimate the emissions of greenhouse gases (GHG), namely methane ($CH_4$), nitrous oxide ($N_2O$), and carbon dioxide ($CO_2$) from poultry and pig production in South Korea over the last 10 years (2005 through 2014). The calculations of GHG emissions were based on Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) guidelines. Over the study period, the $CH_4$ emission from manure management decreased in layer chickens, nursery to finishing pigs and gestating to lactating sows, but there was a gradual increase in $CH_4$ emission from broiler chickens and male breeding pigs. Both sows and nursery to finishing pigs were associated with greater emissions from enteric fermentation than the boars, especially in 2009. Layer chickens produced lower direct and indirect $N_2O$ emissions from 2009 to 2014, whereas the average direct and indirect $N_2O$ emissions from manure management for broiler chickens were 12.48 and $4.93Gg\;CO_2-eq/yr$, respectively. Annual direct and indirect $N_2O$ emissions for broiler chickens tended to decrease in 2014. Average $CO_2$ emission from direct on-farm energy uses for broiler and layer chickens were 46.62 and $136.56Gg\;CO_2-eq/yr$, respectively. For pig sectors, the $N_2O$ emission from direct and indirect sources gradually increased, but they decreased for breeding pigs. Carbon dioxide emission from direct on-farm energy uses reached a maximum of $53.93Gg\;CO_2-eq/yr$ in 2009, but this total gradually declined in 2010 and 2011. For boars, the greatest $CO_2$ emission occurred in 2012 and was $9.44Gg\;CO_2-eq/yr$. Indirect $N_2O$ emission was the largest component of GHG emissions in broilers. In layer chickens, the largest contributing factor to GHG emissions was $CO_2$ from direct on-farm energy uses. For pig production, the largest component of GHG emissions was $CH_4$ from manure management, followed by $CO_2$ emission from direct on-farm energy use and $CH_4$ enteric fermentation emission, which accounted for 8.47, 2.85, and $2.82Gg-CO_2/yr$, respectively. The greatest GHG emission intensity occurred in female breeding sows relative to boars. Overall, it is an important issue for the poultry and pig industry of South Korea to reduce GHG emissions with the effective approaches for the sustainability of agricultural practices.
Background: Enteric methane ($CH_4$) accounts for about 70% of total $CH_4$ emissions from the ruminant animals. Researchers are exploring ways to mitigate enteric $CH_4$ emissions from ruminants. Recently, nano zinc oxide (nZnO) has shown potential in reducing $CH_4$ and hydrogen sulfide ($H_2S$) production from the liquid manure under anaerobic storage conditions. Four different levels of nZnO and two types of feed were mixed with rumen fluid to investigate the efficacy of nZnO in mitigating gaseous production. Methods: All experiments with four replicates were conducted in batches in 250 mL glass bottles paired with the ANKOM$^{RF}$ wireless gas production monitoring system. Gas production was monitored continuously for 72 h at a constant temperature of $39{\pm}1^{\circ}C$ in a water bath. Headspace gas samples were collected using gas-tight syringes from the Tedlar bags connected to the glass bottles and analyzed for greenhouse gases ($CH_4$ and carbon dioxide-$CO_2$) and $H_2S$ concentrations. $CH_4$ and $CO_2$ gas concentrations were analyzed using an SRI-8610 Gas Chromatograph and $H_2S$ concentrations were measured using a Jerome 631X meter. At the same time, substrate (i.e. mixed rumen fluid+ NP treatment+ feed composite) samples were collected from the glass bottles at the beginning and at the end of an experiment for bacterial counts, and volatile fatty acids (VFAs) analysis. Results: Compared to the control treatment the $H_2S$ and GHGs concentration reduction after 72 h of the tested nZnO levels varied between 4.89 to 53.65%. Additionally, 0.47 to 22.21% microbial population reduction was observed from the applied nZnO treatments. Application of nZnO at a rate of $1000{\mu}g\;g^{-1}$ have exhibited the highest amount of concentration reductions for all three gases and microbial population. Conclusion: Results suggest that both 500 and $1000{\mu}g\;g^{-1}$ nZnO application levels have the potential to reduce GHG and $H_2S$ concentrations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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