反刍动物作为全球食物安全的重要支柱，同时也是全球温室气体清单的重要组成部分。培育兼具氮素高效利用与低甲烷排放特性的牲畜品种，已成为推动农业可持续发展的关键路径。本土牛种（Indigenous bovidae）经过长期自然与人工选择，对当地恶劣的自然与饲养环境具有极强的适应性，是家畜遗传育种的宝贵资源（图1）。在占全球陆地面积54%的草原上，饲养着10多亿头各类牛种，它们在维持生态系统功能和保障区域食物安全中扮演着不可替代的角色。然而，当前在全球温室气体清单编制中广泛采用的IPCC Tier2模型，是否适用于评估适应性强、生存于低投入及恶劣环境下的本土牛种，仍有待科学验证。
图1. 研究结果概览图
2025年10月3日，兰州大学生态学院龙瑞军教授团队联合国内外多家合作单位，在国际知名学术期刊《Communications Earth & Environment》在线发表了题为“Methane emissions from indigenous nitrogen-efficient bovidae are overestimated”的研究论文。该研究通过荟萃分析整合全球范围内的相关数据，并结合对150头牦牛的实测结果，系统比较了野生、本土、杂交和培育牛种在甲烷排放与氮素利用效率方面的差异。结果不仅揭示了本土牛种在低甲烷排放和氮素高效利用效率方面的显著优势，而且发现了现行IPCC模型对本土牛种甲烷排放量的估算存在显著高估。
研究人员首先对全球146项已发表研究中的465个有效数据点进行了荟萃分析，将牛种划分为四类：野生（Wild）、本土（Indigenous）、杂交（本土×培育；Crossed）和培育品种（Improved）。结果显示，本土牛种在多项甲烷排放指标上均显著低于培育品种，包括日排放量（121 vs. 242 g/d）、单位干物质摄入排放量（19.2 vs. 23.4 g/kg DMI；图2）和甲烷能占摄入总能比例（5.74% vs. 7.16%）。杂交牛种也表现出显著的减排优势，显示本土牛种种质资源在可持续畜牧系统中的巨大潜力。在氮素利用方面，本土牛种虽粪便氮排出比例略高，但尿氮排出比例更低（32.6% vs. 44.4%），整体氮素留存效率更高（26.2% vs. 22.2%），体现了其在长期适应高寒、湿热、低氮摄入等自然环境与营养供给条件过程中演化出的独特“节氮代谢策略”。
图2. 不同牛类群间甲烷排放效率比较
为验证上述发现，研究团队对青藏高原的150头牦牛开展了多年实地甲烷排放监测。结果表明，其单位干物质摄入的甲烷产量为16.8 g/kg DMI，显著低于IPCC评估默认值23.3 g/kg DMI。据实测数据估算，整个亚洲高原牦牛种群的年甲烷排放总量约为57万吨，较IPCC Tier2模型的预测值（79万吨）低39%，相当于每年高估了1844万吨CO₂当量或698万吨标准煤燃烧后的排放量（图3）。研究还发现，IPCC模型对其他本土牛种如水牛、韩牛和美洲野牛的甲烷排放均存在不同程度高估，分别高出45%、29%与17%。以上结果表明，IPCC当前推荐的排放因子在评估低投入、高适应性的地方品种时，亟需修正。
图3. 牦牛种群的地理分布及其甲烷排放总量的比较
本研究系统证实，本土牛种是适应极端环境、具备低碳与氮素高效利用特性的战略性遗传资源。研究将为构建更符合本土生产实际的评估体系及精准减排政策制定与育种方向优化提供参数依据，有力推动全球及我国畜牧业绿色可持续转型，对实现“双碳”目标、保障生态与粮食安全具有深远意义。
本研究发表后受到国际学界与行业媒体的广泛关注。Scienmag网站的评述指出：“该研究对反刍动物甲烷排放的固有认知提出了有力挑战，审视了当前主导政策制定的甲烷排放模型；深化了对本土牛种环境足迹的理解，为探索可持续畜牧业管理开辟了新路径，并可能引发环境政策的调整。John Hutton博士在AgriTech Insights撰文指出：“该研究证实了本土牛种比培育品种排放更少甲烷对“一刀切”的减排模式提出了质疑；研究还发现杂交牛具有显著减排潜力，为优化育种和农业减排策略提供依据，对农业与能源领域的协同减排具有启示意义”。
本论文的共同第一作者为生态学院博士后石福于、博士研究生马志远和青年研究员米见对，通讯作者为米见对和龙瑞军教授。研究得到了国家自然科学基金（U21A20250, 32361143868）和国际原子能机构协调研究项目（CRP D31031）的资助。
原文链接：https://doi.org/10.1038/s43247-025-02755-7