オーストラリア乳業の温室効果ガス排出量と潜在的削減オプション

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Provides empirical data and methods for farm-level GHG accounting and mitigation cost-effectiveness analysis.

🏢実務担当者:Offers actionable mitigation options (e.g., dietary nitrogen reduction) that can reduce emissions and improve profitability.

🏛政策担当者:Demonstrates the potential for profitable GHG reductions in dairy, informing policy design for agricultural emissions.

今日の世界が直面する最大の課題の一つは、増え続ける人口を養いながら、地球温暖化の一因となっている温室効果ガス（GHG）排出量を削減する方法である。疑いなく、畜産部門は排出量の重要な発生源であり、二酸化炭素（CO₂）、メタン（CH₄）、亜酸化窒素（N₂O）を生成している。1988年、気候変動に関する政府間パネル（IPCC）は、気候変動の科学の現状、気候変動の社会的・経済的影響、および将来の気候に関する国際条約に含める可能性のある対応戦略と要素について包括的なレビューと勧告を準備するために設立された。IPCCの第1次評価報告書は、気候変動に関する国際連合枠組条約（UNFCCC）の交渉の基礎となった。IPCCを通じて、UNFCCCに適合するGHG排出量を計算するための一連のアルゴリズムと排出係数（EFs）が開発され、各国が自国のGHG排出量を計算できるようになった。オーストラリア連邦政府は、UNFCCCの規則に従って、1990年に国のGHG排出量の算定と報告を開始した。現在、農業はオーストラリアのGHG排出量の13%を占めており、CH₄とN₂O排出の主要な発生源である。国のGHG排出量の算定は大規模なアプローチを採用している。そのため、個々の農場のGHG排出プロファイルを推定したり、農場全体の排出量を削減するための潜在的な緩和戦略を特定したりすることはない。この論文の目的は、オーストラリアのGHG算定方法論を用いてオーストラリアの酪農場のGHG排出量を決定し、乳生産に起因する農場内GHG排出量を削減するための潜在的な緩和オプションを検討することであった。GHG排出量を確認するために、搾乳牛群が年間を通じて牧草を放牧し、搾乳パーラーまたは放牧された牧草地のいずれかで補助飼料が給与される、一地域内での局所的な焦点が探求された。60の酪農場₂2e)/年。農場間の比較を可能にするために、乳生産の排出原単位（EI）の指標（kg CO₂e/kg脂肪・タンパク質補正乳（FPCM）と定義）が計算された。平均EIは1.04 kg CO₂e/kg FPCMであり、個々の農場は0.83から1.39 kg CO₂e/kg FPCMの間で変動した。線形回帰分析により、農場全体のGHG排出量の差の93%が年間乳生産量によって説明できることが示された。この研究はまた、農場間の乳生産のEIの差の60%が、飼料変換効率（FCE; kg FPCM/kg乾物摂取量（DMI））と窒素（N）肥料施用率（kg N/ha.年）の差によって説明されることを見出した。この局所レベル（タスマニア州）での農場内評価は、全国の41のオーストラリア酪農場に拡大された。農場は、搾乳パーラーと牧草地で補助飼料が給与される放牧から、放牧と搾乳施設での補助飼料に加えて、牛が牧草地外で部分混合飼料（PMR）を消費する時間の一部を過ごす農場まで様々であった。個々の農場の総GHG排出量は、年間411から9,416 t CO₂eの間で変動した。オーストラリア全土の平均は1.04 kg CO₂e/kg FPCMと推定され、個々の農場は0.76から1.68 kg CO₂e/kg FPCMの間で変動した。線形回帰分析により、農場全体のGHG排出量の差の95%が年間乳生産量によって説明されることが示された。牛1頭あたりの乳生産量（kg FPCM/牛.泌乳期）は、農場間のEIの差の70%を説明した。農場は、穀物給与と補助飼料管理のレベルを示す飼養システム（FS）に従ってグループ化された。FS1農場（< 1 t乾物（DM）/牛.泌乳期の穀物給与を指す）の乳生産の平均EIは1.23 kg CO₂e/kg FPCMであった。これは、FS2およびFS3農場の平均EI（それぞれ0.98および0.97 kg CO₂e/kg FPCM）よりも有意に（P < 0.05）大きかった。FS2農場は、> 1 t DM/牛.泌乳期の穀物給与と牧草地での補助飼料給与を指し、FS3農場は、> 1 t DM/牛.泌乳期の穀物給与と、フィードパッドで給与される部分混合飼料への補助飼料の組み込みを指す。GHG排出量を計算するためのオーストラリアのインベントリ方法論は、現在の科学に基づく推定方法である。GHG排出量に関する新しい科学が出現するにつれて、インベントリは更新され、最も最近のものは2015年に発生した。同じ41のオーストラリア酪農場のケーススタディを用いて、更新された方法論が乳生産のEIに及ぼす影響を確認するための評価が実施された。平均EIは3%増加して1.07 kg CO₂e/kg FPCM（0.84から1.54 kg CO₂e/kg FPCMの範囲）となった。年間乳生産量は強い決定要因のままであり、農場全体のGHG排出量の96%がこれによって説明された。2つの方法論間の一致の程度を推定するために、一致相関係数分析が実施された。個々の農場の乳生産EIを推定するための方法論間には中程度の一致があった。しかし、主に糞尿管理の排出係数（EF）の地域的変動により、地域のEIを推定するための方法論間の一致は不良であった。この研究は、腸内CH₄排出が農場内GHG排出量の最大の構成要素であり続ける一方で、廃棄物CH₄排出が農場内GHG排出量のより実質的な発生源として浮上していることを再確認した。農場内GHG排出量を削減しながら生産性および/または収益性を維持または改善する「ウィン:ウィン」オプションと見なされる緩和オプションを特定する必要性は、反芻動物のGHG排出量を削減するというニーズを満たすために重要である。さらに、ウィン:ウィン戦略は、GHG排出量の削減を追求する中で、生産性や収益性を損なう緩和戦略とは対照的に、農家によってより容易に実施される可能性がある。この論文は、オーストラリアの酪農場に適用可能な2つの緩和オプションのGHG排出削減可能性を探求した；(i) 動物の窒素利用効率（NUE）を改善するための飼料的および育種的アプローチの評価；(ii) 飼料品質を改善して増体量（LWG）を増加させ、乳牛の初回交配を早めること。3つの気候地域にわたってモデル化した場合、泌乳牛の乳中N濃度を高めるよりも、飼料全体のN濃度を減らすことがNUEを改善しN₂O損失を削減するより効果的な手段であることが見出された。亜酸化窒素排出量は、補助飼料がN 4%から1%に削減されたとき（飼料全体のN濃度はそれぞれ4.1%と2.5%）、50から57%削減された。対照的に、乳中N濃度が0.50%から0.65%に増加したとき（乳タンパク質3.1%と4.1%を反映）、N₂O排出量はわずか7から11%しか削減されなかった。これは重要な発見であり、飼料中のN摂取源を減らすことが、乳へのNのシンクを増やすことと比較して、排出量のより顕著な削減をもたらすことを強調した。さらに、飼料Nの操作は、育種による乳中N濃度の操作よりも実施がはるかに容易な緩和オプションである。これは、すべてのオーストラリアの酪農家が実施を検討できる現在利用可能な緩和オプションであり、特に現在高タンパク質飼料を給与している農場にとって重要である。亜熱帯地域に見られるような低品質の飼料は、2歳での分娩のために初回交配時の体重（LW）に達するまでの育成牛の遅延をもたらしている。育成牛の飼料品質を9.5から10.9メガジュールの代謝エネルギー/kg DMに改善することで、交配のための目標LWに達するのに必要な時間が5から7ヶ月短縮された。離乳から交配までの期間における腸内CH₄排出量は、0.4から0.5 t CO₂/頭削減された。総合すると、LWGの増加、腸内CH₄排出量の削減、および早期分娩はすべて、生涯総排出量ひいては乳生産のEIの削減に貢献する。限界削減費用曲線（MACC）分析も実施され、4つの代表的なオーストラリア酪農場にわたって、現在利用可能な7つの緩和オプションを検討し、GHG排出量を削減する緩和オプションの実施の収益性を確認した。乳生産のEIは、検討された7つの緩和策すべてにおいて4つの農場すべてで低下し（検討された緩和オプションの1つを実施した1つの農場での1つの例外を除く）、農場と検討された緩和オプションに応じて0.01から0.05 kg CO₂e/kg FPCMの間で変動した。このEIの減少に対応する乳生産量を掛けると、農場全体のGHG排出量の減少は年間5から233 t CO₂eの間で変動した。各緩和オプションの費用対効果（実施費用を削減されたCO₂e量で割ったものと定義）では、7つの緩和オプションのうち3つが4つの農場すべてで収益性があり、排出量を削減しながら農場の生産性と収益性を高めるという点でトリプルウィンであることがわかった。さらに、もう1つの緩和オプションは潜在的に収益性があったが、検討された4つの農場のうち1つだけであった。MACC分析は、農場内の非効率性をレビューして、どの緩和オプションの組み合わせが農場全体のGHG排出量の最大の削減をもたらすかを決定することの重要性を強調している。オーストラリアの酪農産業のGHG排出量のベンチマーキングにより、産業のEI平均は他の先進国と比較して同等であることが確立された。この論文で検討された農場間のEIのばらつきの広さは、個々の農場および全国平均の両方において、乳生産のEIを削減する余地があることを示している。MACC分析で検討された7つの緩和オプションすべてがEIの削減をもたらしたが、これらの緩和オプションのうち6つはGHG排出量の正味削減ももたらした。これは、GHG排出量を削減するために必要な導入にとって不可欠な特性である。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

One of the biggest challenges facing the world today is how we feed an ever-increasing population while reducing greenhouse gas (GHG) emissions that are contributing to global warming. Unquestionably, the livestock sector represents a significant source of emissions, generating carbon dioxide (CO\\(_2\\)), methane (CH\\(_4\\)) and nitrous oxide (N\\(_2\\)O). In 1988, the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) was established to prepare a comprehensive review and recommendations concerning to the state of the science of climate change, the social and economic impact of climate change, and possible response strategies and elements for inclusion in a possible future international convention on climate. The first assessment report of the IPCC served as the basis for negotiating the United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC). Via the IPCC, a series of algorithms and emission factors (EFs) were developed to calculate GHG emissions that conform to the UNFCCC, thus allowing individual countries to calculate their GHG emissions. The Australian Federal Government began accounting and reporting the nation's GHG emissions in 1990 according to the UNFCCC rules. Currently, agriculture is responsible for 13% of Australia's GHG emissions and is the primary source of CH\\(_4\\) and N\\(_2\\)O emissions. The national accounting of GHG emissions adopts a large-scale approach. As such, it does not estimate individual farm GHG emission profiles, nor identify potential mitigation strategies to reduce total farm emissions. The purpose of this thesis was to determine the GHG emissions of Australian dairy farms using the Australian GHG methodology and examine potential mitigation options to reduce on-farm GHG emissions attributed to milk production. To ascertain GHG emissions, a localised focus within one region was explored, where the milking herd grazed pastures year-round with supplementary feeding occurring either in the dairy parlour or grazed paddocks. Sixty dairy farms\\(_2\\)2e)/annum. A metric of emissions intensity (EI) of milk production, defined as kg CO\\(_2\\)e/kg fat and protein-corrected milk (FPCM), was calculated to allow comparison between farms. The mean EI was 1.04 kg CO\\(_2\\)e/kg FPCM, with individual farms varying between 0.83 and 1.39 kg CO\\(_2\\)e/kg FPCM. Linear regression analysis showed that 93% of the difference in total farm GHG emissions could be explained by annual milk production. The study also found that 60% of the difference in the EI of milk production between farms was explained by differences in feed conversion efficiency (FCE; kg FPCM/kg dry matter intake (DMI)) and nitrogen (N) fertiliser application rates (kg N/ha.annum). This on-farm evaluation at a local level (Tasmania) was expanded nationally to 41 Australian dairy farms. Farms varied between grazing pastures with supplementary feed delivered in the dairy parlour and paddocks through to farms where, in addition to grazing and supplements delivered in the dairy, cows spent a proportion of their time off paddock consuming partial mixed rations. Individual farm total GHG emissions varied between 411 and 9,416 t CO\\(_2\\)e/annum. The Australia-wide mean was estimated as 1.04 kg CO\\(_2\\)e/kg FPCM, with individual farms varying between 0.76 and 1.68 kg CO\\(_2\\)e/kg FPCM. Linear regression analysis showed that 95% of the difference in total farm GHG emissions was explained by annual milk production. Milk production per cow (kg FPCM/cow.lactation) explained 70% of the difference in EI between farms. Farms were grouped according to their farming system (FS), indicative of the level of grain feeding and supplementary feeding management. The mean EI of milk production for FS1 farms (refers to grain feeding of < 1 t dry matter (DM)/cow.lactation) was 1.23 kg CO\\(_2\\)e/kg FPCM. This was significantly (P < 0.05) greater than the mean EI for FS2 and FS3 farms, at 0.98 and 0.97 kg CO\\(_2\\)e/kg FPCM, respectively. FS2 farms refers to grain feeding of > 1 t DM/cow.lactation with supplementary forage fed in the paddock while FS3 farms refers to grain feeding of > 1 t DM/cow.lactation and the incorporation of supplementary feeding into a partial mixed ration delivered on a feedpad. The Australian inventory methodology for calculating GHG emissions is an estimation method based on current science. As new science pertaining to GHG emissions emerges, the inventory is updated, with the most recent occurring in 2015. An assessment was undertaken to ascertain the consequence of the updated methodology on the EI of milk production utilising the same 41 Australian dairy farm case studies. Mean EI increased by 3% to 1.07 kg CO\\(_2\\)e/kg FPCM (ranged between 0.84 and 1.54 kg CO\\(_2\\)e/kg FPCM). Annual milk production remained a strong determinant, with 96% of total farm GHG emissions explained by this. A Concordance Correlation Coefficient analysis was undertaken to estimate the extent of agreement between the two methodologies. There was moderate agreement between methodologies for estimating individual farm EI of milk production. However, primarily due to a regional variation in an emission factor (EF) for manure management, there was poor agreement between methodologies for estimating regional EIs. This study reaffirmed that while enteric CH\\(_4\\) emissions remains the largest component of on-farm GHG emissions, waste CH\\(_4\\) emissions has emerged as a more substantial source of on-farm GHG emissions. The need to identify mitigation options that are considered 'win:win' options in reducing the on-farm GHG emissions while maintaining or improving productivity and/or profitability are critical to meeting the need to reduce ruminant livestock GHG emissions. In addition, win:win strategies may be more readily implemented by farmers, as opposed to mitigation strategies that erode productivity or profitability, in the pursuit of reducing GHG emissions. This thesis explored the GHG emissions reduction potential of two mitigation options applicable for Australian dairy farms; (i) evaluating dietary and breeding approaches for improving animal N use efficiency (NUE); (ii) improving feed quality to increase liveweight gain (LWG) promoting earlier mating of dairy heifers. Reducing the overall diet N concentration was found to be a more effective means to improving NUE and reduce N\\(_2\\)O losses than increasing the concentration of N in milk of lactating cows when modelled across three climatic regions. Nitrous oxide emissions were reduced by 50 to 57% when the supplementary feed was reduced from 4% to 1% N (total diet N concentration of 4.1 and 2.5%, respectively). In contrast, when the N concentration of milk was increased from 0.50 to 0.65%, reflecting 3.1% and 4.1% milk protein, N\\(_2\\)O emissions were only reduced by 7 to 11%. This was an important finding, highlighting that reducing the source of N intake in the diet resulted in a more significant reduction in emissions compared to increasing the sink of N into milk. In addition, manipulation of dietary N would be a much easier mitigation option to implement than manipulation of N concentration in milk through breeding. This is a currently available mitigation option for all Australian dairy farmers to consider implementing, especially for those farms currently feeding a high protein diet. Low quality diets, such as found in the subtropics, has resulted in a delay in heifers reaching mating liveweight (LW) to calve at two years of age. Improving the feed quality of the heifer diet from 9.5 to 10.9 megajoules of metabolisable energy/kg DM reduced the time heifers required to reach target LW for mating by 5 to 7 months. Enteric CH\\(_4\\) emissions over the period between weaning and mating were reduced by 0.4 to 0.5 t CO\\(_2\\)/head. Collectively, increasing LWG, lowering enteric CH\\(_4\\) emissions and earlier calving all contribute to reducing lifetime total emissions and thus the EI of milk production. A Marginal Abatement Cost Curve (MACC) analysis was also undertaken, examining seven currently available mitigation options, across four representative Australian dairy farms, to ascertain the profitability of implementing mitigation options that reduce GHG emissions. The EI of milk production declined for all four farms across all seven mitigations (with only one exception for one farm when implementing one of the mitigation options explored), varying by between 0.01 and 0.05 kg CO\\(_2\\)e/kg FPCM depending on the farm and the mitigation option examined. When this decrease in EI was multiplied by the corresponding milk production, the decline in total farm GHG emissions varied between 5 and 233 t CO\\(_2\\)e/annum. The cost-effectiveness of each mitigation option, defined as the cost of implementation divided by the amount of CO\\(_2\\)e abated, found three of the seven mitigation options were profitable across all four farms, thus a triple win in terms of reducing emissions while increasing farm productivity and profitability. In addition, one other mitigation option was potentially profitable, but for only one of the four farms examined. The MACC analysis highlights the importance of reviewing inefficiencies on farm to determine which combination of mitigation options delivers the greatest reduction in total farm GHG emissions. Benchmarking the GHG emissions of the Australian dairy industry has established that the industry EI average is comparative to those from other developed world nations. The breadth of variation in EI across the farms examined in this thesis has illustrated that there is scope for reducing the EI of milk production, both on individual farms and as a national average. While all seven mitigation options examined in the MACC analysis delivered a reduction in EI, six of these mitigation options also delivered a net reduction in GHG emissions. This is an imperative characteristic for the uptake required to lower GHG emissions from

• openalex https://eprints.utas.edu.au/32635/2/Christie-Individual%20papers%20that%20comprise%20thesis.zipfirst seen 2026-08-02 16:56:45