単胃家畜生産から反芻動物家畜生産への 12% の切り替えにより、排出量が削減され、5 億 2,500 万人の作物生産が増加します。

Nature Food volume 3、pages 1040–1051 (2022)この記事を引用

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反芻動物は、単胃の家畜よりも飼料利用効率が低く、反応性窒素とメタンの排出量が高くなりますが、採食やわらの原料を通じて人間が食べられないバイオマスを利用できます。 ここで我々は、反現実的な分析を実施し、反芻動物を単胃家畜に置き換えて、ライフサイクル全体の観点から地球規模の窒素損失と温室効果ガス排出量の変化を定量化します。 世界の家畜生産量の 12% を単胃家畜から反芻動物に切り替えると、土地利用の変化と反芻動物の飼料用農地面積の需要減少により、窒素排出量が 2%、温室効果ガス排出量が 5% 削減される可能性があります。 解放された農地からの生産物は、世界中で最大5億2,500万人を養うことができる。 反芻動物製品の増加は、管理の最適化に加えて、人間と生態系の健康への悪影響の軽減、気候への影響の緩和を通じて、全体で 4,680 億米ドル相当の利益を生み出すことになります。

2010 年に世界の畜産部門は年間 65 TgN を排出し、これは人為的活性窒素 (Nr) 総排出量の 3 分の 1 を占めます1。 畜産チェーン全体は世界の人為起源の温室効果ガス (GHG) 排出量の約 15% を生成しており、反芻動物と単胃家畜はそれぞれ年間 5.7 PgCO2e と 1.4 PgCO2e GHG 排出量に寄与しています2。 家畜の飼料生産には世界の総耕地面積の約 3 分の 2 が使用されており 3、家畜由来のタンパク質需要の増加により、食料と飼料の競争が加速する可能性があります 4。

反芻動物では単胃家畜よりも飼料利用効率が低く1、そのため、反芻動物のタンパク質生産単位当たりのNrおよびGHG排出量が相対的に高くなります。 反芻動物製品の消費量を減らすことは、食肉生産による環境への影響を制限するのに役立ちます5。しかし、単胃の家畜、特に家禽からの動物性タンパク質の要件を満たすにはトレードオフが伴います。 集約養鶏場では穀物が飼料の約 95% を占めており、家禽は反芻動物よりも人間の食用となる穀物を比較的多く消費します6。 対照的に、反芻動物の飼料の約 60% は、草、作物の残渣、葉など、人間が食べられないセルロースです7。 したがって、反芻動物は、他の方法では利用できない植物バイオマスの利用を最大化し、食料安全保障に利益をもたらし、農業による環境への影響を軽減することに貢献することができます8,9。

私たちは、家畜の飼料としてのセルロースの使用を最大限に活用することで、高い環境コストと食料安全保障のリスクに関連する穀物飼料生産への圧力を軽減できる可能性があると主張します。 ここで我々は、完全なライフサイクルの観点から、166 か国の Nr と GHG 排出量の変化を定量化するために、反芻動物を単胃家畜に置き換えた反事実分析を実行します。 次に、地域の制約を考慮して、各国の反芻動物や単胃家畜から等量のタンパク質を生産する際の効率面と、その結果として生じる Nr および GHG 排出量を計算しました。 これらの世界的な分析に基づいて、Nr と GHG の排出を削減するために反芻動物の割合を最大化し、穀物ベースの人間の食料生産のための農地の利用可能性を高めることにより、最適化された家畜タンパク質生産シナリオを開発しました。 低排出の食料生産のために反芻動物を管理すれば、食料安全保障を守り、環境への影響を軽減し、気候変動を緩和できる可能性があります。

反芻動物は主に人間が食べられないセルロースを餌としますが（拡張データ図1）、単胃家畜（単胃1kgN当たり6.3kgN飼料）よりも多くの飼料必要量（反芻動物1kgN当たり14.8kgN飼料）を必要とします。 単胃家畜の生産では、単位当たり同等のタンパク質を生産するために、反芻動物の生産の約 4 倍の農地が必要です (図 1a、c、および拡張データ図 2、3) (単胃家畜ではタンパク質 1 トンあたり 8.0 ヘクタールであるのに対し、単胃家畜ではタンパク質 1 トンあたり 1.9 ヘクタール)反芻動物）。 2019 年に世界の反芻動物は約 7 Tg のタンパク質窒素を生産しました。単胃の家畜のみが同レベルのタンパク質を生産すると、生産チェーン全体で 15% (7 Tg) 多くの窒素が環境に失われることになります。 このようなシナリオでは、大気へのアンモニア (NH3) の排出量と水域に放出される硝酸塩 (NO3-) の排出量はそれぞれ 13% (3 Tg) と 18% (5 Tg) 増加する一方、N2O と NOx の排出量は 14% 減少します。それぞれ、％（−０．３Ｔｇ）および１７％（−０．０４Ｔｇ）であった（図２ａ、ｂ）。 この大幅な増加は、単胃家畜用の穀物飼料の生産に関連しており、より多くの農地面積と合成肥料の投入が必要となります。

a、反芻動物のタンパク質の単位当たりの生産に必要な農地面積。 b、反芻動物の飼料比率。 この値は窒素含有量のパーセンテージを表します。 反芻動物の飼料は、草 (61%)、作物残渣 (23%)、作物製品 (16%) で構成されています。 c、単胃タンパク質の単位当たりの生産に必要な耕地面積。 d、単胃家畜の給餌比。 「その他」は合成アミノ酸、魚粉、石灰石を表します。 単胃家畜は主に作物（81%）を餌とし、次いでスウィル（9%）、その他の飼料（9%）が続きます。 基本地図は、Database of Global Administrative Areas (GADM; https://gadm.org/) のデータを使用して、承認なしに適用されました。

ソースデータ

a, 単胃の家畜における地球規模の窒素の流れ。 「その他の肥料」は、人間の栄養または他の動物の作物の飼料として農地に適用される肥料を表します。 b. 反芻動物における全地球的窒素の流れ。 ここでの「他の肥料」は 2 つの部分で構成されます: (1) 他の草地に堆積した肥料 (12 Tg)。 (2) 人間の栄養または他の動物の飼料として農地に施用される肥料 (37 Tg)。 c. 単胃家畜からの世界的な炭素排出量 (CO2 と CH4 の排出を含む)。 d. 反芻動物からの世界的な炭素排出量。 濃い緑色の流れは、藁のリサイクル、肥料を畑に戻す、自然窒素固定、スウィルの利用などのグリーンインプットを表しています。数値はすべて Tg yr−1 で表されています。

単胃家畜は、反芻動物 (7%) と比較して、飼育段階 (16%) での窒素利用効率 (NUE) が高くなります。 しかし、単胃家畜の飼料生産の NUE (33%) は反芻動物の NUE (69%) よりもはるかに低いため、家畜生産チェーン全体の NUE は単胃家畜と反芻動物の両方で約 6% とかなり似ています。世界的に。 さらに、反芻動物の家畜飼育段階では、NUE が低いため、より多くの肥料窒素が生成され、人間の作物飼料の生産に使用される可能性があります。 反芻動物の生産チェーンでは、藁や肥料のリサイクル、草地での自然の生物学的窒素固定など、より多くのリサイクルの機会と自然ベースのプロセスが利用可能であり、反芻動物がより多くの栄養素を食料生産にリサイクルし、全体的なNr排出量を削減できることを示しています。 。

世界レベルで反芻動物が単胃家畜に取って代われば、排出量は約 3 PgCO2e 増加するであろう (図 2c、d)。 穀物飼料の生産に必要な農地の増加（270 Mha）は森林から転換されるようにモデル化されており、土地利用の変更、野外作業、加工および肥料製造による 5.4 PgCO2e 排出量の増加につながります。 対照的に、CH4 腸内発酵と肥料管理の回避により、約 2.5 PgCO2e 排出削減が得られると考えられます。

反芻動物の Nr 放出強度（タンパク質 1 kg あたり 1.07 kgN）は、全世界の生産チェーン全体で単胃家畜の Nr 放出強度（タンパク質 1 kg あたり 1.24 kgN）よりも低いと計算されました。 飼料生産は、単胃家畜と反芻動物の総排出量のそれぞれ 81% と 78% を占めます (図 3a)。 反芻動物を単胃家畜に置き換えると、飼料生産からの Nr 排出量が約 3 分の 1 増加します。 すべての家畜の中で、裏庭鶏は飼料転換率が低いため (産業用鶏の 1/4 ～ 1/2)4、飼料 Nr 排出強度が最も高く、産業用豚がそれに続きました。 対照的に、非乳製品の小型反芻動物（ヒツジとヤギ）は、通常、飼料に多くの割合（10～40％）の作物残渣が含まれ、わずかな割合（0～7％）しか穀物が含まれていないため、飼料Nr放出強度が最も低かった。 6. 世界的に見て、反芻動物（タンパク質1kg当たり0.23kgN）と単胃家畜（タンパク質1kg当たり0.24kgN）との間で、家畜飼育によるNr放出強度に顕著な差はなかった。

a、すべての家畜システムの Nr 放出強度 (NH3-N、NOx-N、NO3--N を含む)。 緑色（牧草飼料）と黄色（作物飼料）は飼料の Nr 排出量を表し、青色は家畜飼育からの Nr 排出量を表します。 b、すべての家畜システムの GHG 排出強度 (CO2、CH4、N2O を含む)。 赤いバーは土地利用の変化によって引き起こされる飼料炭素排出量を表し、黄色のバーは野外作業、加工、混合などの他の飼料生産プロセスからの総炭素排出量、青いバーは家畜飼育からの温室効果ガス排出量を表します。 赤と黒の線は、それぞれ反芻動物と単胃家畜の平均単位排出量を表します。 c、家畜のサプライチェーンからのNH3-N、NOx-N、NO3--Nを含む、単胃家畜を反芻動物に置き換えることによるNr排出量の合計変化。 d. aから変化したサプライチェーンの合計を反芻動物のNr排出量で割ることによって計算された、変化したNr排出量の割合。 e, 反芻動物を単胃家畜に置き換えることによって変化した GHG 排出量 (CO2、CH4、N2O を含む) の合計。 f、反芻動物を単胃家畜に置き換えることによる変化したGHG排出量の割合。cからの変化したGHG排出量の合計を飼料生産および家畜飼育からの反芻動物のGHG排出量で割ることによって計算される。 基本地図は、Database of Global Administrative Areas (GADM; https://gadm.org/) のデータを使用して、承認なしに適用されました。

ソースデータ

反芻動物の GHG 排出強度（タンパク質 1 kg あたり 93 kgCO2e）は、単胃家畜（タンパク質 1 kg あたり 159 kgCO2e）よりもはるかに低いですが、飼料生産および家畜飼育の段階では変動が大きくなる傾向があります（図 3b）。 。 単胃家畜システムの飼料 GHG 排出強度は、土地利用の変化による大量の排出のため、反芻動物よりもはるかに高いと計算されました。 加工、輸送、配合、圃場作業および肥料製造による飼料の GHG 排出強度も、反芻動物（タンパク質 1 kg あたり 26 kgCO2e）よりも単胃家畜（タンパク質 1 kg あたり 36 kgCO2e）の方が高かった。 乳製品生産における CH4 排出強度は、タンパク質生産効率が高く、消化可能な飼料含有量の割合が高いため、肉生産よりも低くなります。 たとえば、乳牛の CH4 排出強度 (タンパク質 1 kg あたり 22 kgCO2e) は、肉牛の CH4 排出強度 (タンパク質 1 kg あたり 173 kgCO2e) よりもはるかに低いです。 鶏は、腸内発酵の欠如と糞尿からの全体的な CH4 排出により、家畜を飼育する GHG 排出強度が最も低かった。

窒素と温室効果ガスの排出強度は、反芻動物と単胃家畜の間で、また技術、畜産施設、農家の知識と実践、気候条件の違いにより、国によって著しく異なります（拡張データ図4および5）。 さらに、反芻動物を単胃家畜に置き換えた場合の窒素と温室効果ガスの排出量の変化率には大きな違いがあります（拡張データ図6）。

ほとんどの国と地域は、反芻動物を単胃家畜に置き換えるとNr排出量の増加を示しましたが、主に東アジアおよび南アジア、アフリカ、オセアニア、北米では、単胃家畜の穀物原料生産におけるNUEが比較的低いためです（図3c、d）。 インドは Nr 排出量の最大の増加を示した国で、推定 2.5 Tg (+44%) でした。 大陸規模では、アフリカが最大の増加率（+66%、2.2 Tg）、次に南アジア（+50%、4.3 Tg）となっています。 しかし、ほとんどの南米およびヨーロッパ諸国では​​、単胃家畜の Nr 排出量は反芻動物の排出量よりも低く、特にブラジルでは、反芻動物を単胃家畜に置き換えると約 2.7 TgN (-57%) の減少が示されました。 これは、ブラジルの穀物飼料生産が比較的高い NUE (69%) を示しているためです。これは、合成窒素肥料の施用率が低い大豆生産をベースにしており、結果的に全体的な Nr 排出率が低いためです。

南米のほとんどの国とアフリカのいくつかの国を除いて、残りのすべての国は、穀物飼料への相当な需要と、それに伴う森林から農地への土地利用転換により、反芻動物の家畜生産が行われない場合、GHG排出量の増加を示しました（図3e、f）。 ）。 インド、パキスタン、中国は GHG 排出量の最も大幅な増加を示し、それぞれ CO2e が 524 Tg (+99%)、289 Tg (+155%)、273 Tg (+102%) でした。 オセアニア (+206%、329 Tg) は、反芻動物の腸内 CH4 排出量が少なく、土地利用変化排出量が多いため、増加率が最も高かった。 対照的に、ブラジル、アルゼンチン、パラグアイ、ウルグアイなどの南米中東部では、GHG排出量は255Tg（−45%）、66Tg（−60%）、16Tg（−61%）、13Tg減少した。 (-45%) CO2e、それぞれ。 これらの国では、作物の収量が高いため、単胃家畜の飼料に必要な総耕地面積が減少し、反芻動物による総エネルギー摂取量が多いため、腸内CH4排出量が増加しました。

家畜生産システムの最適化を通じて家畜の Nr と GHG 排出量を軽減するために、4 つのシナリオが設計されました。1 つは BAU シナリオ（通常どおりのビジネス）と 3 つの緩和シナリオ（SYS、FED、ALL）（図 4）であり、関連する環境福祉と食料安全保障の利点も含まれています。 (図5)。 SYS シナリオは、反芻動物の Nr 排出量が単胃家畜からの Nr 排出量よりも低い国において、草原収容力と利用可能な最大の藁飼料を考慮して反芻動物の生産を最大化することを想定しました (方法)。 SYS2 シナリオ (SYS シナリオの極端な変形) は、ストローが圃場に戻されず、反芻動物がストローを最大限に利用すると仮定して、現在の最大総セルロース生産可能性に基づいて反芻動物の生産を最大化することを目的としています。 FED シナリオは、世界平均排出強度に合わせて飼料と肥料の管理を最適化するように設定されました (元の低い排出強度を維持しながら、より高いレベルを世界平均排出強度に下げる)。 最後に、ALL シナリオは SYS シナリオと FED シナリオを統合しました。

a、さまざまなシナリオにおける反芻動物および単胃家畜からの総 Nr 排出量。 ALL シナリオは SYS シナリオと FED シナリオの組み合わせを表し、SYS2 とは関係ありません。 b、反芻動物および単胃家畜からの総温室効果ガス排出量。 c、総 Nr 排出量 (NH3-N、NOx-N、NO3--N) の削減率。 d、BAUと比較したSYSシナリオでのGHG排出量（CO2、CH4、N2Oを含む）削減率。 白い部分は変化がないことを示しています。 e、Nr排出削減率。 f、BAUと比較したFEDシナリオの下でのGHG排出削減率。 g、Nr排出削減率。 h、BAU と比較した ALL シナリオでの GHG 排出削減率。 基本地図は、Database of Global Administrative Areas (GADM; https://gadm.org/) のデータを使用して、承認なしに適用されました。

ソースデータ

この図には、Nr と GHG の排出削減の利点が重ねて示されています。 GHG 排出削減から生じる利益は気候への影響に含まれます。

ソースデータ

SYS シナリオでは、反芻動物の生産量を 24% 増加させると (拡張データ図 7)、セルロースの使用量を最大化し、環境への TgN の損失を 2.3 TgN (3%) 削減でき (図 4c)、飼料穀物の需要を削減できることがわかりました。 2.9 TgN による (拡張データ図 8a) 世界全体の BAU シナリオと比較。 その結果、3,900万ヘクタールの農地が解放され、世界中で最大5億2,500万人（拡張データ図8c、e）に食料を供給したり、植林を通じて862TgCO2eの排出を隔離したりできる可能性がある。 SYS シナリオでは、合計で年間 495 TgCO2e 排出量を削減できる可能性があります。 驚くべきことに、SYS2の下では40%多くの反芻動物が生産され、TgN排出量が4削減され、7,300万ヘクタールの農地が放出されることになる。これは、さらに9億4,000万人に餌を与えることができることを意味する(拡張データ図8d、f)。 しかし、植林による炭素隔離の量は、SYS シナリオにおける GHG の総削減量よりも大きいと推定されています。つまり、排出量の削減とより多くの人々の支援の間にはトレードオフがあります。 これは主に、反芻動物の生産量の増加により大量の CH4 排出が発生するために発生するため、対象を絞った削減措置を同時に実施することも不可欠です。

家畜の排出量を世界平均レベルまで削減した結果、飼料生産と家畜飼育からのNr排出量は、FEDシナリオの下でそれぞれ20Tgと3Tg減少すると予測されている（図4e）。 肥料施用により排出される TgN は約 10.5 Tg、肥料のリサイクルからは 9.8 Tg が削減され、GHG 排出量は飼料管理の改善により 709 Tg、家畜飼育により 936 Tg 削減される可能性があります。 これは、飼料と肥料の管理が世界的に、特に現在の Nr と GHG 排出量が世界平均レベルを上回っている国では、依然として最適化の大きな可能性を秘めていることを示しています。 オセアニアは飼料生産の最適化により、最大の Nr 排出量削減 (47%) を示しています。 GHG 排出量の最大の減少 (40%) は、サハラ以南のアフリカで見られます。これは、腸内発酵に起因する CH4 の排出量減少によるものです (拡張データ図 9)。

ALL シナリオは、システムの最適化と飼料の改善の要素を組み合わせるように設計されており、たとえば、新型コロナウイルス感染症のパンデミックの結果として新たに生じている食料安全保障の圧力への対応の可能性についての洞察を提供します。 このシナリオは、セルロースの利用を最大限に高め、人間が直接消費する穀物生産のための農地を節約すると同時に、給餌戦略と肥料管理を改善することで、Nr と GHG の排出量を削減することもできる。 SYS シナリオと FED シナリオの統合により、両方のシナリオの利点が増幅され、世界規模での家畜生産の管理の効率化に貢献できます。 ALL シナリオでは 25 TgN の緩和ポテンシャルがあり、飼料生産における Nr 排出量が 87% 削減され、食料安全保障と環境保護の利益を同時に達成します。 さらに、節約された農地がすべて再植林された場合、世界の GHG 排出量は年間 2.2 PgCO2e 削減されることになります。 農地が森林利用に戻されなければ、約 1.3 PgCO2e の GHG 排出が削減されることになります。 ただし、いくつかの国では再植林がなければ GHG 排出量が増加する可能性があり、排出量削減とより多くの人々に食料を供給することとの間でトレードオフが発生する可能性があります (補足図 1)。 あるいは、これらの国々で確保された農地の一部を森林に再植し、一部を食糧栽培に利用して、排出削減と食糧安全保障の双方に有利な状況を達成することもできるだろう。

シナリオ実装の実現可能性を評価するために、費用対効果の分析が行われました。 Nr および GHG 排出量の削減は、気候変動を緩和しながら生態系の健全性を改善するだけでなく、微小粒子状物質 (PM2.5) などの大気汚染への曝露を軽減することで人間の健康に利益をもたらす可能性があります。 ただし、導入コストなどの社会経済的影響を考慮することが重要です。

反芻動物は、給餌期間が長く、継続的な飼料投入が必要なため、生産コストが高く、その結果、SYS シナリオ (2.4) では利益対コストの比率が低くなります (図 5)。 しかし、このシナリオで節約された農地は、さらに5億2,500万人の人間に食料を供給するのに貢献する可能性があり、世界的な飢餓ゼロ目標の達成に貢献する可能性がある。 同時に、FED のシナリオで示されているように、飼料生産と肥料管理の最適化を通じて反芻動物の GHG 排出量を削減できる可能性があります。 全体的なコストの削減により、合成肥料と農地や草地からの堆肥の最適化された適用（60億米ドル）、および畜産と肥料管理の改善（50億米ドル）によって、大きな環境上の利益（4,430億米ドル）が生み出される可能性があります。 SYS シナリオと FED シナリオを組み合わせると、ALL シナリオで文書化されているように、最大​​の環境上の利益 (4,680 億米ドル) と食料安全保障上の利益を達成でき、主に家畜の種類の相対シェアを最適化することにより、費用対効果の比率は 13.5 になります。システム全体で効果を発揮し、生産効率を向上させます。

ライフサイクル全体の観点と飼料生産を考慮すると、反芻動物の Nr と GHG 排出量は単胃家畜に比べて比較的低いことがわかりました。 完全なライフサイクル分析を行わずに、反芻動物の飼育段階での高いNrとGHG排出量を強調することは、最適な家畜の育成に関する政策勧告を誤解させている。 土地利用の変化と単胃家畜の穀物飼料生産のための合成窒素肥料の使用により、相対的な Nr と GHG 排出量が増加します。 反芻動物は、人間が食べられないセルロースを高品質のタンパク質に変換することができるため、飼料生産に必要なエネルギーと栄養素を節約でき4,10、人間の食糧安全保障、環境、気候にメリットをもたらします8。 したがって、家畜生産のバランスを反芻動物から単胃家畜に移行するには、土地利用の大幅な変化と森林から農地への転換を伴う穀物飼料の増加が必要です。 これは生物多様性の損失を悪化させ、貴重な炭素吸収源を脅かすことにつながるため、ネットゼロ炭素を達成するための世界戦略に明らかな悪影響を与えることになります。 さらに、反芻動物はほとんどの糞尿を草原に堆積させ、それが飼料生産のための栄養として直接使用される6。 したがって、肉生産の NUE が低いにもかかわらず、糞尿は草原でリサイクルされるため、集合体上の反芻動物は環境への Nr 汚染にわずかな程度しか寄与しません。 しかし、飼養場には、反芻動物による Nr 汚染に関して、依然として大幅な削減の可能性が残されています。

草地劣化に関する国固有のデータが不足しているため、草地の合理的な利用を調整するために、草地被覆率データを使用して草地収容力を決定しました（方法）。 SYS シナリオに基づく実施コストの計算には、各国のすべての家畜の生産コストを利用する必要がありますが、FAOSTAT から得られた生産者価格データを使用したため、実際の実施コストよりも若干高くなる可能性があります。 また、SYS シナリオの下での反芻動物の生産量の 12% 増加は、潜在的に反芻動物と単胃家畜の生産価格をそれぞれ引き下げたり上昇させたりする可能性がありますが、これはこの研究の範囲を超えており、経済情勢の複雑さのためここでは考慮しません。関係する原則。 より多くの人々に食料を供給できる可能性の計算は、一人当たりのタンパク質需要に基づいて行うのが理想的ですが、すべての国に関する詳細なデータが不足しているため、代わりに FAOSTAT から提供された、十分に文書化された 2019 年の一人当たりタンパク質供給データを利用しました。 さらに、Nr 排出量削減のコストが詳細に定量化され、Nr 削減（NH3、NOx、NO3-、および N2O）対策の実施には、関連する炭素排出量（CH4 および CO2）削減による副次的利益がもたらされます。 ただし、これらの副次的利益を地球規模で評価するのは複雑であり、この研究の範囲外です。

反芻動物の家畜生産の増加には、全体の効率を高めるために主要作物の種類の変更が伴う可能性があります。 大豆生産はトウモロコシ生産と比べて収量が比較的低く、わらの発生量も少量ですが、大豆の NUE はトウモロコシよりも高い11。 したがって、大豆をホールコーンサイレージに切り替えることは、反芻動物の生産に利益をもたらし、収量を増加させ、汚染を軽減する可能性があります。 それにもかかわらず、農場の門レベルでのこのような変化の影響を評価するには、さらに定量的な研究が依然として必要です。 さらに、穀物とわらの利用を最大限に高めるために地域規模で反芻動物と単胃家畜の割合を最適化するには、飼料の使用と肥料のリサイクルの両方のために農地と動物を空間的に統合することが重要です。

既存の生産方法に根本的な変更を加えなければ、現在の草とわらの生産レベルを使用して約 24% 多くの反芻動物を飼育できる可能性があります。 しかし、育成段階で生産効率が向上するという条件で、農地、草地、家畜システム全体で生産慣行を改善することは不可欠なステップです。 SYS シナリオと比較して、FED シナリオにおける飼料と肥料の最適化は、動物用飼料生産時の Nr と GHG 排出量を削減する可能性がより大きくなります。 農地および草地地域の具体的な排出削減対策には、窒素肥料施用技術の強化 12,13 や休耕栽培 14 が含まれます。 畜産における排出削減オプションは、家畜の食事 15 と肥料管理 16 に焦点を当てています。 システムの最適化と比較して、給餌習慣の改善はコストが低く、環境面でのメリットが比較的大きいです。 これは、排出量を迅速に削減して緩和目標を達成するための簡単に実行できるアプローチです。

長い繁殖サイクルにより反芻動物の生産コストが高くなり、赤身の肉の価格が高騰し、家庭レベルでの消費レベルが低くなりました。 したがって、世界的に反芻動物の割合を増やすことを可能にするためには、生産コストを削減することが重要です。 政府は牛や羊の繁殖を適切に指導すべきである。(1) リスク補助金などの牛や羊の繁殖補助金や、繁殖コストを削減するための関連繁殖会社への補助金を増額する17。 (2) 飼料の利用効率を高め、肥料の生産を削減するために、新品種の動物の栽培に注意を払う。 (3) 飼料と肥料の輸送コストを削減するために、特に小規模農業が大半を占める地域において、作物の植え付けと家畜の飼育の組み合わせを指導する18。

人間の肉の消費は家畜生産の基本的な推進力です19。 私たちは、現段階で単胃家畜の生産を増やしながら反芻動物の生産を減らすと、食料安全保障と環境衛生に悪影響をもたらす一方、人間が食べられないセルロースは反芻動物による変換によって食料生産に利用されなくなることを示しました。 しかし、赤身肉の過剰摂取は、いくつかの慢性疾患、肥満、早期死亡と関連しています20。 この関連性には強力な証拠が不足しているにもかかわらず21、私たちは牛肉や羊肉などの肉をもっと食べることを単に提唱するのではなく、肉タンパク質需要の現在の構造において反芻動物のタンパク質に移行し、基準を超えないバランスの取れた健康的な食事を達成するための裏付けとなる証拠を提供します。赤身肉の摂取推奨量の上限。 食事構造のバランスをとり、反芻動物製品の増産を必要な国、特にアフリカ諸国に移転することは、全体として持続可能な開発目標（飢餓ゼロ、健康と幸福など）の達成に役立つ可能性がある。 私たちは、生産チェーン全体の効率と反芻動物に使用するセルロースの量に関する推奨事項を作成する際に、ライフサイクル全体と人間および環境のすべての決定要因にわたる統合的な評価を提唱します。 関連政策の策定では、システム全体の費用便益評価に基づいて、反芻動物と単胃畜産物の両方を含む、よりバランスの取れた食事構造を考慮する必要があります。

反芻動物を単胃家畜に置き換えれば草原が解放されますが、気候 22、土壌肥沃度、地形的要因 23 により、自然および半自然の草原 (総草原面積の大部分を占める) をどこでも耕作地や森林に変えることはできません。 草原は、干ばつや山火事に対する固有の回復力があるため、森林よりも安定した炭素吸収源となります24。 植林によって引き起こされるアルベドの変化は炭素回収の利益を上回る可能性があり、その結果、正味の温暖化効果がもたらされる25。 さらに、健康な草原は、主に地下の炭素吸収源が豊富であるため、森林に匹敵する量の有機炭素を貯蔵することができます24。 また、草原は森林よりも土壌浸食を緩和し、半乾燥生態系における水の保全を促進し 26、さまざまな野生生物種の生息地を形成します 27。 人工草原のごく一部のみが転換に適している可能性がありますが、転換可能な人工草原の面積、農地への埋め立て後の生産性の潜在的な変化、植林後の炭素隔離の程度などについての詳細な情報が不足しているため、正確に予測することが困難です。草原転換の潜在的な利点。 人工草原を農地に転換すると、大量の GHG 排出が発生し 28,29、草原の植林は複雑であるため、炭素隔離が減少するか 30,31 それとも増加するかは不明です 32。 したがって、この研究は、単胃家畜の潜在的な食料安全保障と気候への利点をわずかに過小評価しているだけである可能性があります。 さらに、この研究の主な目的は、すべての反芻動物を除去することではなく、セルロース資源を最大限に利用するという観点から反芻動物の重要性を実証するための極端なケースを提供することです。 私たちの目的は、反芻動物を批判したり排除したりすることではなく、政策立案者に指針を提供し、反芻動物が人間には食べられないセルロースを利用して、広大な農地を森林への転換や人間の食糧生産のために解放できることを強調することです。

FAOSTAT (作物および家畜製品、https://www.fao.org/faostat/en/#data/QCL) は、各家畜の数 (生産動物数/屠殺数)、生産量 (生産量)、および屠殺重量収量 (収量) を提供します3 。 地球畜産環境評価モデル（GLEAM）6の畜産物のタンパク質含有量を使用しました。 すべての製品に対するヒトのタンパク質需要は FAOSTAT (Food Balances)3 から得られました。 裏庭システム、中間システム、産業システムを含む豚生産システムなど、特定の家畜システムの割合情報は、GLW (Gridded Livestock of the World、https://dataverse.harvard.edu/dataverse/glw/) から取得しました。

飼料作物の収量と生産量はFAOSTATデータ3から導出された。 草の収量については、文献 33 からデータを取得しました。 各作物および草の窒素含有量は GLEAM6 からのものです。 我々は、FAO3 (https://www.fao.org/faostat/en/#data/RFB)、IFA34、および文献 35 から各作物および草の合成肥料消費量を推定しました。 農地および草地への窒素沈着速度は文献から得られました36、37、38。 灌漑窒素率は Lesschen et al.39 から入手し、灌漑用水使用データは AQUASTAT (https://www.fao.org/aquastat/en/) から入手しました。 草および作物の生物学的窒素固定による自然な生物学的固定については、Lassaletta et al.35 および Zhang et al.37 のデータを使用しました。 世界の土地被覆データと土地利用データは、GLC-SHARE データベース (https://data.apps.fao.org/catalog/dataset/global-land-cover-share-database) と FAOSTAT データから取得しました3。

現在の反芻動物と、その反芻動物に置き換えられた単胃家畜からのNrおよびGHG排出量を、タンパク質同等性の基準に従って推定し比較することにより、反芻動物と単胃家畜との間の環境への影響を比較します。 このアプローチを使用すると、飼料作物の栽培における膨大な土地利用変化のリスクを分析し、反芻動物や単胃家畜の人類への貢献を新たな視点から評価することができます。 単胃家畜の間での豚と鶏の割り当ては、豚、鶏、卵のヒトタンパク質必要量に基づいています (FAOSTAT、タンパク質供給量より)3。

各家畜サプライチェーンからの Nr 排出量を推計するために、主に GLEAM を使用しました。 GLEAM モデルの詳細な説明は文献6にあります。 飼料生産については、まず、飼料転換率 (FCR)4 による乾物飼料と作物窒素含有量を推定し、草 (Ngrass 飼料)、作物 (Ncrop 飼料)、作物残渣 (Ncrop 残渣飼料) の飼料窒素をそれぞれ計算しました。 GLEAM モデル 6 からの飼料比率を計算し、農地と草地からの Nr 排出量を計算しました。

合成肥料、リサイクル肥料、分解作物残渣からの農地Nr排出量を計算しました。 まず、CHANS モデル 40 を使用して、世界各国のすべての農地 NUE (飼料栽培と配給栽培を区別しない NEUcrop) を計算しました (式 (1))。 次に、NUEcrop を使用して作物飼料の窒素入力、特に窒素損失を推定するために使用される肥料と肥料の窒素入力を計算しました。 GLEAM モデルの式に従って圃場に戻される分解作物残渣からの窒素量を計算し、その除去された農地の地上残渣部分を使用して作物残渣の飼料量（N作物残渣飼料）を推定しました。 各畜産システムから農地でリサイクルされる利用可能な肥料窒素は、Uwizeye ら 1 に従って推定されました。最後に、合成肥料、肥料、および作物残留物からの Nr 排出量は、GLEAM モデルの方程式に従って計算されました。

ここで、農地の窒素入力は、作物の生物学的窒素固定 (NCBNF)、肥料窒素 (Nfertilizer)、肥料窒素 (Nmanure)、灌漑窒素 (灌漑) および堆積窒素 (Ndeposition) で構成され、農地の窒素出力は作物です ( Ncrop製品）。

牧草地に堆積した合成肥料および堆肥からの草地Nr排出量を計算しました。 すべての家畜から牧草地に堆積した肥料は、Uwizey et al.1 に基づいて計算されました。草地からの窒素損失は GLEAM モデルで計算されました。

肥料管理システムからの Nr 排出量は、家畜飼育時の排出量として推定されました6。 我々は、IPCC の手法 41,42 と Uwizeeye ら 1 の全アンモニア性窒素 (TAN) に従って窒素排泄量を計算し、肥料管理システムの割合 (MSS) と EF (排出係数) を使用して畜産段階での Nr 排出量を計算しました。 。

農地の窒素入力は、作物の生物学的窒素固定 (NCBNF)、肥料窒素 (Nfertilizer)、肥料窒素 (Nmanure)、灌漑窒素 (灌漑) および堆積窒素 (Ndeposition) で構成され、農地の窒素出力は作物 (Ncrop feed) です。飼料としての作物残渣（N作物残渣飼料）、その他の作物残渣（この家畜システムの飼料としてではなく、他の家畜の飼料または他の用途のための他の作物残渣）およびNr排出物（NH3-N、NOx-を含むNガス） N、NO3--N、N2O-N)。 農地システム (NUEcropland) の NUE は式 (2) のように計算されます。 草原の窒素入力には、自然生物学的窒素固定 (NNBNF)、肥料窒素 (Nfertilizer)、堆積肥料窒素 (Nmanure) および堆積窒素 (Ndeposition) が含まれ、草原の窒素出力は牧草飼料 (Ngrass feed) と Nr 排出 (Nemission) です。 ）。 草原系 (NUEgrassland) の NUE は式 (3) から取得されます。

作物（N作物飼料）、作物残渣（人間の飼料または他の家畜の作物飼料の生産から得られるN作物残渣飼料および他の作物残渣飼料を含む）、牧草飼料（N作物飼料）、スウィル（Nswill）およびその他の飼料（他の飼料、合成アミノ酸や魚粉を含む）が窒素入力であり、窒素出力には家畜製品（肉、卵、牛乳を含む家畜製品）、窒素排出量、および農地や草地への肥料窒素のリサイクルが含まれます。 家畜システム（NUElivestock）の NUE は式（4）に基づいて導出されます。

飼料生産と畜産段階を含む家畜サプライチェーン全体に基づいて NUEwholechain を定義しました（式 (5)）。 NBNF には、農地由来の NCBNF と草地由来の NNBNF が含まれています。 他の肥料は、他の家畜から農地にリサイクルされる肥料窒素です。たとえば、より多くの作物飼料を必要とする単胃の家畜は、自分自身で十分な肥料を生産できず、他の家畜からの肥料窒素を必要とします。

GLEAM モデルにおける家畜システムからの主な GHG 排出量は次のとおりです。(1) 反芻動物および豚の腸内発酵からの CH4 排出量。 (2) 肥料管理から生じる CH4 排出。 (3) 肥料管理から放出される N2O 排出量。Nr 排出量の計算で行われます。 (4) 米生産からの CH4 排出。 (5) 肥料製造に伴う CO2 排出量。 (6) 現場作業による CO2 排出量。 (7) 飼料の配合、加工、輸送に伴う CO2 排出量。 (8) 土地利用の変化による CO2 排出量。 項目 (1) ～ (7) は補足表 1 に記載されている以下の方法によって計算され、項目 (8) は式 (6) および (7) に従って計算されました。

式 (6) と (7) に示すように、反芻動物よりも単胃家畜の方が農地面積を計算し、単胃家畜による相対的な土地利用の変化として農地面積を計算しました。

ここで、Landc は飼料 c の土地面積、DMYGc は飼料 c の乾物収量 (kg ha-1 単位)、GLEAM 法に従って作物収量に基づいて計算されます、FUEc は飼料 c の飼料使用効率、MFAc EFAc と EFAc はそれぞれ質量分率と経済分率であり、GLEAM から導出されます。

ここで、Croplandruminant と Croplandmonogastric はそれぞれ反芻動物と単胃の飼料に必要な耕地の面積、LUC は土地利用変化値 43 で、森林から耕作地に放出される年間 GHG 排出量を tCO2 ha−1 yr−1 で表します。 LUC 値は長期的な影響を考慮し、各年の平均値に割り引いてあります43。 森林から農地への転換および植林による GHG 排出量の変化の計算には大きな不確実性がありました (不確実性分析)。

ベースラインシナリオは、2019 年に生産される反芻動物および単胃タンパク質の総量が一定レベルに維持されると仮定して、BAU として確立されました。 SYS、FED、ALL シナリオを含む 3 つの最適化されたシナリオが、家畜の窒素と GHG 排出量の緩和への影響を評価するために設計されました。

BAU シナリオでは、2019 年に反芻動物と単胃家畜が生産するタンパク質の量がそれぞれ 7.06 と 6.64 TgN タンパク質であると想定されています。 現在、部分的に利用されていない草地地域（補足図2）と持続可能な未使用の作物残渣資源があります。

このシナリオでは、2019 年の家畜総タンパク質生産量を一定 (13.7 TgN タンパク質、FAOSTAT から計算) に維持しながら、反芻動物の生産を最大化し、それに応じて単胃の生産を削減する効果をモデル化します。 SYS シナリオは、世界の家畜生産量の 12.3% の切り替えを表します。単胃家畜から反芻動物まで。 反芻動物のタンパク質生産を最大化するための資源制約は、草の収容能力と作物残渣の総量を考慮しながら、総セルロースの現在の最大生産量です。 利用可能な草窒素の最大値については、放牧草地の劣化条件（草劣化調整率（DAR））44を考慮して、草地の利用効率（UE）6を調整する。 DAR については、軽度の劣化を 80%、わずかに軽度の劣化を 65%、中等度の劣化を 50%、重度の劣化を 30% に設定しました (拡張データ図 10)。 国の平均草地被覆率は、草地劣化の程度を反映するために GLC-Share データベース 45 から計算され、3/4 値、1/2 値、1/4 値求積法を 4 つの区間に分けて使用し、調整係数は 80 に設定されました。それぞれ、%、65%、50%、30%。 また、放牧されていない草原については、草原の劣化は考慮されていない。 利用可能な草窒素の最大値 (Nmaxgrass) は式 (8) に示すように計算されます。

ここで、ProductiongrassN は草の窒素総生産量、Rgrazing は反芻動物の放牧率です。

式 (9) に示すように、農地から除去される作物残留窒素の最大値は、作物窒素 (ProductioncropN)、作物残渣と作物比 (Rresidue – Crop)6、および除去された作物残渣の割合 (Rremoved)6 から計算されました。

最大セルロース窒素生産量は、Nmaxgrass 残基と Nmaxcrop 残基の合計から得られ、反芻動物が利用する現在のセルロース量で割って、利用可能な最大の反芻動物生産乗数を求めました。 一方、反芻動物のNr放出強度が単胃家畜よりも低いという状況では、セルロース利用を最大化する反芻動物の割合を求めることができます。

このシナリオは、SYS シナリオの極端な変形です。 作物残渣は農地に戻されず、除去された作物残渣はすべて反芻動物の飼料の生産に使用される、つまり Rremoved = 1 と仮定します。 SYS2 では、反芻動物の Nr 放出強度がそれより低いことも前提条件です。単胃家畜のこと。 SYS2 シナリオは、世界の家畜生産量の 20.7% が単胃家畜から反芻動物に切り替わることを反映しています。 このシナリオの利点を十分に理解するには、リサイクルされた作物残渣から農地が栄養分を奪われている可能性があるという事実を考慮する必要があるだろう。 しかし、不足分は反芻動物の糞尿で補うことができる。 このシナリオは、SYS シナリオよりも多くの農地を解放し、より多くの人々に食料を供給することになります。

このシナリオでは、残された反芻動物と単胃家畜の生産量は、BAU シナリオと一致するように保たれました。 飼料生産および畜産によるすべての Nr 排出量 (NH3、NOx、および NO3- からの窒素) は世界平均まで削減され、すでに世界平均を下回っている国々は変化しません。 FED のシナリオは、大幅な排出削減を生み出すように設計されており、農地、草地、家畜システムに対する対象を絞った削減措置によって達成できますが (補足表 2)、追加の農地が放出されることはありません。

ALL シナリオは、最適な家畜生産比率と排出レベルの両方を達成するために、SYS シナリオと FED シナリオを組み合わせたものです。 このシナリオでは、反芻動物の生産を最大化し（反芻動物のタンパク質生産は SYS シナリオと一致しています）、すべての段階での目標を絞った削減措置が必要です。 ALL シナリオは、食料安全保障、環境保護、気候緩和の利益を最大化する可能性があります。 これがこの研究で提唱されているシナリオです。

SYS シナリオでの導入コストは、以下に示すように、すべての家畜 Pj (j はさまざまな家畜システムを表す) のタンパク質品質の変化にその単位製品コスト (PPricej、タンパク質 kg あたりの米ドル) を乗じたものと等しいと考えられます。式(10)。 ここで、PPricej は地域の動物生産者価格であり、地域の生産者価格を含む FAOSTAT データベースから導出されます。

FED シナリオでは、温室効果ガスと大気汚染の相互作用と相乗効果 (GAINS) モデル (https://gains.iiasa.ac.at/models/index.html) を使用して、農地からの削減コスト (CostFED – 農地) を計算しました。 ,k)、各国の草地 (CostFED–grassland,k)、および家畜 (CostFED–livestock,k)。 GAINS モデルの詳細な説明は、Klimont et al.46 にあります。FED シナリオでの実装コストは、式 (11) ～ (13) で計算されます。

ここで、∇EN–cropland,k と ∇EN–grassland,k は、それぞれ k 国の農地と草地からの Nr 排出削減量、Ccropland,k、Cgrassland,k および Clivestock,k は、最も適切な緩和策の削減単価です。 （補足表 2 および 3 に示す）それぞれ、k 国の特定の農業慣行に合わせて修正された農地窒素、草地窒素および家畜窒素損失を削減する。 Cgrassland,k は Ccropland,k の 5 分の 1 に設定されます。 ARk は、k 国について計算された削減率です。

ALL シナリオの場合、農地および草地からの削減コストは FED シナリオのものと等しいと仮定され、家畜からの削減コストは FED シナリオと SYS シナリオの合計です。

この研究における世界的な反芻動物生産の最適化による社会的便益は、式(14)に示すように、生態系の健全性(Ebenefit)、人間の健康(Hbenefit)、気候変動の緩和(Cbenefit)に関して回避される損害コストの合計として定義されます。

Ebenefit は生態系に対する Nr 緩和の利益であると想定されており、これは回避される被害コストの削減にも相当します。 方程式(15)に示すように、欧州と米国の被害単位Nrは、生態系サービスに対する地域の支払意思額(WTP)と購買力平価(PPP)の違いを調整した後、他の国にも適用できると仮定します。 。

ここで、∂EU は文献 45,47 に基づく Nr 排出による推定単位生態系被害コストです。 UEbenefit,Nr,k の値は補足表 4 に記載されています。

次に、Ebenefit が式 (16) に従って合計されます。

ここで、\(\examples E_{\mathrm{N}_2\mathrm{O}}\)、\(\examples E_{\mathrm{NH}_3}\)、および \(\examples E_{\mathrm{NO}_ {x}}\) は N2O、NH3、NOx の計算された削減量、および \({\mathrm{UE}}_{\mathrm{benefit},\mathrm{N}_2\mathrm{O}}\)、 \(\mathrm{UE}_{\mathrm{benefit},\mathrm{NH}_3}\) および \(\mathrm{UE}_{{\mathrm{benefit}},{\mathrm{NO}}_x }\) は、N2O、NH3、および NOx 排出削減による単位生態系利益をそれぞれ US$ kgN−1 で表します (値は補足表 4 にリストされています)。

人間の健康上の利益 (Hbenefit) は、動物の Nr 削減によって引き起こされる PM2.5 軽減による死亡防止の利益を指します。 我々は、Gu et al.48 から、Nr 排出による国家固有の単位健康被害コストを導き出しました。これは、Nr 排出単位あたりの死亡率の経済的コストを、人口密度、1 人当たり GDP、都市化および窒素シェアと関連付けました。 この研究における健康上の利点の計算は式 (17) に示されています。

ここで、∇ENr は特定のシナリオにおける Nr 排出削減量であり、Hcost,Nr は Nr 削減による健康上の利益の単位を US$ kgN−1 で表します。

反芻動物生産の最適化による気候関連利益（Cbenefit）は、方程式（18）に示すように、GHG 緩和利益と Nr（NH3 および NOx）緩和による気候への影響の合計であると考えられます。

ここで、∇EGHG は特定のシナリオにおける GHG 排出削減量 (kgCO2e) であり、CH4 と N2O の GWP100 はそれぞれ 27.9 と 273 kgCO2e です。 UCbenefit,GHG は、炭素価格と仮定される 40 ～ 80 tCO2-1 米ドルの GHG 緩和による金銭的な気候利益を表します (参考文献 49)。 \(C_{{\mathrm{benefit,NH}}_3}\) と \(C_{{\mathrm{benefit,NO}}_x}\) は、NH3 と NOx の排出量の変化による気候への金銭的影響を表します。以前の研究に基づいて、NH3 と NOx が地球の気候に及ぼす冷却効果と関連付けられています。

まず、SYS シナリオと ALL シナリオで回復または「保存」された農地面積 (Landsys とすべて) を計算しました (FED シナリオでは農地は解放されません)。 次に、すべての作物窒素生産量 (ProductioncropN) を作物総面積 (Croplandtotal、FAOSTAT より) で割ることにより、作物単位当たりの作物窒素収量 (YieldcropN) を計算しました。これに Landsys と all を乗じて、節約された作物の合計値を取得します。窒素の生成。 私たちは、純粋な菜食主義の食生活の仮定の下で、保存された農作物窒素生産量の合計を窒素栄養所要量の単位（タンパク質単位/6.25、ここで 6.25 はタンパク質から窒素への変換率、Proteinunit は 1 人当たりのタンパク質必要量 (FAOSTAT から計算された、1 人当たり年間タンパク質 kg 単位)。 計算は式 (19) および (20) に示されています。

この研究では、10,000 回のモンテカルロ シミュレーションを使用して、166 か国における各シナリオの窒素損失、温室効果ガス排出量、費用と便益の不確実性を推定しました。 すべての結果に対する 95% 信頼区間が計算されました。 活性データおよびパラメーターの変動係数 (CV、%) を補足表 5 および 6 に示し、最終シミュレーション結果の不確実性を補足データに示します。

研究デザインの詳細については、この記事にリンクされている Nature Portfolio Reporting Summary を参照してください。

この研究の結果を裏付けるデータは、記事、別個のソース データ ファイル、およびその補足情報ファイル内で入手できます。 ソースデータはこのペーパーに付属しています。

この研究ではコードは使用されません。 空間解析は ArcGIS v.10.2 で実行されます。

この論文の訂正が公開されました: https://doi.org/10.1038/s43016-023-00689-x

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この研究は、中国国家自然科学財団（42261144001および42061124001）、中国国家重点研究開発プロジェクト（2022YFD1700700）、および浙江省のパイオニアおよびリーディングガチョウ研究開発プログラム（2022C02008）の支援を受けました。 この研究は、国連環境計画 (UNEP) を通じて地球環境ファシリティ (GEF) によって資金提供された「国際窒素管理システムに向けて」プロジェクト (INMS、http://www.inms.international/) への活動 1.4 からの貢献です。 ）。

浙江大学環境資源科学院、杭州、中国

Luxi Cheng、Xiuming Zhang、Jianming Xu、Baojing Gu

中国杭州の浙江大学政策シミュレーション研究所

Luxi Cheng、Chenchen Ren、Baojing Gu

メルボルン大学農学部・農学部、メルボルン、ビクトリア州、オーストラリア

張秀明

英国生態学および水文学センター、ペニキュク、英国

ステファン・レイス

エクセター大学医学部、ナレッジ スパ、トルロ、英国

ステファン・レイス

エディンバラ大学化学部、エディンバラ、英国

ステファン・レイス

中国杭州の浙江大学土地管理学部

チェンチェン・レン

浙江省農業資源環境重点研究所、浙江大学、杭州、中国

徐建明

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BG が研究を設計しました。 LC が調査を実施しました。 XZは経済関連データを分析した。 LC は分布図を作成しました。 LC と BG が論文を執筆し、SR、XZ、CR が論文を改訂し、他のすべての著者が論文の議論に貢献しました。

Baojing Gu への対応。

著者らは競合する利害関係を宣言していません。

Nature Food は、この研究の査読に貢献してくれた Xuejun Liu と他の匿名の査読者に感謝します。

発行者注記 Springer Nature は、発行された地図および所属機関の管轄権の主張に関して中立を保っています。

さまざまな家畜飼料中の乾物成分の N 比率。

基本地図は、Database of Global Administrative Areas (GADM; https://gadm.org/) のデータを使用して、承認なしに適用されました。

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a、飼料生産段階におけるNr排出量の変化率。 b、畜産段階におけるNr排出量の変化率。 c、飼料生産段階における温室効果ガス排出量の変化率。 d、畜産段階におけるGHG排出量の変化率。 基本地図は、Database of Global Administrative Areas (GADM; https://gadm.org/) のデータを使用して、承認なしに適用されました。

a と b は、それぞれ BAU シナリオにおける反芻動物と単胃の N タンパク質です。 c と d は、それぞれ SYS シナリオにおける反芻動物と単胃の N タンパク質です。 e と f はそれぞれ SYS シナリオと SYS2 シナリオにおける反芻動物のタンパク質の増加率です。 基本地図は、Database of Global Administrative Areas (GADM; https://gadm.org/) のデータを使用して、承認なしに適用されました。

FED シナリオでは農地が保存される可能性がなかったため、SYS シナリオと ALL シナリオでは保存された土地の面積が同じになります。 基本地図は、Database of Global Administrative Areas (GADM; https://gadm.org/) のデータを使用して、承認なしに適用されました。

a、想定されるさまざまなシナリオの下での地域の窒素排出削減率。 b. 想定シナリオにおける地域の GHG 排出削減率。 地域の分割は GLEAM モデルに基づいています。

a は GLC-SHARE Beta-Release 1.0 データベース 2014(https://data.apps.fao.org/map/catalog/srv/eng/catalog.search#/metadata/ba4526fd-cdbf-4028-a1bd-) から派生しています。 5a559c4bff38)。 これは各国の草原の割合を示し、DAR 設定の基礎として使用されます (b)。 基本地図は、Database of Global Administrative Areas (GADM; https://gadm.org/) のデータを使用して、承認なしに適用されました。

補足テキスト、考察、図。 1 および 2、表 1 ～ 6、および参考文献。

補足データ 1 および 2。

統計ソースデータ。

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転載と許可

Cheng, L.、Zhang, X.、Reis, S. 他。 単胃家畜生産から反芻動物家畜生産への 12% の切り替えにより、排出量が削減され、5 億 2,500 万人の作物生産が増加します。 Nat Food 3、1040–1051 (2022)。 https://doi.org/10.1038/s43016-022-00661-1

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受信日: 2022 年 6 月 1 日

受理日: 2022 年 11 月 4 日

公開日: 2022 年 12 月 15 日

発行日：2022年12月

DOI: https://doi.org/10.1038/s43016-022-00661-1

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