Lleihau allyriadau nwyon tŷ gwydr o systemau ffermio anifeiliaid cnoi cil: Rhan 1 Strategaethau maeth i leihau allyriadau methan enterig

Dr Saba Amir: IBERS, Prifysgol Aberystwyth.

• Yn y DU, mae amaethyddiaeth yn cyfrannu cyfran gymharol isel (tua 11% yn 2020) tuag at gyfanswm allyriadau nwyon tŷ gwydr y wlad, ond o ystyried potensial y nwyon hyn o ran cynhesu byd eang, mae angen gwneud mwy i fynd i’r afael â phroblem newid yn yr hinsawdd
• Mae addasiadau i’r diet ac ychwanegion i’r porthiant wedi cael eu nodi fel prif ffyrdd o liniaru cynhyrchiant methan enterig (o’r rwmen neu’r coluddyn)
• Mae’r strategaethau hyn yn effeithiol o ran lleihau cynnyrch a dwysedd allyriadau, er eu bod yn gallu effeithio’n negyddol ar gymeriant deunydd sych a’r gallu i dreulio ffibr
• Byddai’n bosibl gweithredu rhai strategaethau maeth ar unwaith, megis cynnwys brasterau a lipidau, codlysiau, planhigion gyda lefel tanin uchel, tra bod ambell un megis macroalgae a 3-nitroxypropanol yn aros i gael eu datblygu ar raddfa fasnachol neu am gymeradwyaeth rheoleiddio
• Bydd mabwysiadu strategaeth liniaru effeithiol ar raddfa eang yn ddibynnol ar gostau gweithredu, polisïau a chymhelliant gan y llywodraeth, a pharodrwydd defnyddwyr i dalu prisiau uwch am gynhyrchion anifeiliaid gydag ôl troed carbon is.

Cyflwyniad

Ni ellir gor-bwysleisio pwysigrwydd bwydo’r boblogaeth gynyddol gan hefyd leihau effeithiau amgylcheddol systemau cynhyrchu da byw. Mae nwyon tŷ gwydr o’r sector da byw, sef carbon deuocsid, (CO₂), methan (CH₄) ac ocsid nitrus (N₂O) yn cyfrannu tua 14.5% i'r nwyon tŷ gwydr anthropogenig byd-eang. Yn y DU, mae’r allyriadau hyn yn cyfrannu cyfran gymharol isel, tua 11% yn ôl ystadegau 2020, i gyfanswm allyriadau nwyon tŷ gwydr y wlad. Mae’r allyriadau hyn naill ai’n uniongyrchol e.e. o eplesu enterig a rheoli tail, neu’n anuniongyrchol e.e. o weithgareddau cynhyrchu porthiant. Ymysg da byw, anifeiliaid cnoi cil, yn enwedig gwartheg godro a bîff yw’r cyfranwyr mwyaf tuag at allyriadau methan o ganlyniad i’w systemau treulio eplesol.  Eplesu enterig yw prif ffynhonnell methan 

mewn amaethyddiaeth, ar lefel o 85% (39% o wartheg godro, 48% o wartheg bîff a 22% o ddefaid) gydag allyriadau’n deillio o storfeydd slyri a thrin a gwasgaru tail da byw yn gyfrifol am y 15% sy’n weddill. Mae methan yn gryfach na CO₂ gan fod ei botensial ar gyfer cynhesu byd-eang dros gyfnod o 100 mlynedd wedi’i amcangyfrif i fod yn 28 gwaith yn fwy na CO₂. Mae’r ail gyfran fwyaf o allyriadau yn deillio o N₂O o dail, yn enwedig o’i wasgaru ar borfeydd. Mae ocsid nitrus 265 gwaith yn gryfach na CO₂ o ran ei botensial ar gyfer cynhesu byd-eang dros gyfnod o 100 mlynedd. Er gwaetha’r ffigyrau hyn, mae cynhyrchiant bwyd byd-eang yn ddibynnol ar dda byw sy’n cnoi cil i drawsnewid yr egni anhygyrch sy’n cael ei storio mewn planhigion (neu’n syml, planhigion neu rannau o blanhigion nad oes modd i  bobl eu bwyta) i’r ffynonellau protein ac egni o ansawdd uchel ar gyfer pobl. Mae gwaith ymchwil helaeth wedi cael ei wneud ar strategaethau lliniaru gyda’r nod o leihau allyriadau CH₄ enterig neu ollyngiadau N gan wartheg. Mae’r rhain yn cynnwys (i) bwydydd, dulliau rheoli porthiant a maeth (ii) addasu microbioleg y rwmen; a (iii) cynyddu cynhyrchiant anifeiliaid drwy ddefnyddio geneteg a dulliau rheoli. Mae’r erthygl hon yn canolbwyntio ar strategaethau maeth i leihau allyriadau CH₄ gan anifeiliaid cnoi cil.

Methanogenesis enterig

Mae dealltwriaeth am gynhyrchu methan yn y rwmen yn sylfaen i unrhyw opsiwn ar gyfer lliniaru allyriadau. Mae’r adran hon yn rhoi eglurhad syml o sut y caiff methan ei gynhyrchu yn y rwmen. Methanogenesis yw’r broses lle mae CH₄ yn cael ei gynhyrchu yn y rwmen gan facteria methanogenig (a elwir yn facteria archaea) gyda chymorth hydrogen (H₂) a charbon deuocsid (CO₂).  Mae methan yn cael ei gynhyrchu’n bennaf yn y rwmen (87%) ac i raddau llai (13%) yn y coluddyn mawr.

Yn y rwmen a’r ôl-berfedd, mae carbohydradau syml a chymhleth mewn bwyd yn cael eu dadelfennu i gynhyrchu glwcos drwy weithgarwch ensymau microbaidd. Mae glwcos yn eplesu i gynhyrchu asidau brasterog anweddol, sef ffynhonnell egni sylweddol ar gyfer yr anifeiliaid, trwy lwybrau aml-gam sy’n cynhyrchu hydrogen. Yna, mae bacteria methanogenig yn defnyddio’r H a gynhyrchir ynghyd â CO₂ i gynhyrchu CH₄ (mae adweithiau’n crynhoi dadelfeniad glwcos a chynhyrchiant methan i’w gweld isod).

Mae methanogenesis yn  llwybr pwysig ar gyfer gwaredu H₂, a fyddai’n lleihau’r broses o ddiraddio carbohydradau ac yn atal twf microbau pe byddai’n cael llonydd i gronni. Y prif asidau brasterog anweddol a gynhyrchir yw asetad, propionad a bwtyrad, ac mae cyfran pob un o’r rhain yn dibynnu ar y math o fwyd a fwyteir. Mae’n bwysig nodi yma bod creu asetad a bwtyrad yn cynhyrchu H₂ ac mae creu propionad yn defnyddio H₂. Mae strategaethau ar gyfer lleihau cynhyrchiant CH₄ enterig yn golygu lleihau cynhyrchiant H₂ yn y rwmen, cyfyngu ar ffurfiant CH₄, neu ailgyfeirio H₂ i gynhyrchion megis propionad.

Glwcos + dŵr à asetad + CO₂ +  H

Glwcos à bwtyrad + CO₂ + H

Glwcos + H à propionad + dŵr

CO₂ + H à CH₄ + dŵr (methanogenesis)

Strategaethau maeth i liniaru allyriadau methan

Lipidau

Mae nifer o astudiaethau wedi dangos bod lefelau isel o ychwanegion lipidau i ddietau, <4% o gymeriant deunydd sych yn y diet (DMI) yn gallu arwain at leihad o hyd at 20% mewn cynhyrchiant methan gan hefyd gynyddu dwysedd egni dietau, ac mewn rhai achosion, yn cynyddu cynhyrchiant anifeiliaid. Mae canlyniadau astudiaethau dadansoddiad meta yn nodi bod modd gweld gostyngiad o 1% i 5% mewn methan fesul 10 g/kg DM braster dietegol a’r cryfaf o’r rhain yw’r asidau brasterog cadwyn canolig a amlannirlawn.  Mae lipidau yn atal methanogenesis drwy ddisodli deunydd organig y gellir ei eplesu yn y rwmen yn y diet, gan leihau niferoedd bacteria yn y rwmen sy’n cynhyrchu methan, a thrwy fiohydrogeniad asidau brasterog annirlawn. Mae methanogenesis angen hydrogen [H] ac mae biohydrogeniad yn defnyddio [H] metabolig yn y rwmen. Fodd bynnag, mae costau ychwanegu lipidau, lleihad yn y gallu i dreulio ffibr a llai o gymeriant deunydd sych, atal eplesu yn y rwmen, lleihad mewn cynhyrchiant brasterau llaeth a newid mewn cyfansoddiad asidau brasterog cig a llaeth yn cyfyngu ar ddefnydd y strategaeth hon. Mae’n bosibl cyflwyno ychwanegion lipidau ar unwaith ar ffermydd masnachol, ond mae’r cwmpas ar gyfer lliniaru methan yn isel i ganolig am y rhesymau a nodir uchod.

Dwysfwydydd

O’i gymharu â phorthiant, mae dwysfwydydd yn uchel mewn starts. Mae’r broses o eplesu starts mewn dwysfwyd yn arwain at fwy o bropionad a bwtyrad na seliwlos mewn porthiant gan felly gystadlu gyda’r broses methanogenesis am H. Mae starts hefyd yn treulio ac yn eplesu ar gyfradd gynt na seliwlos gan arwain at fwy o hydrogen toddedig (dH2). Gall diet sy’n uchel mewn starts gynyddu asidedd y rwmen sy’n cyfyngu ar dwf organebau sy’n cynhyrchu methan, ond sydd hefyd yn lleihau treuliadwyedd ffibr ac yn cynyddu’r risg o asidosis. Er bod tystiolaeth fod bwydo diet yn seiliedig ar starts yn gwella perfformiad anifeiliaid ac yn lleihau cynnyrch methan, mae ei botensial ymarferol yn isel gan fod y capasiti byd-eang i gynyddu’r defnydd o ddwysfwyd mewn diet anifeiliaid cnoi cil yn isel. Mae diet yn seiliedig ar rawn yn diystyru arwyddocâd anifeiliaid cnoi cil yn troi bwydydd ffibr nad ydynt yn fwytadwy gan bobl i ffynonellau protein o ansawdd uchel. At hynny, byddai lleihad mewn allyriadau CH₄ enterig yn cael eu dileu gan allyriadau nwyon tŷ gwydr o ganlyniad i newid defnydd tir i  gynhyrchu mwy o ddwysfwyd.

Porthiant

Gellir lliniaru methan o ddiet yn seiliedig ar borthiant i ryw raddau drwy wella ansawdd ac argaeledd y porthiant drwy reoli pori, amser cynaeafu, defnyddio rhywogaethau porthiant sy’n fwy treuliadwy, defnyddio planhigion sy’n cynnwys tannin cyddwys a storio porthiant i gadw cynnwys maethol treuliadwy. Fodd bynnag, mae’n bosibl na fyddai gwahaniaethau mewn ansawdd porthiant bob amser yn altro cyfanswm allyriadau methan h.y. g o fethan sy’n cael ei allyrru bob dydd, ond mae’n lleihau dwysedd allyriadau (allyriadau fesul uned cig a llaeth) yn nodweddiadol gan fod anifeiliaid sy’n bwyta porthiant o ansawdd uwch yn fwy cynhyrchiol. Gwelwyd fod porthiant sy’n uchel mewn tannin megis pys-y-ceirw (Lotus corniculatus) yn gallu arwain at leihad o 33% mewn allyriadau gan ddefaid sy’n cael eu cadw dan do o’i gymharu â phorthiant rhygwellt parhaol. Yn yr un modd, roedd meillion gwyn (Trifolium repens), planhigyn codlys brodorol yn y DU, yn lleihau lefelau methan (o’i gymharu â rhygwellt) mewn defaid o ganlyniad i’r lefelau tannin cyddwys uchel (5.3% deunydd sych, 0% mewn rhygwellt). Mae codlysiau yn cynhyrchu llai o fethan na glaswellt ar y cyfan, gyda chodlysiau tymor cynnes yn lleihau cynnyrch methan enterig hyd at 20% o’i gymharu â glaswellt.

Opsiynau porthiant ar gyfer anifeiliaid cnoi cil a gynhyrchir ar borfa

Cydnabyddir fod y strategaethau a sonnir amdanynt uchod yn canolbwyntio ar wartheg llaeth, fodd bynnag, gellir hefyd eu defnyddio gydag anifeiliaid cnoi cil a gynhyrchir ar y borfa ar wahanol gyfnodau o fywyd yr anifail, neu o leiaf yn ystod y cyfnod pesgi a phan maent yn cael eu cadw dan do. Mae’r opsiynau porthiant canlynol wedi cael eu hawgrymu ar gyfer anifeiliaid cnoi cil a gynhyrchir ar borfa.

Rhygwellt parhaol

Oherwydd ei gynnyrch da a’i ddyfalbarhad fel cnwd pori, rhygwellt parhaol yw un o’r rhywogaethau glaswellt mwyaf cyffredin a ddefnyddir i gynhyrchu da byw ar y borfa. Mae cyltifarau rhygwellt parhaol sy’n cynnwys mwy o garbohydradau sy'n toddi mewn dŵr bellach ar gael, o ganlyniad i fridio dethol. Mae carbohydradau sy’n toddi mewn dŵr yn eplesu’n gyflym yn y rwmen a gwelwyd eu bod yn cynhyrchu mwy o bropionad. At hynny gwelwyd fod porthiant gyda lefel uchel o garbohydradau sy’n toddi mewn dŵr yn cynyddu cyfraddau twf mewn defaid. Er nad oes astudiaeth gyfatebol wedi’i hadrodd ar gyfer y sector bîff, os oes modd trosi effaith gadarnhaol carbohydradau sy’n toddi mewn dŵr mewn rhygwellt parhaol ar gyfraddau twf ŵyn i wartheg bîff, mae’n bosibl y byddai glaswellt uchel mewn siwgr yn gallu lleihau nifer y dyddiau hyd lladd ac allyriadau gwartheg bîff ar hyd eu hoes.

Perlysiau a chodlysiau amgen

Ceir adroddiadau fod gwartheg sy’n pori perlysiau ysgellog (Cichorium intybus) a llyriad (Plantago) yn bennaf yn allyrru 15% yn llai o fethan o’i gymharu â gwartheg sy’n pori ar borfeydd meillion gwyn a rhygwellt parhaol. Yn yr un modd ymysg defaid sy’n cael eu cadw dan do, roedd porfeydd ysgellog yn arwain at ostyngiad o 37% rmewn cynhyrchiant methan o’i gymharu â defaid sy’n pori meillion gwyn/rhygwellt parhaol. Nid yw mecanweithiau gwrth-fethanogenig llyriad ac ysgellog wedi’u diffinio hyd yn hyn, ond gallant godi o bosibl o ganlyniad i lefel isel o ffibr o fewn y perlysiau.  Mae’r codlys amgen, maglys neu faglys rhyddlas (Medicago sativa), wedi cael ei ymchwilio mewn rhanbarthau tymherus a gwelwyd ei fod yn  cynyddu cyfraddau twf mewn gwartheg bîff gan awgrymu y gallai’r codlys chwarae rôl mewn lleihau allyriadau anifail ar hyd ei oes.

Cnydau bresych porthiant

Mae cnydau bresych sy’n bennaf yn cynnwys cêl (Brassica oleracea), maip (B. campestris), rêp (B. napus) a swêj (Brassica napus spp. Napobrassica) wedi cael eu defnyddio mewn rhanbarthau tymherus yn draddodiadol fel ffynonellau porthiant i dda byw sy’n cael eu cadw allan dros y gaeaf neu yn ystod prinder porthiant yn yr haf. O'i gymharu â chnydau glaswellt, mae cnydau bresych yn haws i’w treulio, yn cynnwys mwy o garbohydradau sy’n toddi mewn dŵr a chanran is o ffibr. O ganlyniad, gwelwyd fod eplesiad rhai mathau o gnydau bresych yn y rwmen yn hybu cynhyrchiant anifeiliaid ac yn addasu proffil eplesu yn y rwmen tuag ar gynhyrchu propionad. Mewn un astudiaeth gwelwyd fod cnydau rêp a swêj yn lleihau cynnyrch methan o’i gymharu â rhygwellt parhaol, gyda chnydau rêp yn cael yr effaith leiaf ar gymeriant deunydd sych. Gwelwyd fod cnydau rêp yn lleihau cynnyrch methan mewn sawl astudiaeth ar draws pob rhywogaeth o anifeiliaid cnoi cil, er enghraifft, lleihad o hyd at 40% mewn heffrod bîff sy’n bwyta rêp porthiant dros y gaeaf o’i gymharu â phorfa. Mewn defaid gwelwyd lleihad graddol mewn allyriadau methan a chynnyrch methan wrth i gyfran gynyddol o rêp porthiant gymryd lle rhygwellt parhaol gyda 55% a 64% o leihad mewn allyriadau methan a chynnyrch methan yn y drefn honno pan gynigiwyd rêp porthiant fel prif fath o borthiant. Mae rêp porthiant yn debygol o leihau methanogenesis yn y rwmen o ganlyniad i’r ffaith bod y cnwd yn eplesu’n gyflym gan gynhyrchu mwy o bropionad a gostwng pH y rwmen. Mae dyfalbarhad blynyddol rêp porthiant (a chnydau bresych eraill) yn ffactor sylweddol sy’n cyfyngu ar ddefnydd y cnwd fel ffynhonnell porthiant gwrth-fethanogenig. Mae’r angen i hau cnwd newydd bob blwyddyn yn dod â phroblemau megis aflonyddu’r pridd ac allyriadau cysylltiedig, yn ogystal ag allyriadau o ganlyniad i ddefnyddio peiriannau, sydd hefyd angen eu hystyried.

Ychwanegion gwrth-fethanogenig mewn porthiant sy’n aros am gymeradwyaeth rheoleiddio a/neu ddatblygiad ar raddfa fasnachol

Macroalgae

Yn 2018, dangosodd un astudiaeth effaith gwrth-fethanogenig cryf yr alga coch Asparagopsis taxiformis mewn defaid. Ers hynny, mae diddordeb mewn macroalgae ar gyfer lliniaru allyriadau CH₄ methan mewn anifeiliaid cnoi cil wedi cynyddu’n ddramatig. Er bod grwpiau ymchwil ledled y byd wedi sgrinio llawer o facroalgae glas, gwyrdd a choch, mae’n ymddangos hyd yn hyn mai’r rhywogaethau Asparagopsis yw’r unig rai sy’n dangos effaith bendant o ran lliniaru methan in vivo. Mae’r ddealltwriaeth bresennol o weithgarwch gwrth-fethanogenig Asparagopsis yn seiliedig ar bresenoldeb cyfansoddion halogenaidd gyda phwysau moleciwlaidd isel yn y rhywogaethau hyn lle mae bromoform yn dominyddu. Mae  Asparagopsis yn achosi lleihad sylweddol mewn allyriadau methan, ond gallai cymeriant deunydd sych hefyd gynyddu. Yn ogystal, mae angen gwaith ymchwil pellach ar effaith amgylcheddol bromoform a’r effeithiau ar iechyd anifeiliaid ac ansawdd llaeth. Mae astudiaethau diweddar wedi dangos y gallai eu gweithgarwch leihau ar ôl cael eu storio am gyfnodau hir neu os byddant yn cael cyswllt â golau neu wres yr haul, ac y gallai eu heffaith o ran lliniaru methan fod yn fyrhoedlog. Yn bwysicach fyth, mae’n bosibl y byddai angen caniatâd rheoleiddio yn y dyfodol i ddefnyddio Asparagopsis fel ychwanegyn i borthiant, ac mae angen datblygu technolegau dyframaeth i gynhyrchu Asparagopsis i sicrhau ei fod ar gael am bris rhesymol i’r ffermwr ac i’r cwsmer.

3- Nitrooxypropanol

Cyfansoddyn cemegol a elwir yn 3-Nitrooxypropanol (3-NOP) yw un o’r ychwanegion porthiant gwrth-fethanogenig mwyaf effeithiol. Mae astudiaethau wedi dangos lefel isel o berygl o ran diogelwch a dim effeithiau andwyol ar anifeiliaid na phobl. Mae wedi cael ei gymeradwyo gan awdurdodau rheoleiddio ym Mrasil a Chile, ac er nad yw wedi’i gymeradwyo hyd yn hyn mewn gwledydd eraill, mae wedi derbyn barn ffafriol gan banel gwyddonol Awdurdod Diogelwch Bwyd Ewrop. Mewn nifer o arbrofion gyda gwartheg godro yn yr Unol Daleithiau, ni welwyd unrhyw effaith ar gymeriant deunydd sych, cynhyrchiant llaeth, lefel egni llaeth, pwysau’r corff neu’r newid ym mhwysau corff y gwartheg. Yn ogystal, ni welwyd unrhyw effaith ar broffil maeth y llaeth. Roedd y lleihad cyfartalog mewn allyriadau methan dyddiol yn 28% a’r lleihad mewn dwysedd methan yn 32%. Mae 3-NOP hefyd wedi’i brofi i leihau allyriadau methan mewn gwartheg bîff sy’n cael eu cadw dan do heb unrhyw effaith negyddol ar gynnydd pwysau. Mae dadansoddiad meta o astudiaethau a gyhoeddwyd wedi datgelu ei fod yn effeithiol iawn gyda gwartheg bîff a gwartheg godro, ond mae’r effeithiolrwydd i’w weld yn is mewn gwartheg bîff (80%) o'i gymharu â gwartheg godro (92%), er y gallai’r gwahaniaeth hwn fod o ganlyniad i’r gwahaniaeth mewn diet a chymeriant deunydd sych rhwng y ddau. Er bod llawer o lenyddiaeth a gyhoeddwyd dan amodau ymchwil wedi’i reoli yn nodi bod 3-NOP yn arwain yn gyson at leihad cyfartalog o 30% mewn cynhyrchiant methan mewn da byw sy'n cnoi cil, mae’n bwysig nodi bod nifer o’r astudiaethau hyn yn rhai tymor byr ac mae hyd yn oed yr astudiaethau hirdymor wedi’u cyfyngu i ychydig fisoedd o hyd. Nid oes unrhyw astudiaeth wedi’i chyhoeddi’n edrych ar effeithiau bwydo 3-NOP dros nifer o gyfnodau llaetha neu dymhorau. Mae’r astudiaethau hyn hefyd wedi’u cyfyngu i systemau dan do heb fod yn organig gan ddefnyddio diet wedi’i lunio ar eu cyfer heb unrhyw waith ymchwil wedi'i gyhoeddi ar gyfer anifeiliaid sy'n pori. Mae hefyd angen gwaith ymchwil pellach i gadarnhau absenoldeb gweddillion 3-NOP mewn tail, cig a llaeth i fynd i’r afael â phryderon diogelwch bwyd ac amgylcheddol.

Crynodeb

Mae addasu’r diet a rhoi ychwanegion wedi cael eu nodi fel prif ffyrdd o liniaru cynhyrchiant methan enterig. Amcangyfrifir fod effeithiolrwydd y dulliau hyn yn isel i ganolig, ond mae’n bosibl cynyddu’r effeithiau’n sylweddol wrth fesur yn nhermau dwysedd allyriadau, lle maent hefyd yn arwain at well effeithlonrwydd bwydo ac enillion o ran cynhyrchiant. Mae’n bosibl rhoi nifer o addasiadau diet ar waith ar unwaith, er enghraifft, braster a lipidau, codlysiau, porthiant megis meillion, cnydau bresych a phlanhigion uchel mewn taninau, ond mae’n debyg bod y rhai mwyaf effeithiol (macro-algae a 3-NOP) yn dal i ddisgwyl datblygiad technoleg er mwyn cynyddu ar raddfa fasnachol a/neu waith ymchwil pellach i edrych ar bryderon diogelwch bwyd ac amgylcheddol cyn y gellir rhoi cymeradwyaeth reoleiddiol. Mae cost gweithredu strategaeth liniaru yn elfen bwysig o ran mabwysiadu’r strategaeth honno ar lefel fferm. Er bod potensial technegol sylweddol i liniaru o fewn y sector da byw, mae’r gyfran y gellir ei chyflawni ar gost economaidd resymol yn debygol o fod llawer is. Bydd mabwysiadu strategaethau lliniaru sydd wedi profi’n effeithiol o fewn y diwydiannau da byw yn dibynnu ar gostau, polisiau a chymhelliant y llywodraeth, a pharodrwydd cwsmeriaid i dalu prisiau uwch am gynhyrchion anifeiliaid gyda llai o ôl-troed carbon.

Am ragor o fanylion, cysylltwch â Dr Saba Amir on 01970 823 213 neu e-bostiwch: saa143@aber.ac.uk. Neu, ewch i www.llyw.cymru/cyswlltffermio.