[養殖技術] 減少甲烷排放的奶牛營養調控技術

2012年09月18日16:49 | 中國發展門戶網 www.chinagate.cn | 給編輯寫信字號：T|T

關鍵詞：甲烷菌甲烷排放纖毛蟲可溶性糖丙酸桿菌單胞菌瘤胃微生物代謝中間產物菌體蛋白

噯氣

在瘤胃微生物的發酵過程中，不斷地產生大量的氣體。牛一晝夜能產生600~1300升氣體，其中，二氧化碳占50%~75%，甲烷占20%~45%。此外，還有極少量的氫、氮和硫化氫等氣體。這些氣體有1/4被吸收到血液后經肺排除，微生物僅能夠利用小部分，其余靠噯氣排出。

噯氣是一種反射動作，由增多的瘤胃氣體刺激瘤胃的感受器所引起。噯氣時瘤胃后背囊會先開始收縮，由后向前推進，壓迫氣體移向瘤胃前庭，賁門隨之舒展，氣體被驅入食管。一部分經過張開的聲門進入呼吸系統，另一部分經口腔逸出。

反芻動物瘤胃微生物發酵產生甲烷的過程，實際上是營養物質的浪費過程，會造成能量損失。

同時，人們發現甲烷在地球變暖和臭氧層破壞方面，比二氧化碳更嚴重，因為甲烷在吸收紅外線能量方面比二氧化碳更有效。而畜牧業產生的甲烷絕大部分來源于反芻動物。減少甲烷排放，既能環保，又能增效。

減少纖毛蟲數量

研究表明，產甲烷菌大量吸附于纖毛蟲上，它們之間是一種兼性關系。纖毛蟲對產甲烷菌的產生有促進作用。當細菌的氫供應不足時，產甲烷菌就將自己吸附于幾種纖毛蟲上，以保證有足夠的氫生成甲烷。

給反芻動物日糧中補充適量硫酸鋅（ZnSO4）的試驗證明，可以減少瘤胃纖毛蟲的數量，減少甲烷產量。

瘤胃原蟲

在瘤胃微生物中，至少還有30多種原蟲，主要分為纖毛蟲和鞭毛蟲兩個大類。鞭毛蟲一般在幼年反芻動物纖毛蟲區系建立前或由于某種原因纖毛蟲區系消失時存在。隨著幼齡動物年齡增大，隨著幼齡動物年齡增大，鞭毛蟲數量減少。瘤胃原蟲都是專性厭氧微生物，蟲體較大。一般纖毛蟲蟲體的大小為40~200um（微米），每毫升瘤胃液中平均含有原蟲20萬~200萬個，有時可高達500萬個。

纖毛蟲對碳水化合物的營養代謝

（1）可溶性糖：全毛蟲迅速同化可溶性糖（如葡萄糖、麥芽糖、蔗糖及可溶性淀粉）以滿足它們對糖的需要。被攝取的糖82%能以淀粉狀態貯存，反芻動物采食后2~4小時全毛蟲的淀粉貯藏達到最高值。由于糖呈淀粉狀態貯藏，可以減少飼喂后的爆發性發酵。

全毛蟲中的均毛蟲和密毛蟲都含有α-淀粉酶和蔗糖酶、果膠脂酶，聚半乳糖醛酸酶?？扇苄蕴穷惐话l酵后產生乙酸、丁酸、乳酸、CO2、H2，還能合成支鏈淀粉，貯藏于纖毛蟲體內，成為提供能量的貯庫。

貧毛蟲對可溶性糖的利用能力有限。

（2）淀粉：淀粉是瘤胃纖毛蟲營養的主要來源，對貧毛蟲尤為重要。除極少數幾種內毛蟲外，所有貧毛蟲都能攝食和發酵淀粉，發酵產物為VFA、乳酸、CO2、HO2。

均毛蟲的淀粉發酵主要終產物是乳酸，而貧毛蟲則不是乳酸。貧毛蟲的這種特性，對于防止宿主不需要的酸性，有很大價值

瘤胃微生物的微生態系統

在一定的日糧條件和較為穩定的瘤胃環境條件下，瘤胃微生物區系維持相對的穩定性，即微生物與寄微生物與微生物之間達到動態的平衡，構成瘤胃微生物的生態系統。

在這個系統中，各類微生物彼此混雜居住，整體形成復雜的關系，可概括為兩個方面，即協同和競爭。

細胞壁成分降解過程中微生物之間的相互作用最復雜、也最具代表性的協同作用。細胞壁由纖維素、半纖維素、木質素、果膠和含氧物質組成，它們按一定的物理層次排列，降解過程需要由能產生相應酶的微生物共同完成。所以隨著日糧性質和成分的變化，瘤胃內各種微生物的數量和比例也相應發生改變。

瘤胃微生物之間也存在相互競爭的關系，比較典型的例子是當飼喂了大量含淀粉的精料時，牛鏈球菌對迅速繁殖并產生大量乳酸，使瘤胃pH值顯著降低，抑制了纖維素分解菌和其他微生物的生長。

由于瘤胃微生物的這種生態作用，使外來微生物包括一些病原菌，在正常情況下不易在瘤胃內大量繁殖。例如大腸桿菌和沙門氏菌在瘤胃內數量很少，可能是VFA抑制了它們的生長。

細菌之間的相互作用

各種瘤胃細菌的密度和相對比例，隨日糧的品質和組成而變異。

各種瘤胃細菌的密度和相對比例，隨日糧的品質和組成而變異。

從細菌的營養角度來看，基本上可區分為兩大類：?發酵飼料的主要營養成分；?發酵前者的代謝產物。

作為纖維素分解菌的厭氧性產琥珀酸擬桿菌，將纖維素發酵產生琥珀酸，乙酸和甲酸。

而新月狀菌，如分解乳酸新月形單胞菌靠糖的分解產物和琥珀酸供給營養，琥珀酸是產生丙酸的代謝中間產物。在這兩種菌聯合培養下，產生丙酸、乙酸和CO2。

新月狀單胞菌還供給厭氧性擬桿酸的所需要的CO2。換句話說，第二類細菌移除第一類細菌的代謝產物，并將必須因子循環回歸給第一類細菌。

上述變化中主要反應是菌種之間氫轉遞。瘤胃內氫轉遞時，產甲烷桿菌如瘤胃甲烷桿菌和甲酸甲烷桿菌非常重要，因其用到氫，使氫的濃度降低。

以產氫的瘤胃球菌，如黃化瘤胃球菌和白色瘤胃球菌，與利用氫的產甲烷桿菌一起培養，可刺激氫的產生增加4倍以上。

纖毛蟲與細菌的相互作用

當瘤胃微生物種群中沒有纖毛蟲，只有細菌時，則細菌數量明顯增加。有纖毛蟲綿羊的細菌數為2×1010個/ml，而沒有纖毛蟲綿羊的細菌數為3.3×1011個/ml。仔畜早期與母畜隔離是保證瘤胃內沒有纖毛蟲繁殖的有效辦法。

一般說來，接種纖毛蟲后使細菌數減少，可能是由于纖毛蟲與細菌對食物的競爭和細菌作為食物被纖毛蟲捕食的結果。纖毛蟲不但捕食外界侵入細菌，也捕食瘤胃細菌。

瘤胃纖毛蟲捕食細菌數量非?？捎^，每分鐘約可捕食1%瘤胃細菌。據計算，綿羊瘤胃內一天約有90克細菌（干物質）被纖毛蟲吞噬。

細菌被消化后大部分蛋白質和氨基酸轉變為纖毛蟲蛋白質，只有少量菌體氨基酸降解為CO2和VFA。但也有報道，菌體蛋白被消化后約有一半呈游離氨基酸釋放于瘤胃內，再被發酵產生VFA和氨，造成氨基酸大量損失。

原蟲的去留應結合日糧和奶牛生理狀況

正常反芻動物同時服用鹽酸及硫酸銅，或單獨服用辛基磺琥珀酸鈉或迪美唑，都能收到殺滅瘤胃纖毛蟲之效。這時，羔羊瘤胃的細菌數明顯增加。如接種原蟲，對犢牛的瘤胃細菌總數沒有變化，而小細菌及鞭毛蟲數減少；對綿羊接種有尾內毛蟲，則見大細菌數減少，而較小細菌數反而增加。而在Ghorbani等（2002）的試驗中，當給舍飼牛添加飼用微生物——丙酸桿菌時，瘤胃內纖毛蟲的數量增加，氨的濃度提高。

給瘤胃補充硫酸鋅，雖可顯著降低甲烷產量，但纖維素在瘤胃的消化率也下降，這是不可取的。

在一個研究瘤胃微生物分解纖維素能力的試驗中，纖毛蟲和細菌單獨存在的條件下，纖毛蟲的纖維素消化率為6.9%，細菌為38.1%。而二者混合培養時，纖維素消化率提高至65.2%，大大超過纖毛蟲和細菌分別培養時兩者的總和（45%）。

是否采用去原蟲或保留原蟲，應就不同日糧類型及寄主生理狀況等進行綜合評定。適當控制或減少某些產甲烷菌和吸附產甲烷菌的纖毛蟲的數量，有利于減少甲烷的污染。但是，目前還沒有一種滿意的可控制去除瘤胃纖毛蟲的方法。因此，減少纖毛蟲數量的應用還有限。

利用亞各靈調控瘤胃微生物來提升泌乳量

纖維類飼料在瘤胃中發酵后產生較多的乙酸和丁酸，淀粉類飼料在瘤胃中發酵后產生較多的丙酸。瘤胃微生物乙酸和丁酸發酵中產生的氫被甲烷產氣菌利用合成甲烷，通過噯氣排出體外，反芻動物以甲烷形式損失大量的能量。

葡萄糖為合成乳糖的主要來源，反芻動物血液中葡萄糖濃度與乳產量呈直線相關性。丙酸為反芻動物體內糖異生作用生成葡萄糖的主要前體物質，因而瘤胃丙酸發酵含量關系到乳產量。

瘤胃中乙酸比例降低時，反芻動物的乳脂率會降低，也會導致乳產量的下降。因而，瘤胃發酵乙酸和丙酸比例與反芻動物的乳產量存在極強相關性。

提高瘤胃丙酸比例，調節瘤胃中乙酸與丙酸的比例，對提高反芻動物飼料消化利用率和乳產量有著極強重要的影響。

植物精油——亞各靈能有效調控瘤胃中的微生物，而能有效控制甲烷的生成，增加乙酸，丙酸和丁酸等揮發性脂肪酸的產生，因此能同時提升泌乳量及乳脂率。（據農業部網站）

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