瘤胃内甲烷生成的影响因素及其调控

甲烷作为反刍动物瘤胃正常消化的产物，其排放不仅对空气环境造成了污染，并且造成了能量的损失。反刍动物从甲烷损失的能量占摄入总能量的2％-15％。因此，减少瘤胃内甲烷的生成对提高饲料能量利用率和改善环境具有重要意义。文章综述了影响反刍动物瘤胃甲烷产生量的因素，以及控制瘤胃内甲烷产生量的措施。     

植物提取物对反刍动物瘤胃发酵和甲烷排放影响的研究进展

植物提取物中含有皂苷、生物碱、植物精油、单宁以及多糖等活性成分,在反刍动物饲养中具有调控瘤胃发酵挥发性脂肪酸组成、提高过瘤胃蛋白数量、抑制甲烷排放等功能,对反刍动物瘤胃调控方面发挥一定作用。本文就皂苷、单宁和植物精油这三类植物提取物调控反刍动物瘤胃发酵和甲烷产量的研究进展进行综述,旨在为植物提取物在实际生产中的应用提供参考。     

PCR 技术在黄淮白山羊瘤胃产甲烷菌检测中的应用1）

为了建立黄淮白山羊瘤胃甲烷菌快速检测的PCR方法,采集安徽本地黄淮白山羊瘤胃内容物,进行瘤胃甲烷菌的分离培养,利用瘤胃甲烷杆菌的保守基因甲基辅酶M还原酶基因（MCR）进行引物设计,并且优化PCR扩增条件。结果表明：所设计的引物具有特异性、专一性,优化的PCR扩增条件符合瘤胃甲烷杆菌扩增要求,扩增产物在140 bp的位置出现单一明亮条带。由此可见,利用PCR技术,可以快速、准确检测黄淮白山羊瘤胃甲烷杆菌。     

反刍家畜胃肠道甲烷排放与减排策略

反刍家畜胃肠道甲烷排放是重要的温室气体排放源,减少反刍家畜胃肠道甲烷排放有助于缓解全球温室效应和提高家畜饲养效率。本论文从中国反刍家畜胃肠道甲烷排放现状、瘤胃甲烷生成机制、甲烷生成的日粮营养影响因子和甲烷减排策略与潜力4个方面系统综述反刍家畜胃肠道甲烷排放的研究进展。目前,中国反刍家畜甲烷总排放量超过10 Tg,占全球胃肠道甲烷排放的比例超过15%。反刍家畜胃肠道甲烷排放主要来自瘤胃和后肠道,其中瘤胃甲烷占胃肠道甲烷生成总量的80%以上。二氧化碳还原路径利用瘤胃内的氢和二氧化碳合成甲烷,是瘤胃内生成甲烷的主要路径。瘤胃内的氢还可被相关微生物利用,合成挥发性脂肪酸和微生物蛋白等代谢产物,进而被机体利用。减少反刍家畜胃肠道甲烷排放的关键在于促进瘤胃内氢的利用,以及阻断瘤胃内的氢被甲烷菌利用合成甲烷。甲烷减排的日粮营养调控策略包括优化日粮组成、改善饲料品质、提高瘤胃流通速率、添加氢池和甲烷抑制剂等。大多数营养调控策略的甲烷减排效果小于40%,最新研制的3-NOP抑制剂的甲烷减排效果最高可达80%。但是,一些减排策略的产业化应用还受添加剂残留、抗生素禁用、食品安全、产品价格和消费者喜好等因素影响。牧场管理和遗传选育也是降低甲烷排放量的重要手段,过去100年来已实现每千克标准乳的甲烷排放量减排效果为57%。未来反刍家畜胃肠道甲烷研究将主要集中在低排放品种的遗传选育、不同营养调控策略间的组合效果、甲烷减排的经济效益和可持续性、家畜生长性能与健康、食品安全、消费者喜好等方面。     

添加亚麻酸及植物油对体外瘤胃发酵和甲烷生成的影响

利用瘤胃模拟体外产气法研究在高精料底物条件下添加富含十八碳不饱和脂肪酸的植物油和亚麻酸对瘤胃发酵和甲烷生成的影响。在植物油的筛选试验中,菜籽油、豆油和亚麻油分别添加底物干物质的10%,观察其对甲烷生成和发酵产物的影响。结果表明,豆油和亚麻油显著降低了产气量和甲烷产量,但甲烷产量的下降幅度更大,菜籽油无效果。同时,豆油和亚麻油显著升高了总挥发性脂肪酸含量和丙酸比例。选取筛选出的效果最显著的植物油——亚麻油,和亚麻酸一起比较研究其对瘤胃发酵的剂量效应,亚麻油和亚麻酸分别添加底物干物质的0%、3%、5%、7%和9%。亚麻油和亚麻酸分别在添加量为5%和3%时显著降低了甲烷产量,且抑制效果随添加剂量的提高而增强。亚麻油和亚麻酸显著改变瘤胃发酵模式向丙酸型发酵转变。这些结果表明,一些富含十八碳不饱和脂肪酸的植物油和亚麻酸可以在高精料日粮条件下改善瘤胃发酵,降低甲烷生成,且植物油抑制甲烷生成的效果与添加剂量和所含脂肪酸的不饱和度有关。     

瘤胃古菌的多样性研究进展

反刍动物瘤胃内由古茼驱动的甲烷生成不仅消耗了6%～10%的日粮能量摄入,而且生成甲烷气体是重要的温室效应气体.在全球气候变化的背景下,瘤胃古茵甲烷代谢调控成为关系畜牧业可持续性发展的重要课题.全面认识瘤胃中古菌多样性是寻找广谱、长效的瘤胃产甲烷调控方法的基础.通过对公共数据库中收录的3 112条瘤胃古茵16S rRNA基因序列进行分类和多样性预测分析,发现现有的古茵特异性引物与一些古菌种属的16S rRNA基因序列之间存在许多错配.瘤胃古茵群落在种属水平上的多样性较低,甲烷短杆茵(Methanobrevibacter)占到总数的70.1%,嗜酸球茵(Picrophilus)和甲烷球形茵(Methanosphaera)分别占13.5%和5.8%.瘤胃产甲烷古菌群落的组成也因受到宿主类型、日粮和环境等多重因素的影响而表现出较大的差异.这些结果拟为寻找一种高效、广谱的瘤胃古菌产甲烷活性的调控方法提供依据.     

添加不同甲烷抑制剂对绵羊瘤胃发酵指标及甲烷产量的影响

为探究不同甲烷抑制剂对绵羊瘤胃发酵指标及甲烷产量的影响,试验选取16只体况良好,体重相近(28±1.0 kg)安装永久性瘤胃瘘管的绵羊,随机分为4组,对照组饲喂基础日粮,试验组A、B、C组分别在基础日粮中添加延胡索酸40 mg·kg~(-1)、蒽醌20 mg·kg~(-1)和大蒜素300 mg·kg~(-1)。试验结果表明:与对照组相比,日粮中添加甲烷抑制剂对绵羊饲喂后9 h内瘤胃p H值没有显著影响(P0.05),显著升高了大蒜素组12 h的p H值(P0.05);添加不同甲烷抑制剂对瘤胃内氨态氮、BCP浓度具有显著影响,其中显著提高了大蒜素组的瘤胃氨氮浓度(P0.05)和菌体蛋白的含量(P0.05);添加三种不同甲烷抑制剂显著降低了瘤胃内甲烷产量,添加大蒜素6 h后有最为明显的效果,降低幅度最高为38.28%(P0.05)。     

C3与C4对反刍动物甲烷产量和瘤胃体外发酵特性的影响

C3、C4植株之间存在诸多差异,运用这些差异已经在不同的领域开展了应用研究,但是在对反刍动物体外的发酵影响的研究较少,近年来关于C3和C4植物对反刍动物瘤胃发酵及产奶量等方面的影响问题已经成为热点问题。文章主要从瘤胃中甲烷的产生机理、影响反刍动物瘤胃发酵甲烷产量因素等方面比较了C3和C4植物对反刍动物甲烷产量和发酵参数的影响。     

瘤胃内甲烷生成与厌氧氧化过程耦联研究进展

降低反刍动物甲烷排放具有重要的经济价值和生态意义。甲烷厌氧氧化(anaerobic methane oxidation,AMO)是湿地、海洋以及湖泊等生态系统中减少甲烷排放的重要途径。根据反应过程中电子受体的不同,AMO分为硫酸盐依赖型甲烷厌氧氧化(sulfate-dependent anaerobic methane oxidation, S-DAMO)、硝酸盐/亚硝酸盐依赖型甲烷厌氧氧化(nitrate/nitrite-dependent anaerobic methane oxidation, N-DAMO)和金属依赖型甲烷厌氧氧化(metaldependent anaerobic oxidation of methane, M-DAMO)。饲喂反刍动物硝酸盐和硫酸盐也有降甲烷的效果,但这一过程一直被认为是NO_3~-或SO_4~(2-)作为电子受体竞争氢的结果。而N-DAMO和S-DAMO的热动力学反应优于硝酸盐和硫酸盐还原反应,若反刍动物瘤胃中能实现AMO,对改善环境及提高饲料利用效率都具有重要意义。为此,本文在阐述AMO类型、反应机制及其涉及的微生物的基础上,比较了自然环境和反刍动物瘤胃中硝酸盐和硫酸盐对甲烷产量影响的差异,发现AMO可能在瘤胃中发生,是硝酸盐、硫酸盐降低瘤胃甲烷产量的原因之一。     

反刍动物瘤胃甲烷合成与营养调控

反刍动物通过嗳气排出饲料在瘤胃中不完全氧化的产物甲烷,这不仅会造成能量浪费,也是导致环境温室效应的重要因素,不符合国际社会关于节能减排和低碳经济的发展原则。针对反刍动物的甲烷调控与阻抗技术是该领域的研究热点,对反刍动物瘤胃内甲烷合成、生物学意义、产量测定和营养调控等方面做了全面综述,这对于指导实践生产和理论研究均有重要意义。     

水稻秸青贮对反刍动物甲烷排放的影响

采用2个3×3拉丁方试验设计,利用SF6示踪技术分别测定了青年母牛不同饲养水平(维持和生长)下饲喂青贮稻秸、氨化稻秸以及干稻秸的甲烷排放量,从而评价了水稻秸青贮在减少甲烷排放量上的作用。结果表明:维持水平下,饲喂青贮稻秸和氨化稻秸可有效地降低试验牛每天的甲烷排放以及每千克干物质采食量的甲烷排放,并且与干稻秸组之间差异显著(P<0.05)。甲烷排放量由大到小为干稻秸、氨化稻秸、青贮稻秸。生长水平下,粗饲料的瘤胃降解率越高,日粮中添加精料越有助于纤维的发酵,表现为单位(每天或者每采食1 kg干物质)甲烷气体排放青贮稻秸组均高于干稻秸组。     

Studies on Methane Emissions from Pastoral Farming in New Zealand

The aim of this paper was to give a basic understanding of studies on methane emissions of New Zealand, as we know the agriculture of New Zealand is pastoral farming, most livestock animals are grazed in pasture, and quantities of methane were released from the digestive tract and animals excreta. In New Zealand some 50% greenhouse gases （GHG） sources are attributed to agriculture and one third is methane from livestock enteric formation. For many years, many researchers have been exploiting the techniques and methods to measure the emission of methane of New Zealand, further more studing the available options to alleviate the methane emissions. Their pioneering work and successful experiences including the determined methods and mitigation strategies are worth learning for scholars around the world. Some of their approaches were not only suitable for New Zealand grazed livestock, but for many other countries, even the animals are intensively bred in pen. The calorimeter/respiration chamber is the most exactly method in present, but it needs expensive equipments and skilled manipulators, so there are still some difficulty in applying this approach extensively in practice. Sulfur hexafluoride （SF6） trace technique is much adopted for grazed livestock evaluating the methane emission, though its veracity was doubted by some researchers, it is still a good option in present for studying the GHG emissions for grazing animals. By measuring the rumen volatile fatty acid （VFA） concentration to estimate the methane emission is a relatively simple approach, it is just only a rough evaluation, and it is unsuitable for exact study, but this method may be used in China for extensively raised ruminant. In present China, the ruminants are fed in an extensively managed state, the diversities of roughage and animals varieties caused difficult to exactly estimate the methane emission. So exploiting the available options is much important for constituting the exhaustive emission inventory. This review just maybe a good reference for researchers to carry out their studies in years and acquired great achievements in methane mitigation area. outline some practical techniques of New Zealand, those this field, after all New Zealand have been persisting many     

高精料条件下薰衣草精油对体外瘤胃发酵和甲烷产量的影响

[目的]研究发酵底物精粗比为7∶3时不同剂量薰衣草精油对体外瘤胃发酵及甲烷产量的影响.[方法]以5只装有永久性瘤胃瘘管的哈萨克公羊为试验动物,采用瘤胃体外培养方法,设对照组和薰衣草精油添加量为100、150、250 μL/L的试验组,每个处理三个重复.[结果]薰衣草精油添加量为150和250 μL/L体外培养24h时降低甲烷产浓度分别为9.72;和24.23;(P＜0.05);添加不同剂量薰衣草精油显著提高累计产气量、TVFA、乙酸摩尔比例和NH3 -N浓度(P＜0.05),降低戊酸、丁酸和BCVFA摩尔比例(P＜0.05).[结论]适当剂量的薰衣草精油对甲烷产生有抑制作用.     

瘤胃甲烷生成菌PCR反应条件的优化

[目的]优化适合于瘤胃甲烷生成菌的PCR反应体系。[方法]以1．5周岁健康的藏系绵羯羊瘤胃内容物总DNA为模板,用特异性引物对甲烷生成菌16SrDNA保守序列进行PCR扩增,并通过改变PCR反应体系中的各参数,优化其PCR反应体系中的相关参数。[结果]PCR最优程序为：94℃预变性3min;94℃变性45s,51℃退火458,72℃延伸90s,35个循环;72℃后延伸7min。优化后的PCR反应体系为：5．00山缓冲液,4．00μl d-NTP,2．00μl引物（前引物和后引物各1．00μl）,4．00μl MgCl2,0．25μl TaqDNA聚合酶和1．00μl 1：100倍稀释的DNA模板,然后加水补足25．00μl。[结论]该研究为瘤胃甲烷生成菌功能的研究奠定了基础。     

水稻生物学特性对稻田甲烷排放的影响

为了阐明水稻品种与稻田甲烷排放的关系,为培育低甲烷水稻品种提供科学依据。本研究从水稻植株形态特征和生物学特性等方面,论述水稻植株与甲烷排放的关系。水稻根系主要通过根系分泌物和根系泌氧能力二个方面影响甲烷气体的生成和氧化;水稻分蘖特性主要影响甲烷气体的排放;水稻叶片则通过光合作用和蒸腾作用二个方面分别影响甲烷气体的产生和排放;水稻籽粒的灌浆特性主要通过与根系争夺碳水化合物而影响甲烷的产量。这些因素既相互独立又相互协调影响水稻稻田的甲烷排放。     

1980—2011年福建省农业甲烷排放估算研究

基于1980—2011年福建省农业生产的相关统计数据,将稻田甲烷排放模型CH_4MOD、排放因子法和GIS相结合,模拟估算了福建省1980—2011年农业源甲烷排放量。结果表明:(1)1980—2011年福建省农业CH_4共排放1 219.71×10~4t,总体呈下降趋势;(2)福建省农业CH_4排放高值区主要分布在南平市、龙岩市和漳州市,约占福建农业CH_4排放总量的47%;(3)32 a间福建省水稻CH_4总排放877.63×104t,总体呈递减走势,年均递减率为1.96%。反刍动物肠道和动物粪便CH_4排放量均呈明显上升趋势,年均增长率分别为1.04%和2.25%;(4)不同农业源CH_4排放量差异较大,以稻田CH_4排放最高,占总排放的72%,其次是动物肠道CH_4排放,占总排放量的23%,动物粪便CH_4排放约占5%;(5)对2025年甲烷排放量进行模型预测,表明福建省农业CH_4排放量总体降低,反刍动物饲料和动物粪便管理效率的提高成为未来福建农业发展的重点。     

纤维素酶来源对粗饲料体外发酵特性及甲烷产量的影响

采用体外发酵技术研究了瘤胃真菌、长柄木霉和李氏木霉三种来源纤维素酶在4种活性水平(0 IU/kg DM、1200 IU/kg DM、3700 IU/kg DM、6700 IU/kg DM)下对粗饲料体外发酵特性及甲烷产量的影响。结果表明:粗饲料添加来源于李氏木霉的纤维素酶时,48h、72h产气量及最大产气量显著低于来源于瘤胃真菌和长柄木霉组及对照组。粗饲料添加来源于瘤胃真菌,李氏木霉和长柄木霉来源的纤维酶时各时间点干物质平均消失率比对照组分别高15%(P<0.001),20%(P<0.001)和6.8%(P<0.05)以上。干物质消失率随纤维素酶添加水平的增加呈三次曲线(P<0.01)增加,酶的添加量为1200 IU/kg DM时48h及72h干物质平均消失率达到最高。添加瘤胃真菌及李氏木霉来源纤维素酶时,粗饲料甲烷产量显著(P<0.001)低于对照组和长柄木霉组。各时间点粗饲料甲烷产量随酶添加水平的增加呈三次曲线降低(P<0.001)。结论认为:添加纤维素酶虽然对产气量的影响不明显,但可提高粗饲料干物质消失率及降低甲烷产量,纤维素酶的来源可影响粗饲料的发酵特性。     

江苏省畜禽养殖温室气体排放估算

根据畜禽养殖的活动数据和温室气体排放因子,采用IPCC指南(2006)推荐的排放系数法,估算江苏省2000～2009年畜禽温室气体排放量。结果显示:江苏省畜禽养殖甲烷年平均排放总量为174.63 Gg,氧化亚氮年平均排放总量为20.80 Gg。其中,畜禽肠道发酵是重要甲烷排放源,年平均排放量为106.63 Gg,占畜禽甲烷排放总量的61.06%;粪便管理甲烷排放是畜禽温室气体的另一重要来源,年平均排放量为68 Gg,占甲烷排放总量的38.94%;2000～2009年期间江苏省畜禽温室气体排放量总体呈下降的趋势,肠道发酵羊的甲烷排放量最大,粪便管理中温室气体排放生猪排放贡献最大,前者主要是由排放系数决定,后者取决于饲养量。