Luận văn Đánh giá ảnh hưởng của việc bổ sung dầu bông vào khẩu phần ăn đến sinh trưởng, hiệu quả sử dụng thức ăn và mức độ phát thải khí mêtan từ dạ cỏ bò thịt
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
NGUYỄN VĂN GIÁP
ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC BỔ SUNG
DẦU BÔNG ĐẾN SINH TRƯỞNG, HIỆU QUẢ SỬ DỤNG
THỨC ĂN VÀ MỨC ĐỘ PHÁT THẢI KHÍ MÊTAN
TỪ DẠ CỎ CỦA BÒ THỊT
Chuyên ngành:
Mã số:
Chăn nuôi
60.62.01.05
Người hướng dẫn khoa học:
TS. Trần Hiệp
PGS.TS. Mai Thị Thơm
NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên
cứu được trình bày trong luận văn là trung thực, khách quan và chưa từng dùng để bảo
vệ lấy bất kỳ học vị nào.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được cảm
ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều được chỉ rõ nguồn gốc.
Hà Nội, ngày
tháng
năm 2016
Tác giả luận văn
Nguyễn Văn Giáp
i
LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi đã nhận được
sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè,
đồng nghiệp và gia đình.
Nhân dịp hoàn thành luận văn, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn
sâu sắc TS. Trần Hiệp và PGS.TS. Mai Thị Thơm đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công
sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ
môn Chăn nuôi Chuyên khoa, Khoa Chăn nuôi - Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận
tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn gia đình anh Nguyễn Văn Sơn, chủ trang trại chăn nuôi bò
thịt thôn Chi Đông, xã Lệ Chi, huyện Gia Lâm, thành phố Hà Nội đã giúp đỡ và tạo điều
kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều
kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận văn
Hà Nội, ngày
tháng năm 2016
Tác giả luận văn
Nguyễn Văn Giáp
ii
MỤC LỤC
Lời cam đoan ..................................................................................................................... i
Lời cảm ơn........................................................................................................................ ii
Mục lục ...........................................................................................................................iii
Danh mục chữ viết tắt....................................................................................................... v
Danh mục bảng ................................................................................................................ vi
Danh mục hình, đồ thị..................................................................................................... vii
Trích yếu luận văn .........................................................................................................viii
Thesis abstract.................................................................................................................. ix
Phần 1. Mở đầu ............................................................................................................... 1
1.1.
1.2.
1.3.
Tính cấp thiết của đề tài...................................................................................... 1
Mục tiêu của đề tài.............................................................................................. 2
Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài............................................... 2
1.3.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài................................................................................ 2
1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài................................................................................ 2
Phần 2. tổng quan tài liệu............................................................................................... 3
2.1.
2.2.
Chăn nuôi gia súc và phát thải khí nhà kính....................................................... 3
Cơ chế hình thành ch4 ở môi trường dạ cỏ ......................................................... 5
2.2.1. Cơ chế hình thành CH4 ....................................................................................... 5
2.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành khí CH4 trong môi trường dạ cỏ ............ 6
2.3.
2.4.
Một số phương pháp ước tính phát thải khí mêtan ở gia súc nhai lại................. 8
Tình hình nghiên cứu các giải pháp giảm thiểu khí mêtan trên thế giới .......... 11
2.4.1. Nguyên tắc định hướng và giảm thiểu khí mêtan............................................. 11
2.4.2. Các giải pháp giảm thiểu khí mêtan ................................................................. 11
2.5.
Sơ lược đặc điểm và ứng dụng của dầu bông................................................... 24
2.5.1. Đặc điểm của dầu bông .................................................................................... 24
2.5.2. Ứng dụng của dầu bông trong đời sống............................................................ 24
2.6.
Tình hình nghiên cứu giải pháp giảm thiểu khí mêtan ở Việt Nam ................. 26
Phần 3. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu............................................................ 28
3.1.
3.2.
3.3.
Vật liệu nghiên cứu........................................................................................... 28
Phạm vi nghiên cứu .......................................................................................... 28
Nội dung nghiên cứu ........................................................................................ 28
iii
3.3.1. Xác định thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của thức ăn thí nghiệm........ 28
3.3.2. Xác định lượng thu nhận và tỷ lệ tiêu hóa các chất dinh dưỡng ...................... 28
3.3.3. Đánh giá ảnh hưởng của dầu bông đến khả năng tăng khối lượng của bò thịt ..... 28
3.3.4. Đánh giá ảnh hưởng của bổ sung dầu bông đến phát thải mêtan từ dạ cỏ ....... 28
3.3.5. Ước lượng lượng năng lượng mất đi qua phát thải mêtan................................ 29
3.4.
Phương pháp nghiên cứu .................................................................................. 29
3.4.1. Phương pháp thí nghiệm trên gia súc ............................................................... 29
3.4.2. Xác định thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của các loại thức ăn
được sử dụng .................................................................................................... 30
3.4.3. Phương pháp xác định khẩu phần thu nhận...................................................... 31
3.4.4. Phương pháp xác định tốc độ tăng khối lượng................................................. 32
3.4.5. Phương pháp xác định lượng mêtan thải ra...................................................... 32
3.4.6. Phương pháp xử lý số liệu ................................................................................ 33
Phần 4. Kết quả và thảo luận ...................................................................................... 34
4.1.
4.2.
Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của thức ăn thí nghiệm ................. 34
Lượng thu nhận thức ăn.................................................................................... 35
4.2.1. Lượng chất khô và các chất dinh dưỡng thu nhận............................................ 35
4.2.2. Tỷ lệ tiêu hóa các chất dinh dưỡng................................................................... 38
4.2.3. Lượng thu nhận các chất dinh dưỡng tiêu hóa ................................................. 40
4.3.
4.4.
Tăng khối lượng và hiệu quả sử dụng thức ăn.................................................. 42
Ảnh hưởng của các khẩu phần đến mức độ và cường độ phát thải khí
mêtan ................................................................................................................ 42
4.4.1. Mức độ phát thải khí mêtan.............................................................................. 42
4.4.2. Cường độ phát thải khí mêtan........................................................................... 44
4.5.
Ước lượng năng lượng mất đi qua phát thải khí mêtan.................................... 48
Phần 5. Kết luận và kiến nghị...................................................................................... 52
5.1.
5.2.
Kết luận............................................................................................................. 52
Kiến nghị .......................................................................................................... 52
Tài liệu tham khảo .......................................................................................................... 53
Phụ lục .......................................................................................................................... 61
iv
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
Nghĩa tiếng Việt
Xơ không tan trong môi trường axit
Tăng khối lượng
Khoáng tổng số
Chất mang năng lượng
Xơ thô
ADF
ADG
Ash
ATP
CF
CP
Protein thô
DD
Dinh dưỡng
DE
Năng lượng tiêu hóa
Chất khô
DM
DMI
ĐC
Chất khô thu nhận
Đối chứng
EE
Chất béo thô
FCR
GE
Hệ số tiêu tốn thức ăn
Năng lượng thô
Gia súc nhai lại
Lượng nhiệt sản sinh
Khối lượng
GSNL
HP
KL
KNK
KP
Khí nhà kính
Khẩu phần
KPCS
ME
Khẩu phần cơ sở
Năng lượng trao đổi
Xơ không tan trong môi trường trung tính
Năng suất
NDF
NS
OM
TCVN
TN
Chất hữu cơ
Tiêu chuẩn Việt Nam
Thí nghiệm
v
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Lượng khí mêtan phát thải từ chăn nuôi của Việt Nam năm 2010 .................. 4
Bảng 2.2. Thành phần đặc trưng của các chất khí trong dạ cỏ ......................................... 5
Bảng 3.1. Sơ đồ thiết kế thí nghiệm................................................................................ 29
Bảng 4.1. Thành phần hóa học của thức ăn thí nghiệm.................................................. 34
Bảng 4.2. Lượng chất khô và các chất dinh dưỡng thu nhận.......................................... 35
Bảng 4.3. Tỷ lệ tiêu hóa các chất dinh dưỡng trong khẩu phần ..................................... 39
Bảng 4.4. Lượng các chất dinh dưỡng tiêu hóa .............................................................. 41
Bảng 4.5. Tăng khối lượng và hiệu quả sử dụng thức ăn ............................................... 42
Bảng 4.6. Mức độ phát thải khí mêtan............................................................................ 43
Bảng 4.7. Cường độ phát thải mêtan tính theo lượng dinh dưỡng thu nhận................... 45
Bảng 4.8. Cường độ phát thải mêtan tính theo lượng dinh dưỡng tiêu hóa.................... 47
Bảng 4.9. Ước lượng lượng năng lượng mất đi qua phát thải khí mêtan ....................... 49
vi
DANH MỤC HÌNH, ĐỒ THỊ
Hình 2.1. Phương pháp sử dụng kỹ thuật in vitro gas production .................................. 10
Đồ thị 4.1. Lượng chất khô thu nhận.............................................................................. 36
Đồ thị 4.2. Năng lượng trao đổi (ME) thu nhận ............................................................. 37
Đồ thị 4.3. Lượng các chất dinh dưỡng thu nhận ........................................................... 38
Đồ thị 4.4. Tỷ lệ tiêu hóa các chất dinh dưỡng trong khẩu phần.................................... 40
Đồ thị 4.5. Tổng lượng khí mêtan thải ra từ dạ cỏ của bò .............................................. 44
Đồ thị 4.6. Cường độ phát thải khí mêtan tính theo vật chất khô thu nhận.................... 45
Đồ thị 4.7. Lượng khí mêtan thải ra tính theo NDF thu nhận......................................... 46
Đồ thị 4.8. Cường độ phát thải mêtan tính theo khả năng tăng khối lượng.................... 47
Đồ thị 4.9. Cường độ phát thải mêtan tính theo lượng chất khô tiêu hóa....................... 48
Đồ thị 4.10. Năng lượng mất đi qua phát thải khí mêtan............................................... 50
vii
TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
Tên tác giả: Nguyễn Văn Giáp
Tên luận văn: Đánh giá ảnh hưởng của việc bổ sung dầu bông vào khẩu phần
ăn đến sinh trưởng, hiệu quả sử dụng thức ăn và mức độ phát thải khí mêtan từ dạ
cỏ bò thịt.
Ngành: Chăn nuôi
Mã số: 60.62.01.05
Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Mục đích nghiên cứu
Thí nghiệm được tiến hành để xác định ảnh hưởng của các mức bổ sung dầu bông
vào khẩu phần ăn đến sinh trưởng, hiệu quả sử dụng thức ăn và mức độ phát thải khí
mêtan từ dạ cỏ bò thịt.
Phương pháp nghiên cứu
Tổng số 24 bò thịt có độ tuổi từ 12 – 15 tháng tuổi với trọng lượng cơ thể ban đầu
253,98 kg đến 265,21 kg được phân theo kiểu khối ngẫu nhiên. Bò được chia thành 4 lô
tương ứng với các khẩu phần thí nghiệm bổ sung dầu ở mức 0,0; 1,5; 3,0 và 4,5% chất
khô thu nhận của khẩu phần. Thí nghiệm được tiến hành trong 105 ngày, trong đó 15
ngày nuôi thích nghi.
Kết quả chính và kết luận
Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng lượng chất khô thu nhận (DMI), năng lượng
trao đổi (ME) tăng lên khi bổ sung các mức dầu bông vào khẩu phần và ME thu nhận
cao nhất khi bổ sung dầu bông ở mức 1,5% DM thu nhận và lượng ME thu nhận thấp
nhất khi bổ sung dầu bông ở mức 0,0%. Tăng khối lượng trung bình cao nhất ở lô bổ
sung dầu bông 3,0%, sau đó đến mức bổ sung 1,5% lượng chất khô thu nhận. Hơn nữa,
các mức bổ sung dầu bông khác nhau dẫn tới xu hướng giảm tổng phát thải khí mêtan
(l/ngày) là 5,37%, 12,90%, 10,59%, tương ứng ở lô KP1.5, KP3.0, KP4.5 so với lô ĐC
và cường độ phát thải khí mêtan (l/kgDM) giảm lần lượt từ 15,73%, 19,91%, 13,87%,
tương ứng ở lô KP1.5, KP3.0, KP4.5 so với lô ĐC. Dầu bông đã làm giảm năng lượng
mất đi dưới dạng khí mêtan. Những cách tiếp cận, với giả thuyết và các thông tin mô tả
trong thí nghiệm này, có tiềm năng đáng kể để cải thiện lượng chất khô thu nhận, ME
thu nhận, khả năng tăng khối lượng trung bình và giảm phát thải khí mêtan từ dạ cỏ bò
thịt. Dựa trên cơ sở nghiên cứu này có thể kết luận rằng sử dụng dầu bông ở mức 1,5-
3,0% DM thu nhận là có hiệu quả nhất.
viii
THESIS ABSTRACT
Master candidate: Nguyen Van Giap
Thesis title: Effects of cottonseed oil supplementation levels on the productivity,
feed conversion ratio (FCR) and rumen methane emission in beef cattle.
Major: Animal Science
Code: 60.62.01.05
Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA)
Research Objectives
The experiment was conducted to determine effects of cottonseed oil
supplementation levels on the productivity, feed conversion ratio (FCR) and rumen
methane emission in beef cattle.
Materials and Methods
Twenty four growing cattle (Brahman x laisind) of 12-15 of age inital weight of
253,98 - 265,21 kg were assigned according to Completely Randomized Design (CRD).
The dietary treatments were cottonseed oil supplementation at 0,0; 1,5; 3,0 and 4,5%
dry matter intake. Experiment was carried out for 105 days (15 days of adaptation).
Main findings and conclusions
Based on this study it was found that dry matter intake (DMI), metabolism energy
(ME) and average daily gain (ADG) were increased by cottonseed oil supplementation
and the ME was highest at 4,5% cottonseed oil supplementation. In addition, the ME
intake was lowest at control and lowest at 0,0% of cottonseed oil supplement. The daily
gain was highest at 1,5% cottonseed oil supplementation, after this level 3,0% dry
matter intake. Moreover, different levels of Cottonseed oil tended to decrease total
methanne emission (l/day) in 5,37%, 12,90%, 10,59%, respectively, and 15,73%,
19,91%, 13,87%, respectively in (l/kgDM) when compared with control and also
reduced the less energy from methane production. These approaches, with hypothesis
and information described this experiment, offer considerable potential to improve, dry
matter, ME intake, wight gain and decrease the rumen methane emission in dairy cattle.
Based on this study it could be conclusion that the using with the level of 1,5 to 3,0% of
cottonseed oil supplementation are effective.
ix
PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Ngành chăn nuôi Việt Nam đứng trước yêu cầu vừa phải duy trì mức tăng
trưởng cao nhằm đáp ứng đủ nhu cầu tiêu dùng trong nước vừa từng bước hướng
tới xuất khẩu. Chăn nuôi phải phát triển bền vững gắn với nâng cao chất lượng vệ
sinh an toàn thực phẩm, khả năng cạnh tranh và bảo vệ môi trường là xu hướng
tất yếu hiện nay.
Chăn nuôi bò thịt đang được xem là một trong những giải pháp quan trọng
trong thực hiện đề án tái cơ cấu ngành chăn nuôi. Theo số liệu của Tổng cục
Thống kê, đến 01/10/2014 sản lượng đàn bò thịt đạt 5,2 triệu con tăng 1,5% so
với cùng kỳ năm 2013. Tính đến 01/4/2015, số lượng bò thịt có 5,3 triệu con tăng
2,7% so với cùng kỳ năm trước (Lã Văn Thảo, 2015).
Việc sản sinh khí CH4 từ gia súc nhai lại đóng góp một lượng lớn trong
tổng lượng khí phát thải toàn cầu, đây chính là nguyên nhân chính gây hiệu ứng
khí nhà kính (Hartung and Monteny, 2000; Lassey, 2007). Khí CH4 sản sinh từ
các hoạt động trong nông nghiệp chủ yếu là từ hoạt động canh tác lúa và chăn
nuôi gia súc nhai lại. Mức độ ảnh hưởng của khí CH4 cao gấp 21-23 lần so với
CO2 do CH4 hấp thụ năng lượng hồng ngoại từ mặt trời mạnh hơn CO2
(Tamminga, 1996; Koneswaran and Nierenberg, 2008).
Trong tổng lượng CH4 thải ra môi trường từ hoạt động chăn nuôi (gia súc
nhai lại, dê cừu, lợn, gà..) thì chăn nuôi gia súc nhai lại đóng góp khoảng 74%
(Tamminga, 1992) và nguy cơ do phát thải CH4 vẫn tiếp tục tăng lên do tăng số
đầu con và quy mô chăn nuôi để đáp ứng nhu cầu thịt, sữa ngày càng cao của
con người (Leng, 2008). Trong hoạt động chăn nuôi gia súc ăn cỏ, Moss et al.
(2000) cho rằng khoảng 30% khí CH4 phát thải ra môi trường từ hoạt động vi
sinh vật dạ cỏ.
Nhiều nghiên cứu đã chứng minh việc bổ sung dầu thực vật vào khẩu phần
ăn có thể giảm phát thải CH4 từ chăn nuôi động vật nhai lại. Machmuller et al.
(2000) thì bổ sung chất béo (dầu, mỡ) vào khẩu phần ăn cho gia súc nhai lại có
thể giảm 25% (in-vitro) - 80% (in-vivo) lượng khí thải CH4. Điều này có thê
1
được giải thích do dầu có chứa axit lauric (C12) và axit myrstic (C14) - đây là hai
chất đặc biệt độc với vi khuẩn sinh mêtan. Mặt khác, Machmuller et al. (2000);
Dohme et al, (2001) cho biết, dầu mỡ có chứa các axit béo không no có khả năng
hấp phụ các ion H+, từ đó làm giảm lượng ion H+ trong dạ cỏ - cơ chất để tạo
CH4, từ đó gián tiếp làm giảm quá trình hình thành ra khí CH4.
Do vậy, nghiên cứu bổ sung dầu bông vào khẩu phần trong chăn nuôi bò
thịt nhằm giảm sản sinh khí CH4 từ dạ cỏ là một hướng đi không chỉ mang lại
hiệu quả trong chăn nuôi mà còn có thể mang lại hiệu quả môi trường.
1.2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Xác định được mức bổ sung dầu bông thích hợp vào khẩu phần ăn cho bò
thịt vừa đảm bảo năng suất chăn nuôi, vừa giảm thiểu mức độ phát thải khí mêtan
từ dạ cỏ.
1.3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
1.3.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài
Chứng minh được việc bổ sung dầu bông vào khẩu phần ăn của bò thịt có
thể giảm sự phát thải khí mêtan từ dạ cỏ. Đề tài đưa ra hướng nghiên cứu mới
góp phần định hướng xây dựng khẩu phần ăn cho bò thịt ở Việt Nam.
1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Kết quả nghiên cứu của đề tài làm cơ sở cho một trong những giải pháp
góp phần làm giảm thiểu sự phát thải khí mêtan từ dạ cỏ bò thịt trong bối cảnh
chăn nuôi gia súc nhai lại ở nước ta. Kết quả nghiên cứu có thể giúp người nông
dân nuôi nâng cao hiệu quả chăn nuôi theo hướng phát triển bền vững và bảo vệ
môi trường.
2
PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. CHĂN NUÔI GIA SÚC VÀ PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH
Chăn nuôi gia súc là một trong các nguồn phát thải khí nhà kính chủ yếu
của ngành nông nghiệp Việt Nam. Khí nhà kính bao gồm khí CH4 và N2O được
phát thải thông qua quá trình tiêu hóa thức ăn, thải phân và lưu giữ chất thải của
gia súc.
Do nhu cầu phát triển trong tiêu dùng và xuất khẩu, đàn gia súc của Việt
Nam tăng trưởng mạnh mẽ, lượng phát thải KNK của chăn nuôi gia súc cũng
tăng nhanh. Theo Thông báo quốc gia lần thứ hai của Việt Nam cho Công ước
khung của Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu được hoàn thành năm 2010 thì
lượng phát thải KNK của chăn nuôi là 11,2 triệu tấn CO2 tương đương, chiếm tỉ
trọng 17% lượng phát thải khu vực nông nghiệp vào năm 2000, sẽ tăng lên 22
triệu tấn CO2 tương đương vào năm 2020 và 27 triệu tấn CO2 tương đương vào
năm 2030, chiếm tỉ trọng 36% lượng phát thải KNK khu vực nông nghiệp.
Đóng góp lớn nhất phát thải khí nhà kính từ chăn nuôi bò là mêtan. Roos et
al. (2001) cho rằng mức độ phát thải từ quá trình lên men dạ cỏ chiếm 28% tính
theo tổng lượng khí CH4 thải ra bầu khí quyển. Trung bình mỗi ngày một con bò
phát thải ra khoảng 250-500 lít khí mêtan. Một số nghiên cứu khác cho rằng một con
bò sản sinh khoảng 150 - 420 lít khí CH4/ngày (McAllister et al., 1996b), trong khi ở
cừu chỉ 25-55 lít. Theo báo cáo của cơ quan bảo vệ môi trường của Mỹ EPA (2008)
thì từ năm 1990-2004, trong tổng lượng phát thải bởi chăn nuôi ở Mỹ, bò thịt giữ tỷ
lệ phát thải CH4 lớn nhất, ước tính khoảng 74%; bò sữa ước tính khoảng 24%, phần
còn lại chiếm một lượng nhỏ là của dê, cừu.
Theo tác giả Bùi Quang Tuấn (2011), ước tính tổng lượng mêtan thải ra từ
hoạt động chăn nuôi Việt Nam năm 2010 khoảng 610.377 tấn. Trong đó, lượng CH4
từ khí tiêu hóa là 477,540 tấn, tương đương 78,23%; phát thải lớn nhất là đàn bò thịt
và cày kéo đã đóng góp tới 277.808 tấn, chiếm 45,51%.
3
Bảng 2.1. Lượng khí mêtan phát thải từ chăn nuôi của Việt Nam năm 2010
Lượng CH4 phát thải (tấn)
Loài vật nuôi
CH4 từ
CH4 từ
Tổng phát thải Tỷ lệ %
khí tiêu hóa
chất thải chăn nuôi
Trâu
160.236,34
8.145,75
272.020,40
27.373,15
718,88
5.826,78
2.889,70
5.787,67
111.085,10
6.846,51
153,37
166.063,12
11.035,45
277.808,07
138.458,25
7.565,39
1.829,62
6.272,53
407,14
27,21
1,81
Bò sữa
Bò thịt, cày kéo
Lợn
45,51
22,68
1,24
Gia cầm
Ngựa
1.676,25
6.050,23
391,53
0,30
Dê
222,30
1,03
Cừu
15,61
0,07
Hươu
927,64
10,20
937,84
0,15
Tổng
477.540,17
132.837,24
610.377,41
100,00
Nguồn: Bùi Quang Tuấn (2011)
Do vậy việc kiểm soát chặt chẽ tất cả nguồn phát thải khí CH4, cũng như từ hoạt
động chăn nuôi gia súc nhai lại, đã trở thành nhân tố quan trọng trong việc góp phần
phòng tránh hiện tượng ấm lên toàn cầu. Bên cạnh việc kiểm soát mức độ phát thải
gây ô nhiễm môi trường thì giảm thiểu phát thải CH4 cũng góp phần nâng cao hiệu
quả kinh tế trong chăn nuôi thông qua giảm thất thoát lãng phí năng lượng của khẩu
phần do chuyển hóa thành CH4. Việc sản sinh khí CH4 trong quá trình tiêu hóa lên
men và trao đổi chất gây thất thoát nguồn năng lượng ăn vào từ thức ăn.
Theo ước tính CH4 làm thất thoát khoảng 5-10% năng lượng thô (GE)
(Madsen et al., 2010) hoặc 15% năng lượng tiêu hóa ăn (DE) từ thức ăn qua
chuyển hóa thành CH4. Khí CH4 sinh ra ở dạ cỏ được thải ra ngoài môi trường
một cách lãng phí qua việc ợ hơi. Đây chính là nguồn thất thoát lớn do 2/3 chi
phí sản suất từ thức ăn. Việc thất thoát tăng lên trong hệ thống chăn nuôi cho gia
súc nhai lại chủ yếu dựa vào khẩu phần nghèo dinh dưỡng (McCrabb and
Hunter., 1999). Theo Chalupa et al. (1980) cho rằng việc giảm một phần hay
toàn bộ thất thoát từ CH4 này sẽ cải thiện được tăng trọng và cũng như hiệu quả
sử dụng thức ăn.
4
2.2. CƠ CHẾ HÌNH THÀNH CH4 Ở MÔI TRƯỜNG DẠ CỎ
2.2.1. Cơ chế hình thành CH4
Trong chăn nuôi gia súc nhai lại (bò thịt, bò sữa, dê, cừu..), quá trình lên
men yếm khí của hệ vi sinh vật dạ cỏ đóng góp chính vào việc tạo ra CH4. Theo
Sniffen and Herdt (1991) trong dạ cỏ của gia súc nhai lại những chất khí tạo
thành nằm ở phần trên trong đó CO2, CH4 chiếm tỷ trọng lớn nhất (Bảng 2.2). Tỷ
lệ các chất khí này phụ thuộc vào sinh thái môi trường dạ cỏ và sự cân bằng lên
men. Bình thường thì tỷ lệ CO2 gấp 2-3 lần CH4.
Bảng 2.2. Thành phần đặc trưng của các chất khí trong dạ cỏ
Thành phần
Tỷ lệ (%)
Hydrogen (H2)
Oxygen (O2)
0,2
0,5
Nitrogen (N)
7,0
Mêtan (CH4)
26,8
65,5
Carbon dioxide (CO2)
Nguồn : Sniffen and Herdt (1991)
Trong điều kiện yếm khí ở dạ cỏ, phản ứng oxy hóa để lấy năng lượng ở
dạng ATP giải phóng ra hydro. Tích lũy ion hydro trong quá trình trao đổi chất
của vi sinh vật dạ cỏ chỉ có thể tránh đuợc bằng quá trình sinh tổng hợp CH4 bởi
những vi khuẩn sinh CH (rumen methanogens)
Đây là cơ chế
(O’Mara et al., 2008).
4
bình thường của quá trình lên men ở dạ cỏ nhằm tránh được nguy cơ tích lũy quá
nhiều hydrro (Martin et al., 2008). Do hydro tự do sẽ ức chế enzym khử hydro
(dehydrogenases) và ảnh hưởng đến quá trình lên men (Martin et al., 2008). Theo
Moss et al. (2000) thì quá trình phân giải các chất hữu cơ (carbonhydrate) và sinh khí
CH4 trong dạ cỏ của bò có thể được tóm tắt như sau :
Phản ứng tạo ion H+:
Glucose 2 Pyruvate + 4H+
Pyruvate + H2O Acetate (C2) + CO2 + 2H+
5
Phản ứng sử dụng ion H+:
Pyruvate + 4H+ Propionate (C3) + H2O
2C2 + 4H+ Butyrate (C4) + 2H2O
CO2 + 8H+ Metan (CH4) + 2H2O
Việc sử dụng H2 và CO2 để tạo ra CH4 là một đặc tính đặc biệt của nhóm vi
khuẩn sinh mêtan. Nhóm vi khuẩn này tương tác với các nhóm vi sinh vật khác
trong dạ cỏ để tăng hiệu quả sử dụng năng lượng và kéo dài tiêu hóa thức ăn
(Martin et al., 2008). Tương tác này là tích cực đối với nhóm vi sinh vật phân giải
xơ (Ruminococcusalbus and R. Flavefaciens), không phân giải xơ (Selenomonas
ruminantium), protozoa và nấm (McAllister et al., 1996).
2.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành khí CH4 trong môi trường dạ cỏ
Trong chăn nuôi gia súc nhai lại, khí mêtan (CH4) chủ yếu được sinh ra từ
quá trình lên men thức ăn ở dạ cỏ, phân gia súc và chịu ảnh hưởng của một số yếu
tố như: tuổi gia súc, khối lượng, chất lượng thức ăn, hiệu quả tiêu hóa thức ăn...
(Paustian et al., 2006; Steinfeld et al., 2006).
+ Giống, tuổi, sức sản xuất: Việc phát thải khí CH4 qua ợ hơi ở bê bắt đầu
khoảng 4 tuần sau khi sinh khi bê bắt đầu tập ăn những thức ăn rắn (Anderson
et al., 1987). Cùng với việc phát triển và hoàn thiện chức năng dạ cỏ, việc sản
sinh khí CH4 cũng tăng nhanh. Theo ước tính lượng khí CH4 hàng ngày ở bò
thịt và bò sữa tương ứng khoảng 60 đến 71 kg và 109 đến 126 kg. Bò cao sản
cần nhiều năng lượng để sản xuất sữa, thịt nên lượng khí CH4 tạo ra cũng nhiều
hơn bò thấp sản.
+ Chất lượng khẩu phần, tỷ lệ tiêu hóa và mức độ thu nhận thức ăn: Lượng
thức ăn ăn vào của gia súc nhai lại càng nhiều thì khả năng sinh khí CH4 càng
lớn, khẩu phần ăn nghèo dinh dưỡng tạo khí CH4 nhiều hơn thức ăn giàu dinh
dưỡng. Do thức ăn nghèo dinh dưỡng có tỷ lệ xơ cao và thời gian tồn tại trong dạ
cỏ lâu hơn và gia súc cần thu nhận nhiều hơn để đáp ứng đủ nhu cầu. Theo tác
giả Shibata (1992) lượng khí CH4 sinh ra tỷ lệ (theo phương trình bậc hai) với
lượng thu nhận thức ăn tính theo vật chất khô. Công thức ước tính lượng khí
mêtan ở bò: Lượng khí mêtan (lít/ngày) = -0,849 x (DM thu nhận)2 + 42,793 x
(DM thu nhận) – 17,766; (DM tính theo kg ăn vào/ngày).
6
Tác giả Johnson and Johnson (1995), cho rằng hai yếu tố chính ảnh hưởng
đến sự biến động sản sinh khí CH4 ở dạ cỏ. Thứ nhất, lượng chất lượng
carbohydrate dễ lên men ở dạ cỏ mà cụ thể là sự cân bằng giữa tỷ lệ carbohydrate
dễ lên men và lượng thoát qua. Thứ hai đó là sản phẩm của quá trình lên men dạ
cỏ sẽ tạo ra tỷ lệ axit acetic và axit propionic như thế nào. Do thay đổi bể hydro
trong dạ cỏ (nguồn cơ chất để tạo CH4) khi các sản phẩm axit béo bay hơi này
được tạo ra. Nếu tỷ lệ axit acetic : axit propionic là 0.5 năng lượng thất thoát qua
khí CH4 (việc phát thải CH4) sẽ là 0%; còn nếu toàn bộ carbohydrate bị lên men
thành axit acetic và không tạo ra axit propionic thì mức độ thất thoát năng lượng
qua CH4 sẽ là 33% (Wolin and Miller, 1988). Lượng khí CH4 sinh ra biến động
lớn là do tỷ lệ hai axit béo này thường biến động trong khoảng 0,9 đến 4
(Johnson and Johnson, 1995).
Khi xét đến carbohydrate cấu trúc như cellulose và hemicellulose lên men
ở tốc độ thấp hơn carbohydrate phi cấu trúc như tinh bột và các loại đường và
kết quả tạo ra nhiều CH4 hơn ở các dạng carbohydrate cấu trúc khi tính trên một
acetate : propionate lớn hơn (Czerkawski,
đơn vị cơ chất được lên men do tỷ lệ
1969).
Ngoài ra trong nhóm carbohydrate phi cấu trúc, đường hòa tan có tiềm
năng sinh CH4 cao hơn tinh bột (Johnson and Johnson, 1995). Như vậy, hạt ngũ
cốc tạo ra ít CH4 hơn phế phụ phẩm có nhiều xơ. Khí mêtan tạo ra (% năng lượng
ăn vào) giảm khi mức nuôi dưỡng tăng hay khi tỷ lệ tiêu hóa của khẩu phần được
cải thiện. Theo Giger-Reverdin et al. (2003) khí CH4 tạo ra trong dạ cỏ giảm khi
lượng thức ăn tinh trong khẩu phần tăng lên.
Như vậy, chế độ dinh dưỡng và khẩu phần ăn là yếu tố chính ảnh hưởng
đến lượng phát thải khí CH4 từ môi trường dạ cỏ. Khí CH4 từ tiêu hóa và lên
men dạ cỏ bị phụ thuộc vào hàng loạt yếu tố như lượng thức ăn ăn vào
(Kirchgessner et al., 1991; Shibata et al., 1993), loại hình khẩu phần (Blaxter
and Clapperton, 1965; Puchala et al., 2005), lượng carbohydrate dễ lên men
trong khẩu phần (Johnson and Johnson, 1995), hàm lượng protein và xơ trong
khẩu phần (Sekine et al., 1986; Shibata, 1992; Kurihara et al., 1997). Ngoài ra
tỷ lệ thức ăn tinh : thô (Lovett et al., 2003) và cách chế biến thức ăn thô cũng
liên quan chặt chẽ đến khí CH4 sinh ra từ tiêu hóa và lên men dạ cỏ.
+ Tỷ lệ thức ăn tinh : thô và cách chế biến thức ăn thô cũng liên quan chặt
chẽ đến khí CH4 sinh ra từ tiêu hóa và lên men dạ cỏ. Theo Giger-Reverdin et al.
(2003) khí CH4 tạo ra trong dạ cỏ giảm khi lượng thức ăn tinh trong khẩu phần
tăng lên.
7
+ Nhiệt độ môi trường: Lượng mêtan thải ra tỉ lệ nghịch do khi nhiệt độ
tăng sẽ làm gảm lượng thu nhận. Tuy nhiên, lượng mêtan thải ra/kg DM thu nhận
lại tăng khi nhiệt độ tăng do nhiệt độ cao sẽ làm giảm tỷ lệ tiêu hóa và làm tăng
thời gian lưu thức ăn trọng dạ cỏ sẽ tạo điều kiện cho quá trình lên men sinh
metan (Kurihara et al., 1995).
2.3. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ƯỚC TÍNH PHÁT THẢI KHÍ MÊTAN Ở
GIA SÚC NHAI LẠI
Xác định lượng khí CH4 sản sinh trên từng gia súc đơn lẻ trong buồng hô
hấp là một phương pháp truyền thống. Tuy là cho kết quả khá chính xác lượng
CH4 sản sinh hàng ngày nhưng phương pháp này tốn kém (đầu tư trang thiết bị
máy móc phức tạp) cũng như thời gian và yếu tố thay đổi tập tính của gia súc khi
nhốt trong buồng được xem như một số hạn chế. Trong buồng hô hấp luồng
không khí được đo đạc (tốc độ gió...) kết hợp với số liệu nồng độ CH4 ở đầu vào
và đầu ra sẽ tính toán ra được lượng khí CH4 sản sinh hàng ngày của gia súc đó
(Chwalibog and Tauson, 2004). Tiếp theo đó phương pháp sử dụng chất chỉ thị
SF6 trong việc xác định lượng phát thải khí CH4 trên gia súc đơn cũng được
nhiều nhà khoa học quan tâm (Grainger et al., 2007). Tuy nhiên, phương pháp
này có sự biện động lớn về số liệu và chất SF6 cũng gây hiệu ứng khí nhà kính
và đang bị cấm ở một số nước.
Nhóm tác giả Madsen et al. (2010) đã đề xuất phương pháp ước tính giá trị
CH4 sản sinh qua xác định nồng độ CH4 và CO2 trong không khí xung quanh con
vật kết hợp với số liệu ước tính tổng lượng CO2 sản sinh từ các thông tin về ME
thu nhận hoặc qua đơn vị sản sinh nhiệt (heat production units). Theo phương
pháp này, nhóm tác giả cho biết với một thiết bị cầm tay phân tích khí trong
chuồng hoặc xung quanh con vật có thể tính toán phần Carbon không trao đổi
thành CO2 mà từ CH4. Các số liệu này kết hợp với kết quả phân tích giá trị dinh
dưỡng thức ăn có thể ước tính lượng khí CH4 sản sinh.
Lượng CO2 do gia súc nhai lại thải ra môi trường có mối tương quan chặt
chẽ với trao đổi năng lượng và được ước tính từ tổng lượng năng lượng trao đổi
(ME) ăn vào và lượng nhiệt sản sinh (HP, heat production). Theo Chwalibag
(1991) thì HP để tạo 1 lít CO2 khi trao đổi mỡ là 28 kj/1 lít CO2, protein 24,0 kj/1
lít CO2, Carbonhydrate 21 kj/1 lít CO2. Đối với các khẩu phần thức ăn hỗn hợp
8
thông thường thì lượng HP để tạo ra 1 lít CO2 biến động không lớn, dao động từ
21,5-22,0kj (trung bình 21,75kj).
Lượng nhiệt sản sinh được uớc tính từ lượng ME ăn vào. ME ăn vào của
gia súc nhai lại được sử dụng để sản sinh nhiệt và được dự trữ dưới dạng năng
lượng thuần sử dụng cho tăng/giảm trọng và sản xuất sữa. Như vậy lượng nhiệt
sản sinh:
HP (kj) = kj ME ăn vào – (kg tăng trọng x 20.000kj/1kg tăng trọng)- (kg
sữa chuẩn x 3.130kj/1kg tăng trọng) .
+ Lượng khí CH4 thải ra: được xác định tại 2 thời điểm (ngày thí nghiệm
thứ 42 và 84) theo công thức của Madsen và cs., (2010).
Tổng CH4 thải ra (l/ngày) = a * (b-1,24)/(c-378)
Trong đó:
a là lượng CO2 thải ra, l/ngày
b là nồng độ CH4 bên trong buồng trao đổi chất, ppm
c là nồng độ CO2 bên trong buồng trao đổi chất, ppm
Lượng khí CO2 thải ra/ngày (a) được ước tính từ tổng lượng ME ăn vào và
tổng lượng nhiệt sản sinh theo công thức: a (lít/ngày) = tổng lượng nhiệt sản sinh
(HP, heat production)/21,75; trong đó HP (kj) = kj ME ăn vào – (kg tăng trọng x
20.000kj/1kg tăng trọng).
Với phương pháp nhanh, đơn giản, rẻ tiền nhưng vẫn đảm bảo độ tin cậy
của phương pháp đã mở ra hướng mới trong việc xác định lượng phát thải CH4
sản sinh của gia súc nhai lại không chỉ trên gia súc đơn lẻ mà còn có thể xác định
trên nhóm vật nuôi một cách hiệu quả. Tuy nhiên theo đánh giá thì độ chính xác
phương pháp này cũng bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như mẫu không khí có đại
diện từ quá trình lên men dạ cỏ. Thực tế khi lấy mẫu không khí sẽ bị ảnh hưởng
của gia súc (ợ hơi, thở, khí thải từ đường tiêu hóa sau), chất độn chuồng, lên men
từ chất thải.
Một phương pháp khác được cho là đơn giản, tiết kiệm, trong thời gian
ngắn, cho kết quả khá chính xác đó là phương pháp in vitro gas production,
lượng khí CH4 được đo ở các thời điểm lưu mẫu khác nhau. Thực tế việc
đánh giá giá trị dinh dưỡng của thức ăn không chỉ qua phân tích thành phần
hóa học mà còn thông qua tốc độ và tỷ lệ tiêu hóa của chúng. Mặc dù các thí
nghiệm in vivo là phương pháp quan trọng trong việc xác định giá trị dinh
9
dưỡng cho gia súc nhai lại, nhưng đây là phương pháp đắt tiền và tốn nhiều
thời gian để thực hiện. Vì lý do đó đã có một số nghiên cứu với mục đích tìm
ra phương pháp ước đoán giá trị dinh dưỡng với nhiều loại thức ăn khác
nhau trong thời gian ngắn. Kỹ thuật sinh khí (in vitro gas production) được
phát triển bởi Menke et al. (1979) và được sử dụng rộng rãi trong các nghiên
cứu về dinh dưỡng cho gia súc nhai lại (Huhtanen et al., 2008). Kỹ thuật này
chẩn đoán nhanh và đảm bảo độ tin cậy trong việc đánh giá giá trị dinh
dưỡng liên quan đến cả về tốc độ và động thái sinh khí ở các môi trường dạ
cỏ khác nhau (Chumpawadee et al., 2005). Một trong những ưu điểm của kỹ
thuật in vitro gas production là có thể xác định được sự biến động trong quá
trình phân giải thức ăn thông qua động thái sinh khí và cho phép ước đoán
chính xác hơn phương pháp in situ (Huhtanen et al., 2007). Ngoài ra kỹ thuật
này tiết kiệm chi phí so với thí nghiệm trên gia súc (Getachew et al., 1998)
và phù hợp trong nghiên cứu ở các nước đang phát triển (Blummel et al,
1997; Makkar, 2002). Sommart et al. (2000) và Chumpawadee et al. (2005)
chỉ ra rằng có một mối quan hệ tuyến tính chặt giữa hàm lượng nitơ trong
thức ăn, tổng số axit béo bay hơi sản sinh và động thái sinh khí, là cơ sở để
so sánh và đánh giá giá trị dinh dưỡng của thức ăn. Trong nghiên cứu của
Blummel et al. (1997) đã kết luận rằng có sự tương quan giữa in vitro gas
production và tiêu hóa biểu kiến in vivo (P<0,0001). Nhiều tác giả cũng cho
rằng vật chất khô DM thu nhận có thể ước tính được thông qua động thái
sinh khí dựa trên sự thay đổi của axit béo mạch ngắn sản xuất tính trên đơn
vị cơ chất phân giải và tốc độ và động thái sinh khí.
Hình 2.1. Phương pháp sử dụng kỹ thuật in vitro gas production
10
Tải về để xem bản đầy đủ
71 trang
04/04/2022
7400
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Luận văn Đánh giá ảnh hưởng của việc bổ sung dầu bông vào khẩu phần ăn đến sinh trưởng, hiệu quả sử dụng thức ăn và mức độ phát thải khí mêtan từ dạ cỏ bò thịt", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- luan_van_danh_gia_anh_huong_cua_viec_bo_sung_dau_bong_vao_kh.pdf
