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内蒙古白绒山羊甲烷产生量估测模型的建立及其影响因素的研究

郭雪峰  
【摘要】: 本论文分三部分:第一部分根据常规方法和CNCPS体系测定牧草各项营养指标建立内蒙古白绒山羊体外甲烷产生量的估测模型;第二部分利用SF_6示踪技术实测常规牧草的体内甲烷产生量,验证由体外法建立模型的可靠性;第三部分测定不同放牧期内蒙古白绒山羊的甲烷产生量,并研究瘤胃内环境指标、牧草营养成分和消化率的动态变化、甲烷菌多态性和总甲烷菌的相对量研究对甲烷产生的影响,探讨放牧绒山羊瘤胃甲烷产生的影响因素。 第一部分内蒙古白绒山羊甲烷产生量模型的建立。通过测定内蒙古荒漠化草原上内蒙古白绒山羊经常采食的4科31种牧草常规营养成分,并按照康乃尔净蛋白碳水化合物体系(CNCPS)的指标对饲料营养素进行进一步划分,同时利用体外培养技术(IVGPT)在体外培养条件下测定每种牧草的甲烷产生量,建立由饲草营养指标估测内蒙古白绒山羊甲烷产生量的数学模型。IVGPT技术与常规饲料营养成分指标及CNCPS划分指标的相关性分析得知:甲烷产生量与蛋白质部分、体外干物质降解率及消化率呈正相关性关系,而与碳水化合物除CB2外均呈负相关关系。通过牧草常规营养成分建立体外法估测甲烷产生量的模型分别为:豆科: Y=-3.108-1.594CP+0.855NDF-1.193ADF-0.102IVDMR+1.266IVDMD ( n=7 ,R~2=0.999)藜科:Y=69.544-1.059CP-0.473NDF+0.618ADF+0.812ADL- 1.333NFE+0.349IVDMD(n=10,R~2=0.940)菊科:Y=100.117+0.687CP-1.139ADF-0.224IVDMR- 0.575IVDMD(n=6,R~2=0.995)禾本科:Y=199.864+1.140CP-3.172NDF+1.417ADF-1.725ADL -0.845IVDMR+0.178IVDMD(n=8,R~2=0.984)通过CNCPS建立体外法估测甲烷产生量的模型分别为:豆科:Y=88.501-3.234CA+0.577CB1-1.731CC+6.249PB1 +40.381PB3-43.412PC(n=7,R~2=0.999)藜科:Y=54.5924+0.828CB1-0.193CC-2.130PA-0.565PB1+16.082PB3 -15.717PC-0.161CHO-0.431NFC(n=10,R~2=0.986)菊科:Y=38.783+0.130CB1-0.124CB2-0.529CC+1.051PB3-1.714PC(n=6,R~2=0.999)禾本科:Y=-410.282+0.530CA+3.613CB2+19.284CC-161.365PA +54.942PB1-89.731PB3+45.747PC(n=8,R~2=0.999) 第二部分对体外法建立甲烷产生量估测模型的验证。试验以4只健康体重相近(29±1kg)、年龄相同的内蒙古白绒山羊成年羯羊为实验动物,通过SF_6示踪法实测6种日粮在体内的甲烷产生量。6种试验日粮是:D1(干苜蓿),D2(玉米青贮),D3(玉米秸秆),D4(冰草)、D5(沙打旺),D6(M)(维持水平:20%苜蓿+80%羊草),并比较了在采食D6日粮条件下限饲(维持水平)与自由采食(L)两种饲喂制度下的甲烷产生量;同时通过IVGPT技术测定上述日粮在体外培养条件下的甲烷产生量。结果显示:日粮D1、D2、D3、D4、D5、D6(M)和D6(L)的体内甲烷产生量分别为21.02、19.39、20.26、20.37、17.99、18.06和17.71g/kgDMI;相应的体外甲烷产生量分别为:20.62、17.23、19.01、19.74、17.01、17.12和16.44g/kgDM,体内外甲烷产生量差异不显著,其相关系数为0.941(P=0.002)。 第三部分不同放牧期内蒙古白绒山羊瘤胃甲烷产生量的测定及其影响因素的研究。 1本研究选用6只体重相近、体况良好的内蒙古白绒山羊,试验地点为内蒙古乌拉特中旗巴音哈太种羊场,利用链烷烃技术测定不同放牧期内蒙古白绒山羊采食量及采食牧草植物学组成。结果表明:内蒙古白绒山羊不同放牧期的采食量分别为:幼嫩期0.779 kg/d、旺盛期0.845 kg/d和枯黄期1.632kg/d,采食牧草植物学组成分别为:幼嫩期为寸苔草13.42%、小白蒿6.43%、短花针茅71.85%、彭氏鸢尾3.93%和骆驼蓬4.35%;旺盛期为蒺藜7.9%、骆驼蓬42.28%、牤牛儿苗8.78%、沙葱12.1%、狗尾草8.56%和早熟禾20.4%;枯黄期为黄蒿68.9%、黄花蒿13.3%和寸苔草17.82%; 2本研究利用IVGPT结合不同放牧期内蒙古白绒山羊的采食量及采食牧草植物学组成结果测定不同放牧期内蒙古白绒山羊的甲烷产生量。结果表明:不同放牧期甲烷产生量分别为:幼嫩期16.76g/d、旺盛期19.02g/d和枯黄期33.92g/d。 3本研究对不同放牧期内蒙古白绒山羊采食牧草的营养成分动态变化,及牧草营养成分消化率的动态变化与甲烷产生量的相关性进行了分析。结果表明:不同放牧期牧草中的蛋白含量与内蒙古白绒山羊的每千克干物质所产生的甲烷产生量成正相关关系,而与ADF和NDF的含量呈负相关关系;不同放牧期内蒙古白绒山羊每天甲烷产生量与牧草中NDF和ADF的消化率与甲烷产生量呈正相关性关系,与CP和OM的消化率呈负相关关系。 4本研究对舍饲条件下与不同放牧期内蒙古白绒山羊瘤胃内环境指标的动态变化,包括氨氮(NH3-N)、pH值、挥发性脂肪酸(VFA)的动态变化与甲烷产生量的相关性进行了分析。结果表明:不同放牧期及舍饲条件下瘤胃内pH值的动态变化没有显著性变化;不同放牧期及舍饲条件下瘤胃内NH3-N浓度与牧草中CP的含量呈正相关关系,与每千克干物质所产生的甲烷呈正相关关系;不同放牧期及舍饲条件下瘤胃内乙丙酸比例枯黄期极显著高于幼嫩期和旺盛期,显著高于舍饲条件(P﹤0.05),与每天的甲烷产生量呈正相关关系。 5本研究通过MCRa基因技术研究了不同放牧期内蒙古白绒山羊瘤胃内甲烷菌多态性。结果显示:不同放牧期内蒙古白绒山羊瘤胃内至少存在6个不同的基因类型,测序结果表明上述基因型均属于未培养系列,但部分基因类型达到97%的同源性,不同放牧期瘤胃内甲烷菌多态性无显著性差异(P﹥0.05)。 6本研究利用荧光染料结合Real Time PCR技术测定了不同放牧期及舍饲条件下晨饲前2h、0h和晨饲后2h的总甲烷菌数对甲烷产生量的影响。结果表明:舍饲条件下晨饲后2h的甲烷菌数最高;舍饲及放牧条件下瘤胃内总甲烷菌数为舍饲条件﹥牧草生长幼嫩期﹥旺盛期﹥枯草期,3个时间点得甲烷菌总数与甲烷产生量无显著性相关性。


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