不同物理形式双低菜籽油对牦牛甲烷排放的影响及其机制研究

Yak is a unique livestock gazing on alpine regions. double-low rapeseed is the main crop species grown widely in Qinghai Province and also is feedstuff source of the energy and protein for yaks. Preliminary research showed that the specific level of adding fat of double-low rapeseed into diet of yak has remarkable effect on the fermentation of yak rumen and production performance, but different physical forms of double-low rapeseed oil on methane emission from yak and its influence mechanism is not clear, so restrict the application of double-low rapeseed in production of yak. Therefore, the project plans the feeding experiment to research on the effect of feeding diets adding different physical forms of double-low rapeseed oil on methane emission and the ability to digest of yak, mainly using the fistula technology, exogenous indicator method and SF6 tracer technique. Then, on the basis of physiology and digestive experiments, we carry on the research on the diversity and distribution characteristics of yak methane bacteria population, and clarifying on the rumen methane bacteria communities, metabolic mechanism of TALC methane bacteria population using Metagenomics technology. Through the research, we could gain the basis knowledge reducing methane emission from yak and make the formula of supplementary feeds for yak This will supply the theory and application value about ruminant rumen metabolic/physiological characteristics and the relationship with the methane emission using fat supplements in ruminant.

牦牛是高寒地区的特有家畜，双低油菜是青海省广泛种植的主要农作物，是牦牛优质的能量和蛋白补饲饲料原料。前期研究表明特定添加水平的双低油菜饼和油菜籽对牦牛瘤胃发酵和生产性能具有显著效果，而有关不同物理形式双低菜籽油对牦牛甲烷排放和其影响机制尚不明确，制约了双低油菜在牦牛生产上的应用。因此，项目拟通过饲养试验研究饲喂添加不同物理形式双低菜籽油的日粮对牦牛甲烷排放和消化能力的影响，主要采用瘘管技术、外源指示剂法和六氟化硫技术，研究牦牛瘤胃发酵、营养在消化道中的表观消化率和甲烷排放，在此基础上采用宏基因组学技术，研究牦牛甲烷菌种群多样性及分布特征，明晰与瘤胃内环境指标相关的甲烷菌群落，探究TALC甲烷菌族群的代谢机制，为降低牦牛甲烷排放和配制低碳型补饲饲料提供科学依据。这对于研究油脂对反刍家畜瘤胃生理代谢特点及与甲烷排放的关系具有重要的理论和应用价值。

本课题经四年努力，系统开展了体外产气试验、饲养试验、消化代谢试验、呼吸测热试验及相关采样和室内分析工作，完成了不同物理形式双低菜籽油日粮营养物质表观消化率、氮代谢、能量代谢、瘤胃发酵以及对甲烷排放的影响，探究了日粮脂肪添加形式对甲烷菌和细菌族群多样性影响的机制，明晰了不同物理形式双低菜籽油对牦牛瘤胃主要菌属甲烷菌和细菌群落多样性的作用效果。主要结果如下：1）以不同物理形式双低菜籽油调节日粮中脂肪含量水平，随日粮中脂肪水平增加，产气指标、48 h GP、产气动力学参数和IVDMD均呈下降趋势，显著降低CH4含量，提高TVFA浓度，对其他瘤胃发酵参数无影响；日粮脂肪水平为5.45%整体瘤胃发酵效果较好，当日粮脂肪含量高达6.27 %时，会抑制GP及IVDMD。日粮EE含量与体外CH4产量呈极显著负相关关系，拟合方程：y=-0.53x＋13.52（R2=0.963）。2）日粮中添加破碎形式的双低油菜籽在不影响牦牛养分表观消化率、能氮代谢及瘤胃发酵环境的情况下，有效降低了甲烷排放量，日粮中脂肪含量为5.45 %时，提高了日粮能氮利用效率、日粮转化效率和牦牛生长性能，实际生产效果较佳。日粮EE含量与活体CH4产量呈极显著负相关关系，拟合方程为：y=-0.1754x＋19.645（R2=0.82）。3）以不同物理形式双低菜籽油调节日粮中脂质含量水平，不同脂肪含量日粮之间微生物操作单元分类数（OTUs）、微生物Alpha多样性相关指数均无显著性差异，对瘤胃微生物群落结构相对丰度产生一定影响，其中Prevotella、Lachnospiracea-incertae-sedis、Succiniclasticum和Pseudobuty-rivibrio等菌属在日粮脂肪含量为5.45 %所占相对丰度值均较高，显著降低了广古菌门相对丰度，同时也降低了重要产甲烷菌Methanobrevibacter的含量，进而有效降低了CH4产量，但日粮中脂肪含量达到6.27 %时，对瘤胃内重要降解非纤维成分的Prevotella和产甲烷的Methanobrevibacter均有抑制作用。饲喂添加破碎双低油菜籽的日粮可提高能氮利用效率、增加牦牛日增重和较显著的降低牦牛甲烷排放，瘤胃微生物多样性结构和分布格局得到一定响应，瘤胃发酵总酸（TVFA）与Methanobrevibacter菌属多样性有紧密关系。