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(1.銅仁職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州 銅仁 554300；2.貴州省畜禽健康養(yǎng)殖協(xié)同創(chuàng)新中心，貴州 銅仁 554300；3.貴州省飼料飼草安全與高效應(yīng)用工程研究中心，貴州 銅仁 554300)

近100多年以來，由于溫室氣體的排放，導(dǎo)致全球氣候變暖。全球氣候變暖不僅是人類面臨的最嚴峻的環(huán)境問題，也是制約社會經(jīng)濟發(fā)展乃至人類生存的重要問題。甲烷(Methane，CH4)是主要的溫室氣體之一，CH4在空氣中含量低于二氧化碳(Carbon dioxide，CO2)，但單位體積的CH4造成的溫室效應(yīng)是CO2的30倍。全球有50%～60%的CH4排放來自于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，而每年進入大氣層中由家畜產(chǎn)生的CH4約7.7×107t，絕大部分CH4氣體來源于反芻動物。反芻動物在瘤胃發(fā)酵過程中會產(chǎn)生大量CH4，有2%～15%的飼料能以CH4的形式被損失掉[1]。所以，反芻動物產(chǎn)生CH4，既造成了能量損失，也是導(dǎo)致溫室效應(yīng)的主要原因之一[2]。因此，抑制瘤胃CH4的產(chǎn)生對提高飼料能量利用率和減輕溫室效應(yīng)都具有重要的作用。反芻動物CH4排放的測量方法有很多，不同方法的應(yīng)用、成本、準確度、精密度和可重復(fù)性都各不相同。目前開發(fā)新CH4測量技術(shù)，提高現(xiàn)有方法的精度，比較各種CH4測量方法已成為一個重要的研究領(lǐng)域。因為一種準確、經(jīng)濟和可重復(fù)性高的CH4排放測量技術(shù)對于評估反芻動物CH4排放量和CH4減排技術(shù)是必不可少的。本文將就CH4排放的測量方法和降低CH4排放的調(diào)控措施進行綜述。

1 CH4排放的測量方法

1.1 長期測量方法

1.1.1 呼吸室技術(shù) 呼吸室(Respiratory chamber，RC)技術(shù)一直被用于動物體內(nèi)能量平衡和氣體交換的測定。該技術(shù)的原理是測量氣體樣品中CH4濃度和從呼吸室中排出的空氣總量，該技術(shù)所測量的CH4是動物通過所有途徑包括口腔、鼻孔和直腸所排出的[3]?？諝獗媚苓B續(xù)不斷的將呼吸室中的空氣排出，其開路系統(tǒng)中的流量計能夠計算所排出的空氣量，從氣體出口處通過管道系統(tǒng)連續(xù)取樣進行分析。呼吸室系統(tǒng)還配備了通風機以適當混合呼出的氣體和進入的空氣。從室外進入呼吸室的新鮮空氣可通過空調(diào)系統(tǒng)控制其溫度和濕度。溫度計、濕度計和氣壓計則用于確定標準溫度和壓力條件下的氣體體積。RC技術(shù)因其較高的測量精度和重復(fù)率而被認為是CH4測定的金標準，但由于其成本高、通量低、限制動物自然行為以及對操作的高技術(shù)要求大大限制了該技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

1.1.2 六氟化硫示蹤技術(shù) 近年來六氟化硫(Sulfur hexafluoride，SF6)示蹤技術(shù)被廣泛用于反芻動物CH4排放的測量[3]。該方法原理是通過瘤胃中SF6氣體的生成速度測量CH4的生成量。將充滿SF6的小滲透管放入反芻動物的瘤胃中，試驗動物配備的氣體取樣裝置由一個支撐毛細管的龍頭和一個真空罐組成，毛細管的入口靠近鼻子，真空罐用于收集氣體樣品，氣體樣品包含有呼吸氣體和嗝出氣體。CH4排放量是根據(jù)SF6釋放率、真空罐中氣體樣本中 SF6和CH4濃度以及背景空氣中 SF6和CH4濃度計算所得。SF6示蹤技術(shù)在不影響放牧動物自然行為的前提下，具有較大的生產(chǎn)量，但與RC技術(shù)相比，其CH4測量值變化較大[4]。盡管如此，SF6示蹤技術(shù)仍是近期大力推薦使用的CH4測量方法。

1.1.3 通風罩或頭箱技術(shù) 通風罩技術(shù)測量CH4原理與RC技術(shù)相同[5]。在該技術(shù)中，制作一個頭箱或通風罩以容納動物的頭部，頭箱足夠大可以允許動物不受限制地移動頭部并自由采食和飲水，通過從通風罩中抽取空氣樣本以分析進入和排出氣體中的CH4濃度。與RC技術(shù)相比，該方法不能測量直腸所排出CH4濃度。排出氣體的流速對分析頭箱中氣體的準確性和動物的舒適度有重要的影響。該系統(tǒng)還可以用于飼料的營養(yǎng)評價和能量代謝。與SF6技術(shù)相比，該技術(shù)動物間CH4測量值差異較大。與RC技術(shù)相比，該技術(shù)成本較低，但是動物需要經(jīng)過訓(xùn)練才能適應(yīng)頭罩，這限制了該技術(shù)的廣泛使用，該方法不適用于大批量動物的CH4測量。

1.2 短期測量方法

1.2.1 面罩法 面罩法一直被用于牛、綿羊和山羊呼吸交換和CH4測量時的現(xiàn)場取樣。該技術(shù)需要訓(xùn)練動物在測量的時候保持俯臥姿勢，24 h內(nèi)重復(fù)多次測量，每次測量時間約為30 min。該方法測量時動物日變化和動物間變化較大，只能提供一個短期的排放率。使用該技術(shù)測量CH4排放量時很大程度上取決于呼吸交換的次數(shù)和時間，還與動物每天的飼養(yǎng)周期相關(guān)。但是如果在24 h測量期間，同時從幾只動物收集足夠的數(shù)據(jù)則可計算出典型的CH4排放模式[6]。面罩法可用于短期測量CH4排放率，用于大量動物的篩選，但可能導(dǎo)致動物明顯的不適、痛苦和行為改變，從而影響氣體的測量。

1.2.2 便攜式蓄積室 便攜式蓄積室(Portable accumulation chamber，PAC)系統(tǒng)本質(zhì)上是一個沒有氣流的呼吸室[7]。PAC系統(tǒng)能夠收集所有呼出的氣體，而O2在收集周期1～2 h內(nèi)就會耗盡，在收集周期結(jié)束時進行一次CH4和其他氣體的測量。CH4排放量由經(jīng)校正的CH4濃度乘以蓄積室的容積。該技術(shù)的使用時間應(yīng)加以限制，以避免增加蓄積室內(nèi)CO2濃度所引起的不利影響，因此PAC系統(tǒng)本質(zhì)上是一種短期呼吸測量方法。在不同地區(qū)的研究中，使用PAC系統(tǒng)測量單個綿羊CH4排放量的可重復(fù)性不高[8]。該技術(shù)可用于大群動物中篩選低CH4產(chǎn)量動物以達到遺傳改良的目的。

1.2.3 CH4/CO2比值技術(shù) CH4∶CO2比值法是根據(jù)CO2排放量和使用氣體分析儀測量CH4和CO2濃度計算動物CH4排放量。該方法是利用基于傅里葉變換紅外線(Fourier transform infrared，F(xiàn)TIR)檢測的氣體分析儀分析空氣樣本中的CH4和CO2濃度，并將動物呼出的CO2作為示蹤氣體。CO2排放量可根據(jù)能量代謝、產(chǎn)熱和呼吸商或碳平衡進行預(yù)測。消化和代謝活動的差異，采食量和飼喂頻率等因素均可能影響該技術(shù)CH4測量值[8]。因此，應(yīng)該在一天的不同時間進行足夠的測量以解釋動物體內(nèi)CH4和CO2排放的日變化和餐后變化。該技術(shù)可以用于大規(guī)模動物CH4測量。

1.2.4 青飼料系統(tǒng) 青飼料(GreenFeed，GF)系統(tǒng)主要被用于測量動物產(chǎn)生的CH4、CO2和H2。該系統(tǒng)包括一個自動下料系統(tǒng)、空氣流量和氣體濃度測量系統(tǒng)、電子和通信設(shè)備、氣體示蹤設(shè)備和識別動物進入的動物檢測系統(tǒng)。在GF系統(tǒng)中，CH4排放是在短時間內(nèi)測量的，當動物進入該系統(tǒng)采食時既可以測量動物CH4排放量。該系統(tǒng)可以將單個動物在每天不同時間CH4排放量綜合在一起以評估動物平均每日CH4排放量。試驗人員可以控制飼料供應(yīng)的時間，以合理分配一天中CH4測量時間。該技術(shù)通過自動進料系統(tǒng)不斷抽出空氣以測量流量，從而測量進食期間的CH4排放量[9]。該技術(shù)需要經(jīng)過一段時間以收集足夠數(shù)量測量值才能準確評估動物日排放量。由于動物間和一天中差異較大，所以在對不同處理之間CH4產(chǎn)量進行測量時，GF技術(shù)需要更多的時間和動物[10]。GF技術(shù)測量CH4排放量時表現(xiàn)出較高的差異性，但由于GF技術(shù)成本較低，所以在室內(nèi)和放牧條件下測量CH4排放量時GF技術(shù)可作為SF6和RC技術(shù)的替代方法。

1.2.5 嗅探器方法 在嗅探器技術(shù)中，取樣口被放置在自動擠奶系統(tǒng)的飼料槽中，以收集擠奶期間牛所嗝出的氣體。使用數(shù)據(jù)記錄器以1s的間隔不斷的對飼料槽中的空氣進行采樣、分析和記錄，以測量靠近動物口鼻處的CH4和CO2濃度。該技術(shù)利用動物打嗝頻率和每次嗝出CH4量來評估動物擠奶期間CH4排放率。使用RC技術(shù)測量CH4排放量和用該技術(shù)測量CH4排放率之間存在正相關(guān)關(guān)系。與嗅探法相比，GF技術(shù)測量奶牛CH4排放量間的變異系數(shù)更小，兩種技術(shù)的測量值之間相關(guān)性極低，這可能是由于飼料槽的結(jié)構(gòu)、動物口鼻移動和位置不一樣導(dǎo)致飼料槽內(nèi)空氣混合不一致引起的[9]。

1.2.6 手持激光CH4探測器方法 手持激光CH4探測器(Hand laser CH4detector，LMD)技術(shù)可以測量正常環(huán)境下動物鼻子或嘴附近呼出氣體中CH4濃度[14]。數(shù)據(jù)由代表動物呼吸周期的一系列峰值組成，分析時只用由于呼氣和噯氣所引起的CH4濃度增加的峰值[11]。與嗅探器技術(shù)不同的是，該方法測量時是在靠近動物鼻孔氣體中進行的，因此測量不受頭部位置的影響。LMD技術(shù)還能較好地檢測CH4濃度高時段，避免對CH4濃度低時段的錯誤分析。該技術(shù)允許在正常環(huán)境下重復(fù)測量同一動物CH4排放量，而嗅探器技術(shù)和GF技術(shù)在擠奶和喂食期間的測量則是受限制的。但是，LMD技術(shù)操作勞動強度大，風速、風向、溫度、濕度和大氣壓等氣象因素都能影響測量的準確性和精度，風速是影響放牧和室外測量的主要因素。LMD技術(shù)還需要進一步改進才適用于正常管理條件下大量動物的CH4檢測以用于農(nóng)場動物的篩選。

1.2.7 甲烷罩系統(tǒng) Troy等[12]設(shè)計了一種新的方法用于測量動物飼喂過程中CH4的排放。該方法可用于測量群體飼養(yǎng)環(huán)境中單個動物的CH4產(chǎn)量。甲烷罩的設(shè)計主要是用于部分封閉飼料箱上方的氣體，從而測量氣罩中CH4的濃度。在甲烷罩技術(shù)中動物進入測量系統(tǒng)的次數(shù)比GF技術(shù)高，這能提高甲烷罩技術(shù)的的準確性。以硝酸鹽作為CH4抑制劑處理以測量CH4排放量，發(fā)現(xiàn)該技術(shù)與RC技術(shù)測量結(jié)果具有可比性，均能檢測出硝酸鹽處理后CH4排放的顯著差異。對于測量自然環(huán)境中群養(yǎng)的單個動物CH4排放量，該技術(shù)可以算一個更好的選擇。

1.3 間接測量方法

1.3.1 體外發(fā)酵法 體外瘤胃發(fā)酵技術(shù)被廣泛用于飼料營養(yǎng)價值的評價。在可控的試驗條件下，通過瘤胃微生物對飼料進行長期發(fā)酵(瘤胃模擬技術(shù))和短期發(fā)酵(產(chǎn)氣方法)。通過測定體外發(fā)酵過程中總產(chǎn)氣量，分析氣體中CH4濃度，得到體外發(fā)酵的CH4產(chǎn)量。利用該方法可以確定總產(chǎn)氣量和CH4產(chǎn)量的最大值以及產(chǎn)氣量的動力學(xué)[13]。該技術(shù)可以通過液體位移系統(tǒng)，壓力計裝置，自動和手動的壓力傳感器等裝置測量氣體體積。介質(zhì)中的碳酸鹽濃度和頂部空間氣體成分、封閉式與排氣式瘤胃分批培養(yǎng)系統(tǒng)、底物分散在培養(yǎng)基中和保存在濾袋中等因素都會影響該技術(shù)中CH4的產(chǎn)生。盡管有很多因素影響體外發(fā)酵技術(shù)中氣體和CH4的產(chǎn)量，但由于該技術(shù)成本低而且操作簡單可以用于快速篩選CH4減排的飼料和添加劑。

1.3.2 CH4預(yù)測模型 預(yù)測模型可以預(yù)測反芻動物CH4排放而不需要進行大量昂貴的測量試驗。因此，預(yù)測模型被廣泛用于估計國家或全球動物的CH4排放量。預(yù)測模型可分為統(tǒng)計模型和動態(tài)機械模型，統(tǒng)計模型是直接通過營養(yǎng)攝入估算CH4排放量，動態(tài)機械模型是使用瘤胃發(fā)酵生物學(xué)的數(shù)學(xué)描述來預(yù)測CH4排放量[14]。與統(tǒng)計模型相比，機械模型更具有優(yōu)勢，可用于評價農(nóng)場或國家水平使用的CH4減排技術(shù)的有效性。統(tǒng)計模型只能根據(jù)動物數(shù)量和飼料攝入量的變化來評估CH4排放量的變化。統(tǒng)計模型的優(yōu)點在于他們依賴的變量較少(例如DM攝入量、飼糧水平、膳食脂肪比例、膳食纖維比例等)，可以在一個簡單的電子表格中執(zhí)行，而且簡單易懂可以在各種數(shù)據(jù)集上進行測試，缺點是該模型不依賴于瘤胃CH4生成的生物動力學(xué)。目前許多國家都使用統(tǒng)計模型來估計反芻動物的CH4排放量。

1.3.3 替代物測量法 目前已有研究用于開發(fā)通過測量牛奶和糞便中某些成分含量來預(yù)測CH4排放量。比如通過檢測牛奶中某些脂肪酸的濃度，以此作為預(yù)測奶牛CH4排放量。該方法的假設(shè)是牛奶或糞便中特定脂肪酸與飼料成分或瘤胃產(chǎn)甲烷菌的數(shù)量有關(guān)，這些都會影響瘤胃CH4的排放，牛奶脂肪酸譜與CH4排放之間存在一定的相關(guān)性[15]。與脂肪酸組成相比，用FTIR分析儀測定牛奶的中紅外光譜(受牛奶中脂肪酸組成的影響)能夠更直接更好地預(yù)測CH4排放量。太古醇是一種廣泛存在于產(chǎn)甲烷菌中的膜脂，可以作為牛CH4排放測量的替代物。該方法可以用于預(yù)測動物CH4排放量以篩選低CH4排放動物。

2 降低瘤胃甲烷排放的措施

2.1 調(diào)節(jié)油脂種類和使用量

在反芻動物的日糧中添加脂肪或脂肪酸可以減少CH4的排放[14-16]。在日糧中補充的膳食脂肪每增加一個百分比將減少4.3%CH4排放[16]。當日糧中脂肪的濃度高達6%時，不但會增加牛奶的產(chǎn)量，而且還能降低約15%CH4的排放量[16]，但當脂肪濃度超過這個濃度的時候可能會降低生產(chǎn)效率，因為高濃度的脂肪會影響瘤胃的發(fā)酵。在脂肪酸中，C12:0，C18:3和多元不飽和脂肪酸具有明顯的CH4抑制作用，但是飽和長鏈脂肪酸對CH4的抑制效果較差[15-16]。含有高濃度脂肪的副產(chǎn)品(比如釀酒糟、玉米粥、葡萄渣)能有效減低CH4的排放[15]。給奶牛補充飼喂棉花籽會大幅度減少CH4的排放而不會影響產(chǎn)奶量[17]。釀酒糟、冷榨油菜籽、玉米粥這三種副產(chǎn)品都可以大幅度減少奶牛腸道CH4排放[18]。給奶牛飼喂紅葡萄籽可以減少約20%的CH4排放。紅葡萄籽中除了含有脂肪外，還含有許多次生化合物比如單寧酸，對苯二甲酸和白藜蘆醇，這些成分也有可能會抑制CH4的生成。

2.2 添加不同植物次生化合物

有些植物次生代謝物存在于飼草和植物提取物中，這些次生代謝物均有潛在的瘤胃CH4抑制作用[19]。許多富含單寧酸和皂苷的飼料作物能夠降低瘤胃CH4的產(chǎn)生[20]。單寧酸可以直接通過抑制甲烷菌生長而減少CH4的生成，另外還可以通過減少纖維的消化和原蟲的數(shù)量來降低氫的產(chǎn)量從而間接地減少CH4產(chǎn)量。

針對不同飼料作物的研究顯示，大多數(shù)種類的飼料作物飼喂綿羊后CH4的產(chǎn)量相似，但是，相比黑麥草和其他蕓苔屬植物(蕪菁和羽衣甘藍)，蕉青甘藍和飼用油菜能夠顯著降低CH4的產(chǎn)量(約20%)，但是抑制CH4產(chǎn)生的機制尚不清楚。這些飼料作物中均含有硫植物代謝產(chǎn)物，這可能是抑制CH4產(chǎn)生的主要成分。但是長期飼喂這些飼草對瘤胃CH4排放的影響有待進一步研究。

在體外發(fā)酵試驗中，黃酮、楊梅酮、柚皮苷、蕓香苷、槲皮黃酮和山柰酚均能顯著減少CH4生成，其抑制效果依次為：楊梅酮≥山柰酚≥黃酮≥槲皮黃酮≥柚皮苷≥蕓香苷≥兒茶素，兒茶素在體內(nèi)試驗和體外試驗中均能抑制瘤胃CH4的生成[21-22]。兒茶素能夠直接抑制甲烷菌生長，也可以通過瘤胃微生物降解過程和還原性脫羥基反應(yīng)降低氫含量從而減少CH4產(chǎn)量[21]。

2.3 添加適量硝酸鹽

硝酸鹽作為電子吸收劑直接抑制產(chǎn)甲烷菌生長從而減少CH4產(chǎn)生[23-24]。硝酸鹽主要是通過其還原中間體亞硝酸鹽的毒性和其對氫的競爭來改變瘤胃微生物菌群結(jié)構(gòu)，從而減少CH4的產(chǎn)生[25]。在飼料中添加硝酸鹽不但能夠減少CH4的排放，而且硝酸鹽還能為瘤胃微生物生長提供氨，從而降低了對日糧中蛋白的需求。硝酸鹽作為一種膳食補充劑，當和低氮日糧一起飼喂奶牛時可以減少CH4排放量。但是通過添加食用硝酸鹽補充劑可能會增加亞硝酸鹽中毒的風險，尤其是在含有高濃度的硝酸鹽和粗蛋白的草料中添加時中毒的風險更大。

2.4 添加鹵代化合物

鹵代化合物作為瘤胃CH4抑制劑的研究甚多[26]。一些海洋植物比如紅藻、藻類和真菌都含有大量的溴仿和其他鹵代化合物，這些海洋植物最近被開發(fā)用于抑制瘤胃CH4的生成[26]。在體外試驗中，紅藻能減少99%的CH4排放。因此，將紅藻添加到反芻動物的日糧中可能是一種較好的減少CH4產(chǎn)生的方法。但是，體內(nèi)試驗中的最佳劑量水平和毒性作用有待研究。

2.5 調(diào)節(jié)硝基氧化合物使用量

新型抑制劑3-硝基氧丙醇(nitrooxypropanol，NOP)和乙基-3NOP具有特定的抗CH4特性。甲基輔酶M還原酶是生成CH4的最后一步所必須的酶，NOP干擾了產(chǎn)甲烷菌的甲基輔酶M還原酶的合成，從而降低了CH4的產(chǎn)量和抑制了甲烷菌的生長[27]。當NOP以每頭牛0.5/2.5 g(25/125 mg/kg DM)的劑量通過瘤胃管直接到達瘤胃時，CH4的產(chǎn)量能降低7%～10%，但是高劑量的NOP會導(dǎo)致消化率降低[28]。當以2.5 g/d劑量的NOP與日糧混合后飼喂牛時會減少60%的CH4排放，這種飼喂方式的優(yōu)點就是能夠確保NOP在一天中能夠持續(xù)攝入。用40～80 mg/kg NOP的劑量飼喂奶牛會減少30%的CH4產(chǎn)量[29]。以2.0 g/d的量在牛的日糧中添加3NOP會減少59%的CH4排放，試驗持續(xù)112 d，期間對牛的進食量，營養(yǎng)消化率和總揮發(fā)性脂肪酸的濃度都沒有影響，3NOP能夠減少產(chǎn)甲烷菌的數(shù)量，但是卻增加了原蟲的數(shù)量[30]。同樣，需要不斷向牛的日糧中添加3NOP以確保牛能夠持續(xù)攝入3NOP才能使CH4的排放達到最佳抑制效果。以2.5 g/d的量在奶牛的飼料中添加3NOP會減少37%的CH4排放。在綿羊的日糧中以0.5 g/d的量添加3NOP會減少29%的CH4排放，同時對消化和瘤胃發(fā)酵不會產(chǎn)生不利影響[28]。

2.6 添加不同真菌代謝物

洛伐他汀是真菌繁殖期的一種次生代謝物，它能抑制膽固醇生物合成的關(guān)鍵酶(如：3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A(3-hydroxy-3-methyl glutaryl coenzyme A，HMG-CoA)還原酶)[31]。含有洛伐他汀的土曲霉菌在發(fā)酵稻秸時能顯著降低CH4產(chǎn)量和產(chǎn)甲烷菌的數(shù)量，但同時也降低了少數(shù)纖維降解菌的數(shù)量[31]。醚鏈長鏈異戊二烯醇是古生菌細胞膜脂質(zhì)的核心成分，是由一種關(guān)鍵前體甲戊酸鈉生成的。甲戊酸鈉是由HMG-CoA還原酶催化HMG-CoA合成的，這是人類膽固醇合成中的一個中間速度限制反應(yīng)。洛伐他汀是HMG-CoA還原酶的抑制劑，可抑制異戊二烯醇的合成，從而延緩古生菌細胞膜的形成和產(chǎn)甲烷菌的生長[31]。沃爾夫被孢霉腐生真菌菌株也是一種潛在的CH4抑制劑，同時不降低整體發(fā)酵水平。給綿羊飼喂紅曲霉發(fā)酵的大米后，紅曲霉產(chǎn)生的真菌代謝產(chǎn)物(可能是普伐他汀和美伐他汀)能減少30%的CH4排放，這可能與瘤胃中較低的乙酸丙酸比值和產(chǎn)甲烷菌數(shù)量減少有關(guān)[32]。

2.7 添加不同微藻類

目前微藻類已被證實能夠抑制瘤胃CH4的生成。鑰形毛藻以總底物有機物2%的量添加時,不僅能使CH4的產(chǎn)量降低99%，還能降低揮發(fā)性脂肪酸的產(chǎn)量[33]。當鞘藻的添加劑量大于有機物的50%時，降低CH4產(chǎn)生的效果較差。當同時添加鑰形毛藻(2%OM)和鞘藻(25%和50%OM)時也能抑制CH4的產(chǎn)生，但與鞘藻的添加劑量無關(guān)。在體外實驗中，褐藻已被確定為有效的CH4抑制劑。有一種含有20%二十二碳六烯酸的海藻粉，以每天375 g/頭的量飼喂奶牛，相當于每天飼喂每頭奶牛75 g二十二碳六烯酸，但對奶牛體內(nèi)的CH4產(chǎn)生沒有影響，這可能是由于這種脂肪酸的濃度較低而不能抑制CH4的產(chǎn)生[34]。

2.8 甲烷抑制劑的聯(lián)合使用

通常情況下，大部分CH4抑制劑都是單獨使用以評估其在反芻動物體內(nèi)降低CH4排放的能力。當以高濃度劑量添加CH4抑制劑時，通常會對飼料的消化和瘤胃發(fā)酵產(chǎn)生不利影響，從而以達到抑制CH4排放的效果[35]。其中一些抑制劑在大劑量使用時也會對動物產(chǎn)生毒性[14]。當CH4抑制劑添加量較低時，可以克服其對瘤胃發(fā)酵的不利影響和對動物的毒性作用，但在低劑量下對CH4排放的抑制沒有顯著作用。將具有互補作用的CH4抑制劑組合使用時可協(xié)同降低CH4的排放，而不會對飼料的消化和瘤胃的發(fā)酵產(chǎn)生不利影響[36]。在一項體外瘤胃發(fā)酵試驗中，硝酸鹽和皂樹皂苷的組合能夠有效的抑制CH4的排放，5 mM硝酸鹽和0.6 g/L皂苷組合時CH4抑制量為32%， 10 mM硝酸鹽和1.2 g/L皂苷組合時CH4抑制量為58%[35]。硝酸鹽和皂樹皂苷的二元組合可多管齊下地減少CH4的排放：1)皂苷能夠抑制瘤胃內(nèi)原生動物的數(shù)量，降低了原生動物的產(chǎn)氫量，減少了原生動物相關(guān)的甲烷菌豐度；2)硝酸鹽主要是作為一種強電子接收器，與二氧化碳競爭電子；3)硝酸鹽還原的第一中間體亞硝酸鹽對產(chǎn)甲烷菌有直接毒性。高劑量的亞硝酸鹽和皂苷組合添加會降低瘤胃纖維降解率[23]。大蒜油對瘤胃甲烷菌有直接抑制作用，其作用機制主要是通過抑制瘤胃產(chǎn)甲烷菌的脂質(zhì)合成。皂苷+硝酸鹽+硫酸鹽、大蒜油+硝酸鹽、大蒜油+硝酸鹽+皂苷這三種組合對抑制CH4的產(chǎn)生均有疊加效果[24]。含β‐和α‐酸的啤酒花和絲蘭皂苷作為添加劑聯(lián)合使用時能夠有效降低CH4的排放[37]。在不改變飼料消化率的情況下，硝酸鹽(3%硝酸鈣)能夠降低奶牛體內(nèi)22%CH4的生成，亞麻籽油(占日糧的4%)能夠降低奶牛體內(nèi)17%CH4的生成，當兩者聯(lián)合使用時可降低奶牛體內(nèi)32%CH4的生成[38]。CH4抑制劑的聯(lián)合使用可以在不影響飼料消化率的情況下大幅度降低CH4的產(chǎn)生，但需要更多體內(nèi)研究以確定實際應(yīng)用中最佳組合劑量。

3 展 望

CH4測量方法可根據(jù)不同的試驗?zāi)康谋挥糜诓煌难芯恐?，比如飼料和飼料添加劑的營養(yǎng)評價以及動物遺傳的篩選。為了克服現(xiàn)有CH4測量方法的局限性，一系列新的方法正在被開發(fā)。沒有一種方法是適用于所有條件下CH4的測量，每一種CH4測量方法都有其優(yōu)點和局限性，一種CH4測量方法能適用于一種特定條件下CH4測量就很有應(yīng)用價值了?，F(xiàn)已經(jīng)研究出一些新的CH4減排技術(shù)，但是只有少數(shù)技術(shù)是實用且具有成本效益可以應(yīng)用到農(nóng)場中以降低CH4的排放。在實際應(yīng)用中可以結(jié)合多種CH4減排技術(shù)同時使用以大幅度減少反芻動物CH4的排放，既能提高飼料的利用率又能減少環(huán)境污染的CH4減排技術(shù)在實際應(yīng)用中被采用的可能性更大。比如，在日糧中補充脂肪可以減少CH4的產(chǎn)生，并提高動物的生產(chǎn)力。同樣，當在日糧中添加硝酸鹽時可以在日糧中減少昂貴的蛋白質(zhì)膳食的添加。然而CH4抑制劑的使用是否會在牛奶和肉類產(chǎn)生相關(guān)的毒性和殘留物必須通過在動物體長期試驗來進行評估。許多真菌在某些生長條件下可能會產(chǎn)生有毒的代謝物，在實際飼喂動物過程中必須避免[39]。未來在CH4減排上的研究重點包括兩方面，一方面是短期戰(zhàn)略，包括日糧改變和動物管理；另一方面是長期戰(zhàn)略，包括植物種植、動物育種以及瘤胃微生物調(diào)節(jié)，從而有利地減少碳排放，促進未來畜牧生產(chǎn)系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。