天然植物调控反刍动物甲烷排放的研究论文.pdfVIP

草业科技创新与草业发展 天然植物调控反刍动物甲烷排放的研究 刘树军何峰万里强李向林’ (中国农业科学院北京畜牧兽医研究所北京100193) 摘要；温室气体捧放已经成为人类面临的最大环境问题，反刍家畜在反刍过程中甲烷菌会产生数量可 观的甲烷(Methane，CII．)，并通过打嗝和胃胀气排放到大气中。甲烷菌的活性与反刍家畜的日粮组成有关， 许多草原植物就是甲烷菌的天然抑制剂，以不影响家畜的生产性能和健康为前提，以茶皂素和皂甙等含量 高的天然植物为原料，采用体外人工瘤胃产气量法结合气相色谱仪测定甲烷产量，筛选i“{m制反刍动物甲 烷排放较显著的几种植物组合：并通过活体动物试验对体外发酵试验结果进行验证，在体外发酵试验的基 础上进一步筛选出甲烷产量最少的植物。然后在气候条件适应的天然草地上补播已筛选出的植物组合，以 改变草地的植物种类组成。通过反刍动物在天然放牧状态下采食这些可以抑制甲烷排放的牧草，采用头罩 式CH4激光监测体系来测量野外自然放牧状态下甲烷的排放量对减捧效果进行验证。以大面积推广应用。 找到恢复与重建退化草地及发展低排放畜牧业的集成技术体系。或将已筛选出植物组合中的有效成分提取 出来制成天然植物添加剂，并进一步形成产品，推广应用． 关键词。反刍动物；温室效应；甲烷：营养调控；天然植物；添加剂； l问题提出的背景 气候变暖是国际社会公认的最重要的全球性环境问题之一。人类排放的最主要的温室气 体是二氧化碳、甲烷、氧化亚氮等，之所以称为温室气体是因为他们可以吸收地球的长波辐 射，具有增加地球表面温度的作用。温室气体排放的迅速增加带来的最主要问题是极端天气 情况的增加、冰川的消融，对温度极端敏感的生物的火绝等等。甲烷是除二氧化碳以外的最 丰要的温室气体之一，全球温室效应有25％由甲烷引起IIJ。甲烷与二氧化碳一样，是一种长 寿命的温室效应气体。大气甲烷浓度的增加，一方面将通过辐射过程直接引起气候变化；另 一方面，与二氧化碳不同，大气甲烷是一种化学活性物质，它的增加将会引起许多大气化学 过程的变化，并对大气中的其他化学成分产生影响，从而，间接地引起气候变化【2】。同时甲 烷不像二氧化碳可以被植物利用参加物质循环合成碳水化合物，它释放入大气后难以参与物 质循环，结果造成在大气中的不断积累pJ。尽管甲烷在大气中的含量远远少于二氧化碳，但 是甲烷对大气层的暖化效应是二氧化碳的20倍14J，是N20的300倍iSl。原因在于大气中已 经具有相当多的二氧化碳，许多波段的辐射已经被吸收较为完全，增加的二氧化碳只能在原 有吸收波段的边缘发挥其吸收效应，相反地，一些数量较少的温室气体(包括甲烷在内)，所 吸收的是那些尚未被有效拦截的波段，所以每多一个分子都会提供新的吸收能力。大气甲烷 的快速增长引起了各国政府和科学界的高度重视，就全球尺度而言，大气甲烷的源主要是天 然湿地、稻田、反刍动物、化石燃料生产过程、垃圾处理及浅水湖沼【2】。 2反刍动物甲烷排放量 大气中甲烷的人为排放量约为360Tg(11童声10129)，其中动物的排放量约为80Tg，占 22．2％16】。反刍动物的排放量占动物的97％，其中牛类(除水牛外)约占75％，主要的排放 源是黄牛【7-¨。2009年度联合国哥本哈根气候峰会召开之前世界观察研究所的Robert andClimate Goodland和JeffAnhang撰写了(LivestockChange)的文章提出如果将运输、 611 草业科技创新与草业发展 包装、饲料生产等均计算在内畜牧业排放的温室气体占到人类温室气体排放总量的51％以 Davis)的教授Frank 上，更是把畜牧业推到了风口浪尖。加州大学戴维斯分校(UC Mitloehner进行过一项测试。他把奶牛关在密闭的气密舱内并监测舱内气体含量，测算结 果表明，每头奶牛通过打嗝和有时的胃胀气每年会排出90至180公斤的甲烷14】，这意味着 奶牛总采食饲料2％～15％能量，以CH4形式白白损失掉【％埘。 3瘤胃内甲烷的生成机制 反刍动物的甲烷主要山瘤胃和后肠道内产生，是甲烷菌利用氢、C02和乙酸等为底物经 一系列酶促反应后的产物。其化学性