ảnh hưởng của việc bổ sung dầu bông đến khả năng sản xuất và mức độ phát thải khí mêtan từ dạ cỏ của bò sữa

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGUYỄN YÊN THỊNH

ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC BỔ SUNG DẦU BÔNG
ĐẾN KHẢ NĂNG SẢN XUẤT VÀ MỨC ĐỘ PHÁT THẢI
KHÍ MÊTAN TỪ DẠ CỎ CỦA BÒ SỮA

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2015


HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGUYỄN YÊN THỊNH

ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC BỔ SUNG DẦU BÔNG
ĐẾN KHẢ NĂNG SẢN XUẤT VÀ MỨC ĐỘ PHÁT THẢI
KHÍ MÊTAN TỪ DẠ CỎ CỦA BÒ SỮA

Chuyên ngành

: Chăn nuôi

Mã số

: 60.62.01.05

Người hướng dẫn khoa học
TS. Trần Hiệp

TS. Chu Mạnh Thắng

HÀ NỘI - 2015


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 2015

Tác giả luận văn

Nguyễn Yên Thịnh

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 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 TS. Chu Mạnh Thắng 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 tập thể lãnh đạo, cán bộ viên chức và chủ các trang trại
chăn nuôi bò sữa của Công ty Giống bò sữa Mộc Châu 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 2015

Học viên

Nguyễn Yên Thịnh

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page ii


MỤC LỤC

Lời cam đoan

i

Lời cảm ơn

ii

Mục lục

iii

Danh mục các 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

Tính cấp thiết của đề tài

1

1.2

Mục tiêu của đề tài

2

1.3

Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài

2

Phần 2 Tổng quan tài liệu

3

2.1

Chăn nuôi gia súc nhai lại và phát thải khí nhà kính

3

2.2

Cơ chế hình thành ch4 ở môi trường dạ cỏ

4

2.2.1

Cơ chế hình thành CH4

4

2.2.2

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành khí CH4 trong môi trường dạ cỏ

6

2.3

Một số phương pháp ước tính phát thải khí mêtan ở gia súc nhai lại

8

2.4

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

Tình hình nghiên cứu giải pháp giảm thiểu khí mêtan ở Việt Nam

25

2.6

Sơ lược đặc điểm và ứng dụng của dầu bông

26

2.6.1

Đặc điểm của dầu bông

26

2.6.2

Ứng dụng của dầu bông trong đời sống

26

Phần 3 Vật liệu và phương pháp nghiên cứu

29

3.1

Vật liệu nghiên cứu

29

3.2

Phạm vi nghiên cứu

29

3.3

Nội dung nghiên cứu

29

3.3.1

Xác đinh thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của thức ăn thí nghiệm

29

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page iii


3.3.2

Xác định lượng thu nhận và tỷ lệ tiêu hóa các chất dinh dưỡng

3.3.3

Đánh giá ảnh hưởng của dầu bông đến sự thay đổi khối lượng bò và năng

29

suất sữa

29

3.3.4

Đánh giá ảnh hưởng của bổ sung dầu bông đến phát thải mêtan từ dạ cỏ

29

3.3.5

Ước lượng lượng năng lượng mất đi qua phát thải mêtan

30

3.4

Phương pháp nghiên cứu

30

3.4.1

Phương pháp thí nghiệm trên gia súc

30

3.4.2

Phương pháp thí nghiệm trên gia súc

30

3.4.3

Xác định thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của các loại thức ăn
được sử dụng

31

3.4.4

Phương pháp xác định khẩu phần thu nhận

32

3.4.5

Phương pháp xác định sự thay đổi khối lượng

33

3.4.6

Phương pháp xác định lượng mêtan thải ra

33

3.4.7

Phương pháp xử lý số liệu

34

Phần 4 Kết quả và thảo luận

36

4.1

Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của thức ăn

36

4.2

Kết quả theo dõi lượng thu nhận thức ăn

38

4.2.1

Lượng thu nhận các chất dinh dưỡng

38

4.2.2

Lượng thu nhận các chất dinh dưỡng tiêu hóa

40

4.3

Tỷ lệ tiêu hóa các chất dinh dưỡng trong khẩu phần

41

4.4

Sự thay đổi khối lượng bò và năng suất sữa

43

4.4.1

Sự thay đổi khối lượng bò

43

4.4.2

Sự thay đổi năng suất sữa

44

4.5

Ảnh hưởng của các khẩu phần đến mức độ phát thải khí mêtan

47

4.6

Ảnh hưởng của các khẩu phần đến cường độ phát thải khí mêtan từ dạ cỏ

48

4.6.1

Cường độ phát thải khí CH4 tính theo lượng dinh dưỡng thu nhận

48

4.6.2

Cường độ phát thải khí CH4 tính theo lượng dinh dưỡng tiêu hóa

50

4.6.3

Cường độ phát thải khí CH4 tính theo sản lượng sữa tiêu chuẩn

51

4.7

Ước lượng năng lượng mất đi qua phát thải khí mêtan

52

4.8

Hiệu quả chăn nuôi và hiệu quả môi trường

54

Phần 5 Kết luận và kiến nghị

56

5.1

Kết luận

56

5.2

Kiến nghị

56

Tài liệu tham khảo

57

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page iv


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt

Nghĩa tiếng việt

ADF

Xơ không tan trong môi trường axit

Ash

Khoáng tổng số

ATP

Chất mang năng lượng

CF

Xơ thô

CP

Protein thô

ĐC

Đối chứng

DD

Dinh dưỡng

DE

Năng lượng tiêu hóa

DM

Chất khô

DMI

Chất khô thu nhận

EE

Chất béo thô

FCM

Sữa tiêu chuẩn 4% mỡ sữa

GE

Năng lượng thô

GSNL

Gia súc nhai lại

HP

Lượng nhiệt sản sinh

KL

Khối lượng

KPCS

Khẩu phần cơ sở

ME

Năng lượng trao đổi

NDF

Xơ không tan trong môi trường trung tính

NS

Năng suất

OM

Chất hữu cơ

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TMR

Thức ăn hỗn hợp thô

TN

Thí nghiệm

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page v


DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Thành phần đặc trưng của các chất khí trong dạ cỏ ( %)

5

Bảng 3.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm

30

Bảng 4.1 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của thức ăn thí nghiệm

36

Bảng 4.2 Lượng thu nhận các chất dinh dưỡng

39

Bảng 4.3 Lượng thu nhận các chất dinh dưỡng tiêu hóa

41

Bảng 4.4 Tỷ lệ tiêu hóa các chất dinh dưỡng trong khẩu phần

42

Bảng 4.5 Sự thay đổi khối lượng bò

43

Bảng 4.6 Sự thay đổi năng suất sữa

44

Bảng 4.7 Mức độ phát thải khí mêtan

47

Bảng 4.8 Cường độ phát thải mêtan tính theo lượng dinh dưỡng thu nhận

49

Bảng 4.9 Cường độ phát thải mêtan tính theo lượng dinh dưỡng tiêu hóa và theo
sản lượng sữa
Bảng 4.10 Ước lượng lượng năng lượng mất đi qua phát thải khí mêtan

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

50
52

Page vi


DANH MỤC HÌNH, ĐỒ THỊ

Hình 2.1

Khí mêtan từ các nguồn phát thải khác nhau

Hình 2.2

Phương pháp sử dụng kỹ thuật in vitro gas production

4
10

Đồ thị 4.1 Năng suất sữa của các lô thí nghiệm

45

Đồ thị 4.2 Ảnh hưởng của bổ sung dầu bông đến năng suất sữa

46

Đồ thị 4.3 Tổng lượng khí mêtan thải ra từ dạ cỏ của bò

48

Đồ thị 4.4 Cường độ phát thải khí CH4 tính theo sản lượng sữa tiêu chuẩn

51

Đồ thị 4.5 Năng lượng mất đi thải qua mêtan của các lô thí nghiệm

53

Đồ thị 4.6 Hiệu quả chăn nuôi và hiệu quả môi trường trên bò tiết sữa

54

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page vii


TRÍCH YẾU LUẬN VĂN

Thí nghiệm được tiến hành để xác định ảnh hưởng của các mức bổ sung dầu
bông vào khẩu phần ăn đến khả khả năng sản xuất và mức độ phát thải khí mêtan từ dạ
cỏ bò sữa. Hai mươi tư bò vắt sữa (Holstein Frisian) với trọng lượng cơ thể ban đầu của
578,42 kg được phân theo kiểu ngẫu nhiên hoàn toàn. Các chế độ ăn được bổ sung dầu
hạt bông ở mức 0,0; 1,5; 3,0 và 4,5 % chất khô thu nhận. Tất cả bò được cho ăn với chế
độ ăn theo điều kiện truyền thống tại trang trại ở Mộc Châu. Kết quả nghiên cứu cho
thấy rằng lượng chất khô thu nhận (DMI), năng lượng trao đổi (ME) và sản lượng sữa
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 4,5% DM thu nhận và lượng ME thu nhận thấp nhất khi bổ sung
dầu bông ở mức 0,0% . Năng suất sữa cao nhất ở lô bổ sung dầu bông 1,5% , sau đó đến
mức bổ sung 3,0% 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 8,05%, 28,89%,

14,53%, tương ứng ở lô TN1.5, TN3.0, TN4.5 so với lô ĐC và cường độ phát thải khí
mêtan (l/kgDM) giảm lần lượt từ 11,09%, 33,58%, 20,51%, tương ứng ở lô TN1.5,
TN3.0, TN4.5 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, sản lượng sữa
và giảm phát thải khí mêtan từ dạ cỏ bò sữa. 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.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page viii


THESIS ABSTRACT

The experiment was conducted to determine effects of cottonseed oil
supplementation levels on the productivity and rumen methane emission in dairy cattle.
Twenty four, milking dairy cattle (Holstein Frisian) with initial body weight of 578.42
kg were randomly assigned according to a Completely Randomized Design. The dietary
treatments were cottonseed oil supplementation at 0,0; 1,5; 3,0 and 4,5 percentage/dry
matter intake. All animals were fed with traditional condition diets in Moc Chau farms.
Based on this study it was found that dry matter intake (DMI), metabolism energy (ME)
and milk yield 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 milk yield was highest
at 1,5% cottonseed oil supplementation, after this level 3,0% dry matter intake.
Moreover, differences levels of Cottonseed oil tended to decrease total methanne
emission (l/day) in 8,05%, 28,89%, 14,53%, respectively, and 11,09%, 33,58%,
20,51%, respectively in (l/kgDM) when compared with control and also reduce the
energy lose from methane production. These approaches, with hypothesis and

information described herein, offer considerable potential to improve, dry matter, ME,
milk yield and decrease the rumen methane emission in dairy cattle. Base on this study
could be conclusion that used the level of 1,5 to 3,0% of cottonseed oil supplementation
is effective.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page ix


PHẦN 1. MỞ ĐẦU

1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Biến đổi khí hậu đã và đang xảy ra và ảnh hưởng đến nhiều mặt của đời
sống con người, trong đó ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến chăn nuôi nói
riêng, nông nghiệp nói chung là rất lớn.
Ngược lại, chăn nuôi, đóng vai trò rất lớn góp phần vào biến đổi khí hậu
và môi trường. Chăn nuôi đóng góp khí nhà kính CO2, CH4, N2O và các chất thải
như N, P.. vào môi trường, trong đó CH4 là một trong 3 nguồn khí thải chính gây
hiệu ứng nhà kính dẫn đến hiện tượng ấm lên của trái đất. Chính vì vậy mà vài
thập kỷ qua, các nước đã và đang tập trung nghiên cứu các giải pháp kỹ thuật
nhằm giảm thiểu lượng khí mê tan do gia súc nhai lại thải ra.
Trên thế giới một số hướng nghiên cứu đang thực hiện nhằm giảm thiểu
khí nhà kính như, xây dựng khẩu phần ăn hợp lý làm tăng hiệu quả sử dụng thức
ăn và giảm phần năng lượng mất đi do vi khuẩn tạo khí mêtan và động vật
nguyên sinh sử dụng. Lovett et al. (2005) chứng minh việc tăng thức ăn tinh
trong khẩu phần cho bò chăn thả trên đồng cỏ làm giảm lượng khí thải mê tan từ
19,26 g/kg xuống 16,02 g/kg sữa tiêu chuẩn. Theo Benchaar et al. (2001) thì
lượng khí mêtan tính trên một đơn vị sản phẩm (sữa, thịt) có thể giảm 7% - 40%
khi lượng chất khô ăn vào và tỷ lệ thức ăn tinh trong khẩu phần ăn cho bò tăng

lên. Mặt khác, sử dụng cỏ họ đậu đối với bò sữa cao sản làm tăng hiệu quả sử
dụng thức ăn, từ đó có thể giảm 28% lượng khí mê tan so với sử dụng cỏ hoà
thảo (Benchaar et al., 2001).
Theo Machmuller et al. (2003) 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. Dầu có chứa axit lauric (C12) và axit myrstic (C14) đặc biệt độc
với vi khuẩn sinh mêtan. Dầu mỡ có chứa các axit béo không no có khả năng
hấp phụ các ion H+, giảm lượng ion H+ trong dạ cỏ, do đó làm giảm quá trình
hình thành ra khí CH4 (Machmuller et al., 2000; Dohme et al., 2001). Lipid
làm giảm CH4 vì gây độc cho vi khuẩn sinh mêtan (Machmuller et al, 2003),
giảm protozoa (Czerkowski et al., 1975) vì protozoa đi liền với vi khuẩn
sinh mêtan. Tuy nhiên, lipid cũng làm giảm tiêu hóa xơ (Van Nevel, 1991).
Giảm tiêu hóa xơ ảnh hưởng đến tỷ lệ tiêu hóa của của khẩu phần, từ đó làm
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 1


giảm chất khô ăn vào (Martin et al., 2008). Vì vậy chiến lược này có thể ảnh
hưởng tiêu cực đến năng suất gia súc, tuy nhiên nếu lipid trong khẩu phần <
60-70 g/kg chất khô, thì ảnh hưởng đến lượng thức ăn ăn vào và tỷ lệ tiêu hóa
không đáng kể (Martin et al., 2008).
Ở Việt Nam có rất ít công trình nghiên cứu cho thấy ảnh hưởng của dầu
thực vật nói chung hay dầu bông nói riêng tới khả năng giảm phát thải khí mêtan
ở bò sữa. Do vây, mức bổ sung dầu bông thích hợp vừa đảm bảo năng suất gia
súc, vừa giảm thiểu khí mêtan cần được kiểm chứng ở nước ta.
1.2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Xác định được mức bổ sung dầu bông thích hợp vào khẩu phần ăn cho bò
sữa 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
Xác định được ảnh hưởng của việc bổ sung dầu bông vào khẩu phần ăn
của bò sữa nhằm giảm sự phát thải khí mêtan từ dạ cỏ.
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 sữa 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.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 2


PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. CHĂN NUÔI GIA SÚC NHAI LẠI VÀ PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH
Ngành chăn nuôi đóng góp khoảng 16-18% (tính theo đương lượng CO2)
hiệu ứng nhà kính, đứng sau nhiên liệu hóa thạch và đất ngập nước (Johnson and
Johnson, 1995). Tuy nhiên đến năm 2008, theo công bố của Steinfeld and
Hoofmann (2008) thì chăn nuôi đóng góp 9% CO2, 37% CH4 và 65% N2O trong
tổng khí thải nhà kính. 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. (2000a) cho rằng
khoảng 30% khí CH4 phát thải ra môi trường từ hoạt động vi sinh vật dạ cỏ.
Rossi et al. (2001) cũng 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 (Hình 2.1),trong
khi đó theo ước tính CH4 từ phân gia súc (quá trình ủ phân yếm khí) chỉ chiếm
khoảng 13-14% (CPCC, 1996). Hàng năm chăn nuôi gia súc nhai lại ước tính sản
sinh ra khoảng 86 triệu tấn CH4/năm (Steinfeld et al., 2006).
Trung bình mỗi ngày một con bò phát thải ra khoảng 250-500 lít khí mêtan
tuy thuộc vào giống, tuổi, sức sản xuất (Woodward S.L.2004). 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.
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.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 3


Phân
(4%)

Canh tác
lúa (11%)

Hệ thống

khí gas nhiên nhiên
(15%)

Khai khoáng (8%)

Khai thác dầu (1%)

Hoạt động
lên men dạ
cỏ (28%)

Chất thải rắn CN và
SH (13%)
Chất thải lỏng CN &SH (10%)
Đốt sinh khối
(5%)

Đốt nhiên
liệu sinh
học (4%)

Chất đốt ổn định và biến đổi (1%)

Nguồn: Rossi (2001)
Hình 2.1. Khí mêtan từ các nguồn phát thải khác nhau
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. 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. Do vậy các nghiên
cứu đi sâu vào giải quyết về mặt bản chất và cơ chế để giảm sản sinh khí CH4 từ
dạ cỏ nhằm không chỉ giải quyết vấn đề về môi trường mà còn cả vấn đề về hiệu
quả kinh tế trong chăn nuôi.
2.2. CƠ CHẾ HÌNH THÀNH CH4 Ở MÔI TRƯỜNG DẠ CỎ
2.2.1. Cơ chế hình thành CH4
Dạ cỏ của động vật nhai lại (bò thịt, bò sữa, dê, cừu..) đóng góp chính vào
việc tạo ra CH4, tại đây xảy ra quá trình lên men yếm khí của hệ vi sinh vật dạ cỏ.
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 2.1).
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.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 4


Bảng 2.1. Thành phần đặc trưng của các chất khí trong dạ cỏ ( %)
Thành phần

Tỷ lệ (%)

Hydrogen (H2)

0,2

Oxygen (O2)

0,5

Nitrogen (N)

7,0

Mêtan (CH4)

26,8

Carbon dioxide (CO2)

65,5
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 CH4 (rumen methanogens) (O’Mara et al., 2008). Đây là cơ chế
bình thường của quá trình lên men ở dạ cỏ nhằm tránh được nguy cơ tích lũy quá
nhiều hydrro (Martin et al., 2008b). Do hydro tự do sẽ ức chế enzym khử hydro
(dehydrogenases) và ảnh hưởng đến quá trình lên men (Martin et al., 2008b). 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+
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.
Tương tác này là tích cực đối với nhóm vi sinh vật phân giải xơ

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 5


(Ruminococcusalbus and R. Flavefaciens), không phân giải xơ (Selenomonas
ruminantium), protozoa, và nấm. (Martin et al., 2008b)
2.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành khí CH4 trong môi trường dạ cỏ
Mêtan (CH4) từ chăn nuôi gia súc nhai lại chủ yếu đến 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... (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 g và 109 đến 126 g. Bò cao sản
cần nhiều năng lượng để sản xuất sữa, thịt nên lượng khí CH4 tạo ra cũng nhiều
hơn bò thấp sản. Theo tính toán một con bò sữa có khối lượng trung bình 500650kg mỗi ngày có thể thải ra 70-118 g khí CH4 phụ thuộc vật chất khô thu nhận
hàng ngày và thành phần dinh dưỡng trong khẩu phần đó (Woodward, 2004).
Thời kỳ đỉnh cao của chu kỳ tiết sữa, bò sữa cao sản có thể thải 350 gam khí
CH4/ngày (khoảng 500 lít). Tuy nhiên tỷ lệ khí mêtan/đơn vị vật chất khô sữa ở
bò sữa cao sản lại thấp 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).
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

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 6


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

đơn vị cơ chất được lên men do tỷ lệ acetate :propionate lớn hơn (Czerkawski,
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, phần lớn các yếu tố ảnh hưởng đến lượng phát thải khí CH4 từ
môi trường dạ cỏ là từ chế độ dinh dưỡng và khẩu phần ăn. 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), 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., 2006) 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.
+ 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

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 7


thời gian lưu thức ăn trọng dạ cỏ sẽ tạo điều kiện cho quá trình lên men sinh

mêtan (Kurihara et al., 1997).
2.3. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ƯỚC TÍNH PHÁT THẢI KHÍ MÊTAN Ở
GIA SÚC NHAI LẠI
Theo phương pháp truyền thống lượng khí CH4 sản sinh từ gia súc nhai lại
được xác định trên từng gia súc đơn lẻ tiến hành trong buồng hô hấp. Tại đó
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). Mặc dù 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. 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., 2009) 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 Chwalibog
(2004) thì HP để tạo 1 lít CO2 khi trao đổi mỡ là 28kj/1 lít CO2, protein 24,0 kj/1
lít CO2, Carbonhydrate 21kj/1 lít CO2. Đối với các khẩu phần thức ăn hỗn hợp
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

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 8


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 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.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 9


(1979) và được sử dụng rộng rãi trong các nghiên cứu về dinh dưỡng cho gia súc
nhai lại. 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. 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). 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 2.2. Phương pháp sử dụng kỹ thuật in vitro gas production
Các phương pháp ước tính trên mới chỉ xác định lượng CH4 sản sinh trong
một giai đoạn nhất định với mức độ sản xuất cụ thể hoặc trong điều kiện mô
phỏng dạ cỏ. Một phương pháp được nhiều nhà khoa học ủng hộ đó là phương
pháp đánh giá toàn bộ chu trình sống của vật nuôi (LCA). Đây là phương pháp để
đánh giá toàn bộ tác động cả chu trình từ sản phẩm, chế biến, hoặc dịch vụ đến
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 10


môi trường và là phương pháp được cộng đồng thế giới công nhận. Với phương
pháp LCA, tác giả Roger et al. (2007) đã ước tính được lượng khí thải gây hiệu
ứng nhà kính (tính theo đương lượng CO2-qCO2) của bò sữa là 5080 kg
qCO2/ha/năm, trong đó CH4 chiếm 52,8%. Tuy nhiên đây là phương pháp khá
phức tạp đòi hỏi có một hệ thống đánh giá hoàn chỉnh và đầy đủ.
2.4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU KHÍ
MÊTAN TRÊN THẾ GIỚI
2.4.1. Nguyên tắc định hướng và giảm thiểu khí mêtan
Quá trình sinh mêtan ở dạ cỏ là cơ chế tạo điều kiện cho dạ cỏ tránh được
nguy cơ tích lũy quá nhiều hydro (Martin et al., 2008). Hydro tự do sẽ ức chế
enzyme khử hydro (dehyrogenase) và ảnh hưởng đến quá trình lên men (Martin
et al., 2008). Sử dụng hydro và CO2 để tạo ra CH4 là một số 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). Chiến lược giảm CH4 ở dạ cỏ vì thế là cách

giảm tạo ra hydro, ngăn chặn và hạn chế quá trình hình thành CH4, đưa hydro
vào các sản phẩm trao đổi chất khác hoặc tạo ra các bể chứa hydro khác
(O’Mara et al., 2008).
Có hai yếu tố trong con đường trao đổi chất cần quan tâm để phát triển
chiến lược giảm thiểu mêtan ở gia súc nhai lại đó là giảm sinh hydro nhưng
không được làm ảnh hưởng đến lên men thức ăn trong dạ cỏ, giảm thiểu khí
mêtan phải đi liền với con đường trao đổi chất tiêu thụ hydro để tránh hiệu quả
tiêu cực khi có quá nhiều hydro trong dạ cỏ (Martin et al., 2008).
2.4.2. Các giải pháp giảm thiểu khí mêtan
2.4.2.1. Giải pháp về dinh dưỡng
Chiến lược giảm CH4 ở dạ cỏ là tìm cách giảm tạo ra hydro, ngăn chăn
và hạn chế quá trình hình thành CH4, đưa hydro vào các sản phẩm trao đổi
chất khác hoặc tạo ra các bể chứa hydro khác (O’Maraet al., 2008). Chiến
lược dinh dưỡng giảm thiểu CH4 là dựa trên cơ sở các nguyên lý này (O’Mara
et al., 2008).
- Chất lượng khẩu phần: Thay thế thức ăn thô bằng thức ăn tinh
Rất nhiều cơ sở dữ liệu của các thí nghiệm đã cho thấy tỷ lệ thức ăn tinh

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 11


cao trong khẩu phần làm giảm CH4 (tính trên tổng năng lượng ăn vào) (Blaxter
và Clapperton, 1965; Yan et al., 2000) chủ yếu do tăng tỷ lệ axít propionic trong
tổng axít béo ở dạ cỏ. CH4 tạo ra trong khẩu phần chủ yếu là cỏ ở bò thịt và cừu
là 0,06 – 0,07 tổng năng lượng thô (GE), còn ở khẩu phần vỗ béo chủ yếu là
thức ăn tinh số liệu này là 0,03 tổng năng lượng thô (Johnson and Johnson,
1995). Ở gia súc nhai lại ảnh hưởng thực sự của thay đổi khẩu phần rất khó
đánh giá. Ví dụ nuôi bò trên đồng cỏ có khuynh hướng tăng CH4 từ quá trình lên

men ở đường tiêu hóa với khẩu phần chủ yếu là thức ăn hạt, cách nuôi này đã
làm thay đổi đáng kể cách quản lý phân vì hầu hết phân bò đã rải đều trên đồng
cỏ và vì thế việc sử dụng cơ giới hóa và phân bón cũng thay đổi. Kết quả là khí
nhà kính sinh ra do quản lý phân và sản xuất thức ăn chăn nuôi giảm đi. Điều
này giải thích vì sao khí nhà kính từ hệ thống nuôi bò dựa trên đồng cỏ ở New
Zealand (khoảng 800kg CO2 quy đổi/tấn sữa) thấp hơn hệ hống nuôi bò trong
nhà với khẩu phần dựa vào thức ăn hạt (khoảng 1300 kg CO2 quy đổi/tấn sữa) ở
Hà lan.
- Chất lượng khẩu phần – loại carbohydrate và tỷ lệ tiêu hóa của
khẩu phần.
Carbohydrate cấu trúc (Structural carbohydrates) như cellulose và
hemicellulose lên men ở tốc độ thấp hơn carbohydrate phi cấu trúc (nonstructural carbohydrates) như (tinh bột và các loại đường) và tạo ra nhiều CH4
hơn /một đơn vị chất nền được lên men do tỷ lệ acetate:propionate lớn hơn
(Czerkawski, 1969). Ngoài ra, trong nhóm carbohydrate phi cấu trúc, đường
hòa tan (soluble sugars) có tiềm năng sinh mêtan cao hơn tinh bột (Johnson
and Johnson, 1995). Như vậy, hạt ngũ cốc tạo ra ít khí nhà kính hơn phế phụ
phẩm có nhiều xơ. Thành phần của thức ăn cũng có ảnh hưởng đến lên men ở
dạ dày và ruột già và ảnh hưởng đến lượng khí thải nhà kính CH4.
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 tiến. Theo Giger–Reverdin et al.
(2003), khí CH4 tạo ra trong dạ cỏ giảm khi lượng thức ăn tinh trong khẩu phần
tăng lên. Thành phần của khẩu phần cũng ảnh hưởng đến thải nitơ, chất hữu cơ
trong phân, chúng đến lượt mình lại ảnh hưởng đến lượng khí nhà kính (N2O và
CH4) thoát ra trong bảo quản và rải phân.
Như vậy cải tiến thành phần thức ăn, khẩu phần sẽ làm giảm thải N, giảm

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 12

thiểu N sẽ làm giảm ảnh hưởng của sự phì dinh dưỡng của đất (NO3-) và axit
hóa (NH3), và do đó làm giảm GHG.
- Chất lượng và loại thức ăn ủ chua
Sử dụng ngô ủ và các loại thức ăn ủ chua từ cây lương thực giảm được
CH4 vì quá trình lên men tạo ra nhiều propionate hơn cỏ ủ chua vì có nhiều tinh
bột trong ngô ủ (Martin et al., 2008). Lượng thức ăn ăn vào của ngô ủ chua cao
sẽ làm giảm thời gian thức ăn lưu ở dạ cỏ, giảm thời gian lên men, tăng năng
suất vật nuôi và vì vậy giảm CH4/kg sản phẩm.
- Sử dụng axít hữu cơ
Axít hữu cơ thông thường sẽ được lên men thành propionate trong dạ cỏ
(Martin et al., 2008). Như vậy, chúng là một bể chứa khác cho hydro, và giúp
làm giảm số lượng hydro dùng để tạo mêtan. Newbold et al. (2005) cho thấy
fumarate and acrylate có hiệu quả nhất trong các điều kiện in vitro.
- Ionophores
Ionophores (monensin) là chất kháng vi sinh vật được sử dụng rộng rãi để
tăng năng suất (Martin et al., 2008). Trong feedlot và khẩu phần ít cỏ, monensin
làm tăng tăng trọng, giảm lượng thức ăn ăn vào, tăng hiệu quả sử dụng thức ăn
khoảng 6%. Monensin làm giảm CH4 vì giảm lượng thức ăn ăn vào và vì thay
đổi thành phần axít béo bay hơi ở dạ cỏ theo hướng tăng propionate đồng thời
làm giảm số lượng protozoa dạ cỏ (Martin et al., 2008).
- Sử dụng các hợp chất thứ cấp và chất tách chiết từ thực vật
Đối với các thức ăn chứa tanin, việc ức chế quá trình sinh mêtan chủ yếu
là do tanin đậm đặc (Martin et al., 2008). Có hai cơ chế về hoạt động của
tanin. Tanin ảnh hưởng trực tiếp đến tạo mêtan và ảnh hưởng gián tiếp đến
giảm tạo ra hydro do tỷ lệ phân giải thức ăn ở dạ cỏ thấp hơn. Gần đây theo
Goel and Makkar (2012), cơ chế ức chế hình thành mêtan có thể khác, ảnh
hưởng ức chế quá trình sinh mêtan ở dạ cỏ phụ thuộc vào tỷ lệ sử dụng và có
quan hệ dương với số lượng của nhóm hydroxyl có trong cấu trúc của tanin.
Theo các tác giả trên hydrolyzable tannins ảnh hưởng trực tiếp đến việc sinh

mêtan ở dạ cỏ vì chúng ức chế vi khuẩn sinh mêtan ở dạ cỏ (rumen
methanogens), trong khi đó tanin cô đặc ảnh hưởng đến sản sinh mêtan thông
qua ức chế tiêu hóa xơ ở dạ cỏ.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 13


Saponin cũng ức chế sinh mêtan ở dạ cỏ, cơ chế hoạt động của saponin
liên quan đến ảnh hưởng ức chế sự phát triển Protozoa. Tuy nhiên ảnh hưởng
này thường khá ngắn ngủi (Newbold et al., 1997). Saponin có tác dụng diệt
protozoa (defaunating) trong điều kiện in vitro và in vivo vì vậy đây có thể là tác
nhân làm giảm CH4. Beauchemin et al. (2008) cho thấy saponin làm giảm CH4,
nhưng không phải tất cả các loại saponin.
- Sử dụng kháng sinh
Một vài kháng sinh từ vi khuẩn - bacteriocins có thể làm giảm sản sinh
mêtan in vitro (Callaway et al., 1997, Lee et al., 2002). Nisin hoạt động gián
tiếp ảnh hưởng đến vi khuẩn sinh hydro do đó giảm sinh mêtan giống như
ionophore, antibiotic, monensin (Callaway et al., 1997). Tuy nhiên hiện chưa
có nhiều thành công lắm trong thí nghiệm trên gia súc (Martin et al., 2008).
Nisin được dùng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm như là chất bảo quản và
người ta sợ rằng sự thích nghi chéo có thể xẩy ra. Một loại bacteriocin thu được
từ vi sinh vật dạ cỏ - bovicin HC5, đã làm giảm sản xuất mêtan in vitro > 50%
mà không gây thích nghi cho vi khuẩn sinh mêtan ở dạ cỏ (Lee et al., 2002).
- Sử dụng probiotics
Sử dụng probiotics cũng có khả năng giảm khí thải CH4 từ gia súc nhai
lại (Martin et al., 2008). Chuyển hydro từ quá trình tạo methane sang quá trình
hình thành axetate đã được một số tác giả nghiên cứu. Sản phẩm cuối cùng
axetate sẽ là nguồn năng lượng cho vật chủ. Tuy nhiên trong dạ cỏ quá trình

hình thành axetate không hiệu quả bằng quá trình hình thành mêtan (Martin et
al., 2008). Việc phân lập gần đây các loài vi sinh vật đường ruột có khả năng sử
dụng hydrro cao có thể sẽ cho ra một giải pháp khác hữu ích hơn.
- Loại bỏ Protzoa
Hydro là một sản phẩm chính cuối cùng của quá trình trao đổi chất của
Protozoa trong dạ cỏ và có một mối liên hệ tự nhiên giữa Protozoa và vi khuẩn
sinh mêtan trong hệ sinh thái dạ cỏ (Martin et al., 2008). Vi khuẩn sinh mêtan
liên kết với ciliate protozoa (trong hoặc ngoài tế bào) đóng góp từ 9 đến 37%
mêtan sinh ra trong dạ cỏ (Newbold et al., 1995). Loại bỏ protozoa từ dạ cỏ
(defaunation) đã làm giảm CH4 đến 50% tùy theo loại khẩu phần (Hegarty,
2007). Giảm mêtan ở mức 26%/kg chất khô ăn vào ở cừu loại bỏ Protozoa có
liên quan đến việc giảm số lượng vi khuẩn sinh mêtan/tổng số vi khuẩn dạ cỏ.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 14