ảnh hưởng của việc bổ sung dầu bông đến sinh trưởng, hiệu quả sử dụng thức ăn và mức độ phát thải khí mêtan từ dạ cỏ của bò thịt

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGUYỄN VĂN GIÁP

ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC BỔ SUNG

DẦU BÔNG ĐẾN SINH TRƯỞNG, HIỆU QUẢ SỬ DỤNG
THỨC ĂN VÀ MỨC ĐỘ PHÁT THẢI KHÍ MÊTAN
TỪ DẠ CỎ CỦA BÒ THỊT

Chuyên ngành:
Mã số:
Người hướng dẫn khoa học:

Chăn nuôi
60.62.01.05
TS. Trần Hiệp
PGS.TS. Mai Thị Thơm

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016


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 2016

Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Giáp

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 PGS.TS. Mai Thị Thơm 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 gia đình anh Nguyễn Văn Sơn, chủ trang trại chăn nuôi bò
thịt thôn Chi Đông, xã Lệ Chi, huyện Gia Lâm, thành phố Hà Nội 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 2016

Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Giáp

ii


MỤC LỤC
Lời cam đoan ..................................................................................................................... i
Lời cảm ơn ........................................................................................................................ ii

Mục lục ........................................................................................................................... iii
Danh mục 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

1.3.

Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài ............................................... 2

1.2.
1.3.1.
1.3.2.

Mục tiêu của đề tài.............................................................................................. 2

Ý nghĩa khoa học của đề tài................................................................................ 2
Ý nghĩa thực tiễn của đề tài ................................................................................ 2

Phần 2. tổng quan tài liệu ............................................................................................... 3
2.1.

Chăn nuôi gia súc và phát thải khí nhà kính ....................................................... 3

2.2.1.

Cơ chế hình thành CH4 ....................................................................................... 5

2.2.

2.2.2.
2.3.
2.4.

2.4.1.
2.4.2.
2.5.

2.5.1.
2.5.2.
2.6.

Cơ chế hình thành ch4 ở môi trường dạ cỏ ......................................................... 5
Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành khí CH4 trong môi trường dạ cỏ ............ 6

Một số phương pháp ước tính phát thải khí mêtan ở gia súc nhai lại ................. 8

Tình hình nghiên cứu các giải pháp giảm thiểu khí mêtan trên thế giới .......... 11

Nguyên tắc định hướng và giảm thiểu khí mêtan ............................................. 11

Các giải pháp giảm thiểu khí mêtan ................................................................. 11
Sơ lược đặc điểm và ứng dụng của dầu bông ................................................... 24

Đặc điểm của dầu bông .................................................................................... 24
Ứng dụng của dầu bông trong đời sống............................................................ 24

Tình hình nghiên cứu giải pháp giảm thiểu khí mêtan ở Việt Nam ................. 26

Phần 3. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu ............................................................ 28
3.1.

Vật liệu nghiên cứu ........................................................................................... 28

3.3.

Nội dung nghiên cứu ........................................................................................ 28

3.2.

Phạm vi nghiên cứu .......................................................................................... 28

iii


3.3.1.

Xác định thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của thức ăn thí nghiệm ........ 28

3.3.3.

Đánh giá ảnh hưởng của dầu bông đến khả năng tăng khối lượng của bò thịt ..... 28

3.3.2.
3.3.4.
3.3.5.
3.4.

3.4.1.
3.4.2.
3.4.3.
3.4.4.
3.4.5.
3.4.6.

Xác định lượng thu nhận và tỷ lệ tiêu hóa các chất dinh dưỡng ...................... 28
Đánh giá ảnh hưởng của bổ sung dầu bông đến phát thải mêtan từ dạ cỏ ....... 28
Ước lượng lượng năng lượng mất đi qua phát thải mêtan ................................ 29

Phương pháp nghiên cứu .................................................................................. 29

Phương pháp thí nghiệm trên gia súc ............................................................... 29

Xác định thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của các loại thức ăn
được sử dụng .................................................................................................... 30

Phương pháp xác định khẩu phần thu nhận ...................................................... 31

Phương pháp xác định tốc độ tăng khối lượng ................................................. 32

Phương pháp xác định lượng mêtan thải ra ...................................................... 32
Phương pháp xử lý số liệu ................................................................................ 33

Phần 4. Kết quả và thảo luận ...................................................................................... 34
4.1.

Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của thức ăn thí nghiệm ................. 34

4.2.1.

Lượng chất khô và các chất dinh dưỡng thu nhận ............................................ 35

4.2.

4.2.2.
4.2.3.
4.3.
4.4.
4.4.1.

4.4.2.
4.5.

Lượng thu nhận thức ăn .................................................................................... 35
Tỷ lệ tiêu hóa các chất dinh dưỡng ................................................................... 38

Lượng thu nhận các chất dinh dưỡng tiêu hóa ................................................. 40
Tăng khối lượng và hiệu quả sử dụng thức ăn.................................................. 42

Ảnh hưởng của các khẩu phần đến mức độ và cường độ phát thải khí
mêtan ................................................................................................................ 42
Mức độ phát thải khí mêtan .............................................................................. 42

Cường độ phát thải khí mêtan........................................................................... 44

Ước lượng năng lượng mất đi qua phát thải khí mêtan .................................... 48

Phần 5. Kết luận và kiến nghị...................................................................................... 52
5.1.
5.2.

Kết luận............................................................................................................. 52

Kiến nghị .......................................................................................................... 52

Tài liệu tham khảo .......................................................................................................... 53

Phụ lục .......................................................................................................................... 61

iv

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt

Nghĩa tiếng Việt

ADF

Xơ không tan trong môi trường axit

Ash

Khoáng tổng số

ADG
ATP

Tăng khối lượng

Chất mang năng lượng

CF

Xơ thô

DD

Dinh dưỡng

CP

Protein thô

DE

Năng lượng tiêu hóa

DMI

Chất khô thu nhận

DM

Chất khô

ĐC

Đối chứng

FCR

Hệ số tiêu tốn thức ăn

EE

GE

Chất béo thô

Năng lượng thô

GSNL

Gia súc nhai lại

KL

Khối lượng

HP

KNK
KP

Lượng nhiệt sản sinh
Khí nhà kính

Khẩu phần

KPCS

Khẩu phần cơ sở

NDF

Xơ không tan trong môi trường trung tính

ME

Năng lượng trao đổi

NS

Năng suất

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

OM
TN

Chất hữu cơ
Thí nghiệm

v


DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1. Lượng khí mêtan phát thải từ chăn nuôi của Việt Nam năm 2010 .................. 4

Bảng 2.2. Thành phần đặc trưng của các chất khí trong dạ cỏ ......................................... 5

Bảng 3.1. Sơ đồ thiết kế thí nghiệm................................................................................ 29
Bảng 4.1. Thành phần hóa học của thức ăn thí nghiệm .................................................. 34
Bảng 4.2. Lượng chất khô và các chất dinh dưỡng thu nhận.......................................... 35

Bảng 4.3. Tỷ lệ tiêu hóa các chất dinh dưỡng trong khẩu phần ..................................... 39

Bảng 4.4. Lượng các chất dinh dưỡng tiêu hóa .............................................................. 41

Bảng 4.5. Tăng khối lượng và hiệu quả sử dụng thức ăn ............................................... 42
Bảng 4.6. Mức độ phát thải khí mêtan ............................................................................ 43
Bảng 4.7. Cường độ phát thải mêtan tính theo lượng dinh dưỡng thu nhận................... 45
Bảng 4.8. Cường độ phát thải mêtan tính theo lượng dinh dưỡng tiêu hóa .................... 47
Bảng 4.9. Ước lượng lượng năng lượng mất đi qua phát thải khí mêtan ....................... 49

vi


DANH MỤC HÌNH, ĐỒ THỊ

Hình 2.1. Phương pháp sử dụng kỹ thuật in vitro gas production .................................. 10

Đồ thị 4.1. Lượng chất khô thu nhận .............................................................................. 36

Đồ thị 4.2. Năng lượng trao đổi (ME) thu nhận ............................................................. 37

Đồ thị 4.3. Lượng các chất dinh dưỡng thu nhận ........................................................... 38
Đồ thị 4.4. Tỷ lệ tiêu hóa các chất dinh dưỡng trong khẩu phần .................................... 40
Đồ thị 4.5. Tổng lượng khí mêtan thải ra từ dạ cỏ của bò .............................................. 44
Đồ thị 4.6. Cường độ phát thải khí mêtan tính theo vật chất khô thu nhận .................... 45

Đồ thị 4.7. Lượng khí mêtan thải ra tính theo NDF thu nhận......................................... 46
Đồ thị 4.8. Cường độ phát thải mêtan tính theo khả năng tăng khối lượng .................... 47

Đồ thị 4.9. Cường độ phát thải mêtan tính theo lượng chất khô tiêu hóa ....................... 48

Đồ thị 4.10. Năng lượng mất đi qua phát thải khí mêtan............................................... 50

vii


TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
Tên tác giả: Nguyễn Văn Giáp

Tên luận văn: Đánh giá ảnh hưởng của việc bổ sung dầu bông vào khẩu phần

ăn đến sinh trưởng, hiệu quả sử dụng thức ăn và mức độ phát thải khí mêtan từ dạ
cỏ bò thịt.
Ngành: Chăn nuôi

Mã số: 60.62.01.05

Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Mục đích nghiên cứu

Thí nghiệm được tiến hành để xác định ảnh hưởng của các mức bổ sung dầu bông
vào khẩu phần ăn đến sinh trưởng, hiệu quả sử dụng thức ăn và mức độ phát thải khí
mêtan từ dạ cỏ bò thịt.
Phương pháp nghiên cứu

Tổng số 24 bò thịt có độ tuổi từ 12 – 15 tháng tuổi với trọng lượng cơ thể ban đầu
253,98 kg đến 265,21 kg được phân theo kiểu khối ngẫu nhiên. Bò được chia thành 4 lô
tương ứng với các khẩu phần thí nghiệm bổ sung dầu ở mức 0,0; 1,5; 3,0 và 4,5% chất
khô thu nhận của khẩu phần. Thí nghiệm được tiến hành trong 105 ngày, trong đó 15
ngày nuôi thích nghi.
Kết quả chính và kết luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng lượng chất khô thu nhận (DMI), năng lượng
trao đổi (ME) 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 1,5% DM thu nhận và lượng ME thu nhận thấp
nhất khi bổ sung dầu bông ở mức 0,0%. Tăng khối lượng trung bình cao nhất ở lô bổ
sung dầu bông 3,0%, sau đó đến mức bổ sung 1,5% 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 5,37%, 12,90%, 10,59%, tương ứng ở lô KP1.5, KP3.0, KP4.5 so với lô ĐC
và cường độ phát thải khí mêtan (l/kgDM) giảm lần lượt từ 15,73%, 19,91%, 13,87%,
tương ứng ở lô KP1.5, KP3.0, KP4.5 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, khả năng tăng khối lượng trung bình và giảm phát thải khí mêtan từ dạ cỏ bò
thịt. Dựa trên cơ sở nghiên cứu này có thể kết luận rằng sử dụng dầu bông ở mức 1,53,0% DM thu nhận là có hiệu quả nhất.

viii


THESIS ABSTRACT
Master candidate: Nguyen Van Giap

Thesis title: Effects of cottonseed oil supplementation levels on the productivity,

feed conversion ratio (FCR) and rumen methane emission in beef cattle.
Major: Animal Science

Code: 60.62.01.05

Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA)
Research Objectives

The experiment was conducted to determine effects of cottonseed oil
supplementation levels on the productivity, feed conversion ratio (FCR) and rumen
methane emission in beef cattle.
Materials and Methods

Twenty four growing cattle (Brahman x laisind) of 12-15 of age inital weight of
253,98 - 265,21 kg were assigned according to Completely Randomized Design (CRD).
The dietary treatments were cottonseed oil supplementation at 0,0; 1,5; 3,0 and 4,5%
dry matter intake. Experiment was carried out for 105 days (15 days of adaptation).
Main findings and conclusions

Based on this study it was found that dry matter intake (DMI), metabolism energy
(ME) and average daily gain (ADG) 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 daily
gain was highest at 1,5% cottonseed oil supplementation, after this level 3,0% dry
matter intake. Moreover, different levels of Cottonseed oil tended to decrease total
methanne emission (l/day) in 5,37%, 12,90%, 10,59%, respectively, and 15,73%,
19,91%, 13,87%, respectively in (l/kgDM) when compared with control and also
reduced the less energy from methane production. These approaches, with hypothesis
and information described this experiment, offer considerable potential to improve, dry
matter, ME intake, wight gain and decrease the rumen methane emission in dairy cattle.
Based on this study it could be conclusion that the using with the level of 1,5 to 3,0% of
cottonseed oil supplementation are effective.

ix


PHẦN 1. MỞ ĐẦU

1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Ngành chăn nuôi Việt Nam đứng trước yêu cầu vừa phải duy trì mức tăng

trưởng cao nhằm đáp ứng đủ nhu cầu tiêu dùng trong nước vừa từng bước hướng
tới xuất khẩu. Chăn nuôi phải phát triển bền vững gắn với nâng cao chất lượng vệ

sinh an toàn thực phẩm, khả năng cạnh tranh và bảo vệ môi trường là xu hướng
tất yếu hiện nay.

Chăn nuôi bò thịt đang được xem là một trong những giải pháp quan trọng

trong thực hiện đề án tái cơ cấu ngành chăn nuôi. Theo số liệu của Tổng cục
Thống kê, đến 01/10/2014 sản lượng đàn bò thịt đạt 5,2 triệu con tăng 1,5% so
với cùng kỳ năm 2013. Tính đến 01/4/2015, số lượng bò thịt có 5,3 triệu con tăng
2,7% so với cùng kỳ năm trước (Lã Văn Thảo, 2015).

Việc sản sinh khí CH4 từ gia súc nhai lại đóng góp một lượng lớn trong

tổng lượng khí phát thải toàn cầu, đây chính là nguyên nhân chính gây hiệu ứng
khí nhà kính (Hartung and Monteny, 2000; Lassey, 2007). Khí CH4 sản sinh từ

các hoạt động trong nông nghiệp chủ yếu là từ hoạt động canh tác lúa và chăn
nuôi gia súc nhai lại. Mức độ ảnh hưởng của khí CH4 cao gấp 21-23 lần so với
CO2 do CH4 hấp thụ năng lượng hồng ngoại từ mặt trời mạnh hơn CO2
(Tamminga, 1996; Koneswaran and Nierenberg, 2008).

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.
(2000) cho rằng khoảng 30% khí CH4 phát thải ra môi trường từ hoạt động vi
sinh vật dạ cỏ.

Nhiều nghiên cứu đã chứng minh việc bổ sung dầu thực vật vào khẩu phần

ăn có thể giảm phát thải CH4 từ chăn nuôi động vật nhai lại. Machmuller et al.

(2000) 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. Điều này có thê
1


được giải thích do dầu có chứa axit lauric (C12) và axit myrstic (C14) - đây là hai

chất đặc biệt độc với vi khuẩn sinh mêtan. Mặt khác, Machmuller et al. (2000);
Dohme et al, (2001) cho biết, dầu mỡ có chứa các axit béo không no có khả năng

hấp phụ các ion H+, từ đó làm giảm lượng ion H+ trong dạ cỏ - cơ chất để tạo
CH4, từ đó gián tiếp làm giảm quá trình hình thành ra khí CH4.

Do vậy, nghiên cứu bổ sung dầu bông vào khẩu phần trong chăn nuôi bò

thịt nhằm giảm sản sinh khí CH4 từ dạ cỏ là một hướng đi không chỉ mang lại
hiệu quả trong chăn nuôi mà còn có thể mang lại hiệu quả môi trường.
1.2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

Xác định được mức bổ sung dầu bông thích hợp vào khẩu phần ăn cho bò

thịt 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

Chứng minh được việc bổ sung dầu bông vào khẩu phần ăn của bò thịt có

thể giảm sự phát thải khí mêtan từ dạ cỏ. Đề tài đưa ra hướng nghiên cứu mới
góp phần định hướng xây dựng khẩu phần ăn cho bò thịt ở Việt Nam.
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 thịt 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.

2


PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. CHĂN NUÔI GIA SÚC VÀ PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH

Chăn nuôi gia súc là một trong các nguồn phát thải khí nhà kính chủ yếu

của ngành nông nghiệp Việt Nam. Khí nhà kính bao gồm khí CH4 và N2O được
phát thải thông qua quá trình tiêu hóa thức ăn, thải phân và lưu giữ chất thải của

gia súc.

Do nhu cầu phát triển trong tiêu dùng và xuất khẩu, đàn gia súc của Việt

Nam tăng trưởng mạnh mẽ, lượng phát thải KNK của chăn nuôi gia súc cũng
tăng nhanh. Theo Thông báo quốc gia lần thứ hai của Việt Nam cho Công ước
khung của Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu được hoàn thành năm 2010 thì
lượng phát thải KNK của chăn nuôi là 11,2 triệu tấn CO2 tương đương, chiếm tỉ

trọng 17% lượng phát thải khu vực nông nghiệp vào năm 2000, sẽ tăng lên 22

triệu tấn CO2 tương đương vào năm 2020 và 27 triệu tấn CO2 tương đương vào
năm 2030, chiếm tỉ trọng 36% lượng phát thải KNK khu vực nông nghiệp.

Đóng góp lớn nhất phát thải khí nhà kính từ chăn nuôi bò là mêtan. Roos et

al. (2001) 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. Trung bình mỗi ngày một con bò

phát thải ra khoảng 250-500 lít khí mêtan. Một số nghiên cứu khác cho rằng một con

bò sản sinh khoảng 150 - 420 lít khí CH4/ngày (McAllister et al., 1996b), trong khi ở
cừu chỉ 25-55 lít. 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.

Theo tác giả Bùi Quang Tuấn (2011), ước tính tổng lượng mêtan thải ra từ

hoạt động chăn nuôi Việt Nam năm 2010 khoảng 610.377 tấn. Trong đó, lượng CH4

từ khí tiêu hóa là 477,540 tấn, tương đương 78,23%; phát thải lớn nhất là đàn bò thịt
và cày kéo đã đóng góp tới 277.808 tấn, chiếm 45,51%.

3


Bảng 2.1. Lượng khí mêtan phát thải từ chăn nuôi của Việt Nam năm 2010
Loài vật nuôi
Trâu

Bò sữa

Bò thịt, cày kéo
Lợn

Gia cầm
Ngựa
Dê

Cừu

Hươu
Tổng

CH4 từ

khí tiêu hóa

160.236,34

Lượng CH4 phát thải (tấn)
CH4 từ

chất thải chăn nuôi

8.145,75

166.063,12

27,21

5.787,67

277.808,07

45,51

6.846,51

7.565,39

1,24

27.373,15

111.085,10

1.676,25

153,37

718,88

6.050,23

222,30

391,53

15,61

927,64

10,20

477.540,17

Tỷ lệ %

5.826,78
2.889,70

272.020,40

Tổng phát thải

132.837,24

11.035,45

138.458,25

1.829,62
6.272,53

407,14
937,84

610.377,41

1,81

22,68

0,30
1,03

0,07
0,15

100,00

Nguồn: Bùi Quang Tuấn (2011)

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.
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 (McCrabb and
Hunter., 1999). 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.
4


2.2. CƠ CHẾ HÌNH THÀNH CH4 Ở MÔI TRƯỜNG DẠ CỎ
2.2.1. Cơ chế hình thành CH4

Trong chăn nuôi gia súc nhai lại (bò thịt, bò sữa, dê, cừu..), quá trình lên

men yếm khí của hệ vi sinh vật dạ cỏ đóng góp chính vào việc tạo ra CH4. 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 2.2). 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.

Bảng 2.2. Thành phần đặc trưng của các chất khí trong dạ cỏ

Hydrogen (H2)

Thành phần

Tỷ lệ (%)
0,2

Oxygen (O2)

0,5

Mêtan (CH4)

26,8

Nitrogen (N)

7,0

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., 2008). Do hydro tự do sẽ ức chế enzym khử hydro

(dehydrogenases) và ảnh hưởng đến quá trình lên men (Martin et al., 2008). 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+
5


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

(Martin et al., 2008). Tương tác này là tích cực đối với nhóm vi sinh vật phân giải

xơ (Ruminococcusalbus and R. Flavefaciens), không phân giải xơ (Selenomonas
ruminantium), protozoa và nấm (McAllister et al., 1996).

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

Trong chăn nuôi gia súc nhai lại, khí mêtan (CH4) chủ yếu được sinh ra 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...
(Paustian et al., 2006; 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 kg và 109 đến 126 kg. Bò cao sản
cần nhiều năng lượng để sản xuất sữa, thịt nên lượng khí CH4 tạo ra cũng nhiều
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).
6


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
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, chế độ dinh dưỡng và khẩu phần ăn là yếu tố chính ảnh hưởng
đến lượng phát thải khí CH4 từ môi trường dạ cỏ. 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; Puchala et al., 2005), 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., 2003) 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.

7


+ 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
thời gian lưu thức ăn trọng dạ cỏ sẽ tạo điều kiện cho quá trình lên men sinh
metan (Kurihara et al., 1995).

2.3. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ƯỚC TÍNH PHÁT THẢI KHÍ MÊTAN Ở
GIA SÚC NHAI LẠI

Xác định lượng khí CH4 sản sinh trên từng gia súc đơn lẻ trong buồng hô

hấp là một phương pháp truyền thống. Tuy là 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. Trong buồng hô hấp 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). 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., 2007). 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 Chwalibag
(1991) thì HP để tạo 1 lít CO2 khi trao đổi mỡ là 28 kj/1 lít CO2, protein 24,0 kj/1
lít CO2, Carbonhydrate 21 kj/1 lít CO2. Đối với các khẩu phần thức ăn hỗn hợp
8


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 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).
Trong đó:

Tổng CH4 thải ra (l/ngày) = a * (b-1,24)/(c-378)

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
9


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. (1979) và được sử dụng rộng rãi trong các nghiên

cứu về dinh dưỡng cho gia súc nhai lại (Huhtanen et al., 2008). 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 (Huhtanen et al., 2007). 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; Makkar, 2002). Sommart et al. (2000) và 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 2.1. Phương pháp sử dụng kỹ thuật in vitro gas production
10


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
môi trường (Thomassen et al., 2008) 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 et al., 2008). Chiến
11


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
cao trong khẩu phần làm giảm CH4 (tính trên tổng năng lượng ăn vào) (Blaxter
and 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 (JeanYves et al., 2008). 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 800 kg CO2 quy đổi/tấn sữa)
thấp hơn hệ thống nuôi bò trong nhà với khẩu phần dựa vào thức ăn hạt (khoảng
1300 kg CO2 quy đổi/tấn sữa) ở Hà Lan (Thomassen et al., 2008).
- 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 (Jean-Yves
et al., 2008).

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.
(2000), 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
12


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 (Jean-Yves et al., 2008).

Như vậy cải tiến thành phần thức ăn, khẩu phần sẽ làm giảm thải N, giảm
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 (Jean-Yves et al., 2008).
- 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). Tadeschi et al. (2003) cho thấy 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). Thí nghiệm trên động vật thấy monensin giảm tạo CH4 (McGinn et
al., 2004; van Vugt et al., 2005). Tuy nhiên nhiều nghiên cứu không thấy sự
giảm này (Waghorn et al., 2008; van Vugt et al., 2005).

- 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
(Tavendale et al., 2005) 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
13


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.

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 (Newbold et al., 1997). Tuy
nhiên ảnh hưởng này thường khá ngắn ngủi (Koenig et al., 2007). Saponin có
tác dụng diệt protozoa (defaunating) trong điều kiện in vitro (Wallace et al.,
1994) và in vivo (Navas-Camacho et al., 1993), 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. McAllister and Newbold (2008) cho thấy
dịch tiết từ tỏi cũng có thể giảm CH4.
- 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 (Klieve and Joblin, 2007).
- 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
14


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 (Finlay et al., 1994, Newbold et al., 1995). Loại bỏ
protozoa từ dạ cỏ (defaunation) đã làm giảm CH4 đến 50% tùy theo loại khẩu

phần (Hegarty, 1999). 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 (McAllister and Newbold, 2008). Trong một nghiên cứu khác trong

khi CH4 giảm 20% ở cừu loại bỏ Protozoa (Morgavi et al., 2008), số lượng vi
khuẩn sinh mêtan ước tính bằng qPCR cũng như ước tính bằng PCR-DGGE
không sai khác giữa cừu loại bỏ protozoa và cừu không loại bỏ Protozoa cho
thấy có thể việc giảm sinh mêtan là do giảm lượng hydro trong dạ cỏ.
- Sử dụng nitrate để thay thế urê trong khẩu phần

Một trong các chiến lược giảm CH4 ở dạ cỏ là tìm 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).
Vì khả năng của vi sinh vật dạ cỏ có thể sử dụng nitrate như là một chất nhận
electron nên có thể sử dụng cách tiếp cận này để thay đổi sản phẩn cuối cùng của

quá trình lên men dạ cỏ. Satter and Esdale (1968) thấy rằng acetate là một chất
nhận electron và qua việc hình thành butyrate, một bể electron được sinh ra để
nhận một cặp phân tử hydrogen giải phóng ra khi oxyhóa lactate thành pyruvate.
Nitrate cần tám electrons để bị khử thành ammonia, và nitrate sẽ hoạt động như là
bể nhận hydro. Với sự thay đổi này propionate hoặc mêtan sẽ giảm xuống (Farra
and Satter 1971). Tiềm năng chuyển nitrate thành ammonia để hoạt động như một
bể chứa hydro trong dạ cỏ là hoàn toàn có thể (Leng, 2008), hạn chế chính của việc
sử dụng nitrate là độ độc của nó vì sẽ hình thành nitrite trong dạ cỏ.

Leng (2008) cho thấy nitrate có thể sử dụng như một nguồn nitơ dễ lên men
trong dạ cỏ nếu có thời gian thích nghi và một số điều kiện dinh dưỡng cho dạ cỏ
được đáp ứng. đặc biệt là đủ lưu huỳnh. Sophea and Preston (2010) thấy dê vẫn
khỏe mạnh khi cho ăn potassium nitrate ở mức cao (6% chất khô khẩu phần). Guo et
al. (2009) khi sử dụng nitrate trong điều kiện in vitro thấy bổ sung nitrate đã làm
giảm sinh mêtan và tăng tổng hợp protein ở vi sinh vật dạ cỏ so với dùng urê.
Sangkhom et al. (2011) cũng thấy kết quả tương tự với thức ăn là rơm.
Các nghiên cứu in vivo cho thấy khi thay thế urê bằng nitrate, trao đổi năng

lượng của gia súc nhai lại vẫn bình thường, lượng thức ăn ăn vào và tốc độ sinh
15