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

Tơi xin cam đoan đây là cơng 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 thơng 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 hồn thành luận văn, tơi
đã nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cơ giáo, sự
giúp đỡ, động viên của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình.
Nhân dịp hồn thành luận văn, cho phép tơi được bày tỏ lịng kính trọng và biết ơn
sâu sắc TS. Trần Hiệp và PGS.TS. Mai Thị Thơm đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều cơng sức,
thời gian và tạo điều kiện cho tơi trong suốt q trình học tập và thực hiện đề tài.

Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ
môn Chăn nuôi Chuyên khoa, Khoa Chăn nuôi - Học viện Nơng nghiệp Việt Nam đã tận
tình giúp đỡ tơi trong q trình học tập, thực hiện đề tài và hồn thành luận văn.

Tơi xin chân thành cảm ơn gia đình anh Nguyễn Văn Sơn, chủ trang trại
chăn ni bị thịt thơn Chi Đơng, xã Lệ Chi, huyện Gia Lâm, thành phố Hà Nội
đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tơi trong suốt q 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 tơi hồn 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

1.2.

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

1.3.

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

1.3.1.

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

1.3.2.

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.

Cơ chế hình thành ch4 ở mơi trường dạ cỏ................................................... 5

2.2.1.

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

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.

Sơ lược đặc điểm và ứng dụng của dầu bông.......................................... 24

2.5.1.

Đặc điểm của dầu bông.......................................................................................... 24

2.5.2.

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

2.6.

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

3.2.

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

3.3.

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

iii


3.3.1.

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

3.3.2.

Xác định lượng thu nhận và tỷ lệ tiêu hóa các chất dinh dưỡng....28

3.3.3. Đánh giá ảnh hưởng của dầu bông đến khả năng tăng khối lượng của bò thịt. 28
3.3.4.

Đánh giá ảnh hưởng của bổ sung dầu bông đến phát thải mêtan từ dạ cỏ
28

3.3.5. Ước lượng lượng năng lượng mất đi qua phát thải mêtan................29
3.4.

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

3.4.1.

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

3.4.2.

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

được sử dụng.............................................................................................................. 30
3.4.3.

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

3.4.4.

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

3.4.5.

Phương pháp xác định lượng mêtan thải ra............................................... 32

3.4.6.

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.

Lượng thu nhận thức ăn........................................................................................ 35

4.2.1.

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

4.2.2.

Tỷ lệ tiêu hóa các chất dinh dưỡng.................................................................. 38

4.2.3.

Lượng thu nhận các chất dinh dưỡng tiêu hóa........................................ 40

4.3.

Tăng khối lượng và hiệu quả sử dụng thức ăn......................................... 42

4.4.

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

mêtan................................................................................................................................ 42
4.4.1.

Mức độ phát thải khí mêtan.................................................................................. 42

4.4.2.

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

4.5.

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

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

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

5.2.

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 mơi trường axit

ADG

Tăng khối lượng

Ash

Khống tổng số

ATP

Chất mang năng lượng

CF

Xơ thơ

CP

Protein thơ

DD

Dinh dưỡng

DE

Năng lượng tiêu hóa

DM

Chất khơ

DMI

Chất khơ thu nhận

ĐC

Đối chứng

EE

Chất béo thô

FCR

Hệ số tiêu tốn thức ăn

GE

Năng lượng thơ

GSNL

Gia súc nhai lại

HP

Lượng nhiệt sản sinh

KL

Khối lượng

KNK

Khí nhà kính

KP

Khẩu phần

KPCS

Khẩu phần cơ sở

ME

Năng lượng trao đổi

NDF

Xơ khơng tan trong mơi trường trung tính

NS

ất

OM

Chất hữu cơ

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TN

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 bị................................... 44
Đồ thị 4.6. Cường độ phát thải khí mêtan tính theo vật chất khơ 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 khơ 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 bị thịt.
Ngành: Chăn ni

Mã số: 60.62.01.05

Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nơng 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 bị thịt.
Phương pháp nghiên cứu
Tổng số 24 bị 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.
Bị được chia thành 4 lơ 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 ni 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 lơ bổ
sung dầu bơng 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
thơng tin mơ 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 bơng ở mức 1,5-3,0% 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 ni bị 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 bị 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 tồn cầu, đây chính là ngun nhân chính gây hiệu
ứng khí nhà kính (Hartung and Monteny, 2000; Lassey, 2007). Khí CH 4 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 CH 4 cao gấp 2123 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 ni gia súc nhai lại đóng
góp khoảng 74% (Tamminga, 1992) và nguy cơ do phát thải CH 4 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 CH 4 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 khơng 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 q trình hình thành ra khí CH 4.
Do vậy, nghiên cứu bổ sung dầu bông vào khẩu phần trong chăn ni
bị thịt nhằm giảm sản sinh khí CH4 từ dạ cỏ là một hướng đi khơng chỉ mang
lại hiệu quả trong chăn ni mà cịn có thể mang lại hiệu quả môi trường.

1.2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Xác định được mức bổ sung dầu bơng 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 bơng vào khẩu phần ăn của bị 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
bị thịt trong bối cảnh chăn ni gia súc nhai lại ở nước ta. Kết quả
nghiên cứu có thể giúp người nơng dân ni 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 ni gia súc là một trong các nguồn phát thải khí nhà kính
chủ yếu của ngành nơng nghiệp Việt Nam. Khí nhà kính bao gồm khí
CH4 và N 2O được phát thải thơng qua q 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 hồn thành năm 2010 thì
lượng phát thải KNK của chăn ni là 11,2 triệu tấn CO 2 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 CO 2 tương đương vào
năm 2030, chiếm tỉ trọng 36% lượng phát thải KNK khu vực nơng nghiệp.
Đóng góp lớn nhất phát thải khí nhà kính từ chăn ni bị 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 bị
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 ni ở Mỹ, bị
thịt giữ tỷ lệ phát thải CH 4 lớn nhất, ước tính khoảng 74%; bị sữa ước tính
khoảng 24%, phần cịn 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 ni của Việt Nam năm 2010

Lượng CH4 phát thải (tấn)
Loài vật ni

Trâu
Bị sữa
Bị thịt, cày kéo
Lợn
Gia cầm
Ngựa
Dê
Cừu
Hươu
Tổng
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 ni gia súc nhai lại, đã trở thành nhân tố quan trọng trong việc góp phần
phịng tránh hiện tượng ấm lên tồn cầu. Bên cạnh việc kiểm soát mức độ phát thải
gây ô nhiễm môi trường thì giảm thiểu phát thải CH 4 cũng góp phần nâng cao hiệu

quả kinh tế trong chăn ni thơng qua giảm thất thốt lãng phí năng lượng của khẩu
phần do chuyển hóa thành CH4. Việc sản sinh khí CH4 trong q 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 thốt 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 ngồi
mơi trường một cách lãng phí qua việc ợ hơi. Đây chính là nguồn thất
thốt lớn do 2/3 chi phí sản suất từ thức ăn. Việc thất thốt tăng lên trong
hệ thống chăn ni 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 CH 4 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 MƠI TRƯỜNG DẠ CỎ
2.2.1. Cơ chế hình thành CH4
Trong chăn ni gia súc nhai lại (bị thịt, bị sữa, dê, cừu..), q trình lên
men yếm khí của hệ vi sinh vật dạ cỏ đóng góp chính vào việc tạo ra CH 4.
Theo Sniffen and Herdt (1991) trong dạ cỏ của gia súc nhai lại những chất khí
tạo thành nằm ở phần trên trong đó CO 2 , 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
Thành phần
Hydrogen (H2)
Oxygen (O2)
Nitrogen (N)
Mêtan (CH4)
Carbon dioxide (CO2)
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 q trình sinh tổng hợp CH 4 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 bị 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

+

CO2 + 8H

+

Butyrate (C4) + 2H2O

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 mơi trường dạ cỏ
Trong chăn ni 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 CH 4 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 CH 4 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 bị 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 CH 4
càng lớn, khẩu phần ăn nghèo dinh dưỡng tạo khí CH 4 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 khơ. Cơng thức ước tính
lượng khí mêtan ở bị: 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 thốt qua. Thứ hai đó là sản phẩm của
q 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 CH 4) 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 thốt qua khí CH 4 (việc phát thải CH4) sẽ là
0%; cịn nếu tồn bộ carbohydrate bị lên men thành axit acetic và không tạo
ra axit propionic thì mức độ thất thốt năng lượng qua CH 4 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 CH 4 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). Ngồi ra trong nhóm carbohydrate phi cấu trúc, đường hịa 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 CH 4 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 mơi trường dạ cỏ. Khí CH 4 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 thơ 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 CH 4 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 khơng khí được đo đạc (tốc độ gió...) kết hợp với số liệu
nồng độ CH4 ở đầu vào và đầu ra sẽ tính tốn ra được lượng khí CH 4 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 khơng khí xung quanh con
vật kết hợp với số liệu ước tính tổng lượng CO 2 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 tốn phần Carbon khơng trao đổi
thành CO2 mà từ CH 4. 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 mơi 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


thơng thường thì lượng HP để tạo ra 1 lít CO 2 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 cơng thức của Madsen và cs., (2010).

Trong đó:

Tổng CH

4

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 cơng 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 cịn có thể xác định trên nhóm vật ni 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 khơng khí có đại diện từ quá trình lên men dạ cỏ.

Thực tế khi lấy mẫu khơng 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 cịn thơng 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 đốn 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 q
trình phân giải thức ăn thơng qua động thái sinh khí và cho phép ước đốn
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
khơ DM thu nhận có thể ước tính được thơng 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 CH 4 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 tồn bộ
chu trình sống của vật ni (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 bị sữa là 5080 kg qCO2/ha/năm, trong đó CH4 chiếm 52,8%.
Tuy nhiên đây là phương pháp khá phức tạp địi hỏi có một hệ thống đánh giá hồn
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
Q 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 CO 2 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
khơng 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 CH 4, 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 CH 4 (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 thơ (GE), cịn 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 ni bị trên đồng cỏ có khuynh hướng tăng CH 4 từ q 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 (Jean-Yves 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 ni bị dựa trên
đồng cỏ ở New Zealand (khoảng 800 kg CO 2 quy đổi/tấn sữa) thấp hơn hệ thống
nuôi bò trong nhà với khẩu phần dựa vào thức ăn hạt (khoảng 1300 kg CO 2 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 hịa 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) thốt 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 (NO 3) 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 thơng 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 q 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 cơ 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 CH 4 .

- 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 cơng 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 CH 4 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 q trình hình thành axetate khơng 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 q trình trao đổi chất của
Protozoa trong dạ cỏ và có một mối liên hệ tự nhiên giữa Protozoa và vi khuẩn

14