单宁和皂苷复合饲料添加剂对泌乳奶牛温室气体及氨排放的影响研究

为解决畜牧业温室气体排放问题，研究人员开展单宁(TAN)和皂苷复合添加剂对泌乳奶牛CH4 、NH3 等排放影响的研究。结果表明，0.07% DM添加量可降低7.3%的CH4 产量，且不影响产奶性能，为低碳养殖提供新策略。

　　

畜牧业是全球温室气体排放的重要来源，其中反刍动物肠道发酵和粪便管理产生的甲烷(CH₄
)和氨(NH₃
)尤为突出。据美国环保署数据，2022年畜牧业贡献了全美超过三分之一的CH_{4>排放，其中27%来自肠道发酵。这些气体不仅加剧气候变化——CH4
的增温潜势是二氧化碳(CO2
)的27倍，还会造成2%-12%的饲料能量损失。更棘手的是，高蛋白饲料在瘤胃中过度降解会导致氮利用率低下，增加NH3
排放。面对环保和生产的双重压力，如何在不影响奶牛生产性能的前提下减少排放，成为畜牧业可持续发展的关键难题。}

在此背景下，来自加州大学戴维斯分校的研究团队将目光投向了植物次生代谢产物——单宁和皂苷。这类物质具有抑制甲烷菌、调节瘤胃微生态的潜力，但高剂量使用可能影响饲料适口性和纤维消化率。为此，研究人员创新性地采用0.07%干物质(DM)的低剂量商业混合添加剂Silvafeed BX（含白坚木和栗木单宁及皂苷），通过为期49天的试验，系统评估了其对20头泌乳中期荷斯坦奶牛排放特性和生产性能的影响。相关成果发表在《Journal of Dairy Science》上，为开发经济可行的减排方案提供了重要依据。

研究采用随机区组设计，通过头箱(HC)系统测量12小时肠气排放，结合24小时粪浆气体分析。关键技术创新包括：1）建立动态分级投喂系统实现精准剂量控制；2）应用光声多气体分析仪(INNOVA 1412)同步检测CH₄
、CO₂
、N₂
O和NH₃
；3）采用标准化粪浆配比(尿液:粪便=1:1.7)评估粪便管理排放；4）通过瘤胃液挥发性脂肪酸(VFA)和NH₃
-N分析揭示作用机制。

生产性能：稳定与平衡
研究发现，TAN组与对照组(CON)在能量校正乳(ECM)、乳脂/蛋白产量及干物质采食量(DMI)上均无显著差异。值得注意的是，两组奶牛在头箱中的DMI比散养时降低43%，说明环境适应性会影响短期采食行为。这一结果印证了低剂量单宁可避免高浓度带来的适口性问题，与Aboagye等人在1.5% DM添加量下的发现形成互补。

肠气排放：显著的减排效果
TAN使CH₄
、CO₂
和N₂
O的12小时产量分别降低7.3%、6.9%和10.8%，但NH₃
有升高趋势(+15.7%)。这种"选择性减排"现象可能与单宁-皂苷协同作用有关：皂苷抑制与产甲烷菌共生的原虫，而单宁直接干扰纤维分解菌。不过气体排放强度(每kg ECM)和产率(每kg DMI)未现差异，说明减排效果与生产性能保持同步。

粪浆排放：意外的氨升高
与假设相反，TAN组粪浆NH₃
排放量显著增加16.3%，而CH₄
和N₂
O无变化。这与Duval等人在45天试验中的发现一致，但该团队在90天时观察到NH₃
下降，暗示可能需要更长适应期。研究者推测，短期试验可能不足以让单宁对氮代谢的调节作用充分显现。

瘤胃环境：未见的显著改变
尽管单宁以结合蛋白质著称，但两组瘤胃NH₃
-N浓度(270 vs 321 mg/kg)和总VFA(1,253 vs 1,201 mg/kg)无统计学差异。乙酸、丙酸等主要VFA组分及乙酸丙酸比(A:P)也保持稳定，这与Jayanegara的荟萃分析结论部分吻合——当单宁剂量<1% DM时，对发酵模式的扰动较小。

这项研究首次证实，极低剂量(0.07% DM)的单宁-皂苷复合物即可实现泌乳奶牛CH₄
减排，且不影响生产性能，突破了传统认知中需要较高添加量(通常>1% DM)才能见效的技术瓶颈。尽管粪浆NH₃
升高和瘤胃参数稳定的现象提示其作用机制可能不同于高剂量单宁，但该方案为牧场提供了"减碳不减产"的实用选择。未来研究可延长试验周期，并探索在不同日粮背景下的适用性，特别是对典型加州奶牛高蛋白日粮的适配优化。从更广视角看，这种低成本添加剂若能与粪污处理工艺结合，或将形成贯穿"饲喂-排泄"全链条的减排解决方案，为畜牧业碳中和目标提供新的技术路径。