GreenFeed与呼吸室在奶牛气体交换及产热测量中的精准度比较研究

本研究针对反刍动物能量代谢和饲料效率(FE)评估需求，通过对比GreenFeed(GF)系统与呼吸室(RC)对32头泌乳奶牛O2、CO2、CH4交换及产热(HP)的测量差异，发现GF系统在4周测量周期内与RC数据高度吻合（R2≥0.84，CCC≥0.88），证实GF可作为大规模能量代谢研究的可靠替代方案，为饲料效率遗传改良和甲烷减排研究提供关键技术支撑。

　　

在全球气候变化与粮食安全双重挑战下，反刍动物因其独特的消化系统成为争议焦点——它们既能将人类不可食用的植物资源转化为优质蛋白，又因肠道发酵产生大量温室气体甲烷(CH₄)。随着2050年乳肉需求预计增长35%-56%，如何精准评估奶牛能量代谢并提升饲料效率(FE)成为关键科学命题。传统呼吸室(RC)虽精度高但成本昂贵，而新兴的GreenFeed(GF)系统能否实现大规模动物个体监测仍存疑。这项发表于《Journal of Dairy Science》的研究通过头对头比较，为这一技术难题提供了重要答案。

研究团队采用北欧红奶牛(n=32)的切换实验设计，通过GF系统(4周)与RC(1周)同步测量O₂消耗、CO₂和CH₄排放及产热(HP)。关键技术包括：1) 采用8区块设计控制体重、产奶量等混杂因素；2) 自动校准GF红外/顺磁传感器；3) 基于Brouwer方程计算HP；4) 混合模型回归分析评估方法间一致性；5) 双算法验证日间变异影响。所有奶牛接受恒定比例(42:58-67:33)的青贮饲料-精料日粮，确保饮食干扰最小化。

【材料与方法】

实验在芬兰自然资源研究所进行，采用8区块×4奶牛的切换回返设计（2周GF→1周RC→2周GF）。GF系统通过自动投喂吸引奶牛每日3.59±0.78次访问，记录每次4分钟的气体通量。RC则进行72小时连续监测，配合全粪尿收集。

【结果】

1. 1.

   测量精度：GF与RC的日平均值无显著差异（如CO₂：12,778 vs 13,103 g/d），但GF的日内变异更平缓（CH₄峰值差30.7% vs RC的82.7%）。

2. 2.

   重复性：GF的2周数据重复性达0.82-0.88，O₂测量6天即可达90%准确度。

3. 3.

   回归分析：GF预测RC数据的CCC为0.93(HP)-0.87(CH₄)，仅CH₄存在截距偏差(107 g/d)。

【讨论与结论】

该研究首次证实GF系统在测量奶牛能量代谢气体时具有与RC相当的可靠性，尤其对O₂和CO₂的测量无系统偏差。这为基于残余CO₂生产(RCO₂)的饲料效率评估扫清了技术障碍，使无需采食量(DMI)的大规模表型筛选成为可能。尽管CH₄测量需要更长时间(≥12天)来克服日内变异，但GF系统仍为反刍动物遗传改良和甲烷减排策略验证提供了经济高效的解决方案。这项技术突破将加速"低碳奶牛"育种进程，对实现畜牧业可持续发展具有里程碑意义。