不同留茬高度玉米青贮饲料中添加Bovaer对奶牛生产性能和气体排放的影响研究

本刊推荐：为应对反刍动物肠道甲烷(CH4)排放问题，研究人员开展Bovaer(3-NOP)添加剂在高比例玉米青贮日粮中的应用研究。结果表明：60 mg 3-NOP/kg DM使CH4排放量降低34.6%，但导致干物质采食量(DMI)减少13.3%和能量校正乳(ECM)产量降低3.4%。该研究为甲烷减排技术应用提供了重要数据支撑。

　　

反刍动物养殖业正面临气候变化带来的重大挑战，其中奶牛等反刍动物肠道发酵产生的甲烷(CH₄)作为强效温室气体，对全球变暖的贡献不容忽视。随着全球对减少温室气体排放的需求日益迫切，开发有效的甲烷减排技术成为畜牧业可持续发展的重要课题。目前，通过饲料添加剂抑制甲烷生成被认为是最有前景的减排策略之一，其中3-硝基氧丙醇(3-nitrooxypropanol, 3-NOP)作为甲基辅酶M还原酶抑制剂，能够特异性抑制产甲烷古菌的活性，从而减少甲烷排放。

然而，现有研究表明3-NOP的减排效果可能受到日粮组成的显著影响。特别是基于玉米青贮的日粮与基于牧草青贮的日粮相比，可能产生不同的甲烷减排响应。此外，玉米青贮本身的营养品质差异，如通过调整收割留茬高度来改变淀粉与纤维的比例，也可能影响3-NOP的减排效率。为了深入探究这些问题，Marianne Johansen等研究人员在《Animal Feed Science and Technology》上发表了最新研究成果，系统评估了在不同留茬高度玉米青贮日粮中添加Bovaer(商用3-NOP产品)对奶牛生产性能和气体排放的影响。

本研究采用的关键技术方法包括：1) 4×4拉丁方实验设计，采用2×2因子安排（留茬高度×Bovaer添加）；2) 使用GreenFeed系统实时监测个体奶牛CH₄、CO₂和H₂排放；3) 近红外光谱技术分析饲料成分和牛奶组成；4) 体外有机物消化率测定评估饲料营养价值；5) 混合模型统计分析处理重复测量数据。研究共纳入48头荷斯坦奶牛，包括24头初产牛和24头经产牛，确保实验结果的代表性。

3.1. 青贮饲料和PMR成分分析

研究人员首先分析了实验所用饲料的化学成分。结果显示，两种不同留茬高度（低留茬25 cm和高留茬65 cm）的玉米青贮营养品质差异较小。高留茬玉米青贮的中性洗涤纤维(aNDFom)含量略低，淀粉含量略高，淀粉与aNDFom比率分别为0.97和0.90。高留茬玉米青贮的有机物消化率比低留茬高出1.8个百分点(80.7% vs. 78.9%)。部分混合日粮(PMR)的分析表明，两种日粮的有机物、aNDFom、粗脂肪、淀粉、糖和粗蛋白含量非常接近。3-NOP浓度分析显示，实际添加量达到目标浓度(61.9 mg/kg DM)的88.8%-90.4%，且对照组中未检测到3-NOP污染。

3.2. 采食量变化

干物质采食量(DMI)分析显示，Bovaer添加使PMR采食量显著减少3.3 kg/d(20.1 vs. 23.4 kg/d)，而玉米青贮留茬高度对DMI无影响。有趣的是，Bovaer添加组奶牛增加了在GreenFeed系统的访问频率，从而提高了浓缩料补充剂的采食量。总DMI的减少幅度为3.2 kg/d(13.2%减少)，这一减少幅度显著大于作者前期在牧草青贮日粮实验中观察到的5.0%减少。对经产奶牛的水分摄入量分析表明，Bovaer添加使每日饮水量减少9.8 L，但当与总DMI关联时，这种差异消失，表明饮水减少与采食量下降直接相关。

3.3. 牛奶生产性能

牛奶生产参数分析显示，Bovaer添加与玉米青贮留茬高度之间无显著交互作用。对于乳脂率，存在Bovaer添加与留茬高度的交互效应：未添加Bovaer时，低留茬玉米青贮的乳脂率显著高于高留茬(3.95 vs. 3.81 g/100g)；而添加Bovaer后，两种留茬高度的乳脂率无差异(4.15 vs. 4.17 g/100g)。总体而言，Bovaer添加提高了乳脂率(4.16 vs. 3.88 g/100g)，降低了乳糖率(4.88 vs. 4.92 g/100g)，对乳蛋白率无影响。牛奶尿素氮(MUN)浓度存在三因素交互作用：Bovaer对MUN的增加效应在饲喂低留茬玉米青贮的初产牛中不显著，而在其他组中均显著。

产奶量分析表明，Bovaer添加使产奶量减少2.1 kg/d(32.9 vs. 35.0 kg/d)，但由于乳脂率提高，乳脂产量未受影响。乳蛋白和乳糖产量分别减少0.12和0.09 kg/d。能量校正乳(ECM)产量减少1.2 kg/d(3.4%减少)，与前期牧草青贮日粮实验中的2.2%减少无显著差异。由于DMI减少幅度大于ECM产量减少幅度，饲料效率(ECM/DMI)从1.47提高到1.65 kg/kg。

3.4. 体重变化

体重变化监测显示，Bovaer添加显著影响期体重增重。未添加Bovaer的奶牛期增重为1.05 kg/d，而添加Bovaer的奶牛仅增重0.04 kg/d，表明能量分配策略发生改变。

3.5. 气体排放测量

气体排放结果是本研究的核心发现。Bovaer添加使CH₄产量、排放系数和排放强度分别降低34.6%、22.9%和33.0%，且玉米青贮留茬高度对这些指标无影响。CH₄排放强度的降低存在三因素交互作用：在晚泌期的初产牛中，Bovaer的减排效果更为明显。CO₂产量减少7.5%，但由于DMI降低，CO₂排放系数反而增加7.3%。H₂产量、排放系数和排放强度分别增加241%、293%和237%，这与3-NOP抑制甲烷生成导致氢代谢改变的理论一致。

研究结论表明，在高比例玉米青贮日粮中添加Bovaer(60 mg 3-NOP/kg DM)可有效减少CH₄排放，但会导致采食量和产奶量下降。减排效果在不同留茬高度玉米青贮日粮间无差异，且在不同胎次和泌乳阶段的奶牛中表现一致。讨论部分指出，本研究中观察到的采食量减少幅度(13.3%)远大于文献报道的2.5-6.2%，这可能解释了CH₄排放系数降低幅度(22.9%)小于预期的原因。研究人员推测，采食量减少可能是由于3-NOP对瘤胃发酵的直接影响或通过氢积累产生的间接影响，但具体机制仍需进一步研究。

该研究的重要意义在于为Bovaer在实际畜牧业生产中的应用提供了重要参考。虽然Bovaer表现出显著的甲烷减排效果，但其对生产性能的负面影响需要引起重视。研究结果提示，在实际应用中需要权衡甲烷减排效益与生产性能损失，可能需要通过调整添加剂量或结合其他营养策略来优化应用效果。此外，研究发现的氢排放大幅增加也值得关注，因为氢本身也是一种间接温室气体，其环境效应需要全面评估。这项研究为开发更高效、更可持续的反刍动物甲烷减排技术提供了科学依据，对推动畜牧业绿色转型具有重要意义。