高油燕麦与冷压菜籽饼结合3-硝基氧丙醇对奶牛泌乳性能和肠道甲烷排放的协同调控机制研究

本研究针对反刍动物肠道甲烷（CH4）排放问题，通过2×2×2因子设计探究高油燕麦（替代大麦）、冷压菜籽饼（RSC替代菜籽粕RSM）和3-硝基氧丙醇（3-NOP）对奶牛消化率、泌乳性能和CH4排放的影响。结果表明，高油燕麦可提高产奶量2.4 kg/d并降低CH4排放强度15.3%，RSC可降低CH4排放12.5%，而3-NOP（68 mg/kg DM）可实现CH4减排33.5%。三者联用呈现叠加效应，为奶牛低碳养殖提供多维度解决方案。

　　

反刍动物是温室气体排放的重要来源，其中肠道发酵产生的甲烷（CH₄）不仅造成能源损失，还加剧全球气候变化。奶牛养殖业面临减少碳足迹的巨大压力，亟需既有效又实用的甲烷减排策略。传统方法如调整日粮成分（例如增加脂肪含量或使用特定谷物）已被证明可一定程度抑制甲烷生成，但往往伴随产奶量下降或成本增加等问题。近年来，新型添加剂如3-硝基氧丙醇（3-NOP）展现出显著减排潜力，但其与不同饲料组合的协同效应尚不明确。此外，高油燕麦（high-oil oats）和冷压菜籽饼（cold-pressed rapeseed cake, RSC）作为高脂肪替代饲料，理论上可通过提高日粮能量密度和改变瘤胃发酵模式来降低甲烷产量，但实际效果及其与3-NOP的互作缺乏系统评估。

为回答这些问题，来自瑞典农业科学大学的P. Fant、G. Mantovani、M. Vadroňová、M.C. Sabetti、S.J. Krizsan和M. Ramin团队在《Journal of Dairy Science》上发表了一项深入研究。他们采用循环变更设计（cyclic change-over design），将24头泌乳北欧红牛分为3个区组，进行4期（每期28天）试验。基础日粮为60%牧草青贮（DM基础），通过2×2×2因子设计设置8种处理：两种能量源（大麦 vs. 高油燕麦）、两种蛋白补充料（菜籽粕RSM vs. 冷压菜籽饼RSC）和两种3-NOP水平（0 vs. 68 mg/kg DM）。主要技术方法包括：使用GreenFeed系统连续监测气体排放（CH₄、CO₂、H₂、O₂）；通过内部标记物iNDF（indigestible NDF）计算全消化道表观消化率；采集牛奶、血液、尿液和粪便样本进行成分分析（如牛奶红外光谱、血浆代谢物、尿矿物质）；并利用SAS 9.4进行方差分析（ANOVA）。

饲料摄入量和表观全消化道消化率

研究显示，与饲喂大麦相比，高油燕麦组干物质摄入量（DMI）有增加趋势（P=0.09），但有机物（OM）和中性洗涤纤维（NDF）消化率显著降低（P<0.01），这主要归因于高油燕麦中淀粉含量较低而NDF含量较高。醚提取物（EE）消化率在高油燕麦组较低（P=0.02），但在RSC组中较高（P=0.03）。3-NOP补充对DMI无影响，但使NDF消化率略有提高（P=0.05）。

牛奶产量和组成

高油燕麦使产奶量和能量校正奶（ECM）产量均显著增加2.4 kg/d（P<0.01），饲料效率提高（P=0.04），但牛奶蛋白浓度降低（P<0.01）。RSC替代RSM对产奶量无影响，但同样降低了牛奶蛋白浓度（P<0.01）。3-NOP补充使产奶量减少1.1 kg/d（P=0.02），ECM产量呈下降趋势（P=0.07），这可能与DMI的轻微减少有关。牛奶尿素氮（MUN）浓度在高油燕麦组较高（P<0.01），在RSC组较低（P<0.01），且与3-NOP存在三向互作（P=0.04）。

气体排放

高油燕麦与RSM组合使每日CH₄排放量、CH₄产率（g/kg DMI）和CH₄强度（g/kg ECM）分别降低11.2%、14.2%和15.3%（P<0.01），但与RSC组合时无显著影响。RSC与大麦组合使上述指标降低12.5%、10.6%和12.7%（P<0.01），但与高油燕麦组合时无效果。3-NOP补充使CH₄排放、产率和强度平均降低33.5%、30.9%和31.2%（P<0.01），且与大麦组合时效果略优。氢气（H₂）排放随3-NOP补充而增加（P<0.01），呼吸商（RQ）在高油燕麦和RSC组较低。

血液和尿液参数

血浆非酯化脂肪酸（NEFA）浓度在高油燕麦组较高（P=0.04），血糖有升高趋势（P=0.07）。尿液尿素浓度在高油燕麦组较高（P<0.01），在RSC组较低（P<0.01），且与3-NOP存在三向互作（P<0.01）。尿磷浓度在高油燕麦组较高（P=0.02），在RSC组较低（P=0.04）。3-NOP补充使尿钙浓度增加（P<0.01）。

研究结论表明，高油燕麦和RSC均可作为实用日粮成分降低肠道CH₄排放和强度，其中高油燕麦还能改善饲料效率和生产性能。3-NOP补充可实现超过30%的CH₄减排，且与RSC联用时产生叠加效应，但会对生产性能产生负面影响。这些发现为设计多策略协同的奶牛低碳日粮提供了重要依据，有助于在保障牛奶产量的同时显著减少温室气体排放，推动畜牧业可持续发展。然而，高油燕麦可能增加氮排放的风险需引起关注，且3-NOP在不同日粮背景下的最佳剂量和互作机制仍需进一步研究。