论文部分内容阅读
本文以蓝塘猪为模型动物，研究了饲粮纤维对蓝塘猪甲烷产量的影响及微生物学机制，有助于研发和制订科学的养猪业温室气体减排技术，并发挥地方猪种利用粗纤维的能力，构建低碳养猪体系以实现养猪业的可持续发展。 试验一：采集猪甲烷呼吸箱系统的改进及其回收率的测定 从箱内外气体交换量、箱内温湿度调控和排气方式三方面对已建立的12套呼吸箱进行改进；建立回收率测定的通用数学模型，通过该模型计算出呼吸箱系统达到平衡的时间和平衡后箱内的甲烷浓度。结果表明，12套呼吸箱的平均回收率为93.57±1.02％，可以用于测定猪个体甲烷排放量。同时，采用收集量与释放量比值计算回收率和用实际浓度比平衡浓度计算回收率的两种方法差异不显著(p>0.05)，说明依据所建数学模型计算回收率的方法可行。 试验二：采用体内和体外试验2方法研究两饲粮对甲烷产量的影响 12头纯种、体重相近(58.7±0.37kg)的后备蓝塘猪母猪为试验动物，随机分成两组，分别饲喂两试验饲粮，每组6个重复，设计2种粗蛋白质、总能量相同但纤维水平(纤维源)不同的试验饲粮，饲粮1(D1)的主要纤维类物质为麦麸(次粉)；饲粮2(D2)的主要纤维类物质为统糠(米糠混谷壳糠)。试验期包括：21天适应期，7天代谢试验和3天甲烷采气，试验结束，屠宰12头猪，测定肠道内环境、采集肠道内容物供试。主要结果如下： (1)养分消化：饲粮1组干物质消化量、总有机碳消化量均显著高于(p<0.05)饲粮2组；但饲粮1组蓝塘猪对中性洗涤纤维和半纤维素的消化量(69.56g和227.76g)却显著低于(p<0.05)饲粮2组(126.07g和359.68g)；体外发酵试验表明，饲粮1组体外发酵24h后的干物质消失率显著高于(p<0.05)饲粮2组。 (2)两饲粮的发酵动力学特征结果：两纤维饲粮组蓝塘猪后肠从盲肠、结肠各段到直肠的挥发性脂肪酸(VFA)含量均呈逐渐降低趋势，饲粮1组蓝塘猪的后肠内VFA浓度显著高于(p<0.05)饲粮2组，但两饲粮组的乙丙酸比值无显著差异(p>0.05)；体外发酵试验表明，两饲粮组的VFA无显著差异(p>0.05)，但饲粮1组体外发酵的乙丙酸比值(2.72)有高于饲粮2组(2.30)的趋势(p=0.057)，说明两饲粮组体外发酵模式不同。 (3)甲烷产量结果：饲粮1组蓝塘猪个体日甲烷排放量为3.90 L/d(3.05 g/d)显著高于(p<0.05)饲粮2组2.46L/d(1.92g/d)，换算成单位干物质甲烷产量和单位体重的甲烷产量后，饲粮1组(1.85g/kg DM和48.23mg/kgLW)也显著高于(p<0.05)饲粮2组(1.17g/kg DM和29.82 mg/kg LW)，两饲粮组蓝塘猪的甲烷排放量变化趋势一致，且甲烷日排放变化与其排粪行为有关。体外发酵试验表明，饲粮1体外发酵24h的甲烷产量为6.02mL/g，显著高于(p<0.05)饲粮2(3.49mL/g)，且体内试验和体外试验的甲烷产量存在显著正相关性(r=0.745)。 试验三：不同纤维源底物和两菌源对甲烷产量的影响 采用两饲粮及两者的纤维源-统糠和麦麸分别为发酵底物，同时以提取4种物质的NDF为底物组，以饲喂两饲粮蓝塘猪的肠道内容物为发酵菌源，通过体外发酵试验，研究其对甲烷产量的影响。主要结果如下： 两菌源下各底物体外发酵的总产气量、pH值和干物质消失率的变化趋势相同，各底物发酵程度顺序为饲粮1(D1)>麦麸(W)>饲粮2(D2)>麦麸NDF(WN)>饲粮1NDF(D1N)>统糠(R)>饲粮2NDF(D2N)>统糠NDF(RN)。 不同底物甲烷产量不同，菌源1发酵下，各底物的甲烷产量顺序为W(6.03mL/g)>D1(5.86 mL/g)>D2(5.45 mL/g)>WN(3.06 mL/g)>D1N(2.94 mL/g)，麦麸是饲粮1的主要甲烷产生源；菌源2发酵下，各底物的甲烷产量趋势与低纤维菌源发酵下不同，且菌源对发酵底物的甲烷产量也有一定影响。 同菌源各底物体外发酵产生的VFA摩尔浓度相差较大，菌源1下，统糠组(R)和统糠NDF组(RN)的乙丙酸比值显著低于(p<0.05)麦麸组(W)和麦麸NDF(WN)，说明统糠和麦麸的体外发酵模式有所不同。因子互作结果表明，底物体外发酵模式主要取决于底物本身的性质，但发酵菌源对其也有起一定影响。 试验四：两纤维饲粮、不同底物及发酵菌源对产甲烷菌多样性和数量影响 采用巢式PCR-DGGE对样品中的产甲烷菌多样性进行监测，采用实时荧光定量PCR对甲烷短杆菌(Methanobrevibacter)和琥珀酸丝状杆菌(Fibrobactersuccinogenes)进行定量。 结果表明，两饲粮组猪后肠各段的产甲烷菌多样性差异不显著(p>0.05)，但饲粮1组蓝塘猪总后肠内容物的产甲烷菌多样性指数(1.40)显著高于(p<0.05)饲粮2组(1.19)，且后肠内产甲烷菌的多样性与消化纤维的量呈显著负相关(p<0.05)。DGGE条带回收测序鉴定，表明该试验饲粮下蓝塘猪后肠中的优势产甲烷菌是甲烷短杆菌。两饲粮组蓝塘猪肠道内容物各段样品中甲烷短杆菌的拷贝数对数值无明显规律性，介于8.68-9.901间，饲粮1组(9.52)显著大于(p<0.05)饲粮2组(9.01)，说明饲粮纤维品质会影响后肠内总甲烷短杆菌数；且甲烷短杆菌数量与体内饲养试验测的甲烷产量呈显著正相关(r=0.737)。 产甲烷菌多样性指数表明，底物的类型和发酵程度都是影响发酵液中产甲烷菌多样性的主要因素；因子互作分析指出发酵菌源是通过影响底物从而间接影响产甲烷菌的多样性；DGGE图谱的相似性分析表明，产甲烷菌多样性还与发酵过程引起的内环境变化有关。不同底物的两菌源发酵下的发酵液中甲烷短杆菌数和琥珀酸丝状杆菌不同；同NDF水平，不同来源NDF的甲烷短杆菌和琥珀酸丝状杆菌数量差异显著(p<0.05)，说明纤维源是影响甲烷短杆菌和琥珀酸丝状杆菌的主要因素；因子互作分析还表明，发酵菌源对发酵液中的甲烷短杆菌数也有显著影响。 综上所述，饲粮纤维源不同，在后肠内的发酵模式不同，从而改变后肠内的产甲烷菌的多样性和优势菌种数量，进而导致甲烷排放量产生显著差异。