[go: up one dir, main page]

RU2777053C1 - Method for reducing methanogenesis in cattle - Google Patents

Method for reducing methanogenesis in cattle Download PDF

Info

Publication number
RU2777053C1
RU2777053C1 RU2021137457A RU2021137457A RU2777053C1 RU 2777053 C1 RU2777053 C1 RU 2777053C1 RU 2021137457 A RU2021137457 A RU 2021137457A RU 2021137457 A RU2021137457 A RU 2021137457A RU 2777053 C1 RU2777053 C1 RU 2777053C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
milk
methane
cows
cattle
emissions
Prior art date
Application number
RU2021137457A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Василий Павлович Короткий
Владимир Владимирович Зайцев
Николай Петрович Буряков
Александр Васильевич Кучин
Виктор Анатольевич Рыжов
Анатолий Иванович Турубанов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью Научно-Технический Центр "Химинвест"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью Научно-Технический Центр "Химинвест" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью Научно-Технический Центр "Химинвест"
Application granted granted Critical
Publication of RU2777053C1 publication Critical patent/RU2777053C1/en

Links

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: invention relates to the field of biotechnology. The invention is a method for reducing methanogenesis in cattle, characterized in that it provides for the introduction of an active coal feed additive at a dose of 150 g/head per day, for 60 days, into the main diet of cattle once in the morning feeding.
EFFECT: invention makes it possible to reduce methanogenesis in ruminants.
1 cl, 5 tbl

Description

Изобретения относится к области сельского хозяйства, в частности к животноводству, может быть использовано при кормлении для снижения метаногенеза у жвачных животных.The invention relates to the field of agriculture, in particular to animal husbandry, can be used in feeding to reduce methanogenesis in ruminants.

Жвачные животные являются основными производителями метана (СН4). Они могут производить от 250 до 500 литров метана в день [Olijhoek D., Lund P. Methane production by ruminants. Department of Animal science AU-Foulum / Aarhus University, Denmark-2017 (1)].Ruminants are the main producers of methane (CH 4 ). They can produce from 250 to 500 liters of methane per day [Olijhoek D., Lund P. Methane production by ruminants. Department of Animal science AU-Foulum / Aarhus University, Denmark-2017 (1)].

Такой уровень производства метана приводит к высокой оценке вклада крупного рогатого скота в глобальное потепление. На выбросы метана от крупного рогатого скота влияют многие факторы (уровень потребления корма, тип углеводов в рационе, обработку корма и т.д.). Манипулирование этими факторами может снизить выбросы метана от крупного рогатого скота.This level of methane production leads to a high assessment of the contribution of cattle to global warming. Methane emissions from cattle are influenced by many factors (level of feed intake, type of carbohydrates in the diet, feed processing, etc.). Manipulating these factors can reduce methane emissions from cattle.

Переваривание корма в рубце микроорганизмами в анаэробных условиях приводит к образованию ацетата, пропионата и бутирата, которые используются животными в качестве источника энергии, а также к производству СО2 и СН4, который устраняется посредством отрыжки [Martin С., Morgavi D.P., Doreau M. Methane mitigation in ruminants: from microbe to the farm scale / Animal. - 2009. - 4(3). - P. 351-365 (2)].Digestion of food in the rumen by microorganisms under anaerobic conditions leads to the formation of acetate, propionate and butyrate, which are used by animals as an energy source, as well as to the production of CO 2 and CH 4 , which is eliminated by belching [Martin C., Morgavi DP, Doreau M. Methane mitigation in ruminants: from microbe to the farm scale / Animal. - 2009. - 4(3). - P. 351-365 (2)].

Все эти газы производятся в рубце в процессе метаногенеза. Помимо негативного воздействия на окружающую среду, это процесс, представляющий собой потерю 2-15% общей потребляемой энергии животным, что приводит к непродуктивному использованию пищевой энергии [Kim Е.Т., Kim С.Н., Min K.С., Lee S.S. Effects of plant extract on microbial population, methane emission and ruminal fermentation characteristics in in vitro / Asian-Aust. J. Anim. Sci. - 2012. - 2. - P. 806-811 (3)].All of these gases are produced in the rumen during methanogenesis. In addition to the negative impact on the environment, this process is a loss of 2-15% of the total energy consumed by animals, which leads to the unproductive use of food energy [Kim E.T., Kim S.N., Min K.C., Lee S.S. Effects of plant extract on microbial population, methane emission and ruminal fermentation characteristics in in vitro / Asian-Aust. J. Anim. sci. - 2012. - 2. - P. 806-811 (3)].

Методы управления этим процессом включают устранение простейших, использование антибиотиков, использование источников липидов, органических кислот или изменение состава рациона.Techniques for managing this process include elimination of protozoa, use of antibiotics, use of lipid sources, organic acids, or dietary modification.

С глобальной точки зрения, СН4 является главным парниковым газом (ПГ), глобальный потенциал которого в 23 раза выше, чем у углекислого газа, и на его долю приходится 16% от общих глобальных выбросов ПГ. От домашнего скота наибольшее количество СН4 образуется в результате кишечной ферментации, которая представляет собой естественный процесс, производимый жвачными животными, на долю которых приходится треть метана в сельском хозяйстве [Getabalew М., Alemneh Т., Akeberegn D. Methane Production in Ruminant Animals: Implication for Their Impact on Climate Change / Concepts of Dairy & Veterinary Sciences. - 2019. - 4. - P. 204-210 (4)].From a global perspective, CH4 is a major greenhouse gas (GHG) with a global potential 23 times greater than that of carbon dioxide and accounting for 16% of total global GHG emissions. From livestock, the largest amount of CH 4 is formed as a result of enteric fermentation, which is a natural process produced by ruminants, which account for a third of methane in agriculture [Getabalew M., Alemneh T., Akeberegn D. Methane Production in Ruminant Animals: Implication for Their Impact on Climate Change / Concepts of Dairy & Veterinary Sciences. - 2019. - 4. - P. 204-210 (4)].

Цель настоящего изобретения - использование активной угольной кормовой добавки при кормлении сельскохозяйственных животных для снижения метаногенеза у крупного рогатого скота.The purpose of the present invention is the use of an active carbon feed additive in the feeding of farm animals to reduce methanogenesis in cattle.

Способ снижения метаногенеза у крупного рогатого скота, характеризуется тем, что предусматривает введение в основной рацион крупного рогатого скота однократно в утреннее кормление активной угольной кормовой добавки в дозе 150 г/гол в сутки, в течение 60 дней.The method for reducing methanogenesis in cattle is characterized by the fact that it provides for the introduction of an active coal feed additive at a dose of 150 g/head per day, for 60 days, into the main diet of cattle once in the morning feeding.

Активная угольная кормовая добавка производится ООО НТЦ «Химинвест» (Нижний Новгород) содержит в качестве сорбционного материала мелкофракционированный активированный уголь (размер частиц от 0,1 до 2 мм), полученный из мягколиственных пород древесины, и водный раствор биоактивного хвойного экстракта при следующем соотношении компонентов, мас. %: водный раствор биоактивного хвойного экстракта - 10-30; мелкофракционированный активированный уголь - 70-90 [Патент РФ 2522958. 20.07.2014 Бюл. 20. (5)].The active carbon feed additive is produced by STC "Khiminvest" LLC (Nizhny Novgorod) and contains, as a sorption material, fine-grained activated carbon (particle size from 0.1 to 2 mm), obtained from softwood species of wood, and an aqueous solution of a bioactive coniferous extract in the following ratio of components , wt. %: aqueous solution of bioactive coniferous extract - 10-30; finely fractionated activated carbon - 70-90 [RF Patent 2522958. 07/20/2014 Bull. 20.(5)].

В хвое сосны содержится железо, марганец, медь, цинк, кобальт, калий, натрий, кальций и другие микро- и макроэлементы. Кроме того, в хвое находятся смолистые вещества, эфирные масла и фитонциды, оказывающие бактериостатическое действие на микрофлору кишечника [Ягодин В.И., Выродов В.А. Технология древесной зелени. СПб.: ЛТА, 1994, 92 с. (6)].Pine needles contain iron, manganese, copper, zinc, cobalt, potassium, sodium, calcium and other micro and macro elements. In addition, the needles contain resinous substances, essential oils and phytoncides, which have a bacteriostatic effect on the intestinal microflora [Yagodin V.I., Vyrodov V.A. Tree green technology. St. Petersburg: LTA, 1994, 92 p. (6)].

Глицерин является основным компонентом всех жиров (триглицериды). Он частично ферментируется в рубце в масляную кислоту (образуется много) и в пропионовую кислоту. Масляная кислота оказывает положительное влияние на эпителий рубца. Она частично адсорбируется как таковая, поступает в печень, там преобразовывается в глюкозу.Glycerin is the main component of all fats (triglycerides). It is partially fermented in the rumen into butyric acid (formed a lot) and into propionic acid. Butyric acid has a positive effect on the epithelium of the scar. It is partially adsorbed as such, enters the liver, where it is converted into glucose.

Мелкофракционированный активированный уголь обладает высокой способностью удерживать (адсорбировать) на своей поверхности различные вещества, жидкости, газы.Fine-grained activated carbon has a high ability to retain (adsorb) various substances, liquids, gases on its surface.

Исследования проводили в производственных условиях на двух группах коров черно-пестрой породы (по 10 голов в каждой) после отела с проведением предварительного (уравнительного) периода (10 дней), подобранных по продуктивности, лактации с соблюдением Международных рекомендаций Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых при экспериментальных исследованиях (Страсбург, 18 марта 1986 года).The studies were carried out under production conditions on two groups of Black-and-White cows (10 heads each) after calving with a preliminary (equalization) period (10 days), selected for productivity, lactation in compliance with the International recommendations of the European Convention for the Protection of Vertebrate Animals, used in experimental studies (Strasbourg, March 18, 1986).

Коровы контрольной группы получали основной рацион (ОР), в состав которого входит сенаж многолетних трав, силос кукурузный, сено бобовое, комбикорм и патока. Коровы опытной группы кроме основного рациона получали кормовую добавку в дозе 150 г/гол в сутки. Добавку смешивали с комбикормом и давали однократно в утреннее кормление. Продолжительность опыта составляла 60 дней.The cows of the control group received the basic ration (RR), which included haylage of perennial grasses, corn silage, legume hay, mixed fodder and molasses. Cows of the experimental group, in addition to the main diet, received a feed supplement at a dose of 150 g/head per day. The supplement was mixed with compound feed and given once in the morning feeding. The duration of the experiment was 60 days.

Животные контрольной и опытной групп находились в одинаковых условиях содержания. Кормление их осуществлялось по распорядку дня, принятому в хозяйстве. Рационы кормления животных составлены в соответствии с их живой массой и продуктивностью (табл. 1).Animals of the control and experimental groups were kept in the same conditions. They were fed according to the daily routine adopted in the household. Animal feeding rations are compiled in accordance with their live weight and productivity (Table 1).

Figure 00000001
Figure 00000001

В период проведения исследований определяли химический состав задаваемых кормов, молочную продуктивность и качество молока коров, рассчитывали количество выделенного коровами метана.During the research period, the chemical composition of the given feed, milk productivity and milk quality of cows were determined, and the amount of methane emitted by cows was calculated.

Удой (валовой, среднесуточный) рассчитан на основе проводимых контрольных доек от всех подопытных животных (n=10).Milk yield (gross, average daily) is calculated on the basis of control milkings from all experimental animals (n=10).

Для определения качества молока подопытных животных (n=10) отбирались средние пробы молока и в научно-исследовательской лаборатории ФГБОУ ВО Самарский ГАУ были определены: МД жира, МД белка, МД лактозы, СОМО.To determine the quality of milk of experimental animals (n=10), average samples of milk were taken and in the research laboratory of Samara State Agrarian University the following were determined: MD of fat, MD of protein, MD of lactose, SOMO.

Для анализа компонентного состава молока коров использовали аналитическую систему MilkoScan 7/Fossomatic 7 DC (Дания). MilkoScan 7 является спектрофотометром, работа которого основана на инфракрасной спектрофотометрии с преобразованием Фурье.The MilkoScan 7/Fossomatic 7 DC analytical system (Denmark) was used to analyze the component composition of cow milk. MilkoScan 7 is a spectrophotometer based on Fourier transform infrared spectrophotometry.

Выделение метана животными контрольной и опытной групп рассчитывали по уравнению регрессии [Stefanie W., Da G., Demo M., Tuchscherer A., Berg W., Kuhla B. Engelke Milk fatty acids estimated by mid-infrared spectroscopy and milk yield can predict methane emissions in dairy cows / Agronomy for Sustainable Development. - 2018. - 38. P (7)].The release of methane by the animals of the control and experimental groups was calculated by the regression equation [Stefanie W., Da G., Demo M., Tuchscherer A., Berg W., Kuhla B. Engelke Milk fatty acids estimated by mid-infrared spectroscopy and milk yield can predict methane emissions in dairy cows / Agronomy for Sustainable Development. - 2018. - 38. P (7)].

361.4+18.9×DMI+28.5×C18:0+(-23.6)×C18:1cis, где:361.4+18.9×DMI+28.5×C18:0+(-23.6)×C18:1cis where:

- DMI - потребление сухого вещества кг/день;- DMI - dry matter intake kg/day;

- С18:0 - содержание стеариновой кислоты (% от общего количества жира);- C18:0 - content of stearic acid (% of total fat);

- C18:1cis - содержание олеиновой кислоты (% от общего количества жира).- C18:1cis - oleic acid content (% of total fat).

Полученные в опыте материалы обработаны биометрически с использованием t-критерия Стьюдента. При этом вычислены следующие величины: среднеарифметическая (М), среднеквадратическая ошибка (m) и показатель существенной разницы (Р). Результаты исследований считали высокодостоверными при Р<0,001 и достоверными при Р<0,01 и Р<0,05. При Р<0,1, но Р>0,05 - тенденция к достоверности полученных данных. При Р>0,1 разницу считали недостоверной.The materials obtained in the experiment were biometrically processed using Student's t-test. In this case, the following values were calculated: arithmetic mean (M), standard error (m) and significant difference index (P). The results of the studies were considered highly significant at P<0.001 and significant at P<0.01 and P<0.05. At P<0.1, but P>0.05 - a tendency to the reliability of the data obtained. At P>0.1, the difference was considered unreliable.

С целью изучения влияния активной угольной кормовой добавки, скармливаемой в составе рационов на молочную продуктивность, велся учет молочной продуктивности (табл. 2).In order to study the effect of active coal feed additive fed as part of diets on milk productivity, milk productivity was recorded (Table 2).

Figure 00000002
Figure 00000002

Как видно из данных таблицы 2, скармливание активной угольной кормовой добавки в составе рациона обеспечило повышение молочной продуктивности.As can be seen from the data in Table 2, the feeding of active coal feed additives as part of the diet provided an increase in milk productivity.

Среднесуточный удой молока на 30 и 60 дни опыта у коров опытной группы, был выше на 11,6-12,2%, по сравнению с животными контрольной группы. Наиболее высокое содержание жира - 3,78%, против 3,70% в контрольной.The average daily milk yield for 30 and 60 days of experience in cows of the experimental group was higher by 11.6-12.2% compared to animals in the control group. The highest fat content is 3.78%, against 3.70% in the control.

Содержание белка молоке коров всех групп было практически одинаковым. Наблюдалось значительное снижение количества соматических клеток в молоке коров, которым скармливали хвойную энергетическую добавку, что может обуславливать бактериостатическое действие хвойного экстракта, входящего в состав добавки.The milk protein content of cows of all groups was almost the same. There was a significant decrease in the number of somatic cells in the milk of cows fed with a coniferous energy supplement, which may cause a bacteriostatic effect of the coniferous extract, which is part of the supplement.

Затраты питательных веществ на производство 1 кг молока 3,4-%-ной жирности в группе коров, получавших кормовую добавку, были наименьшими. Так, у коров опытной группы был ниже расход энергетических концентрированных кормов на 10,5%, по сравнению с контрольными животными.The cost of nutrients for the production of 1 kg of milk with a 3.4% fat content in the group of cows that received the feed additive was the lowest. So, the cows of the experimental group had a lower consumption of energy concentrated feed by 10.5%, compared with control animals.

Согласно рамочной Конвенции ООН об изменении климата [UN Framework Convention on Climate Change. UN, UNEP/IUC, 1998] и Киотскому протоколу к ней [Киотский протокол к Конвенции об изменении климата. UN-FCCC, UNEP/IUC, 1998], ратифицированным Российской Федерацией, следует проводить ежегодную инвентаризацию антропогенных выбросов парниковых газов во всех секторах экономики страны. На сегодняшний день предпринято несколько попыток оценить эмиссию метана от животноводческого сектора на территории России [Артемов В.М., Нахутин А.И. Эмиссия метана в животноводстве на территории России в течение 125 лет / Докл. РАСХН, - 2000. - 1. - С. 24-27 (8); Богданов Г.О., Сологуб Л.И., Влизло В.В., Янович В.Г., Антоняк Г.Л., Лучка И.В. Биохимические и физиологические предпосылки уменьшения эмиссии метана жвачными животными / Сельскохозяйственная биология, - 2010. - №4. - С. 13-24 (9); Романовская А.А. Оценка объемов антропогенной эмиссии метана в животноводстве России / Сельскохозяйственная биология, 2008. - №6. - С. 59-65 (10)].According to the UN Framework Convention on Climate Change. UN, UNEP/IUC, 1998] and its Kyoto Protocol [Kyoto Protocol to the Convention on Climate Change. UN-FCCC, UNEP/IUC, 1998], ratified by the Russian Federation, an annual inventory of anthropogenic greenhouse gas emissions in all sectors of the country's economy should be carried out. To date, several attempts have been made to assess methane emissions from the livestock sector in Russia [Artemov V.M., Nakhutin A.I. Emission of methane in animal husbandry in Russia for 125 years / Dokl. RAAS, - 2000. - 1. - S. 24-27 (8); Bogdanov G.O., Sologub L.I., Vlizlo V.V., Yanovich V.G., Antonyak G.L., Luchka I.V. Biochemical and physiological prerequisites for reducing methane emissions by ruminants / Agricultural biology, - 2010. - No. 4. - S. 13-24 (9); Romanovskaya A.A. Estimation of volumes of anthropogenic methane emission in animal husbandry in Russia / Agricultural biology, 2008. - No. 6. - S. 59-65 (10)].

Общий недостаток таких оценок - использование средних по стране коэффициентов удельной эмиссии на 1 гол. без учета специфики содержания и кормления животных разных видов и половозрастных групп. В то же время состав и особенности усвоения кормов влияют на интенсивность ферментативных процессов в пищеварительном тракте и величину непродуктивных потерь валовой энергии корма с кишечными газами.A common drawback of such estimates is the use of country-average coefficients of specific emission per head. without taking into account the specifics of keeping and feeding animals of different species and age and sex groups. At the same time, the composition and characteristics of the assimilation of feed affect the intensity of enzymatic processes in the digestive tract and the magnitude of unproductive losses of gross energy of feed with intestinal gases.

Доступные методы измерения выбросов СН4 жвачными животными, такие как использование калориметра или камер для СН4, туннельная система и метод индикатора гексафторида серы (SF6), нелегко использовать на ферме, они трудоемки для оценки индивидуального производства СН4 у многих коров. Поэтому, требуется более простые и подходящие методы для прогнозирования индивидуальных выбросов СН4. Методы, в основе которых лежит тот факт, что синтез СН4 зависит от типа ферментации рубца, который влияет на многие другие параметры, такие как состав молока являются актуальными.Available methods for measuring CH 4 emissions from ruminants, such as the use of a calorimeter or CH 4 chambers, the tunnel system, and the sulfur hexafluoride (SF 6 ) tracer method, are not easy to use on the farm and are laborious to estimate the individual CH 4 production of many cows. Therefore, simpler and more appropriate methods are required to predict individual CH 4 emissions. Methods based on the fact that the synthesis of CH 4 depends on the type of rumen fermentation, which affects many other parameters, such as the composition of milk, are relevant.

Углеводы - важнейший источник энергии и основные предшественники жира и лактозы в коровьем молоке. Конечными продуктами разложения углеводов являются летучие жирные кислоты (ЛЖК), СО2, СН4 и Н2. В процессе ферментации ацетат и бутират способствуют выработке СН4, в то время как пропионат сохраняет конкурентную роль в использовании водорода. Повышенное соотношение бутират/пропионат снижает содержание лактозы и увеличивает содержание жира в молоке и синтез СН4 в рубце. Таким образом, можно предположить взаимосвязь между содержанием СН4, лактозы и жира. Кроме того, состав летучих жирных кислот в рубце также влияет на жировой состав молока. У жвачных животных жирные кислоты (ЖК) молока поступают из двух источников: поступление из кровотока и синтез de novo в молочной железе. Примерно половина ЖК молока (молярный процент) получается в результате синтеза de novo на основе ацетата и бутирата. ЖК с короткой и средней цепью (от 4 до 14 атомов углерода) полностью возникают в результате синтеза de novo. Длинноцепочечные ЖК (>16 атомов углерода) собираются в циркулирующих липидах, и ЖК, состоящие из 16 атомов углерода, зависят от этих двух источников [Bauman D.E., Griinari J.M. Nutritional regulation of milk fat synthesis / Annual Review of Nutrition, 2003. - 23. - P. 203-227 (11)].Carbohydrates are the most important source of energy and the main precursors of fat and lactose in cow's milk. The end products of carbohydrate degradation are volatile fatty acids (VFA), CO 2 , CH 4 and H 2 . During fermentation, acetate and butyrate contribute to the production of CH 4 while propionate retains a competitive role in the use of hydrogen. An increased butyrate/propionate ratio reduces the lactose content and increases the fat content in milk and the synthesis of CH 4 in the rumen. Thus, we can assume the relationship between the content of CH 4 , lactose and fat. In addition, the composition of volatile fatty acids in the rumen also influences the fat composition of milk. In ruminants, milk fatty acids (FAs) come from two sources: intake from the bloodstream and de novo synthesis in the mammary gland. Approximately half of milk FAs (mole percentage) are derived from de novo synthesis based on acetate and butyrate. Short and medium chain FAs (from 4 to 14 carbon atoms) arise entirely from de novo synthesis. Long-chain fatty acids (>16 carbon atoms) are collected in circulating lipids, and fatty acids consisting of 16 carbon atoms are dependent on these two sources [Bauman DE, Griinari JM Nutritional regulation of milk fat synthesis / Annual Review of Nutrition, 2003. - 23. - P. 203-227 (11)].

Таким образом, пропорции различных ЖК отражают ферментацию рубца посредством ЛЖК, а затем выработку СН4. Более того, несколько авторов уже сообщали для разных рационов о взаимосвязи между жирностью молока (измеренной с помощью газовой хроматографии (ГХ)) и выбросами СН4 молочных коров [Сермягин А., Зиновьева Н., Ермилов А., Янчуков И. Инфракрасная спектроскопия молока / Животноводство России, 2019. - С. 68-68 (12); Chilliard Y., Martin С., Rouel J., Doreau M. Milk fatty acids in dairy cows fed whole crude linseed, extruded linseed, or linseed oil, and their relationship with CH4 output / Journal of Dairy Science, 2009. - 92. - P. 5199-5211 (13); Dehareng F., Delfosse C., Froidmont E., et al. Potential use of milk mid-infrared spectra to predict individual methane emission of dairy cows // Animal - 2012. - 6 (10). - P. 1694-1701 (14)].Thus, the proportions of the various FAs reflect the fermentation of the rumen by VFA and then the production of CH 4 . Moreover, several authors have already reported for different diets the relationship between milk fat content (measured using gas chromatography (GC)) and CH 4 emissions of dairy cows [Sermyagin A., Zinovieva N., Ermilov A., Yanchukov I. Infrared spectroscopy of milk / Animal husbandry of Russia, 2019. - P. 68-68 (12); Chilliard Y., Martin C., Rouel J., Doreau M. Milk fatty acids in dairy cows fed whole crude linseed, extruded linseed, or linseed oil, and their relationship with CH4 output / Journal of Dairy Science, 2009. - 92. - P. 5199-5211 (13); Dehareng F., Delfosse C., Froidmont E., et al. Potential use of milk mid-infrared spectra to predict individual methane emission of dairy cows // Animal - 2012. - 6 (10). - P. 1694-1701 (14)].

Эти результаты показывают, что в целом выбросы CH4 связаны с составом молока. Прогноз по метану, полученный на основе спектров молока в среднем инфракрасном диапазоне, проведенный Dehareng et al. был дополнительно улучшен за счет включения информации о стадии лактации [Vanlierde A., Vanrobays M.L., Gengler N., et. al. Milk mid-infrared spectra enable prediction of lactation-stage-dependent methane emissions of dairy cattle within routine population-scale milk recording schemes //. Anim. Prod. Sci. - 2016. - 56. - P. 258-264. https://doi.org/10.1071/an15590 (15)].These results show that, in general, CH 4 emissions are related to milk composition. Methane prediction derived from mid-infrared spectra of milk by Dehareng et al. has been further improved by including information on lactation stage [Vanlierde A., Vanrobays ML, Gengler N., et. al. Milk mid-infrared spectra enable prediction of lactation-stage-dependent methane emissions of dairy cattle within routine population-scale milk recording schemes //. Anim. Prod. sci. - 2016. - 56. - P. 258-264. https://doi.org/10.1071/an15590(15)].

Потребление сухого вещества является основным фактором, определяющим выбросы СН4 [Knapp J.R., Laur G.L., Vadas Р.А., Weiss W.P., Tricarico J.M. Invited review: enteric methane in dairy cattle production: quantifying the opportunities and impact of reducing emissions / J. Dairy Sci. - 2014. - 97. - P. 3231-3261. https://doi.org/10.3168/jds.2013-7234 (16)]. Отсюда следует, что выброс СН4 можно предсказать на основе концентраций жирных кислот молока, определенных с помощью спектроскопии в средней инфракрасной области.Dry matter intake is the main determinant of CH4 emissions [Knapp JR, Laur GL, Vadas R.A., Weiss WP, Tricarico JM Invited review: enteric methane in dairy cattle production: quantifying the opportunities and impact of reducing emissions / J. Dairy Sci. - 2014. - 97. - P. 3231-3261. https://doi.org/10.3168/jds.2013-7234(16)]. It follows that CH 4 release can be predicted from milk fatty acid concentrations determined by mid-infrared spectroscopy.

Определен жирнокислотный состав молока коров контрольной и опытной групп, которые получали активную угольную кормовую добавку. Результаты исследований представлены в табл. 3.The fatty acid composition of milk of cows of the control and experimental groups, which received active carbon feed additive, was determined. The research results are presented in table. 3.

Figure 00000003
Figure 00000003

Из таблицы 2 следует, что в молоке коров опытной группы, которые получали активную угольную кормовую добавку, было отмечено увеличение количества стеариновой (С18:0) и олеиновой (С18:1) жирных кислот, длинноцепочечных жирных кислот (LCFA) и мононенасыщенных жирных кислот (MUFA).From table 2 it follows that in the milk of cows of the experimental group that received an active carbon feed additive, an increase in the amount of stearic (C18:0) and oleic (C18:1) fatty acids, long-chain fatty acids (LCFA) and monounsaturated fatty acids ( MUFA).

Жирные кислоты молока образуются как из абсорбированных жирных кислот в кишечнике, так и из синтеза из ацетата и бутирата рубца, поэтому может существовать взаимосвязь между метаном и жирными кислотами молока в-первую очередь из-за общих биохимических путей между метаном, ацетатом и бутиратом в рубце. Превращение пиру вата в ацетат, бутират, пропионат, диоксид углерода и водород, который, в свою очередь, превращается в метан, подчиняется стехиометрическому соотношению [Moss A.R., Jouany P., Newbold J. Methane production by ruminants: Its contribution to global warming // Ann. Zootech. - 2000. - 49. - P. 231-253 (17)]: CH4=0,45 ацетат - 0,275 пропионат + 0,40 бутират.Milk fatty acids are formed both from absorbed fatty acids in the gut and from synthesis from rumen acetate and butyrate, so there may be a relationship between methane and milk fatty acids primarily due to the common biochemical pathways between methane, acetate and butyrate in the rumen . The conversion of pyruvate to acetate, butyrate, propionate, carbon dioxide and hydrogen, which, in turn, turns into methane, obeys a stoichiometric ratio [Moss AR, Jouany P., Newbold J. Methane production by ruminants: Its contribution to global warming / / Ann. Zootech. - 2000. - 49. - P. 231-253 (17)]: CH 4 = 0.45 acetate - 0.275 propionate + 0.40 butyrate.

По данным Y. Chilliard et al. (2009) между выходом СН4 отдельными концентрациями жирных кислот в молоке имеются корреляционные связи. Положительные корреляции (r=0,87-0,91) наблюдали для насыщенных ЖК от 6:0 до 16:0 и для 10:1, тогда как значения r между 0,83 и 0,71 наблюдали для 20:4n-6, 11:0, 12:1, 9:0, 15:0, 17:0 и 4:0. Отрицательные корреляции (r=-0,86 до -0,90) с выходом СН4 наблюдались для транс-16+ цис- 14 18:1; цис-9, транс-13 18: 2; транс-11 16: 1; и транс-12 18:1, тогда как значения r=-0,84- -0,72 наблюдали для нескольких цис- и транс-изомеров 18: 1, включая цис- 9 18: 1 и транс- 11, цис- 15 18: 2. При использовании сумм связанных жирных кислот высокие значения корреляции наблюдались от 8:0 до 16:0 (r=0,94) и для суммы С18 (r=-0,94).According to Y. Chilliard et al. (2009) there are correlations between the release of CH 4 by individual concentrations of fatty acids in milk. Positive correlations (r=0.87-0.91) were observed for saturated FAs from 6:0 to 16:0 and for 10:1, while r values between 0.83 and 0.71 were observed for 20:4n-6 , 11:0, 12:1, 9:0, 15:0, 17:0 and 4:0. Negative correlations (r=-0.86 to -0.90 ) with CH4 yield were observed for trans-16+ cis-14 18:1; cis-9, trans-13 18:2; trans-11 16:1; and trans-12 18:1, while r=-0.84--0.72 values were observed for several cis- and trans-18:1 isomers, including cis-9 18:1 and trans-11, cis-15 18:2. When using sums of bound fatty acids, high correlation values were observed from 8:0 to 16:0 (r=0.94) and for sum C18 (r=-0.94).

Stefanie W. Engelke et al. (2018) изучили взаимосвязь между выбросом метана коров, измеренным в дыхательных камерах, и жирными кислотами молока, предсказанными с помощью спектроскопии в среднем инфракрасном диапазоне. Коровам скармливали различные рационы, которые отличались по по типу корма и добавкам из льняного семени, что приводило к большим колебаниям как по выбросам СН4, так и по содержанию жирных кислот в молоке. Проанализировав, полученные данные авторы разработали уравнения множественной регрессии, прогнозирующих выделение коровами метана, для каждого рациона и общее уравнение для всех рационов.Stefanie W. Engelke et al. (2018) studied the relationship between cow methane emissions measured in breathing chambers and milk fatty acids predicted by mid-infrared spectroscopy. Cows were fed a variety of diets that differed in feed type and flaxseed supplements, resulting in large fluctuations in both CH 4 emissions and milk fatty acid content. After analyzing the obtained data, the authors developed multiple regression equations predicting methane emission by cows for each diet and a general equation for all diets.

Уравнение регрессии характеризующее выделение коровами метана выглядит следующим образом [Stefanie W. Engelke, Da G., Derno M., et. al. Milk, fatty acids estimated by mid-infrared spectroscopy and milk yield can predict methane emissions in dairy cows // Agronomy for Sustainable Development. - 2018. - 38. P. 27 (7)]: 361.4+18.9×DMI+28.5×C18:0+(-23.6)×C18:1cis,The regression equation characterizing the release of methane by cows is as follows [Stefanie W. Engelke, Da G., Derno M., et. al. Milk, fatty acids estimated by mid-infrared spectroscopy and milk yield can predict methane emissions in dairy cows // Agronomy for Sustainable Development. - 2018. - 38. P. 27 (7)]: 361.4+18.9×DMI+28.5×C18:0+(-23.6)×C18:1cis,

где DMI - потребление сухого вещества кг/деньwhere DMI is dry matter intake kg/day

С18:0 - содержание стеариновой кислоты (% от общего количества жира)C18:0 - stearic acid content (% of total fat)

C18:1cis - содержание солеиновой кислоты (% от общего количества жира)C18:1cis - content of soleic acid (% of total fat)

Для коров контрольной и опытной групп рассчитали количество выделяемого метана (таблица 3)For cows of the control and experimental groups, the amount of methane emitted was calculated (table 3)

Figure 00000004
Figure 00000004

Из данных таблицы 3 следует, что кормовая добавка, включенная в состав рациона новотельных коров, способствовала снижению выделений метана. Так, в контрольной группе коров отмечено максимальное количество метана - 446,6 л в сутки, тогда как в опытной группе суточное выделение метана составило 333,84 л или на 33,0% меньше.From the data in Table 3 it follows that the feed additive included in the diet of newborn cows contributed to the reduction of methane emissions. Thus, in the control group of cows, the maximum amount of methane was noted - 446.6 liters per day, while in the experimental group the daily methane excretion was 333.84 liters, or 33.0% less.

Экономическая эффективность применения активной угольной кормовой добавки в рационах коров представлена в таблице 4.The economic efficiency of the use of active coal feed additives in the diets of cows is presented in table 4.

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

Из таблицы 4 следует, что при скармливании активной угольной кормовой добавки коровам в течение 60 дней, дополнительно получили от одного животного 141,7 кг молока 3,4% жирности, стоимость которого составит 3967,6 рублей. При этом за весь период эксперимента затратили 9 кг активной угольной кормовой добавки (150 г/сут) на сумму 1350,0 руб. Отсюда следует, что за 60 дней эксперимента на одну корову получили условно чистый доход на сумму 2617,6 рублей.From table 4 it follows that when feeding the active coal feed additive to cows for 60 days, they additionally received from one animal 141.7 kg of milk with 3.4% fat content, the cost of which will be 3967.6 rubles. At the same time, for the entire period of the experiment, 9 kg of active coal feed additive (150 g / day) was spent in the amount of 1350.0 rubles. It follows that for 60 days of the experiment per cow received a conditionally net income in the amount of 2617.6 rubles.

На основании проведенных исследований можно заключить, что включение в состав рациона активной угольной кормовой добавки коровам в начале лактации приводило к увеличению среднесуточных удоев молока натуральной жирности на 11,9-12,2%, при снижении затрат кормов на единицу получаемой продукции.Based on the studies, it can be concluded that the inclusion of an active coal feed additive in the diet for cows at the beginning of lactation led to an increase in the average daily milk yield of natural fat content by 11.9-12.2%, while reducing the cost of feed per unit of product received.

Кормовая добавка в составе рациона приводила к снижению выбросов метана от коров в контрольной группе коров отмечено максимальное количество метана - 446,6 л в сутки, тогда как в опытной 333,84 л или 33,0%.The feed additive in the diet led to a decrease in methane emissions from cows in the control group of cows, the maximum amount of methane was noted - 446.6 liters per day, while in the experimental group it was 333.84 liters or 33.0%.

При этом условно чистый доход от применения хвойной энергетической добавки составил 2617,6 рублей за период эксперимента в расчете на одно животное.At the same time, conditionally net income from the use of coniferous energy supplements amounted to 2617.6 rubles for the experiment period per animal.

Источники информации, принятые при экспертизе заявки:Sources of information accepted during the examination of the application:

1. Olijhoek D., Lund P. Methane production by ruminants. Department of Animal science AU-Foulum / D. Olijhoek // Aarhus University, Denmark - 2017.1. Olijhoek D., Lund P. Methane production by ruminants. Department of Animal science AU-Foulum / D. Olijhoek // Aarhus University, Denmark - 2017.

2. Martin С., Morgavi D.P., Doreau M. Methane mitigation in ruminants: from microbe to the farm scale / Animal. - 2009. - 4(3). - P. 351-365.2. Martin C., Morgavi D.P., Doreau M. Methane mitigation in ruminants: from microbe to the farm scale / Animal. - 2009. - 4(3). - P. 351-365.

3. Kim E.T., Kim C.H., Min K.C., Lee S.S. Effects of plant extract on microbial population, methane emission and ruminal fermentation characteristics in in vitro / Asian-Aust. J. Anim. Sci. - 2012. - 2. - P. 806-811.3. Kim E.T., Kim C.H., Min K.C., Lee S.S. Effects of plant extract on microbial population, methane emission and ruminal fermentation characteristics in in vitro / Asian-Aust. J. Anim. sci. - 2012. - 2. - P. 806-811.

4. Getabalew M., Alemneh Т., Akeberegn D. Methane Production in Ruminant Animals: Implication for Their Impact on Climate Change / Concepts of Dairy & Veterinary Sciences. - 2019. - 4. - P. 204-210.4. Getabalew M., Alemneh T., Akeberegn D. Methane Production in Ruminant Animals: Implication for Their Impact on Climate Change / Concepts of Dairy & Veterinary Sciences. - 2019. - 4. - P. 204-210.

5. Патент РФ 2522958. 20.07.2014 Бюл. 20.5. RF patent 2522958. 20.07.2014 Bull. twenty.

6. Ягодин В.И., Выродов В.А. Технология древесной зелени. СПб.: ЛТА, 1994, 92 с.6. Yagodin V.I., Vyrodov V.A. Tree green technology. St. Petersburg: LTA, 1994, 92 p.

7. Stefanie W., Da G., Derno M., Tuchscherer A., Berg W., Kuhla B. Engelke Milk fatty acids estimated by mid-infrared spectroscopy and milk yield can predict methane emissions in dairy cows / Agronomy for Sustainable Development. - 2018.- 38. P.7. Stefanie W., Da G., Derno M., Tuchscherer A., Berg W., Kuhla B. Engelke Milk fatty acids estimated by mid-infrared spectroscopy and milk yield can predict methane emissions in dairy cows / Agronomy for Sustainable Development . - 2018.- 38. P.

8. Артемов B.M., Нахутин А.И. Эмиссия метана в животноводстве на территории России в течение 125 лет / Докл. РАСХН, - 2000. - 1. - С. 24-27.8. Artemov B.M., Nakhutin A.I. Emission of methane in animal husbandry in Russia for 125 years / Dokl. RAAS, - 2000. - 1. - S. 24-27.

9. Богданов Г.О., Сологуб Л.И., Влизло В.В., Янович В.Г., Антоняк Г.Л., Лучка И.В. Биохимические и физиологические предпосылки уменьшения эмиссии метана жвачными животными / Сельскохозяйственная биология, - 2010. - №4. - С. 13-24.9. Bogdanov G.O., Sologub L.I., Vlizlo V.V., Yanovich V.G., Antonyak G.L., Luchka I.V. Biochemical and physiological prerequisites for reducing methane emissions by ruminants / Agricultural biology, - 2010. - No. 4. - S. 13-24.

10. Романовская А.А. Оценка объемов антропогенной эмиссии метана в животноводстве России / Сельскохозяйственная биология, 2008. - №6. - С. 59-65.10. Romanovskaya A.A. Estimation of volumes of anthropogenic methane emission in animal husbandry in Russia / Agricultural biology, 2008. - No. 6. - S. 59-65.

11. Bauman D.E., Griinari J.M. Nutritional regulation of milk fat synthesis / Annual Review of Nutrition, 2003. - 23. - P. 203-227.11. Bauman D.E., Griinari J.M. Nutritional regulation of milk fat synthesis / Annual Review of Nutrition, 2003. - 23. - P. 203-227.

12. Сермягин А., Зиновьева H., Ермилов А., Янчуков И. Инфракрасная спектроскопия молока / Животноводство России, 2019. - С. 68-68.12. Sermyagin A., Zinovieva H., Ermilov A., Yanchukov I. Infrared spectroscopy of milk / Animal husbandry of Russia, 2019. - P. 68-68.

13. Chilliard Y., Martin С., Rouel J., Doreau M. Milk fatty acids in dairy cows fed whole crude linseed, extruded linseed, or linseed oil, and their relationship with CH4 output / Journal of Dairy Science, 2009. - 92. - P. 5199-5211.13. Chilliard Y., Martin C., Rouel J., Doreau M. Milk fatty acids in dairy cows fed whole crude linseed, extruded linseed, or linseed oil, and their relationship with CH4 output / Journal of Dairy Science, 2009. - 92. - P. 5199-5211.

14. Dehareng F., Delfosse C., Froidmont E., et al. Potential use of milk mid-infrared spectra to predict individual methane emission of dairy cows // Animal - 2012. - 6 (10). - P. 1694-1701.14. Dehareng F., Delfosse C., Froidmont E., et al. Potential use of milk mid-infrared spectra to predict individual methane emission of dairy cows // Animal - 2012. - 6 (10). - P. 1694-1701.

15. Vanlierde A., Vanrobays M.L., Gengler N., et. al. Milk mid-infrared spectra enable prediction of lactation-stage-dependent methane emissions of dairy cattle within routine population-scale milk recording schemes //. Anim. Prod. Sci. - 2016. - 56. - P. 258-264.15. Vanlierde A., Vanrobays M. L., Gengler N., et. al. Milk mid-infrared spectra enable prediction of lactation-stage-dependent methane emissions of dairy cattle within routine population-scale milk recording schemes //. Anim. Prod. sci. - 2016. - 56. - P. 258-264.

16. Knapp J.R., Laur G.L., Vadas P.A., Weiss W.P., Tricarico J.M. Invited review: enteric methane in dairy cattle production: quantifying the opportunities and impact of reducing emissions / J. Dairy Sci. - 2014. - 97. - P. 3231-3261.16. Knapp J.R., Laur G.L., Vadas P.A., Weiss W.P., Tricarico J.M. Invited review: enteric methane in dairy cattle production: quantifying the opportunities and impact of reducing emissions / J. Dairy Sci. - 2014. - 97. - P. 3231-3261.

17. Moss A.R., Jouany P., Newbold J. Methane production by ruminants: Its contribution to global warming // Ann. Zootech. - 2000. - 49. - P. 231-253.17. Moss A.R., Jouany P., Newbold J. Methane production by ruminants: Its contribution to global warming // Ann. Zootech. - 2000. - 49. - P. 231-253.

Claims (1)

Способ снижения метаногенеза у крупного рогатого скота, характеризующийся тем, что предусматривает введение в основной рацион крупного рогатого скота однократно в утреннее кормление активной угольной кормовой добавки в дозе 150 г/гол в сутки в течение 60 дней.A method for reducing methanogenesis in cattle, characterized in that it provides for the introduction of an active coal feed additive at a dose of 150 g/head per day for 60 days into the main diet of cattle once in the morning feeding.
RU2021137457A 2021-12-16 Method for reducing methanogenesis in cattle RU2777053C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2777053C1 true RU2777053C1 (en) 2022-08-01

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2804123C1 (en) * 2023-04-19 2023-09-26 Федеральное Государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий российской академии наук" Feed additive for cattle improving destruction of structural carbohydrates in rumen

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2522958C1 (en) * 2012-12-03 2014-07-20 Общество с ограниченной ответственностью Научно-Технический Центр "Химинвест" Active coal feed additive
RU2576195C1 (en) * 2012-04-19 2016-02-27 Интерким, С.А. Method for reduction of methanogenesis in ruminants

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2576195C1 (en) * 2012-04-19 2016-02-27 Интерким, С.А. Method for reduction of methanogenesis in ruminants
RU2522958C1 (en) * 2012-12-03 2014-07-20 Общество с ограниченной ответственностью Научно-Технический Центр "Химинвест" Active coal feed additive

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GETABALEW М., et al, Methane Production in Ruminant Animals: Implication for Their Impact on Climate Change, Concepts of Dairy & Veterinary Sciences., 2019., 4, p. 204-210. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2804123C1 (en) * 2023-04-19 2023-09-26 Федеральное Государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий российской академии наук" Feed additive for cattle improving destruction of structural carbohydrates in rumen
RU2822034C1 (en) * 2023-08-10 2024-06-28 Общество с ограниченной ответственностью Научно-Технический Центр "Химинвест" Preservative for haylage of green mass and ensilage of flattened corn grains

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Van Zijderveld et al. Persistency of methane mitigation by dietary nitrate supplementation in dairy cows
US8642100B2 (en) Method to evaluate the quantity of methane produced by a dairy ruminant and method to reduce and control this quantity
RS61363B1 (en) Method for reducing total gas production and/or methane production in a ruminant animal
RU2649594C1 (en) Application method of a piece energy additive
Vera et al. Manipulation of the energy metabolism of ruminants in the tropics: options for improving meat and milk production and quality
Soder et al. Enteric methane emissions in grazing dairy systems
Okunade et al. Rolfe (Daniellia oliveri) seed meal as a protein source in locally produced concentrates for lambs fed low quality basal diet
Kandi et al. Effects of Ca-salt of linseed oil supplementation and protein content in diet on performance, ruminal fermentation, microbial protein yield, and blood metabolites in young lambs
Zhang et al. Effects of protein grass hay as alternative feed resource on lamb's fattening performance and meat quality
Khoa et al. Effect of tannin in green tea by-product in combination with bio-char supplemented into basal beef cattle diet on nutrient digestibility, methane production and animal performance
Valenti et al. Fatty acid metabolism in lambs supplemented with different condensed and hydrolysable tannin extracts
Izquierdo et al. Nutrition and food in the reproduction of cattle
Mor et al. Influence of replacing concentrate mixture with AFEX pellets on rumen fermentation, blood profile and acetamide content in the rumen of crossbred (Alpine× Beetle) female goats
Baila et al. Inclusion of sainfoin in the concentrate of finishing lambs: fatty acid profiles of Rumen, Plasma, and Muscle
Panneerselvam et al. Effect of nonstructural carbohydrates on production performance, rumen metabolism and rumen health in lambs fed with isocaloric and isonitrogenous complete diets
Hassanien et al. Dietary inclusion of Tenebrio molitor L. frass affects nutrient digestibility, ruminal fermentation activities, blood metabolites, and milk performance in goats
RU2777053C1 (en) Method for reducing methanogenesis in cattle
Aung et al. A diet containing mango peel silage impacts upon feed intake, energy supply and growth performances of male dairy calves
Jasem et al. Effects of n-3 fatty acid supplementation from flax oil on growth performance, ruminal fermentation, and immune response in Holstein dairy calves fed either coarsely ground or steam-flaked corn grain
Chaji et al. Influence of Ascophyllum nodosum algae extract on finishing growth performance and nutrient digestibility of buffalo calves in warm climates
Korotkiy et al. The effect of a pine tree energy supplement on methane release by lactating cows
Sándor et al. Comparison of carp filet quality produced in semi-intensive pond system using different type of feeds.
Lee et al. Effects of dietary addition of bentonite on manure gas emission, health, production, and meat characteristics of Hanwoo (Bos Taurus coreanae) steers
Karaca et al. Does the length of time dried distillers' grain with solubles substitution for soybean meal affect physiological indicators and meat quality in finishing lambs?
Wittenberg Enteric methane emissions and mitigation opportunities for Canadian cattle production systems