活性炭國家專精特新“小巨人”企業活性炭產學研合作

　　活性炭投加飼料中減少氣體排放并提高產量

　　反芻動物產生的甲烷是溫室氣體效應和全球變暖的已知因素。反芻動物甲烷排放量占牛奶生產釋放的溫室氣體的50%以上，在草地喂養情景中，這一比例可以增加到80%左右。在反芻動物中，纖維素飼料在瘤胃中通過微生物發酵進行消化，產生大約80%的甲烷，而其余部分來自糞便的分解。本期內容是研究通過在飼料中投加粉狀活性炭對減少奶牛溫室氣體排放和產奶性能的評估。

　　測量奶牛擠奶之前中和后的溫室氣體排放

　　溫室氣體測量(CO2和CH4)每周在奶牛場使用帶有檢測器的便攜式擴散通量計進行(見圖1)。該儀器包含一個收集室、一個個人數字助理、一個背包和一個用于運輸和運輸的堅固容器。儀器的收集室安裝在擠奶區的通風口，覆蓋所有溫室氣體排放區域。擠奶棚三側覆蓋，以大限度地減少風帶來的影響，并使用強制通風來確保棚內的氣流和環境一致。擠奶在清晨進行，風速幾乎沒有變化，這在間隔時間的早上5-6點的收集時間內觀察到。

　　圖1：使用帶CO2和CH4檢測器的通量計測量擠奶區的溫室氣體排放。

　　活性炭對乳制品產量的影響

　　圖2顯示了0.5%的活性炭對工作奶牛場的牛奶產量和質量的影響。圖2a顯示了在顆粒日糧中添加0.5%活性炭之前和之后的每日產奶量。雖然不顯著(p=0.171)，但這種添加使牛群的日產奶量平均提高了3.43%。圖2b比較了含活性炭和不含活性炭的乳蛋白百分比。補充活性炭顯著增加乳蛋白(p<0.05)2.63%，乳脂顯著增加(p<0.001)平均6.32%，如圖所示圖2b。

　　圖2：(a)活性炭對每日產奶量(kg)的影響，(b)乳蛋白和脂肪(%)。

　　添加活性炭前后溫室氣體排放量情況

　　甲烷排放：CH4排放量測量了四個星期(第一次測試稱為第一學期)。CH4排放受所有兩個因素的影響：活性炭濃度和期限，顯示了兩個百分比的活性炭濃度對奶牛場擠奶過程之前、之中和之后CH4排放的影響。當它以0.5%加入飼料時,活性炭濃度有助于將擠奶過程中的CH4排放量從25.62ppm減少到16.35ppm。

　　二氧化碳：CO2排放在體內實驗中，對兩個階段的奶牛擠奶前、擠奶過程中和擠奶后的農場CO2排放量進行了測量。活性炭稍微降低了之前CO2的量，期間和如圖奶牛擠奶后，活性炭的添加分別為0%和0.5%，，0%和0.5%活性炭時的CO2排放量分別從434ppm略微增加到441ppm，期擠奶期間的CO2排放量略有增加，從430ppm降至441ppm，而通過添加0%和0.5%的活性炭，CO2排放量從673ppm略有減少至636ppm。

　　活性炭對奶牛擠奶產量和溫室氣體排放

　　為了滿足對牛奶等乳制品不斷增長的需求，研究了增加牛群產奶量的方法。這項研究的重點是一個重要的話題：添加0.5%活性炭是否可以在不影響牛奶數量和質量的情況下減少溫室氣體排放。活性炭對乳制品的有益影響和減少奶牛場溫室氣體排放的研究，結果表明，添加0.5%的活性炭不會顯著影響牛奶產量(3.53%)，盡管它顯著提高了牛奶中的蛋白質和脂肪濃度。這些牛奶質量的改善可以反映在活性炭改變瘤胃發酵和生物加氫的效果上。

　　與對照處理(不含活性炭)相比，當奶牛的顆粒日糧中添加0.5%活性炭時，它們的二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)排放顯著減少。甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)是奶牛等反芻動物釋放的兩種主要溫室氣體。CH4被認為是農業生產力的重要指標，因為它與牲畜生產中的飼料轉化有關，其中CH4排放水平越高，能量損失越大。腸溶CH4排放物是由飼料成分的微生物發酵產生的，其中CH4主要在瘤胃(87%)中產生，在大腸中產生的程度較低(13%)。仍需要進一步研究和開發新技術以更好地了解活性炭對奶牛場溫室氣體排放的功效，例如提高顆粒中活性炭的含量。

　　活性炭投加飼料中減少氣體排放并提高產量，發現在飼料中添加粉狀活性炭是減少溫室氣體和CH4排放以及提高奶牛牛奶質量和數量的一種很有前景的方法。測試了兩種添加水平(0%和0.5%)，將活性炭加入顆粒配合飼料中。當顆粒飼料添加活性炭時，牛群的產奶量平均增加了3.43%。活性炭投加后乳蛋白顯著增加。在奶牛擠奶之前和之后，添加活性炭顯著減少了CH4排放。略微減少了CO2的量。在顆粒飼料中加入活性炭是可以稍微解決氣體排放和提供產量品質的方法。

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