美国环保局于1991年对全球甲烷排放源和排放总量进行了初步估算，全世界每年排放的甲烷量约500Tg，其中反刍动物排放量为65-85Tg，占排放总量的15%-25%。在全球家畜的甲烷排放量中，反刍动物占97%，而牛类（除水牛外）约占75%，并且估计全球牛羊的甲烷排放量以每年1%的比例递增。
反刍动物排放甲烷和它们特有的消化方式有关。瘤胃内碳水化合物发酵可产生气体，瘤胃气体的主要成分为:二氧化碳40%、甲烷30%-40%、氢气5%以及比例不恒定的少量氧和氮气（从空气中摄入），这些气体以嗳气的方式经口排出体外。
甲烷是饲料中碳水化合物在瘤胃内发酵所产生的一种高能物质，但是动物却不能利用，因此甲烷的排放意味着能量的损失和生产性能的下降。研究表明，反刍动物以甲烷形式损失的能量约占饲料总能量的2%-15%。甲烷的排放不仅会破坏大气臭氧层，使全球气候变暖，还会造成饲料能量的损失，降低动物的生产水平，增加养殖成本。因此研究减少反刍动物甲烷排放的机制及寻求减少甲烷排放的方法已成为人们备受关注的焦点。笔者就营养因子对反刍动物甲烷排放量的影响作一综述。
1日料类型对动物甲烷排放的影响
美国的一项研究表明，在供给相同饲料的条件下，不同品种、年龄和性别的动物甲烷排放量相似，反刍动物的甲烷排放量主要受饲料类型、采食水平、温度与食糜外流速度等的影响。Pinares-Patino等报道，当给羊驼和绵羊同时饲喂紫花苜蓿时，其甲烷排放量没有明显差异。B. L. Estemann等的研究表明，不同品种、不同年龄的母牛和犊牛每千克代谢体重的甲烷排放量没有明显差异，随着犊牛年龄的增长，其甲烷排放量的增加是由于其采食量增加所致。
谷物类精饲料的比例为80%时，饲料能量的3%-4%随着甲烷的排放而损失；如全部供给纤维类粗饲料，则10%以上的能量随甲烷排放而损失。精饲料种类不同，甲烷排放量差异也很大，以大麦为基础饲料时，甲烷能占总能量的6.5%-12%；以玉米为基础饲料时甲烷能在5%以下。饲料类型对甲烷排放的影响，可能是通过改变微生物群体（如甲烷菌、纤毛虫）和瘤胃pH值所致。当给动物饲喂粗饲料时，其体内的纤维素分解菌大量增值，瘤胃主要进行乙酸发酵，产生大量的氢，瘤胃氢分压升高，刺激甲烷菌大量增殖，导致甲烷排放量增加。饲喂可溶性碳水化合物或淀粉时，瘤胃pH值降低，抑制了甲烷菌和纤毛虫的增殖，从而增加了丙酸产量，由于丙酸发酵利用了动物体内多余的氢，减少了形成甲烷的原料，从而降低甲烷排放量。
樊霞等采用SF6示踪法研究不同日粮类型对肉用公牛肠道甲烷排放量的影响结果表明，饲喂不同粗饲料时甲烷排放量分别为:干玉米秸238.37L/d、稻草231.83L/d、紫花苜蓿228.75L/d。
李霞等用SF6示踪法测定5种标准样草对内蒙古双峰驼甲烷排放量的影响，结果表明，意大利黑麦草的甲烷产生量为19.6g/kg，紫花苜蓿为26.6g/kg，稻秸为17.5g/kg，苏丹草为28.4g/kg，猫尾草为26.9g/kg（DM基础）。李霞等还测定了内蒙古双峰驼夏季喜食的几种牧草在体外的甲烷产生量，结果表明，蛋白质含量较高、木质素含量较低的藜科牧草梭梭、驼绒藜的甲烷产生量分别为0.41、0.39g/kg；木质素含量低但NDF含量高的沙葱、沙鞭的甲烷产量相对较高，分别为0.68、0.41g/kg。
2日粮精粗比对动物甲烷排放量的影响
以粗饲料为主的反刍动物，适当增加其日粮中的精料比例，可增加其瘤胃的丙酸产量，降低乙酸/丁酸的比例，提高饲料利用率和动物的生产性能。因丙酸主要经肝脏转变为组织成分，成为生长、繁殖、产肉、产乳的能量。而甲烷与丙酸的产量呈负相关。韩继福等的研究也表明动物瘤胃的丙酸产量与甲烷排放量呈显著负相关（r=-0.9683），即丙酸产量增加的同时甲烷排放量减少。
韩继福等利用不同比例的羊草日粮（0:100、25:75、50:50、75:25）饲喂阉牛，由呼吸代谢室测试其甲烷排放量，结果表明，阉牛瘤胃内丙酸和甲烷产量分别为3.26、4.57、6.63、8.81mol/d和208.13、201.26、194.17、170.99L/d，说明日粮中精料增加有利于丙酸发酵，减少甲烷排放量。
樊霞以稻草为粗饲料，混合日粮中稻草比例为25%、60%和100%饲喂肉用公牛的试验表明，其甲烷排放量的分别为174.38、190.34和238.57L/d。
汪水平等分别饲喂泌乳奶牛精粗比约为30:70的“高低质粗料型”日粮、30:70的混合型高青贮日粮、50:50精粗比例相当的日粮及65:35的高精料日粮，测得其丙酸产量分别为21.22、23.76、26.36和27.34mmol/L，前2种日粮的瘤胃丙酸浓度分别与后2种日粮呈极显著差异（P<0.01）。
张爱忠等以青干草为粗饲料，分别饲喂绒山羊精粗比为3:7和2:8的日粮，发现2:8日粮组的丙酸产量明显低于3:7日粮组。
萧宗法等以半干青贮草为粗料，精粗比分别为0:100、30:70、50:50、70:30的日粮饲喂荷兰种干乳牛，发现其24h的甲烷产量分别为198、270、361及306L。
3饲草加工处理方式对动物甲烷排放量的影响
牧草的生长期、物理加工处理（切碎、碾碎、制粒）、化学处理（氨化、碱化、尿素处理）和生物处理（青贮）等对甲烷的排放也有一定影响。
甲烷的产生量随牧草的成熟度而增加。粗切的牧草比细碎的牧草能产生更多的甲烷。饲料加工可以破坏牧草细胞壁，从而提高饲料利用率，同时挥发性脂肪酸（VFA）比例也发生改变，另外，饲料在瘤胃滞留时间较长也会增加甲烷排放量。
不同加工细度羊草（7.5、15、35mm）饲喂阉牛的试验表明，其甲烷产生量（206.44、198.50、208.13L/d）差异不显著（P>0.05）。
秸秆经化学或生物处理后，纤维素类物质的分解程度增加，秸秆细胞壁膨胀，便于微生物纤维素酶渗入而易于消化。反刍动物采食经过处理的秸秆可有效降低甲烷排放量。据报道，采食未处理秸秆的黄牛体重每增加1t时排放甲烷1200kg，当其采食经氨化处理的秸秆时，体重每增加1t，甲烷排放量低于700kg。
据“八五”攻关课题组的报道，喂氨化饲料的牛比喂普通饲料的牛每头每年少排放甲烷17.11kg，且氨化饲料具有营养价值高、易消化等优点，可使牛的饲养周期大大缩短，并且单位畜产品甲烷排放量明显减少。
碱处理对提高秸秆消化率非常有效，但成本高、易造成钠离子污染、有腐蚀作用。较好的处理方法是氨化法，既不存在上述缺点，又可为瘤胃微生物提供氮源。
李长皓等用秸秆型日粮和青贮型日粮饲喂青年奶牛的试验表明，秸秆型日粮的丙酸浓度为17.29mmol/L、而青贮型日粮的丙酸浓度为18.55mmol/L，差异显著（P=0.02<0.05），说明秸秆青贮处理有减少甲烷排放的可能。
游玉波的试验表明，采食氨化、青贮和干玉米秸秆（日粮精粗比为50:50）日粮的肉牛甲烷平均排放量分别为248.4、234.3和261.7L/d，与采食青贮和干玉米秸的肉牛甲烷排放量差异显著（P<0.05）。
樊霞饲喂肉牛的试验也表明，饲喂青贮玉米秸秆的肉牛甲烷排放量（196.37L/d）显著低于饲喂干玉米秸秆（229.05L/d，P<0.05）。
4日粮中脂肪及脂肪酸对动物甲烷排放量的影响
甲烷的产量和日粮中纤维素、半纤维素及非结构型碳水化合物的消化率呈正相关，而脂肪则会降低甲烷产量。
日粮中添加动植物脂肪和高级脂肪酸可抑制甲烷的产生，同时还可改变动物瘤胃中VFA的比例，提高日粮的能量水平，改善动物泌乳效率和生产性能。用添加动物脂肪或豆油的饲料喂牛羊，可减少甲烷生成量。N. E. Odongo的研究表明，日粮中添加肉豆蔻酸可以抑制反刍动物产甲烷菌的活性，降低甲烷产量。
赵广永等利用人工瘤胃技术研究皂化菜籽油脚对体外发酵产气量的影响，结果表明，随着皂化油脚加入量的增加，甲烷有减少的趋势。闫伟杰等的研究表明，250g/kg全棉籽的基础日粮饲喂绵羊和150g/kg全棉籽的日粮饲喂奶牛相比，甲烷的产气量减少了12%-14%。甲烷量减少的原因一是不饱和脂肪酸在发酵过程中发生氢化，与产甲烷过程发生氢的竞争；二是纤维素等养分被脂肪包裹，导致瘤胃微生物难以发生作用；三是脂肪的毒害作用使瘤胃微生物区系发生了改变，引起发酵特性的变化。Vander也认为添加含饱和脂肪酸的保护性脂肪，可以使甲烷产生量减少10%-15%。
Machmuller等报道了椰子油（富含饱和中链脂肪酸）、葵花油（富含亚油酸）和亚麻籽（富含亚油酸和亚麻酸）均可显著降低甲烷产量和原虫数量，并证明添加3%和6%的椰子油可分别降低甲烷产量40%和60%。
李玉珠等研究指出，添加脂肪酸对甲烷产量的抑制作用不受日粮类型的影响，与对照相比，添加50mg未酯化月桂酸（C12，0）及月桂酸和肉豆蔻酸（C14，0）以3∶2的比例组成的混合物（50mg）可分别减少甲烷产量22.2%（P<0.01）和11.8%（P<0.05）。但是脂肪含量高的饲料对瘤胃内微生物有不良影响，尤其是会减少原虫的数量，因原虫具有分解纤维素的功能，其数量减少，将会出现纤维素消化率降低的问题。在纯培养体系中，反刍兽甲烷杆菌被长链脂肪酸的抑制程度为C18:1>C14>C12>C16>C18。但是脂肪酸钙却不同，含钙物质在瘤胃内的溶解率很低，对瘤胃微生物影响很小，只有在酸度很高的第4胃才被解离，由于脂肪酸在下部的消化道才被吸收，因而可以提高反刍动物对能量的吸收。日本学者寺田用脂肪酸钙饲喂山羊的试验发现，饲料中添加油酸或亚油酸钙时，可减少约7%的甲烷排放量。
5饲料添加剂对动物甲烷排放量的影响
微生物制剂（益生素）减少甲烷的产生主要是通过改变瘤胃微生物区系和调整种群的平衡所致。Mutsvangwa T等的研究表明，饲喂给公牛酿酒酵母（1.5kg/t饲料），体外测定瘤胃液甲烷产量，与对照组相比，培养12h后试验组甲烷产量下降10%，24h后，2组的甲烷产量无差异。Willams研究发现，在泌乳母牛日粮中加入酵母菌制剂10g/d，处理组与对照组相比，乙酸与丙酸比例从3.3:1下降到2.8:1，丙酸产量增加。
日本带广大学教授高桥润一在研究因食用含有硝酸盐的饲料而中毒的家畜时发现，食用含有大量硝酸盐牧草的奶牛在嗳气时几乎不排出甲烷，进一步研究发现，如果在含硝酸盐的牧草中掺入L-半胱氨酸，不仅可以防止动物中毒，而且不会影响牛奶和动物肉制品。这是由于添加硝酸盐后，促进硝酸盐还原菌在瘤胃内的生长发育，与甲烷生成菌竞争氢原子所致。因此，在动物饲料中添加适当比例的硝酸盐和半胱氨酸有可能抑制瘤胃产生甲烷而不产生毒性。
Akahashi等在奶牛瘤胃液体外试验中发现，添加丝兰属提取物（YE）可显著降低甲烷产气量，减少能量损失，降低环境污染。YE的主要成分是甾类皂苷、自由皂苷、糖类复合物，由于其特殊的生理结构，对有害气体具有很强的吸附能力，可降低氨气、硫化氢及甲烷等气体的浓度，同时还可以影响消化道内环境。Girard指出添加YE可改变瘤胃乙酸、丙酸浓度，使乙酸浓度下降（P<0.05），丙酸浓度上升（P<0.05）。Wallance等指出YE有强烈的抗原虫类微生物活力的能力，可降低原虫类微生物数量，而寄生在原虫表面的甲烷菌的产甲烷量占反刍动物甲烷总排放量的37%，因此驱除原虫可间接减少甲烷的排放量。
茶皂素对瘤胃原虫也有抑制作用。郭嫣秋等的研究发现，添加0.4mg/ml茶皂素处理组的原虫数比对照组减少16.39%，甲烷产量下降15.79%。还有研究发现，饲料中添加缩合单宁能减少山羊的甲烷排放量。
6日粮营养平衡调控技术对动物甲烷排放量的影响
通过日粮营养平衡调控技术，适当添加能量饲料和蛋白质饲料，可提高反刍动物对饲料的利用率，降低其瘤胃内的养分降解率，抑制瘤胃发酵，促进肠道对养分的吸收。大麦在瘤胃内的发酵速度比玉米快，以大麦为主的精料的甲烷损失率高于以玉米为主的精料。
添加瘤胃蛋白也可以降低甲烷产量，因为蛋白质在瘤胃中首先分解为氨基酸，然后按碳水化合物的方式代谢，每千克日粮蛋白质在瘤胃内发酵后只生成30-60g可被利用的微生物蛋白，而且产生少量甲烷。瘤胃蛋白添加量越高的动物生产性能越好，而且蛋白质在肠内消化不产生甲烷。
7结语
除上述减少家畜甲烷排放量的措施外，推行全价混合日粮以及混合饲喂技术也能提高饲料利用率，减少甲烷产生。据报道，奶牛精粗料分喂，甲烷产量增加，混喂甲烷产量减少。久米新一等报道，稻草青贮和紫花苜蓿青贮按1:1比例饲喂干乳牛时的甲烷产量比单纯饲喂稻草青贮时减少了7%。
目前也有报道使用其他方法控制甲烷的产量，如离子载体（莫能菌素、拉沙里菌素）、卤代化合物（氯仿、卤代醇、氯化甲烷）及除莠剂等农用化学制剂，均可以减少甲烷的产量。但是使用这些化学制剂必须考虑其在畜产品（乳和肉）中的残留及环境问题。另外通过家畜品种改良，提高其个体生产性能也可以有效降低甲烷产量，以日产量为例，奶牛的产奶量从每日25kg增加到30kg时，每单位产品的甲烷排放量减少10%；当日增重从0.65kg提高到0.8kg时，甲烷排放量可减少14%。
我国2006年末牛、羊、骆驼的存栏头数分别为13944.2万头、36896.6万只、26.8万头，预计21世纪初我国反刍动物的甲烷排放量可达到8.5t/d。因此采取有效措施减少反刍动物甲烷排放量已迫在眉睫。而实现甲烷排放减量化的前提必须是饲养管理的最适化和畜牧业生产效率的最大化，也只有这样才能实现减少甲烷排放和促进畜牧业协调发展。-《安徽农业科学》
