反刍动物瘤胃甲烷产量预测模型

【摘要】：反刍动物为人类提供了大量的肉和奶。反刍动物在生产优质畜产品的同时,在消化过程中也产生大量温室气体——甲烷(CH_4)和二氧化碳。CH_4是造成地球温室效应的重要气体,反刍动物瘤胃释放CH_4不仅造成了饲料能量的损失,而且加重了地球温室效应。建立反刍动物瘤胃CH_4产量预测模型,应用于生产实践,是探索减少瘤胃CH_4排放量的基础。现有瘤胃CH_4预测模型包括基于营养物质采食量的一元线性模型y=bx+a,多元线性模型y=b_1x_1+b_2x_2+b_3x_3+…+b_nx_n+a和一元二次曲线模型y=b_0x+b_1x_2+a等。现有模型能够在一定程度上阐明了反刍动物瘤胃CH_4产量与饲料特性指标之间的关系,但均在不同程度上存在高估或低估CH_4产量的问题。CH_4预测值与实测值之间的误差一般为20%以上。造成误差的可能原因有两个:一是选择的预测模型的自变量(输入因子)或饲料营养成分不适合;二是认为瘤胃CH_4产量和饲料特性等指标之间的关系符合标准函数关系。我国《奶牛营养需要和饲料成分》(2007)采用了产奶净能体系。可消化能(digestable energy,DE)是评定产奶净能(net energy for lactation,NEL)的基础。饲料成分表中列有各种饲料的总能(GE)和DE。因此可以根据GE、DE与CH_4之间的关系估测奶牛的CH_4产量(冯仰廉,2012):CH_4/DE(%)=17.3437-0.1086(DE/GE,%),R=-0.9363,n=8。其中方程中各指标的计量单位均为MJ。康奈尔净碳水化合物—蛋白质体系(Cornell Net Carbohydrate and Protein System,CNCPS)(Sniffen等,1992)把反刍动物的饲料碳水化合物组分分为四部分:包括CA(可溶性糖)、CB_1(淀粉和果胶)、CB_2(可利用细胞壁)和CC(不可利用细胞壁)四部分。这一体系很好地反映了饲料中的碳水化合物在瘤胃中发酵的特点。董瑞兰和赵广永(2013)研究了CNCPS碳水化合物组分与CH_4产量之间的关系。结果显示,CA、CB_1、CB_2(g)与CH_4(mL)产量之间存在显著相关关系:CH_4=(0.89±0.15)CA+(1.24±0.14)CB_1+(0.31±0.12)CB_2+(3.28±7.19),R~2=0.81,n=45,P0.0001。董瑞兰和赵广永(2014)还应用Levenberg-Marquardt back propagation(BP),在MATLAB R2012a(7.14)平台上,对混合饲料CNCPS碳水化合物组分与CH_4产量之间的关系,进行了网络仿真模拟。选用1个输入层、1个隐含层和1个输出层,建立了3层BP神经网络:3-8-1 BP神经网络模型。研究结果显示,应用人工神经网络模型能够准确预测体外培养饲料的CH_4产量。现有瘤胃CH_4预测模型能够比较准确地预测CH_4产量,但是仍有必要进一步研究更为准确和使用更加方便的反刍动物瘤胃CH_4预测模型。在建立可靠预测模型的基础上,开发便于应用的预测瘤胃CH_4产量的计算机软件及手机软件,并在生产中推广应用,是将来工作的重点。 【作者单位】：动物营养学国家重点实验室,中国农业大学动物科技学院
【关键词】：反刍动物 瘤胃 甲烷 模型
【分类号】：S816
【正文快照】： 反刍动物瘤胃甲烷产量预测模型@赵广永$动物营养学国家重点实验室,中国农业大学动物科技学院!北京100193反刍动物为人类提供了大量的肉和奶。反刍动物在生产优质畜产品的同时,在消化过程中也产生大量温室气体——甲烷(CH_4)和二氧化碳。CH_4是造成地球温室效应的重要气体,反刍

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