BÀI GIẢNG Những tiến bộ mới trong chuồng trại và quản lý chất thải trong chăn nuôi

Chia sẻ: 986753421 986753421 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:45

Thêm vào BST

Báo xấu

360
lượt xem 104
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'bài giảng những tiến bộ mới trong chuồng trại và quản lý chất thải trong chăn nuôi', nông - lâm - ngư, nông nghiệp phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: BÀI GIẢNG Những tiến bộ mới trong chuồng trại và quản lý chất thải trong chăn nuôi

BÀI GIẢNG Những tiến bộ mới trong chuồng trại và quản lý chất thải trong chăn nuôi Vũ Chí Cương Phần 1. Biến đổi khí hậu, môi tr ường và vai trò c ủa chăn nuôi Biến đổi khí hậu và môi tr ường đang là một vấn đề nóng h ổi được quan tâm không nh ững chỉ b ởi các nhà khoa h ọc mà cả các chính tr ị gia và toàn b ộ cộng đồng. Hội nghị thế giới tại Copenhagen ( Đan mạch) do Liên h ợp quốc tổ chức gần đây là một ví dụ về sự nóng hổi này. Biến đổi khí hậu và môi tr ường ảnh hưởng đến tất cả các m ặt của đời sống loài người, trong đó có ch ăn nuôi. Nh ằm cung c ấp cho các đọ c giả của Tạp chí khoa h ọc và công ngh ệ V iện ch ăn nuôi m ột cái nhìn tổng quát nh ất về biến đổ i khí hậu và môi tr ường, đóng góp của chăn nuôi vào các biến đổi này cũng như chiến lược ch ăn nuôi nh ằm giảm thiểu và thích ứng với biến đổi khí hậu và môi trường, bài tổng quan này được viết trên cơ sở tham khảo các tài liệu và các tri th ức hiện hữu. Do bài vi ết dài, thông tin khá nhi ều, nên s ẽ được chia làm hai ph ần, đăng ở hai số khác nhau c ủa tạp chí. Biến đổ i khí hậu là sự mất cân b ằng lâu dài c ủa các yếu tố th ời tiết như: nhiệt độ, gió, mưa của một vùng nào đó trên hành tinh (Najeh Dali, 2008). Thay đổi khí hậu là một trong những thách th ức lớn nh ất loài người ph ải đối mặt ở thế kỷ này. Khí hậu trái đất đã nóng lên bình quân 0,7o c trong 100 n ăm qua và th ập kỷ 1990 -2000 là th ời kỳ nóng nh ất, mưa đã thay đổ i theo c ả không gian và th ời gian, mức nước bi ển dâng cao 25 cm, b ăng vùng cực đang tan (Watson, 2008). Nhi ệt độ của trái đất hiện đã tăng lên vì sự tăng nồng độ khí nhà kính (Green house gases- GHG) do các ho ạt động của con ng ười chủ yếu là sự bốc thoát CO 2 do đốt các nhiên li ệu hóa th ạch, phá r ừng ở nhiệt đới và CO2, CH4, N2O... từ nông nghi ệp và chăn nuôi (Najeh Dali, 2008). Ng ười ta d ự tính: do t ăng nồng độ k hí nhà kính nhi ệt độ b ề m ặt trái đấ t s ẽ t ăng từ 1,1 đến 6,4 o c từ 1990 đ ến 2100, đ ất liền nóng lên nhi ều hơn các đạ i d ương và vùng vĩ đ ộ cao nóng lên nhi ều h ơn vùng nhi ệt đ ới (Watson, 2008). Mưa toàn c ầu sẽ t ăng lên, nh ưng ở một số v ùng m ưa tăng, mộ t số vùng lại giảm, mực nước bi ển s ẽ tăng cao 0,5 m t ừ 1990 đến
2100 ch ưa tính đế n b ăng tan ở vùng c ực và sẽ có nhi ều ngày nóng, nhi ều l ụ t lội và khô h ạn (Watson, 2008). 1.1. Ảnh hưởng chung của thay đổi khí hậu Thay đổi khí hậu sẽ có ảnh hưởng nghiêm trọng đến cân b ằng sinh thái, s ức khỏe con ng ười và phát triển b ền vững đặc biệt ở các n ước phát tri ển (Najeh Dali, 2008), n ơi mà các điều kiện cần thiết để thích ứng với biến đổi khí h ậu còn ch ưa sẵn sàng. Nóng lên ở một số vùng ảnh h ưởng đến h ệ sinh thái nhi ều vùng trên qu ả đất (Seguin, 2008). Đã thấy có các thay đổi về phân b ố của các loài, thay đổi về kích cỡ của qu ần th ể, thay đổ i về thời gian sinh s ản, th ời gian di cư, tăng m ạnh các vụ bùng nổ dịch b ệnh động vật và côn trùng có h ại (Seguin, 2008). Trong khi châu Âu mùa tr ồng trọt kéo dài ra trong 30 n ăm qua, m ột số vùng của châu Phi thay đổi khí h ậu và môi tr ường đã làm giảm trồng ngũ cốc từ những n ăm 1970 (Watson, 2008). Thay đổi các qu ần th ể cá liên quan đến sự dao động ở qui mô lớn của khí hậu: kiểu hiện tương El-Nino đã làm giảm sản luợng cá đánh b ắt được ở ngoài khơi bờ biển Nam m ỹ và châu Phi. Các đại dương hiện có độ axit cao hơn nên kh ả năng hấp thu CO 2 giảm đã ảnh h ưởng đến toàn b ộ chu ỗi thức ăn (Food chain) (Watson, 2008). Thay đổi khí hậu thế k ỷ 21 s ẽ nhanh h ơn 10 000 năm qua v ới ảnh h ưởng xấu trực tiếp ch ủ yếu là các n ước đang phát tri ển và người nghèo (Watson, 2008). Các đảo nh ỏ, thấp, các vùng châu th ổ của các n ước đang phát tri ển ở Nam á, Nam thái bình d ương, Ấn độ dương sẽ biến m ất, nằm dưới mực nước biển, 10 triệu người không có đất ở, sốt rét và sốt xuất huyết tăng lên và nghiêm trọng là ở vùng nhiệt đới và cận nhi ệt đới, trồng trọt giảm mạnh, ở châu Phi, m ỹ la tinh và các nước đang phát tri ển hiện đã có s ẵn nghèo đói và suy dinh du ỡng ở trẻ con (Watson, 2008). Thủ y điện sẽ không còn là ngu ồn năng lương đáng tin cậy nữa vì mưa không ổn định ở các vùng vốn đã không có an ninh v ề năng lượng (thiếu) (Watson, 2008). Nước ngọt ở nhiều vùng của thế giới hiện đang thiếu sẽ trở nên khan hiếm (Watson, 2008). Tăng m ất mát của đa dạng sinh h ọc, tăng nguy cơ tuyệt chủng của nhiều loài, đặc biệt nh ững loài đang có nguy cơ cao do số lượng qu ần thể nhỏ, nơi ở b ị hạn ch ế ho ặc b ị chia nh ỏ (Watson, 2008).
1.2. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và môi trường đến cây trồng Ảnh h ưởng của biến đổi khí hậu và môi trường trước hết là đến các ch ức năng sinh lý và sinh thái c ủa cây trồng. Khi hàm l ượng CO2 trong khí quyển tăng lên sẽ kích thích quá trình quang h ợp của cây cỏ, cây rừng cũng như các cây lương thực thực ph ẩm (Seguin, 2008). Thí nghi ệm khí hậu học trong điều kiện có kiểm soát đã cho th ấy sự kích thích này. Hàm lượng CO2 trong khí quyển tăng đã làm tăng quang h ợp của các loài th ực vật C3 ôn đới như lúa mì, đậu tương lên 10-20% nhưng ch ỉ làm tăng quang h ợp của các loài th ực vật C4 nhiệt đới như ngô và cao lương lên 0-10% (Easterling et al., 2007). Hình 1: Tăng quang h ợp khi hàm lượng CO2 tăng Nhiệt độ cao h ơn sẽ tốt cho sinh tr ưởng của thực vật vùng ôn đới trừ khi vượt quá ngưỡng nh ưng lại không thích h ợp cho sinh tr ưởng của cây cỏ vùng nhiệt đới (Seguin, 2008). IPCC (2007) tóm t ắt các kết quả của nhi ều công trình cho th ấy: ở các vùng ôn đới tăng nhi ệt độ từ 1 – 2 o C cùng với việc tăng CO2 và lượng mưa sẽ có chút ảnh hưởng có lợi đến n ăng suất cây trồng. Trong khi đó ở các vùng có mùa khô ở nhiệt đới tăng nhiệt độ 1-2 độ đã có ảnh hưởng tiêu cực đến năng suất của nh ững cây trồng chủ yếu. Easterling et al (2007) cho th ấy một khuynh hướng tương tự cũng xẩy ra với sinh khối của đồng cỏ và chất lượng đồng cỏ. Thay đổ i khí hậu đặc biệt là khô h ạn sẽ dẫn đến nh ững thiệt hại khó lường. 1.3. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và môi trường đến chăn nuôi 1.3.1. Ảnh hưởng trực tiếp.
Các th ảm họa thiên nhiên nh ư h ạn hán l ụt lội đang tăng lên cũng là mối đe dọa cho ch ăn nuôi (Hoffmann, 2008). Các th ảm họa này có thể làm chúng ta m ất đi một số lượng lớn các giống gia súc quý hi ếm, giảm đa dạng sinh h ọc (Hoffmann, 2008). Trái đất nóng lên c ũng làm tăng stress nhi ệt ở gia súc, gia c ầm (Hoffmann, 2008). 1.3.2. Ảnh hưởng gián tiếp Hệ sinh thái thay đổ i Do bi ến đổi khí hậu và môi tr ường toàn cầu, các h ệ sinh thái c ũng sẽ thay đổi (Hoffmann, 2008). S ự thay đổi này bao gồm thay đổi về đất đai, nguồn nước, thức ăn, đồng cỏ, hệ động th ực vật, vi sinh v ật (Hoffmann, 2008). Ch ăn nuôi s ẽ b ị ảnh hu ởng của thay đổ i khí hậu và môi trường bởi nhiều cách trong đó có việc tăng tỷ lệ bệnh t ật ở gia súc (Watson, 2008; Seguin, 2008), t ăng giá các lo ại thức ăn chăn nuôi (Ørskov, 2008) do m ở rộng nhanh chóng di ện tích trồng các cây làm nhiên li ệu sinh h ọc đã ảnh h ưởng đến nguồn tài nguyên đất trên hành tinh dùng cho s ản xu ất thức ăn và do đó ảnh h ưởng đến cung cấp lương thực thực ph ẩm và giá cả của thức ăn ch ăn nuôi (Watson, 2008), n ước dùng cho ch ăn nuôi ngày càng trở nên khan hi ếm. Quan h ệ giữa vật chủ và các tác nhân gây b ệnh thay đổ i, nhiều bênh m ới và nguy hiểm xuất hiện. Biến đổi khí hậu đã làm t ăng áp lực cho ch ăn nuôi b ởi vì số lượng bệnh, đặc biệt là các b ệnh mới và nguy hiểm ngày càng tăng (Epstein, 2001). Trong hoàn c ảnh m ới chỉ có nh ững kiểu gen kháng b ệnh ho ặc ít mẫn cảm với bệnh sẽ có nhi ều cơ hội để tồn tại và phát tri ển. Ngoài ra thay đổ i từ đòng cỏ C3 ôn đới sang đồng cỏ C4 nhi ệt đới và tăng diện tích các cây b ụi trên đồng cỏ đã đượ c dự báo trước (Christensen et al., 2004). Sự thay đổi này sẽ làm giảm chất lượng cỏ. 1.4. H ệ lụy của thay đổi khí hậu đến sản xuất thực phẩm toàn cầù Có vẻ như là trên bình di ện toàn c ầu, tăng n ăng suất trồng trọt chủ yếu xẩy ra ở các n ước phát tri ển do các l ợi ích mà thay đổi khí h ậu mang lại. Hầu hết các nước đang phát tri ển n ăng suất nông nghi ệp sẽ giảm (Parry et al 2004), k ể cả ch ăn nuôi vì giá thức ăn tăng cao (Orskov, 2008). Năng su ất nông nghi ệp theo d ự báo s ẽ
giảm kho ảng 20-25% ở m ột số nước nh ư Mexico, Nigeria ho ặc Nam phi (Cline 2008 on the website of the Peterson Institute for International Economics). K ết quả là số người có khả năng đói trên hành tinh s ẽ tăng từ 380 triệu lên 1300 tri ệu năm 2080, tùy thuộc vào kịch bản bốc thoát khí nhà kính trong t ương lai. 850 tri ệu người sẽ đi ngủ với một cái b ụng lép, và 2 t ỷ người sẽ phải đối mặt với các b ệnh do côn trùng truy ền lây, thiếu nước, càng tr ở nên ngèo đói hơn (Watson, 2008). 1.5. Thách thức Thách th ức là b ằng cách nào đó ph ải giảm ngay độ lớn và t ỷ lệ thay đổi khí hậu do con người gây ra để giảm th ải khí nhà kính th ải vào khí quyển từ các ho ạt động bao gồm cả các ho ạt động chăn nuôi, trồng trọt nông lâm nghi ệp, giảm rủi ro cho hệ sinh thái và súc kho ẻ con ng ười (Watson, 2008). Hiểu biết hiện nay cho thấy ảnh h ưởng xấu của biến đổ i khí hậu sẽ xuất hiện khi nhiệt độ bề m ặt hành tinh t ăng h ơn 2o C và tốc độ tăng vượt quá 0,2o C/10 n ăm (Watson, 2008). Ổn định hàm l ượng CO2 qui đổi ở mức 450 ppm s ẽ ngăn được nhiệt độ bề mặt hành tinh t ăng hơn 2o C. 1.6. Đóng góp c ủa chăn nuôi trong biến đổi khí hậu và môi trường Chăn nuôi chi ếm 70% đất nông nghi ệp và 30% di ện tích không có b ăng giá của hành tinh, t ạo ra 40% GDP của nông nghi ệp toàn c ầu, đóng góp đáng kể đến biến đổi khí h ậu, ô nhi ễm môi trường (Watson, 2008). Nhu c ầu toàn hành tinh v ề các sản ph ẩm ch ăn nuôi sẽ tăng gấp đôi trong nửa đầu th ế kỷ 21 do t ăng dân số (Watson, 2008). Trong thời gian này khí hậu trái đất cũng sẽ có thay đổi lớn. An ninh lương thực vẫn là ưu tiên số 1 ở các n ước đang phát tri ển và ch ăn nuôi đóng vai trò chủ đạo ở phần lớn các n ứơc này. Chúng ta vì thế cần khoa h ọc chăn nuôi ch ất lượng cao để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về sản ph ẩm ch ăn nuôi an toàn v ề môi trường và xã hội (Watson, 2008). Cũng cần xem lại xem các phát hi ện mới nhất về thay đổi khí hậu và ảnh hưởng của nó đến ch ăn nuôi cũng như vai trò của chăn nuôi trong bi ến đổi khí hậu và làm th ế nào để giảm đóng góp của ch ăn nuôi đến thay đổ i khí hậu, làm th ế nào các h ệ thống ch ăn nuôi có th ể đáp ứng đựơc với thay đổi khí h ậu và cái gì nên là các ưu tiên trong nghiên c ứu ch ăn
nuôi trong b ối cảnh m ới (Watson, 2008). V ai trò của ch ăn nuôi trong chu k ỳ N và C, đến thay đổi khí h ậu liên h ệ chặt chẽ đến ảnh h ưởng của chăn nuôi đến sử dụng đất như đất chăn th ả (đồng cỏ) đất trồng cây thức ăn gia súc (th ức ăn xanh và tinh) (Steinfeld and Hoffmann, 2008). Khi xem xem xét c ả chu k ỳ sản xu ất hàng hóa khí th ải nhà kính t ừ ch ăn nuôi đóng góp làm trái đất nóng lên là 18%, hay g ầ n m ộ t ph ần n ă m khí th ả i nhà kính (FAO, 2006a; Steinfeld et al. 2006) khí th ả i nhà kính t ừ c h ăn nuôi l ớ n h ơ n khí th ả i t ừ x e h ơ i và các ph ươ ng ti ện giao thông khác (FAO, 2006a), ch ăn nuôi đóng góp 9% (CO2), 37 % CH 4 và 65 % N2O tổng khí th ải nhà kính (Steinfeld and Hoffmann, 2008). L ượng N2O sẽ còn t ăng lên nữa trong các th ập kỷ tới vì đồng cỏ đang đươc mở rộng tối đa ở hầu khắp các vùng c ủa thế giới vì chăn nuôi đang mở rộng, cần nhi ều đất sản xuất thức ăn hơn (Steinfeld and Hoffmann, 2008). Ở h ầu h ết các lo ạ i đấ t nông nghi ệp kể c ả đồ ng cỏ thu c ắ t, bón phân nit ơ, ho ặc phân và ch ất thải gia suc có ch ứa N s ẽ kích thích b ốc tháot N2O (Soussana et al., 2007). Có ba lo ại khí thải nhà kính (Green house gases-GHGs) là CO 2, methan (CH4), và nitrous oxide (N 2O) (Steinfeld et al. 2006). Trong khi người ta chú ý nhiều đến CO2, methan (CH 4) và nitrous oxide (N 2O) có tiềm năng gây hiệu ứng nhà kính l ớn hơn rất nhiều so với CO2 (Koneswaran và Nierenberg, 2008). N ếu coi một g CO2 là một đơn vị (hay đương lượng CO2) gây hiệu ứng nhà kính (làm nóng khí quyển và trái đất) thì tiềm n ăng gây hiệu ứng nhà kính c ủa một g methan (CH 4) và 1 g nitrous oxide (N 2O) là 23 và 296 đương lượng CO2 (Koneswaran và Nierenberg, 2008). Trong báo cáo vào tháng 11, 2006 c ủa FAO (November 2006 report, Livestock’s Long Shadow: Environmental Issues and Options, by the Food and Agriculture Organization (FAO) of the United Nations), ch ăn nuôi có vai trò đáng kể làm trái đất nóng lên và là m ột trong nh ững đe dọa lớn cho môi tr ường toàn c ầu (FAO 2006a). Vì số lượng gia súc tăng, khí thải nhà kính cũng sẽ tăng theo. T ăng số lượng gia súc, tăng số trang trại nuôi gia súc t ập trung đã làm tăng khí thải nhà kính t ừ chăn nuôi và t ừ ch ất thải (phân) c ủa gia súc (Paustian et al. 2006). Công ngh ệ chăn nuôi phát tri ển, nhi ều trang trại ch ăn nuôi công nghi ệp tập trung xu ất hiện,
phân th ải ra từ các trang trại này nhiều hơn lượng phân c ần thiết cho trồng trọt (FAO 2005b), dẫn đến tích tụ phốt pho, nit ơ và các ch ất gây ô nhiễm khác trong đất, nước ngầm, sông h ồ, biển (Thorne 2007). Nhốt một số lượng lớn gia súc ga cầm trong chu ồng làm t ăng các vấn đề về môi trường và là một trong 2 hoặc 3 yếu tố quan trọng nhất của chăn nuôi đóng góp vào nh ững vấn đề môi trường nghiêm trọng nhất (Steinfeld et al. 2006). CO2 từ chăn nuôi ch ủ yếu từ sử d ụng phân bón cho tr ồng cỏ và cây thức ăn, đốt nhiên li ệu ch ạy các máy móc dùng cho ch ăn nuôi ... (Steinfeld et al. 2006). Ví dụ để sản xu ất 1 kg thịt bò cần tới 4,37 MJ hay 1,21 kilowat-gi ờ, còn để sản xuất 12 qu ả trứng cần h ơn 6 MJ hay 1,66 kilowat-giờ (Steinfeld et al. 2006). Methan từ chăn nuôi ch ủ yếu đến từ quá trình lên men th ức ăn ở d ạ cỏ - enteric fermentations và phân gia súc và ch ụi ảnh h ưởng của một số yếu tố như: tuổi gia súc, khối lượng, chất lượng thức ăn, hiệu qu ả tiêu hóa th ức ăn... (Paustian et al. 2006; Steinfeld et al. 2006). Hàng n ăm chăn nuôi, ch ủ yếu là ch ăn nuôi gia súc nhai l ại tạo ra kho ảng 86 triệu tấn methan/n ăm (Steinfeld et al. 2006). Bò v ỗ béo trong feedlot, ăn các kh ẩu ph ần tiêu chu ẩn tạo ra phân v ới tiềm n ăng tạo khí methan r ất cao, trong khi đó bò ch ăn thả ăn các kh ẩu ph ần t ự nhiên (c ỏ và phụ phẩm), n ăng lượng thấp tạo ra phân có ti ềm năng sinh methane b ằng một nửa kh ẩu phần tiêu chu ẩn (U.S. EPA, 1998). Theo Pew Center on Global Climate Change, phân gia súc sinh ra 25 % khí methan và 6 % nitrous oxide trong nông nghi ệp tại Hoa k ỳ (Paustian et al. 2006). Trên bình di ện toàn c ầu, khí nhà kính t ừ phân l ợn chiếm gần một nửa khí nhà kính từ chăn nuôi (Steinfeld et al. 2006). Phân gia súc t ạo ra g ần 18 tri ệu t ấn methan/n ăm (Steinfeld et al.2006). Từ n ăm 1990 đ ến 2005 ở Hoa k ỳ, khí methan t ừ ch ăn nuôi bò s ữa và l ợn đã tăng tương ứng 50 và 37 % (U.S. EP A, 2007a). Ch ăn nuôi t ạo ra 65 % khí nitrous oxide (Steinfeld et al . 2006). Chăn nuôi ảnh hưởng đến nhi ều mặt của môi trương: ô nhi ễm đất và không khí, nước ng ầm, ch ất lượng đất, giảm đa dang sinh h ọc, đóng góp vào thay đổ i khí hậu (Jean-Yves et al., 2008). Tuy nhiên đóng góp làm t ăng khí thải nhà kính r ất khác nhau t ừ ngành ch ăn nuôi này sang ngành ch ăn nuôi khác.
Đóng góp của quá trình lên men ở dạ cỏ, sử lý phân và s ản xu ất cỏ và thức ăn gia súc vào tổng lượng khí thải nhà kính từ chăn nuôi l ợn và bò sữa rất khác nhau. B ằng phương pháp đánh giá toàn b ộ chu trình sống của gia súc (life cycle assessment - LCA) các tác gi ả Basset-Mens and van der Werf (2005); Roger et al. 2007 cho th ấy: tính trên 1 ha m ột năm khí thải nhà kính t ừ chăn nuôi bò s ữa cao hơn khí thải nhà kính t ừ chăn lợn một chút (Bảng1). Bảng 1: Ước tính khí th ải gây hiệu ứng nhà kính ( Đương lượng CO2 – eqCO2) trong chăn nuôi l ợn và ch ăn nuôi bò s ữa.* Chăn nuôi l ợn Chăn nuôi bò s ữa % củ a % củ a Kg eq Kg eq tổng tổng CO2 CO2 Cho một đơn vị sản 2,47 100 0,88 100 phẩm (kg thịt lợn, Lít sữa) Nguồn gốc từ: Lên men đường tiêu hóa 0,08 3,2 0,35 40,0 Thu th ập, xử lý phân 0,68 27,6 0,16 18,0 Sản xuất cỏ và thức ăn 1,67 67,6 0,32 36,0 Các nguồn khác 0,04 1,6 0,05 6,0 Loại khí nhà kính CH4 0,49 19,9 0,46 52,8 N2 O 1,03 41,8 0,26 29,2 CO2 0,95 38,3 0,16 17,9 Trên 1 ha đất / n ăm 4240 5080 *: Basset-Mens and van der W erf (2005); Roger et al. 2007) T uy nhiên nguồn khí gây hiệu ứng nhà kính khác nhau gi ữa chăn nuôi l ợn và bò sữa. Ở b ò s ữ a h ầu h ế t khí nhà kính là t ừ l ên men trong d ạ c ỏ (40%), ti ếp đ ế n là t ừ s ản xu ất th ứ c ă n và c ỏ (36%) (Jean-Yves et al., 2008). Đối với lợn sản xuất thức ăn tạo ra nhi ều khí nhà kính nh ất (68%) tiếp đến là thu th ập, xử
lý, bảo quản phân (28%) (Jean-Yves et al., 2008). Nitrous oxide và CO 2 là hai khí nhà kính ch ủ yếu trong ch ăn nuôi l ợn, trong khi CH4 là khí nhà kính ch ủ yếu trong chăn nuôi bò s ữa (Jean-Yves Dourmad et al., 2008). Có bi ến động lớn về lượng khí thải nhà kính: cho 1 t ấn sữa từ: 600 đ ến 1500 kg đươ ng lượng (eq) CO2 (Cederberg and Mattson (2000), Haas et al. (2001), Cederberg and Flysö (2004), Thomassen et al. (2008), Roger et al ., 2007 and Basset-Mens et al. (2007), cho 1 kg th ịt lợn: từ 2 đến kg eq CO2 (Basset-Mens and van de Werf (2005), Cederberg, (2002), Dalgaard and Halberg (2005), Blonk et al. (1997, cited by Basset-Mens and van de Werf, 2005 ), Carlsson-Kanyama (1998). Trong điều kiện ch ăn thả số lượng methan t ạo ra ph ụ thuộc vào số lượng gia súc trên m ột đơn vị diện tích. L ượng CH4 thải ra/đơn vị khối lượng thay đổi tùy thuộc vào lo ại gia súc ch ăn th ả và vào khoảng: 0,33 và 0,45 gCH 4 / kg khối lượng với bò cái t ơ và bò đực và đến 0,68-0,97 gCH 4 kg/kg khối lượng ở bò sữa (Pinares- Patino et al., 2007). Tóm lại: Biến đổ i khí hậu và môi tr ường không còn là lý thuy ết trừu tượng của các nhà khoa h ọc mà đang hiện hữu và gây ảnh hưởng trên ph ạm vi toàn cầu. Ảnh hưởng của biến đổi khí h ậu đối với chăn nuôi r ất lớn và trên nhi ều khía cạnh. Chăn nuôi, xét v ề khía cạnh môi tr ường, cũng là một tác nhân l ớn đóng góp vào biến đổi khí hậu và môi tr ường. Như vậy với chăn nuôi gia súc nhai l ại cần ph ải quan tâm c ả CH4 và N2O, CO2, trong khi ch ăn nuôi gia súc d ạ dầy đơn ph ải quan tâm chủ yếu đến CO2, N 2O và NH3 (Wall et al., 2008). References cho phần 1 Basset-Mens C, Ledgard S, Boyes M 2007. Eco-efficiency of intensification scenarios for milk production in New Zealand. Ecological Economics.doi:10.1016/j.ecolecon.2007.11.017. Basset-Mens C, van der Werf H 2005. Scenario-based environmental assessment of farming systems: the case of pig production. Agriculture, Ecosystems & Environment 105, 127-144. Carlsson-Kanyama A 1998. Energy consumption and emissions of greenhouse gases in the life-cycle of potatoes, pork meat, rice and yellow peas. Technical report 26 ISSN1104-8298. Department of Systems Ecology, Stockholm, Sweden. Cederberg C 2002. Life cycle assessment of animal production. PhD Thesis. Department of Applied Environmental Science, Göteborg University, Sweden. Cederberg C, Flysjö A 2004. Life cycle inventory of 23 dairy farms in south-Western Sweden. In: SIK report n° 728, SIK, Göteborg, Sweden. Cederberg C, Mattson B 2000. Life cycle assessment of milk production – a comparison of conventional and organic farming. Journal of Cleaner Production 8, 49-62. Christensen, L., M.B. Coughenour, J.E. Ellis, Z.Z. Chen, 2004. Climatic Change 63: 351–368, 2004. Cline 2008 on the website of the Peterson Institute for International Economics.
Dalgard R, Halberg N, 2005. Life cycle assessment of Danish pork. In: Green Pork Production, ed. INRA, Paris, 25-27 May 2005. Easterling, W .E., P.K. Aggarwal, P. Batima, K.M. Brander, L. Erda, S.M. Howden, A. Kirilenko, J. Morton, J.-F. Soussana, J. Schmidhuber and F.N. Tubiello, 2007: Food, fibre and forest products. Climate Change 2007: Impacts, Adaptation and Vulnerability. Contribution of Working Group II to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, M.L. Parry, O.F. Canziani, J.P. Palutikof, P.J. van der Linden and C.E. Hanson, Eds., Cambridge University Press, Cambridge, UK, 273-313. Epstein, P .R. 2001. Microbes and Infection, 3, 747−754. FAO. 2006a. Livestock’s long shadow – environmental issues and options, edited by H. Steinfeld, P. Gerber, T. Wassenaar, V . Castel, M. Rosales & C. de Haan. Rome. FAO. 2005b. Responding to the “livestock revolution”-the case for livestock public policies. A vailable: http://www.fao.org/ag/againfo/resources/documents/polbriefs/ F AO. 2006b. Breed diversity in dryland ecosystems. CGRFA/WG-AnGR-4/06/Inf. 9. FAO. 2006. Livestock a major threat to the environment: remedies urgently needed. A vailable: http://www.fao.org/ag/againfo/resources/documents/polbriefs/ Haas G, Wetterich F, Köpke U 2001. Comparing intensive and organic grassland farming in southern germany by process life cycle assessment. Agriculture Ecosystems & Environment 83, 43-53. Hoffmann, I. (2008). Livestock genetic diversity and climate change adaptation. Pp:76-80. InProceedings of International Conference on Livestock and Global climate Change, 2008, Editors: P Rowlinson, M Steele and A Nefzaoui,17-20 May, 2008, Hammamet, TunisiaCambridge Univesity press, May , 2008. IPCC. 2007. Climate change 2007. Impacts, adaptation and vulnerability, Summary for policymakers and technical summary, WG II contribution to the AR4, 93 pp. Jean-Y ves Dourmad, Cyrille Rigolot, Hayo van der W erf. 2008.Emission of greenhouse gas, developing management and animal farming systems to assist mitigation. Pp: 36-39. In Proceedings of International Conference on Livestock and Global climate Change, 2008, Editors: P Rowlinson, M Steele and A Nefzaoui,17-20 May, 2008, Hammamet, TunisiaCambridge Univesity press, May , 2008. Koneswaran, G. and D. Nierenberg, 2008. Global farm animal production and global warming: Impacting and mitigating climate change. Pp:164-169. In Proceedings of International Conference on Livestock and Global climate Change, 2008, Editors: P Rowlinson, M Steele and A Nefzaoui,17-20 May, 2008, Hammamet, Tunisia Cambri dge Univesity press, May , 2008. Najeh Dali. 2008. Principal guidelines for a National Climate Change Strategy: Adaptation, mitigation and international solidarity. Pp:1-5. In Proceedings of International Conference on Livestock and Global climate Change, 2008, Editors: P Rowlinson, M Steele and A Nefzaoui,17-20 May, 2008, Hammamet, Tunisia C ambridge Univesity press, May , 2008. Ørskov, E. R. 2008. Livestock nutrition in future: taking into account climate change, restricted fossil fuel and arable land used also for biofuel leading to high grain prices. Pp:144. In Proceedings of International Conference on Livestock and Global climate Change, 2008, Editors: P Rowlinson, M Steele and A Nefzaoui,17-20 May, 2008, Hammamet, TunisiaCambridge Univesity press, May , 2008. Parry. M. L., C. Rosenzweig, A. Inglesias, M. Livermore and G. Fischer. 2004. Effects of climate change on global food production under SRES emission s and socio-economic scenarios. Global Environmental Change, Part A, 14(1), 53-67 pp. Paustian K, Antle M, Sheehan J, Eldor P. 2006. Agriculture’s Role in Greenhouse Gas Mitigation. Washington, DC: Pew Center on Global Climate Change. Pinares-Patiño C, Ulyatt MJ, Holmes CW Barry TN and Lassey KR 2001. In Energy and Protein Metabolism and Nutrition, EAAP publication 103, pp 117-120, Wageningen Academic Publishers, the Netherlands. Pinares-Patino, C.S., Dhour, P., Jouany, J.-P ., and Martin, C. 2007. Agriculture, Ecosystems and Environment 121:30. Prayaga, K.C., W . Barendse & H.M. Burrow, 2006. Genetics of tropical adaptation. 8th World Congress on Genetics Applied to Livestock Production, August 13-18, 2006, Belo Horizonte, MG, Brasil. Roger F, van der Werf H, Kanyarushoki C 2007. Systèmes bovins lait bretons : consommation d'énergie et impacts environnementaux sur l'air, l'eau et le sol. Rencontres Recherches Ruminants 14, 33-36. Seguin, B. 2008. The consequences of global warming for agriculture and food production. Pp: 9-11. In Proceedings of International Conference on Livestock and Global climate Change, 2008, Editors: P
Rowlinson, M Steele and A Nefzaoui,17-20 May, 2008, Hammamet, Tunisia C ambridge Univesity press, May , 2008. Soussana, J-F. 2008. The role of the carbon cycle for the greenhouse gas balance of grasslands and of livestock production systems Pp:12-15. In Proceedings of International Conference on Livestock and Global climate Change, 2008, Editors: P Rowlinson, M Steele and A Nefzaoui,17-20 May, 2008, Hammamet, Tunisia Cambridge Univesity press, May , 2008. Steinfeld, H and Hoffmann, I. 2008. Livestock, greenhouse gases and global climate change. Pp: 8-9. In Proceedings of International Conference on Livestock and Global climate Change, 2008, Editors: P Rowlinson, M Steele and A Nefzaoui,17-20 May, 2008, Hammamet, Tunisia C ambridge Univesity press, May , 2008. Steinfeld H, Gerber P , Wassenaar T, Castel V , Rosales M, de Haan C. 2006. Livestock’s Long Shadow: Environmental Issues and Options. Rome, Italy: Food and Agriculture Organization of the United Nations. Thomassen MA, van Calker KJ, Smits MCJ, Iepema GL, de Boer IJM 2008. Life cycle assessment of conventional and organic milk production in the Netherlands. Agricultural Systems 96, 95-107. Thorne PS. 2007. Environmental health impacts of concentrated animal feeding operations: anticipating hazards –searching for solutions. Environ Health Perspect 115:296-297. U.S. EP A. 1998. Inventory of U.S. Greenhouse Gas Emissions and Sinks: 1990-1996. Washington, DC:U.S. Environmental Protection Agency. U.S. EP A. 2007a. Inventory of U.S. Greenhouse Gas Emissions and Sinks: 1990-2005. Washington, DC:U.S. Environmental Protection Agency. Wall, E., Bell, M. J. and Simm.G. 2008. Developing breedings schemes to assist mitigation. Pp:44-47. In Proceedings of International Conference on Livestock and Global climate Change, 2008, Editors: P Rowlinson, M Steele and A Nefzaoui,17-20 May, 2008, Hammamet, Tunisia C ambridge Univesity press, May , 2008 Watson, R. 2008. Climate Change: An environmental, development and security issue. Pp: 6-7. In Proceedings of International Conference on Livestock and Global climate Change, 2008, Editors: P Rowlinson, M Steele and A Nefzaoui,17-20 May, 2008, Hammamet, Tunisia C ambridge Univesity press, May , 2008. Phần 2: Chiến lược chăn nuôi nhằm giảm thiểu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, môi tr ường và thích ứng Vũ Chí Cương 1. M ở đầu Cải tiến năng suất vật nuôi là cách có hi ệu qu ả nhất để tăng sản xuất thực ph ẩm đáp ứng nhu cầu của thế giới mà không t ăng sử dụng đất và tăng khí th ải nhà kính (Jean-Yves et al., 2008). Hầu hết khí thải nhà kính - GHG liên quan đến sản xuất thức ăn gia súc và tiêu hóa th ức ăn ở gia súc (Jean-Yves et al., 2008). Hơn thế n ữa số lượng phân và h ệ quả là GHG từ phân cũng liên quan đến số lượng thức ăn sử dụng (Jean-Yves et al., 2008). Hiệu qu ả chuyển hóa th ức ăn thành s ản ph ẩm động vật phụ thuộc vào t ỷ lệ ph ần nhu c ầu dinh d ưỡng cho duy trì và nhu c ầu cho s ản xuất. Khi tốc độ sinh trưởng,
năng suất sữa, trứng thấp thì t ỷ lệ ph ần nhu cầu dinh d ưỡng cho duy trì cao, k ết quả là cần nhi ều thức ăn cho 1 kg s ản ph ẩm động vật và nhi ều khí thải nhà kính h ơn (Jean-Yves et al., 2008). Đối với gia súc cho th ịt hiệu qu ả này còn phụ thuộc vào thành ph ần của thịt. Nhu cầu năng lượng để tạo mỡ cao h ơn nhu c ầu năng lượng để tạo ra các mô n ạc. Ch ăn nuôi l ợn ở Pháp đã cho th ấy GHG ở các trang trại có thể giảm rất nhiều nếu các th ực hành ch ăn nuôi đượ c cải thiện (Jean-Yves et al., 2008). Nh ư vậy tất cả các th ực hành ch ăn nuôi: di truyền giống, dinh d ưỡng, sinh s ản, thú y làm tăng hiệu qu ả sử dụng thức ăn là nh ững giải pháp h ưũ hiệu tiềm n ăng để giảm GHG/đơn vị sản ph ẩm động vật (Jean-Yves et al., 2008). Tuy nhiên, hiệu qu ả thức ăn tốt nhất không ph ải luôn luôn đi kèm với n ăng suất cao nh ất hay hiệu qu ả kinh tế cao nh ất (Jean-Yves et al., 2008). Ngoài ra vì tiềm n ăng giữ các bon c ủa đất được ước tính là r ất lớn, tương đương với việc giữ lại tới 4 % khí nhà kính c ủa trái đất (Lal, 2004), nên qu ản lý tốt đồng cỏ cũng là một chi ến lược quan tr ọng. Phân và ch ất thải chăn nuôi, m ột nguồn ô nhi ễm lớn cho môi tr ường cũng cần được tính đến cho b ất cứ một chiến lược nào. Nh ư vậy, có nhiều chiến lược để giảm lượng khí nhà kính và ch ất thải nh ư ni tơ (N) và ph ốt pho (P) trong ch ăn nuôi. Các chi ến lược này bao gồm: - Giữ các bon trên đồ ng cỏ ch ăn thả qu ảng canh - Giảm thiểu khí nhà kính và ô nhi ễm đất, nước, không khí từ các h ệ th ống ch ăn nuôi gia súc nhai l ại, đặc bi ệt là bò sữa, gia súc d ạ d ầy đơn, gia cầm thông qua dinh dưỡng, di truyền giống... - Giảm thiểu khí methan, CO2 và N2O, ô nhi ễm ô nhi ễm đất, nước, không khí từ chất thải gia súc thông qua tái ph ục hồi năng lượng và cải tiến qu ản lý ch ất thải gia súc. Dưới đây là thảo luận về các chi ến lược chính hi ện đang được nghiên c ứu và áp dụng trên thế giới. 2. Chiến lược giảm thiểu và thích ứng với biến đổi khí hậu và thay đổi môi trường 2.1. Qu ản lý tốt đồng cỏ V ai trò của chu trình cac bon trong cân b ằng khí thải nhà kính của đồng cỏ và
các hệ thống chăn nuôi Đồ ng cỏ tự nhiên và đồng cỏ đóng vai trò quan tr ọng trong đời sống của hơn 800 triệu ng ười gồm rất nhiều hộ nông dân nghèo, (Reynolds et al. 2005). Ch ăn nuôi thế giới, đống góp trực tiếp ho ặc gián tiếp 18% khí nhà kính toàn c ầu tính theo đương lượng CO2 (F AO, 2006). Kết qu ả phân tích 115 nghiên c ứu trên đồng cỏ và đồng cỏ tự nhiên toàn th ế giới (Conant et al. 2001), cho th ấy mức Cac bon c ủa đất đã tăng lên khi qu ản lý đồng cỏ tốt hơn (bốn phân, qu ản lý ch ăn thả, luân chuy ển giữa trồng trọt và đồng cỏ tự nhiên) ở 74% các nghiên c ứu đư a vào phân tích. T ăng giữ các bon c ủa đất đồng cỏ đòi hỏi ph ải quản lý đồng cỏ tốt hơn, đưa các cây họ đậu vào đồng cỏ, kiểm soát các loài th ực vật không mong mu ốn trên đồng cỏ. (Soussana et al., 2007). Tuy nhiên vi ệc bón phân Nitơ làm tăng đáng kể bốc thóat N2 t ừ đất (Soussana et al., 2007) . Cân bằng các bon c ủa đấ t đồ ng cỏ được quản lý Bản ch ất, tần số và cường độ của các xáo tr ộn đóng vai trò ch ủ yếu trong cân bằng C của đất đồng cỏ (Soussana. 2008). Trong h ệ thống đồng cỏ dùng để cắt, phần lớn các sản ph ẩm chủ yếu của đồng cỏ nằm trong cỏ khô hay cỏ ủ chua (Soussana. 2008). Ph ần lớn các bon trong các s ản ph ẩm này sẽ nằm ở trong phân và ch ất thải lỏng. Trong khi đó trong h ệ thống chăn thả thâm canh trên 60% ch ất khô sản xuất trên đồng cỏ đượ c gia súc nhai l ại ăn vào (Lemaire and Chapman, 1996). Phần lớn cacbon ăn vào được tiêu hóa và sau đó thải qua hô h ấp sau khi ăn. Chỉ một phần nh ỏ các bon ăn vào được tích lũy trong cơ thể gia súc ăn cỏ hay trong sữa, 5 % cac bon gia súc ăn vào n ữa m ất d ưới d ạng methan trong quá trình lên men ở dạ cỏ (O’Mara, 2008). Cacbon không tiêu hóa (20-40% l ượng thức ăn ăn vào) quay lại đồng cỏ dưới dạng ch ất thải gia súc (Soussana et al., 2007). Trong h ệ thống chăn nuôi thâm canh, t ỷ lệ tiêu hóa c ủa cỏ được tối đa hóa nh ờ ứng dụng các thực hành ch ăn nuôi nh ư chăn th ả luân phiên, và s ử d ụng các lo ại có có kh ả n ăng tiêu hóa cao (Soussana et al., 2007). Nh ư vậy, yếu tố đầu tiên làm thay đổi dòng cac bon quay tr ở lại đất qua ch ất thải là áp lực chăn thả. Rất nhiều nghiên c ứu đã khẳng định rằng đồ ng cỏ tự nhiên và bãi ch ăn th ả là bể ch ứa cac bon c ủa hành tinh (Follett, 2001), (Ciais et al., 2005). Đối với đồng cỏ thu cắt, thay đổi cac bon c ủa đất theo thời gian sau khi thay đổ i sử dụng đất hay quản lý
đất đồng cỏ có quan h ệ phi tuyến tính. Chuyển trồng cây nông nghiệp sang đồng cỏ sau 20 n ăm đã d ự trữ được 18 % cac bon ở vùng ôn đới ẩm và 7 % ở vùng ôn đới khô (Conant et al., 2001). Đất đồng cỏ đã bị thái hóa sau 20 n ăm có lượng cac bon 5 % it hơn đất đồng cỏ tự nhiên ở các vùng nhi ệt đới và 3 % ít hơn đồng cỏ tự nhiên vùng ôn đới (IPCC, 2004). Kết quả của làm đất theo định k ỳ, gieo mới cỏ, sử dụng đồng cỏ một thời gian giữa hai lần trồng trọt và sử d ụng đồng cỏ lâu n ăm làm tăng khả năng giữ các bon của đất (Soussana et al., 2007). Các bon gi ữ trong đất một ph ần bị giải phóng khi cày bừa, làm đất. Dự trữ các bon c ủa đất tăng lên khi lớp ph ủ thực bì trên m ặt đất được để lâu h ơn ngh ĩa là ít cày bừa hơn (Soussana et al., 2004a). Cân bằng khí thải nhà kính của đồ ng cỏ được quản lý Khi đánh giá ảnh h ưởng của sử d ụng đất và thay đổi sử d ụng đất đến các khí thải nhà kính, c ần ph ải xem xét ảnh h ưởng của chúng đến tất cả các khí nhà kính (Robertson et al., 2000). B ốc thoát N2O và CH4 th ường được biểu hi ện bằng thuật ngữ đương lượng CO2. N2O gây hiệu ứng nhà kính r ất lớn. Trong 100 năm, một đơn vị N2O có gây hiệu ứng nhà kính tương đương với 350 đơn vị CO2, và một đơn vị CH4 gây hiệu ứng nhà kính t ương đương với 21 đơn vị CO2 (Soussana et al., 2007). Bốc tháot khí N2O t ừ các quá trình sinh h ọc trong đất trước h ết là do quá trình nitrit hóa và kh ử nitrit (Soussana et al., 2007). N2O là s ản ph ẩm ph ụ của quá trình nitrat hóa và c ũng là sản ph ẩm trung gian c ủa quá trình kh ử nitrat (Soussana et al., 2007). Nitrit hóa là quá trình ô xy hóa hi ếu khí của vi sinh vật để biến amonia thành nitrat, còn quá trình kh ử nitrit là quá trình kh ử yếm khí của vi sinh v ật để biến nitrat thành nitrit r ồi thành nitric oxit và bi ến N2O thành N2 (Soussana et al., 2007).. Các yếu tố điều hòa ch ủ yếu của môi trường cho các quá trình này là nhi ệt độ, pH, độ ẩm đất – l ượng oxy sẵn có trong đất và lượng cac bon có trong đất (Soussana et al., 2007). Ở hầu hết các lo ại đất nông nghi ệp, bón phân nit ơ, hoặc phân và ch ất thải gia suc có ch ứa N s ẽ kích thích bốc tháot N2O (Soussana et al., 2007). Trong đất methane được hình thành trong điều kiện yếm khí vào giai đoạn kết thúc c ủa của chu ỗi ph ản ứng khử khi tất cả các ion nh ận khác nh ư nitrat và
sulfat đã bị dùng h ết (Soussana et al., 2007). Đất đồ ng cỏ tiêu nước tự động, bốc thoát CH4 h ầu nh ư bằng không (Soussana et al., 2007). Ỏ đất đồng cỏ ẩm và ngập nước do điều kiện yếm khí nên có methan được hình thành và b ốc tháot ra (Hendricks et al., 2007). Ng ược lại, đất đồng cỏ hi ếu khí methan b ị oxy hóa mạnh hơn (6 và 3 kg CH4 /ha/n ăm) ở đất trồng trọt nhưng kém hơn đất không trồng trọt (Boeckx and Van Cleemput, 2001). Trong điều kiện ch ăn thả số lượng methan t ạo ra phụ thuợc vào số lượng gia súc trên một đơn vị diện tích (Soussana et al., 2007). L ượng CH4 th ải ra/đơn vị khối lượng thay đổ i tùy thuộc vào lo ại gia súc ch ăn th ả. Lượng này là: 0,33 và 0,45 gCH4 /kg khối lượng với bò cái t ơ và bò đực và đến 0,68-0,97 g CH4 kg/kg kh ối lượng ở bò s ữa (Pinares- Patino et al., 2007, Soussana et al., 2007). Tóm lại: khả năng giữ cac bon c ủa đất đóng vai trò rất quan tr ọng trong biến đổ i khí hậu nh ưng thường b ị lờ đi khi tính toán đến các khí th ải nhà kính (Soussana et al., 2007). Các h ệ thống chăn nuôi có th ể đượ c xếp hạng khác nhau tùy theo cách tiếp cận và các tiêu chí s ủ dụng khí thải nhà kính cho cho m ột đơn vị diện tích đất, hay trên một đơn vị sản ph ẩm chăn nuôi (Soussana et al., 2007). Tiềm năng giữ các bon t ạm th ời của đồng cỏ chăn th ả có th ể sử d ụng để giảm nh ẹ bốc tháot khí nhà kính t ừ chăn nuôi (Soussana et al., 2007). Vi ệc này đòi hỏi phải tránh các thay đổi sử dụng đất làm giảm kho d ự trữ các bon c ủa hệ sinh thái đất như phá r ừng, cày lật và để phơi đất quá lâu, và c ần ph ải qu ản lý đồng cỏ rất cẩn th ận để bảo vệ và ph ục hồi đất và hàm l ượng chất hữu cơ của đất (Soussana et al., 2007). Kết hợp với các bi ện pháp gi ảm nh ẹ khác như giảm sử dụng phân nit ơ, giảm sử dụng nhiên li ệu hóa th ạch và các th ức ăn giầu ni tơ cho gia súc t ại trang trại, chúng ta có thể giảm đượ c hi ệu ứng nhà kính cho m ột đơn vị diện tích đất (Soussana et al., 2007). 2.2. Chiến lược v ề dinh dưỡng và quản lý đàn gia súc 2.2.1. Gi ảm thiểu CH4 từ chăn nuôi gia súc nhai lại thông qua nâng cao s ức khỏe, khả năng sinh sản và quản lý Chăn nuôi đóng góp kho ảng 16% tổng khí methan c ủa hành tinh, đứng sau nhiên li ệu hóa th ạch và đất ngập nước (Johnson & Johnson, 1995), và kho ảng 74% khí methan t ừ chăn nuôi là do ch ăn nuôi gia súc nhai l ại gây ra (Tamminga et al.,
1992). Chi ến lược chủ yếu giảm thải khí methan t ừ bò s ữa là cải tiến ch ất lượng khẩu ph ần và tăng hiệu qu ả sản xu ất sữa (Bell et al., 2008). C ải tiến ch ất lượng khẩu ph ần là giải pháp ng ắn h ạn, còn t ăng hiệu qu ả sản xuất sữa là giải pháp chi ến lược. Methane th ải ra từ bò s ữa có th ể giảm theo một hàm m ũ nếu tăng n ăng suất sữa/bò sữa/năm (Garnsworthy, 2004). Giảm đầu con, t ăng năng su ất sữa/bò/năm là một cách để giảm khí thải methan t ừ ch ăn nuôi bò s ữa (O’Mara et al. 2008). C ũng theo O’Mara et al., (2008) n ếu n ăng suất gia súc tăng lên thông qua dinh d ưỡng tốt hơn, năng lượng cần cho duy trì tính theo % c ủa tổng nhu c ầu năng lượng sẽ giảm đi, và CH4 đi cùng v ới nhu c ầu duy trì giảm, vì vậ y CH4/ kg sữa ho ặc thịt cũng giảm. Tương tự như vậy, nếu n ăng su ất gia súc được cải thiện, thì th ời gian đạt khối lượng giết mổ giảm nên t ổng CH4 cho m ột đời gia súc cũng sẽ giảm (O’Mara et al., 2008). Tuy nhiên, khi tăng n ăng suất gia súc, tu ổi đời của gia súc giảm, ph ải nuôi nhi ều gia súc thay thế hơn nên CH4 có khi l ại tăng lên (O’Mara et al., 2008). Chiến l ược giảm CH4 ph ải dựa trên toàn b ộ chu k ỳ sản xuất của m ột gia súc (O’Mara et al., 2008). 2.2.2. Gi ảm thiểu thải khí methan t ừ gia súc nhai l ại thông qua dinh dưỡng Giảm thiểu thải khí methan t ừ gia súc nhai l ại đạt được hai mục đích: giảm khí nhà kính toàn c ầu, nâng cao hi ệu qu ả sử d ụng thức ăn (Martin et al., 2008). Có nhi ều cách để giảm thải khí methan t ừ gia súc nhai l ại: Thay đổi con đường trao đổi ch ất, thay đổ i tổ hợp vi sinh vật d ạ cỏ hay tác động để thay đổi sinh lý tiêu hóa dạ cỏ (Martin et al., 2008). Cơ chế sinh methane ở dạ cỏ T rong điều kiện yếm khí ở dạ cỏ: Phản ứng oxy hóa để lấ y năng lượng ở dạng A TP giải phóng ra hydrro. Tích l ũy ion hydro trong quá trình trao đổi chất của vi sinh v ật d ạ cỏ chỉ có th ể tránh đuợc bằng quá trình sinh t ổng hợp CH4 b ởi những vi khuẩn sinh methan (rumen methanogens) (O’Mara et al., 2008). Đây là qui trình bình th ường trong quá trình lên men ở d ạ cỏ. Lượng hydro giải phóng ph ụ thuộc chủ yếu vào khẩu ph ần và loại hình vi sinh v ật dạ cỏ vì lên men vi sinh v ật thức ăn tạo ra các s ản ph ẩm cuối cùng khác nhau và không t ương đương với lượng hydrro tạo ra (Martin et al., 2008). Ví d ụ, việc tạo ra propionic acid thì tiêu th ụ hydro nhưng tạo ra acetic and butyric acids l ại giả phóng hydro (Martin et al.,
2008). Quá trình sinh methane ỏ d ạ cỏ là cơ ch ế tạo điều kiện cho d ạ cỏ tránh đượ c nguy cơ tích lũ y quá nhiều hydrro (Martin et al., 2008). Hydro t ự do s ẽ ức ch ế enzym khử hydro (dehydrogenases) và ảnh h ưởng đến quá trình lên men (Martin et al., 2008). S ử dụng hydro và CO2 đẻ tạo ra CH4 là m ột đặc tính đặc biệt của nhóm vi khu ấn sinh methane. Nhóm vi khu ẩn này tương tác với các nhóm vi sinh vật khác trong d ạ cỏ để tăng hiệu qu ả sử dụng năng lượng và kéo dài tiêu hóa th ức ăn (Martin et al., 2008). T ương tác này là tích cực đố i với nhóm vi sinh vật phân giải xơ (Ruminococcus albus and R. flavefaciens), không phân gi ải xơ (Selenomonas ruminantium), protozoa, và n ấm (McAllister et al., 1996). Chi ến lược giảm CH4 ở dạ cỏ vì thế là tìm cách gi ảm tạo ra hydro, ngăn ch ăn và h ạn ch ế quá trình hình thàh CH4, đưa hydro vào các s ản ph ẩm ttrao đổi chất khác ho ặc tạo ra các b ể chứa hydro khác (O’Mara et al., 2008). Chi ến l ược dinh d ưỡng giảm thiểu methane là d ựa trên cơ sở các nguyên lý này (O’Mara et al., 2008).. Có hai yếu tố trong con d ường trao đổi chất cần quan tâm để phát triển chiến lược giảm thiểu methane ở gia súc nhai l ại. Giảm sinh hydro nhưng không được ảnh h ưởng đến lên men th ức ăn trong d ạ cỏ. Giảm hiểu methane ph ải di liền với con đường trao đổ i ch ất tiêu thụ h ydro để tránh hi ệu qu ả tiêu cực khi có quá nhi ều hydro trong dạ cỏ (Martin et al., 2008). Giảm thiểu thải khí methan từ gia súc nhai lại thông qua dinh d ưỡng Chất lượng khẩu phần: Thay th ế thức ăn thô bằng th ức ăn tinh Rất nhiều cơ sỏ dữ liệu của các thí nghi ệm đã cho th ấy: tỷ lệ thức ăn tinh cao trong khẩu ph ần làm giảm CH4 (tính trên t ổng năng lượng ăn vào) (Blaxter and Clapperton, 1965; Yan et al., 2000) ch ủ yếu do t ăng tỷ lệ axit propionic trong t ổng a xít béo ở dạ cỏ. CH4 tạo ra trong kh ẩu ph ần ch ủ yếu là c ỏ ở bò th ịt và cừu là 0,06 – 0,07 t ổng năng lượng thô (GE), còn ở khẩu ph ần vỗ béo ch ủ yếu là thức ăn tinh số liệu này là: 0,03 tổng năng lượng thô (Johnson and Johnson, 1995). Ở gia súc nhai lại ảnh h ưởng thực sự của thay đổi khẩu ph ần rất khó đánh giá. Ví d ụ nuôi bò trên đồng cỏ có khuynh h ướng tăng CH4 t ừ quá trình lên men ở đường tiêu hóa v ới khẩu phần ch ủ yếu là thức ăn h ạt, cách nuôi này đã làm thay đổ i đáng kể cách qu ản lý phân vì h ầu h ết phân bò đã rải đều trên đồng cỏ và vì thế việc sử dụng cơ giới hóa và phân bón c ũng thay đổi (Jean-Yves et al., 2008). Kết quả là GHG sinh ra do qu ản lý
phân và s ản xuất thức ăn ch ăn nuôi gi ảm đi. Điều này giải thích vì sao GHG t ừ hệ thống nuôi bò d ựa trên đồng cỏ ở New Zealand (kho ảng 800 kg eq CO2 / t ấn sữa) thấp hơn h ệ h ống nuôi bò trong nhà v ới khẩu hần dựa vào th ức ăn hạt (kho ảng 1300 kg eq CO2 / t ấn sữa) ở Hà lan (Thomassen et al., 2008). Chất lượng khẩu phần – lo ại carbohydrate và t ỷ lệ tiêu hóa c ủa kh ẩu phần. Carbohydrate cấu trúc (Structural carbohydrates) nh ư cellulose và hemicellulose lên men ở tốc độ thấp hơn carbohydrate phi cấu trúc (non-structural carbohydrates) như (tinh bột: starch và các lo ại đường) và tạo ra nhi ều CH4 h ơn /một đơn vị chất nền được lên men do t ỷ lệ acetate:propionate l ớn hơn (Czerkawski, 1969). Ngoài ra trong nhóm carbohydrate phi c ấu trúc, đường hòa tan (soluble sugars) có ti ềm n ăng sinh methan cao h ơn tinh bột (Johnson and Johnson, 1995). Nh ư vậy, hạt ngũ cốc tạo ra ít GHG h ơn ph ế phụ phẩm có nhi ều xơ. Thành ph ần của thức ăn cũng có ảnh hưởng đến lên men ở dạ dày và ruột già và ảnh h ưởng đến lượng khí th ải nhà kính CH4 (Jean-Yves et al., 2008). Khí methan t ạo ra (% n ăng lượng ăn vào) giảm khi m ức nuôi d ưỡng tăng hay khi t ỷ lệ tiêu hóa c ủa kh ẩu ph ần đượ c cải tiến. Theo Giger–Reverdin et al. (2000), khí CH4 tạo ra trong d ạ cỏ giảm khi lượng thức ăn tinh trong kh ẩu ph ần t ăng lên. Thành ph ần của khẩu ph ần cũng ảnh h ưởng đến thải ni tơ, chất hữu cơ trong phân, chúng đến lượt mình lại ảnh hưởng đến lượng GHG (N2O và CH4) thoát ra trong b ảo qu ản và rải phân (Jean-Yves et al., 2008). Nh ư vậy cải tiến thành ph ần th ức ăn, khẩu phần sẽ làm giảm thải N, giảm thiểu N sẽ làm giảm ảnh h ưởng của sụ phì dinh d ưỡng của đất (NO3-) và axit hóa (NH3), và do đó làm giảm GHG (Jean-Yves et al., 2008). Chất lượng và lo ại thức ăn ủ chua Ngô ủ và các lo ại thức ăn ủ chua t ừ cây lương thực giảm được CH4 vì quá trình lên men t ạo ra nhi ều propionate h ơn cỏ ủ chua vì có nhi ều tinh b ột trong ngô ủ (Martin et al., 2008). L ượng th ức ăn ăn vào c ủa ngô ủ chua cao s ẽ làm giảm th ời gian thức ăn lưu ở dạ cỏ, giảm thời gian lên men, t ăng n ăng suất vật nuôi và vì vậy giảm CH4/kg sản ph ẩm (E McGeough, personal communication). Cho thêm lipid vào kh ẩu ph ần Từ rất lâu ng ười ta cho r ằng cho thêm lipid vào kh ẩu ph ần là giảm CH4 (e.g.
Czerkawski et al.,1966). D ầu có ch ứa C12 (axit lauric) và C14 (axit myrstic) đặc biệt độ c với vi khuẩn sinh methan (Machmüller et al. 2000; Dohme et al. 2001). Lipids giảm CH4 vì gây độ c cho vi khu ẩn sinh methan (Machmüller et al., 2003), giảm protozoa (Czerkawski et al., 1975) vì protozoa đi liền với vi khuẩn sinh methan, lipid c ũng làm giảm tiêu hóa x ơ (Van Nevel, 1991). Giảm tiêu hóa x ơ ảnh hưởng đến t ỷ lệ tiêu hóa c ủa của khẩu ph ần, lipid cũng làm giảm chất khô ăn vào (Martin et al., 2008). Vì v ậ y chiến lược này có th ể ảnh h ưởng tiêu cực đến n ăng suất gia súc, tuy nhiên n ếu lipid trong kh ẩu ph ần < 60-70 g/kg ch ất khô, thì ảnh h ưởng đến lượng thức ăn ăn vào và t ỷ lệ tiêu hóa không đáng kể (Martin et al., 2008). Sử dụng axit h ữu cơ Axit hữu cơ thông thường sẽ được lên men thành propionate trong d ạ cỏ (Martin et al., 2008). Nh ư vậy, chúng là một b ể chứa khác cho hydro, và giúp làm gi ảm số lượng hydro dùng để tạo methan. Newbold et al. (2005) cho th ấy fumarate and acrylate có hiệu qu ả nhất trong các điều kiện in vitro. Wallace et al. (2006) thấy giảm CH4 từ 0,4 – 0,75 khi axit fumaric d ạng viên (0.1 kh ẩu ph ần) được cho vào khẩu ph ần của cừu. Ionophores Ionophores (monensin) là ch ất kháng vi sinh vật được sử dụng rộng rãi để tăng năng suất (Martin et al., 2008). Tadeschi et al. (2003) cho th ấy trong feedlot và khẩu ph ần ít cỏ, monensin làm t ăng tăng trọng, giảm lượng th ức ăn ăn vào, t ăng hiệu qu ả sử dụng thức ăn kho ảng 6%. Monensin làm gi ảm CH4 vì giảm lượng thức ăn ăn vào và vì thay đổ i thành ph ần axit beo bay h ơi ở dạ cỏ theo h ướng tăng propionate đồng thời làm giảm số lượng protozoa d ạ cỏ (Martin et al., 2008). Thí nghi ệm trên động vật thấ y monensin giảm hình t ạo CH4 (e.g. McGinn et al., 2004; van Vugt et al., 2005). Tuy nhiên nhiều nghiên c ứu không th ấy sự giảm này (Waghorn et al., 2008 van Vugt et al., 2005). V an Nevel and Demeyer (1996) khi phân tích 9 thí nghiệm th ấy bình quân monensin gi ảm tạo ra CH4 ở mức 0,18 c ủa GE ăn vào. Sử dụng các h ợp chất thứ cấp và ch ất tách chiết từ thực vật Đố i với các th ức ăn ch ứa Tanin, việc ức ch ế quá trình sinh methan ch ủ yếu là do tanin đậm đặc (Martin et al., 2008). Có hai c ơ ch ế về hoạt động của tanin (Tavendale et al. (2005): tanin ảnh h ưởng trực tiếp đến hình t ạo methan và ảnh
hưởng gián tiếp đến giảm tạo ra hydro do t ỷ lệ phân gi ải thức ăn ở d ạ cỏ th ấp hơn. Saponin cungc ức ch ế sinh methane ở d ạ cỏ, cơ ch ế hoạt động của saponin liên quan đến ảnh h ưởng ức chế sự phát triển Protozoa (Newbold et al., 1997). Tuy nhiên ảnh hưởng này thường khá ngắn ng ủi (Koenig et al., 2007). Saponins có tác d ụng diệt protozoa (defaunating) trong điều kiện in vitro (e.g., Wallace et al., 1994) và in vivo (e.g. Navas-Camacho et al., 1993), vì v ậy đây có thể là tác nhân làm gi ảm CH4. Beauchemin et al. (2008) đã thấy saponin làm giảm CH4, nh ưng không ph ải tất cả các lo ại saponin. McAllister and Newbold (2008) cho th ấy dịch tiết từ tỏi cũng có thể giảm CH4. 2.3. Giảm thiểu methane bằng con đường công nghệ sinh học Miễn dịch và ki ểm soát sinh h ọc Một vài chiến lược sinh h ọc hiện đang được khai thác. Tiêm vác xin ch ống lại một vài loại vi khuẩn sinh methane đã giảm được sản xuất methane g ần 8% ở cừu Australia (Wright et al., 2004). Tuy nhiên sử dụng vác xin ở vùng khác cho lo ại vi hu ẩn sinh methane khác không cho k ết quả tích cực (Wright et al., 2004, Clark et al., 2007). S ự đa dạng cao của nhóm vi khu ẩn sinh methane là nguyên nhân vac xin không thành công ở gia súc nuôi trong các điều kiệnn khác nhau (Wright et al., 2007. Nghiên c ứu cơ b ản để hiểu các thông tin di truy ền về vi khuẩn sinh methane hy vọng sẽ giúp tạo ra vac xin th ế hệ hai dùng cho nhi ều loài vi khu ẩn sinh methane (Attwood and McSweeney, 2008). G ần đây, miễn d ịch thụ độ ng sử dụng kháng thể sản xuất từ trứng gà đã cho th ấy: kháng thể làm giảm sinh methane in vitro, nhưng hi ệu qu ả rất ngắn (Cook et al., 2008). Sử dụng kháng sinh Một vài kháng sinh t ừ vi khuẩn - bacteriocins có th ể làm giảm sản sinh methane in vitro (Callaway et al., 1997, Lee et al., 2002). Nisin ho ạt động gián tiếp ảnh hưởng đến vi khu ẩn sinh hydro do đó giảm sinh methane gi ống như ionophore, antibiotic, monensin (Callaway et al., 1997). Tuy nhiên hi ện ch ưa có nhi ều thành công l ắm trong thí nghi ệm trên gia súc (Martin et al., 2008). Nisin được dùng rộng rãi trong công nghi ệp thực ph ẩm như là ch ất bảo qu ản và người ta sợ rằng sự thích nghi chéo có th ể xẩy ra. Một loại bacteriocin thu được từ vi sinh vật dạ cỏ - bovicin HC5, đã làm giảm sản xuất methane in vitro > 50% mà không