Ảnh hưởng của protein thô và xơ thô trong khẩu phần đến sự sinh khí mêtan từ chất thải hỗn hợp của lợn thịt nuôi công nghiệp trong điều kiện in vitro

Chất thải hỗn hợp (phân và nước tiểu) được thu từ lợn ăn 6 khẩu phần khác nhau với khẩu phần lần lượt: KP1 (17% protein thô (CP), 8% xơ thô (CF)), KP2 (17%CP, 10%CF), KP3 (15%CP, 8%CF), KP4 (15%CP, 10%CF), KP5 (13%CP, 8%CF), KP6 (13%CP, 10%CF) được đem ủ yếm khí in vitro để đo lượng khí biogas và khí mêtan sinh ra.

LÊ THÚY HẰNG Ảnh hưởng protein thô xơ thơ phần đến sinh khí mêtan … ẢNH HƯỞNG CỦA PROTEIN THÔ VÀ XƠ THÔ TRONG KHẨU PHẦN ĐẾN SỰ SINH KHÍ MÊTAN TỪ CHẤT THẢI HỖN HỢP CỦA LỢN THỊT NUÔI CÔNG NGHIỆP TRONG ĐIỀU KIỆN IN VITRO Lê Thúy Hằng1, Nguyễn Ngọc Lương1, Bùi Văn Chính2 Vũ Chí Cương1 Bộ mơn Mơi trường Chăn nuôi, 2Hội Chăn nuôi Tác giả liên hệ: TS Lê Thúy Hằng Tel: 0985281646, Email: hang.vcn@gmail.com TÓM TẮT Chất thải hỗn hợp (phân nước tiểu) thu từ lợn ăn phần khác với phần lần lượt: KP1 (17% protein thô (CP), 8% xơ thô (CF)), KP2 (17%CP, 10%CF), KP3 (15%CP, 8%CF), KP4 (15%CP, 10%CF), KP5 (13%CP, 8%CF), KP6 (13%CP, 10%CF) đem ủ yếm khí in vitro để đo lượng khí biogas khí mêtan sinh Thí nghiệm bố trí theo phương pháp Moller (2004) Chất thải trộn với dịch bùn thải bể biogas lấy từ trang trại chăn ni lợn theo tỷ lệ 1:1 (tính theo VS) chứa bình thủy tinh 1100ml đặt ngẫu nhiên tủ ấm trì điều kiện nhiệt độ 37°C Sản lượng khí sinh đo xylanh 1000ml nồng độ khí mêtan xác định phương pháp hấp thu CO2 dung dịch base (Demirer cs., 2000) Sản lượng khí biogas khí mêtan sinh cao chất thải lợn ăn phần protein trung bình cao, xơ cao, cao phần (15%CP, 10%CF) 248,83 ± 36,30 l/kgVS khí CH4 357,28 ± 61,67 l/kgVS khí biogas Cịn phần (13%, 8%) sản lượng khí mêtan thấp 105,79 ± 3,34 l/kgVS khí biogas 155,08 ± 4,12 l/kgVS Ngồi ra, khơng có khác biệt đáng kể phần 2, phần sản lượng khí biogas khí mêtan, thấy khác biệt rõ phần mặt thống kê Từ kết kết luận sản lượng khí biogas khí mêtan chất thải lợn ăn phần protein cao xơ cao cao phần protein xơ thấp thấp Từ khóa: chất thải hỗn hợp, lợn, phần, biogas, mêtan ĐẶT VẤN ĐỀ Những năm gần Việt Nam, mơ hình chăn ni lợn cơng nghiệp ngày khuyến khích phát triển; cung cấp phần thực phẩm quan trọng cho nhu cầu ngày tăng người dân tạo tác động xấu đến môi trường từ nguồn chất thải Do việc xử lý chất thải chăn nuôi ngày quan tâm quan quản lý nhà nước, cộng đồng người chăn nuôi Một biện pháp hạn chế ô nhiễm sử dụng phổ biến xử lý yếm khí chất thải chăn ni để tạo khí mêtan làm nhiên liệu sử dụng chất thải hầm ủ làm phân bón hay ni thủy sản để nâng cao lợi nhuận Hàm lượng protein thô carbohydrate phần có vai trị quan trọng đến tăng trưởng hiệu kinh tế chăn ni lợn Khí mêtan có nguồn gốc từ lên men carbondydrate vi khuẩn điều kiện yếm khí, nên sinh khí mêtan phụ thuộc vào dưỡng chất chất thải cung cấp cho nhu cầu hoạt động vi khuẩn sinh khí mêtan (Monteny cs., 2001) Nhiều nghiên cứu trước chứng minh phần ăn hàng ngày lợn có ảnh hưởng tới dưỡng chất chất thải (Kerr cs., 2006; Crocker cs., 2002; Gralapp cs., 2002; Canh cs., 1998 Hobson cs., 1996) Do thành phần dưỡng chất phần gia súc ảnh hưởng tới sinh khí mêtan q trình phân giải yếm khí Mục đích thí nghiệm xác định sinh khí mêtan từ chất thải lợn nuôi số phần thông thường điều kiện chăn nuôi công nghiệp để khuyến cáo nghiên cứu thực tiễn sản xuất 28 VIỆN CHĂN NI – Tạp chí Khoa học Công nghệ Chăn nuôi – Số 105 Tháng 11/2019 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Vật liệu nghiên cứu Chất thải hỗn hợp (phân nước tiểu) lợn thịt Địa điểm thời gian nghiên cứu Thí nghiệm tiến hành Trung tâm Thực nghiệm Bảo tồn vật ni; Phịng phân tích thức ăn gia súc Sản phẩm chăn nuôi - Viện Chăn nuôi Thời gian thực từ tháng 11/2011 đến tháng 6/2012 Phương pháp nghiên cứu Khẩu phần gia súc thí nghiệm Sáu phần thí nghiệm khác tỷ lệ protein (13; 15; 17%) tỷ lệ xơ (8;10%) sử dụng cho nhóm lợn, nhóm có Tổng số 30 lợn lai Duroc  F1 (Landrace  Yorkshire) 90 ngày tuổi với khối lượng ban đầu 34,7 ± 2,6 kg (Trung bình ± độ lệch chuẩn) Khẩu phần ăn thí nghiệm xây dựng theo khuyến cáo NRC (1998) dựa nguyên liệu sẵn có ngơ, khơ đỗ tương, bột cá, cám gạo, bã sắn Khẩu phần 1: Protein 17% - Xơ 8% Khẩu phần 2: Protein 17% - Xơ 10% Khẩu phần 3: Protein 15% - Xơ 8% Khẩu phần 4: Protein 15% - Xơ 10% Khẩu phần 5: Protein 13% - Xơ 8% Khẩu phần 6: Protein 13% - Xơ 10% Thành phần hóa học lượng phần ăn cho lợn thí nghiệm trình bày Bảng Bảng Thành phần hóa học phần ăn cho lợn thí nghiệm a 17%CP 8%CFb 10%CF Nguyên liệu thức ăn phần (%) Ngô 55,6 42,3 Khô đỗ tương 18 20 Bột cá Bã sắn 6,5 10 Cám gạo 14 22 Dầu ăn 0,5 DCP 1,7 Bột đá 1 c Premix-vitamin 0,25 0,25 Lysine 0 Methionine 0 Threonine 0 Tryptophan 0 NaCl 0,5 0,5 Nguyên liệu Khẩu phần 15%CP 8%CF 10%CF 60,7 14,5 5,5 15 0,5 1,9 0,25 0,15 0,05 0,03 0,5 47,3 15 10 22 1,8 0,25 0,12 0,05 0,03 0,5 13%CP 8%CF 10%CF 63,8 10 15 1,9 0,25 0,3 0,1 0,1 0,05 0,5 48,0 11 11,7 22 1,1 0,25 0,25 0,1 0,1 0,05 0,5 29 LÊ THÚY HẰNG Ảnh hưởng protein thô xơ thô phần đến sinh khí mêtan … Khẩu phần 17%CPa 15%CP 8%CFb 10%CF 8%CF 10%CF d Thành phần hóa học phần (% VCK ) VCK (%) 89,2 88,1 89,2 88,1 ME (MJ/kgVCK) 13,8 13,6 13,7 13,6 CP 16,9 16,9 14,8 14,8 Xơ thô 8,10 10,5 8,04 10,3 e NDF 22,3 25,9 22,7 25,8 Ca 1,08 1,09 1,03 1,02 P 0,86 0,91 0,83 0,87 Lysine 0,87 0,84 0,83 0,82 Methionine+Cystine 0,57 0,56 0,55 0,56 Threonine 0,50 0,51 0,51 0,50 Tryptophan 0,18 0,17 0,18 0,18 f NSP 19,8 21,7 19,9 21,5 Nguyên liệu 13%CP 8%CF 10%CF 88,8 13,8 12,8 7,92 22,6 1,02 0,85 0,85 0,55 0,50 0,17 19,8 87,3 13,8 12,9 10,3 25,9 1,11 0,89 0,83 0,56 0,49 0,17 21,5 Ghi chú: a=Vật chất khô; b=Protein thô; c=Xơ khơng tan chất tẩy trung tính; d= Đường đa phi tinh bột (Nonstarch polysaccharides); f = Xơ thô Các phần có mức lượng trao đổi, Ca, P acid amine tương đương với Khẩu phần có mức protein thơ thấp bổ sung acid amine thiết yếu để đảm bảo cân đối acid amine phần Các acid amine Methionine, Threonine, Tryptophan cân đối theo Lysine, tỷ lệ cân đối theo NRC (1998) Thiết kế thí nghiệm ủ yếm khí in vitro Thí nghiệm bố trí theo phương pháp Moller cs (2004) Thí nghiệm thực 37°C 60 ngày Mẫu chất thải hỗn hợp (phân nước tiểu) lợn đem ủ bình ủ 1100ml đặt tủ ấm đảm bảo điều kiện nhiệt độ ủ 37°C suốt thời gian 60 ngày Tương ứng phần có số nghiệm thức phần x lần lặp + nguyên liệu chuẩn (cellulose) + dịch thải bể biogas không phối trộn với chất thải = 24 Thu phân tích mẫu Thu mẫu thức ăn: Mẫu thức ăn lấy phân tích tiêu: vật chất khơ, protein thơ, xơ thô, tro, Ca, P Một mẫu thức ăn lấy từ kết hợp nghiệm thức, có tổng cộng mẫu thức ăn phân tích Thu mẫu chất thải hỗn hợp (phân + nước tiểu): Sau 07 ngày ni thích nghi, hố phân dọn q trình thí nghiệm thức bắt đầu Phân nước tiểu (chất thải) thu liên tục ngày Hàng ngày tiến hành thu mẫu vào định, chất thải hố trộn lấy 1kg mẫu/hố Mỗi hố chất thải lấy 01 mẫu, sau mẫu lợn ăn phần trộn thật lấy mẫu chia làm hai phần, phần gửi phân tích phần bảo quản tủ lạnh sâu (-18°C) sử dụng làm nguyên liệu thí nghiệm Các mẫu chất thải phân tích tiêu hóa học: vật chất khơ, N tổng số, NH4, pH, C tổng số, CF, NDF, ADF, Hemi - Celluloz, Lignin, tro 30 VIỆN CHĂN NUÔI – Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Chăn ni – Số 105 Tháng 11/2019 Vật chất khô mẫu thức ăn phân phân tích theo TCVN 4326-2001; N tổng số phân tích theo TCVN – 4328 - 2007; P phân tích theo TCVN 1525- 01; NDF ADF phân tích theo AOAC:973.18.01; xơ thơ phân tích theo TCVN - 4329 - 93; khống phân tích theo TCVN - 4327 - 93 Ca xác định theo tiêu chuẩn TCVN 1526 - 07 Mẫu chất thải đo pH thời điểm thu mẫu thời điểm trước đưa mẫu vào bình ủ yếm khí phịng thí nghiệm máy pH meter HI 8424 HANNA (Made in Mauritius) Điện cực đưa vào cốc đựng mẫu, ngập khoảng 2-3 cm Thu mẫu khí bình ủ yếm khí: Sản lượng khí biogas đo xilanh đo khí chuyên dụng loại 500 1000 ml Ở 14 ngày đầu: hai ngày đo 12 lần sau 24 đo sản lượng khí lần, trì hết ngày thứ 14 Từ ngày thứ 15 đến ngày thứ 30 đo lần/ ngày Từ ngày 30 đến ngày 60 đo khí lần/ ngày Sử dụng phương pháp hấp thu CO2 dung dịch base (Demirer et al., 2000) để phân tích hàm lượng khí CH4 thu từ bình ủ yếm khí điều kiện nhiệt độ trì 37°C Xử lý số liệu Ảnh hưởng mức phần ăn đến tiêu nghiên cứu (khả sinh khí chất thải hỗn hợp) phân tích phương sai phần mềm Minitab 14.0 Mơ hình thống kê đầy đủ sau: yijk =μ + ρk + eijk Trong đó: yijk = biến phụ thuộc; ρk = ảnh hưởng phần; eijk = sai số ngẫu nhiên Giá trị biến phụ thuộc kiểm tra tính đồng phương sai phân bố chuẩn, trường hợp không đáp ứng giá trị chuyển đổi sang dạng phân phối chuẩn trước phân tích phương sai Khi giá trị P kiểm tra F