绵羊甲烷排放的粪便反射特征光谱研究

This study will aim to measure the methane production from sheep by the open-circuit respiration technique, and to determine their fecal reflectance spectra by using a field spectrometer. The results will be analyzed chemometrically to identify the characteristic fecal reflectance spectra for methane emissions and to develop prediction models of methane emissions from fecal reflectance spectra. This study will integrate the theory and technique of object spectroscopy with the measurement of methane production in sheep to identify the characteristic fecal reflectance spectra for methane emissions by sheep. The outcome from this study will be expected to yield novel theories and techniques for accurate and convenient measurements of methane production in sheep, which have the potential to be applied not only to housed ruminants, but also to grazing or even wild ruminants. The implementation of this study will thus be of theoretical and practical significance.

通过开路式气体代谢法测定绵羊的甲烷排放量，同时利用地物光谱仪获取绵羊的粪便反射光谱，通过化学计量学的分析方法，确定绵羊甲烷排放的粪便反射特征光谱，建立以粪便反射光谱预测甲烷排放的模型。本项目将地物光谱的理论与技术引入绵羊甲烷排放的研究中，从绵羊粪便的反射光谱入手，结合呼吸代谢的甲烷排放测定，研究绵羊甲烷排放的粪便反射特征光谱，确定甲烷排放与粪便反射光谱间关系。项目的实施将为绵羊甲烷排放的准确、便捷监测提供新理论和开辟新途径。创建的相关理论和方法不仅可应用于舍饲反刍动物的甲烷排放监测，也可以推广到放牧反刍家畜，乃至野生反刍动物，具有广泛的应用价值。

甲烷是造成全球变暖的主要温室气体之一，而反刍家畜瘤胃发酵所产生的甲烷是全球农业领域甲烷排放的最主要来源之一，准确测定反刍家畜的甲烷排放是应对全球温室效应的挑战、建立我国温室气体排放清单、筛选和评价有效减排措施的基础。本项目将近红外光谱分析和化学计量学的理论与技术应用于绵羊甲烷排放的研究中，将绵羊粪便的近红外漫反射光谱与其甲烷排放量相联系，建立预测绵羊甲烷排放的粪便近红外反射光谱模型，以实现甲烷排放的准确、简便和快速测定。研究结果表明，通过粪便近红外反射光谱预测绵羊甲烷日排放量（L/d）是可行的，且拟合的模型具有较高的预测准确性，可准确区分绵羊高、中和低水平的甲烷日排放量。此外，通过粪便近红外反射光谱预测绵羊每公斤中性洗涤纤维（NDF）采食量的甲烷排放量、每公斤酸性洗涤纤维（ADF）采食量的甲烷排放量或每公斤可消化NDF采食量的甲烷排放量的模型具有相对更高的准确性，表明将绵羊甲烷排放量与其对日粮纤维组分（NDF、ADF）的采食量相关联后，可以提高粪便近红外反射光谱模型的预测准确性。研究结果还表明，通过粪便近红外反射光谱可以较准确预测以尼龙袋法测定的绵羊日粮干物质（DM）、有机物（OM）和粗蛋白质（CP）的瘤胃有效降解率，为反刍动物瘤胃内饲粮养分的有效降解率测定提供了便捷方法。通过粪便近红外反射光谱还可以较准确预测绵羊日粮OM和ADF的全消化道表观消化率。本项目的成果为反刍动物甲烷排放的准确、便捷监测开辟了新途径，对于我国反刍家畜养殖业甲烷排放清单的准确制订、承担合理的温室气体国际减排责任、实现既定温室气体减排目标均具有重要现实意义。此外，本项目所创建的通过粪便近红外反射光谱预测绵羊甲烷排放的方法不仅可应用于舍饲反刍动物的甲烷排放监测，也可以推广到放牧反刍家畜，乃至野生反刍动物的甲烷排放监测，具有广泛的应用价值。