综述：了解添加Bovaer?的封闭饲养奶牛和肉牛甲烷排放的异质性：一项荟萃分析

《Frontiers in Animal Science》：Understanding heterogeneity in methane emissions from confinement-fed dairy and beef cattle supplemented with Bovaer?: a meta-analysis

本研究通过元分析发现，3-NOP饲料添加剂能显著降低反刍动物甲烷排放量，平均降幅达25.9%-26.4%。异质性主要由干物质摄入量（DMI）和3-NOP剂量共同影响，其中DMI的影响更为显著。研究提出预测模型，但需注意其适用范围和局限性。

　　在全球气候变化问题日益严峻的背景下，畜牧业特别是反刍动物养殖系统所产生的肠道甲烷（CH?）排放成为了一个亟待解决的环境挑战。甲烷是一种强效温室气体，其全球变暖潜能（GWP）是二氧化碳的约28倍。根据相关研究，反刍动物（如牛、羊）排放的甲烷占人类活动产生的温室气体排放总量的6%（Ripple et al., 2014；Beauchemin et al., 2020），并且消耗了反刍动物总能量摄入的2%至12%，从而降低了畜牧业的生产效率（Johnson and Johnson, 1995）。因此，抑制或减少反刍动物肠道甲烷的产生，不仅有助于降低畜牧业对全球变暖的贡献，还能提升畜牧业的整体生产性能。然而，传统的减排措施，如改进饲料配方、优化牧场管理、选择性育种等，虽然能实现一定程度的减排，但其效果有限，难以满足将全球变暖控制在1.5°C以内的目标（United Nations framework convention on climate change, 2015；Global Methane Pledge, 2021）。为了实现更显著的减排效果，迫切需要安全、经济且创新的技术手段。

3-硝基氧丙醇（3-NOP）作为一种新型饲料添加剂，已被证明在封闭饲养的反刍动物中可以显著减少肠道甲烷排放，最高可达88.8%（Almeida et al., 2023）。这一成果促使了大量研究关注3-NOP的减排潜力，包括超过90篇同行评审的论文，其中包含六项元分析（Dijkstra et al., 2018；Jayanegara et al., 2018；Kim et al., 2020；Kebreab et al., 2023；Martins et al., 2024；Orzuna-Orzuna et al., 2024）。这些研究一致表明，无论饲料成分、生产系统或动物类型如何变化，3-NOP都能有效降低肠道甲烷的产量和排放量（g CH?/kg干物质摄入[DMI]）。然而，尽管3-NOP的减排效果已被广泛证实，其在不同系统中的减排效果却存在显著差异，这种异质性限制了其在实际应用中的推广和效果评估。

现有元分析虽然识别了部分导致减排效果异质性的因素，如中性洗涤纤维（NDF）、粗脂肪和淀粉等饲料成分，但这些研究大多集中在奶牛系统，且未充分探讨其作用机制。此外，部分研究采用的是脉冲投喂方式（如通过瘤胃瘘管、颗粒饲料或放牧系统），这种方式可能导致3-NOP在瘤胃中的持续性不足，从而影响其减排效果。因此，当前研究仍难以准确区分3-NOP剂量和饲料成分对减排效果的直接与间接影响。

本研究旨在通过元分析的方法，深入探讨导致3-NOP减排效果异质性的关键因素。研究选取了30项关于3-NOP在封闭饲养的肉牛和奶牛中的应用研究，涵盖了83种不同的处理方式。这些研究通过GreenFeed系统、呼吸室和硫化氟示踪气体技术等方法测量甲烷排放，并计算了相对均值差异（RMD）作为主要分析指标。RMD通过将处理组与对照组的甲烷产量差异除以对照组的甲烷产量，并乘以100来表示，从而可以对不同研究进行有效比较。

研究结果显示，3-NOP的补充在推荐剂量60mg/kg DMI下，平均减少了肉牛肠道甲烷产量的25.9%和奶牛的26.4%。值得注意的是，虽然3-NOP剂量与甲烷减排之间存在显著的正相关关系（P < 0.0001），但DMI对减排效果的影响更为显著。这表明，甲烷的产生量和时间，以及饲料摄入量，对3-NOP在瘤胃中的可利用性具有更直接的影响。换句话说，3-NOP的减排效果不仅取决于其剂量，还受到饲料摄入量和饲料组成的影响。

进一步的多元逐步回归分析支持这一结论。在肉牛和奶牛的研究中，3-NOP剂量和DMI均被证实为显著影响甲烷减排的关键变量。而淀粉（%干物质）虽然在某些研究中被提及，但由于其在部分研究中未被报告，因此在分析中被排除。此外，研究还发现，DMI的变化对减排效果的影响更为显著。例如，在肉牛中，每增加1kg的DMI，减排效果可变化±8.8%；而在奶牛中，每增加1kg的DMI，减排效果变化为±3.8%。相比之下，3-NOP剂量的变化对奶牛的影响更大，每增加10mg/kg DMI，减排效果变化为±2.6%，而肉牛则为±1.7%。

这一发现对于畜牧业的减排实践具有重要意义。首先，它表明3-NOP的减排效果在不同系统中存在显著差异，主要归因于DMI和饲料成分的不同。因此，为了准确评估3-NOP的减排潜力，需要结合具体的饲料摄入量和饲料组成进行分析。其次，它强调了饲料摄入量在决定3-NOP有效性中的核心作用，这意味着在实际应用中，优化饲料摄入量和结构可能比单纯增加3-NOP剂量更能提高减排效果。最后，研究还指出，3-NOP的减排效果在封闭饲养系统中更为显著，而在放牧系统中则受限于其持续性和成本因素。

综上所述，3-NOP作为一种新型饲料添加剂，在抑制肠道甲烷排放方面展现出巨大潜力。然而，其减排效果的异质性需要通过更深入的研究来理解，特别是在不同饲料成分和摄入量的背景下。未来的研究应进一步探索如何优化3-NOP与DMI之间的关系，以提高短期减排效果，并推动其缓释技术的开发，从而降低应用成本，扩大其在畜牧业中的适用范围。通过这些努力，3-NOP有望成为实现畜牧业可持续发展和应对气候变化的重要工具。