비육장의 분뇨에서 발생하는 아산화질소, 메탄 및 암모니아 배출에 대한 반추위 분해되지 않는 단백질 공급원의 영향

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 9166(2022) 이 기사 인용

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사료 내 반추위 분해성 단백질(RUP) 공급원이 비육장에서 비육된 소의 분뇨에서 배출되는 메탄(CH4), 아산화질소(N2O) 및 암모니아(NH3)에 미치는 영향을 평가했습니다. 우리는 식단에서 다양한 RUP 공급원을 사용하면 소변을 통한 N 손실을 줄이고 환경으로의 N2O, CH4 및 NH3 배출 감소에 기여할 것이라는 가설을 세웠습니다. Nellore 소는 대두박(SM, RDP 소스), 우회 대두박(BSM, RUP 소스) 및 옥수수 글루텐 가루(CGM, RUP 소스)를 포함하여 다양한 사료(18마리/처리)를 받았습니다. 단백질 공급원은 소변 내 N 및 C 농도, 대변 내 C 농도 및 N 균형(P > 0.05)에 영향을 미치지 않았습니다. RUP 배출원은 RDP 배출원보다 더 높은 N2O 배출을 보였으며(P = 0.030), BSM은 CGM보다 더 높은 N2O 배출을 초래했습니다(P = 0.038)(SM = 633, BSM = 2521, CGM = 1153 g ha− 2 N–N2O); 그러나 CH4와 NH3 배출에는 차이가 없었습니다(P > 0.05). 결론적으로, 사료에 RUP를 사용하는 것은 육우의 N 배설이나 분뇨의 CH4 및 NH3 배출에 영향을 미치지 않았지만 분뇨의 N2O 배출은 증가시켰습니다.

사육장에서 소를 비육하면 동물의 요구 사항에 적합한 사료 공급원을 사용할 수 있어 생산성과 고기 품질이 향상됩니다1. 그러나 이 시스템은 N 및 유기 물질과 같은 여러 구성 요소를 포함하는 분뇨의 더 큰 축적을 담당합니다2. 이러한 구성 요소는 변환을 거쳐 아산화질소(N2O), 메탄(CH4)3,4,5, 암모니아(NH3)6,7 등 온실가스(GHG) 배출원 역할을 할 수 있습니다. 온실가스 배출은 지구 온난화에 영향을 미치는 반면8, NH3 휘발은 인간 건강에 해를 끼치고7,9 NH3는 N2O 생성의 전조이기 때문에 잠재적으로 GHG 배출을 증가시킵니다10.

아산화질소는 곰팡이, 박테리아 및 고세균에 의해 매개되는 질화, 탈질화11 및 질화제 탈질화12 동안 토양에서 암모늄(NH4+)과 질산염(NO3-)의 변형을 통해 배출됩니다13. 이러한 프로세스는 강수량, 온도 및 기질 가용성의 영향을 받습니다14,15. 소분뇨의 가스 배출 규모는 N16의 형태와 농도에 따라 달라집니다. 따라서 반추 동물 배설물을 통한 N 손실, 특히 요소 형태의 N 감소는 N2O 배출 완화와 관련이 있습니다. 왜냐하면 반추 동물에 의해 배설되는 N의 70%가 요소 형태로 존재하기 때문입니다. 이 요소는 가수분해 후 NH4+를 방출합니다17. 또한, 요소의 미생물 가수분해로 인해 NH3가 배출됩니다18. 따라서 배설물에서 N-요소를 감소시키면 NH3 배출을 직접적으로 줄일 수 있습니다19.

분뇨에서 배출되는 CH4의 양은 반추동물이 생산하는 장내 CH4의 총량에 비해 적습니다20. 그러나 대량의 분뇨로 인해 CH4 배출이 더 높아질 수 있기 때문에 사육장에서 분뇨로 인한 배출은 관련이 있습니다21. 질소와 C 함량22, 수분, 온도23는 CH4 배출의 주요 조절자입니다. N 사용 효율성을 높여 N 배설을 낮추는 전략은 CH4 배출 감소를 담당하는 중요한 요소인 분뇨의 CN 비율을 수정할 수 있습니다24. 높은 CN 비율은 단백질 요구 사항을 충족할 수 있어 기질의 나머지 탄소 함량과 반응하지 않아 CH425 생산이 낮은 메탄 생성 고세균 개체군의 성장을 촉진할 수 있습니다. 따라서 동물의 영양분 배설을 줄이는 것이 분뇨에서 발생하는 CH4 배출을 완화하는 전략이 될 수 있습니다.

반추동물의 N 사용을 최적화하면 소변을 통한 N 손실을 줄일 수 있으므로 분뇨에서 NH37 및 N2O 배출을 최소화할 수 있습니다26. 사료에서 반추위 분해성 단백질(RDP)의 양을 줄이고 반추위 분해성 단백질(RUP)의 양을 늘리면 전반적인 N 효율이 증가하고 대사성 단백질(PM)이 소장에 도달할 때까지 적절하게 공급될 수 있습니다27. 따라서 우리는 식단에서 다양한 RUP 공급원이 소변을 통한 N 손실을 줄이고 환경으로의 N2O, CH4 및 NH3 배출 감소에 기여할 것이라는 가설을 세웠습니다. N 배설을 줄이기 위해 식단을 조절하면 장내 CH428 생산에 영향을 미칠 가능성이 있습니다. 그러나 우리 연구에서는 RUP의 출처가 배설물 배출에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지 이해하는 데 중점을 두었으며 결과적으로 장내 CH4 배출은 측정되지 않았습니다. 현장 평가를 통해 사육장 환경에서 보다 대표적인 배출을 얻을 수 있습니다. 따라서 본 연구의 목적은 사료 내 RUP 공급원이 비육장에서 처리된 Nellore의 분뇨에서 나오는 N2O, CH4 및 NH3 배출에 미치는 영향을 평가하고 이러한 가스의 생산을 조절하는 핵심 구동 변수를 식별하는 것이었습니다.

0.05) (Table 1). Inclusion of CGM as a source of RUP in the diet increased N content (P = 0.012) but decreased the C/N in the fecal samples compared with the inclusion of BSM as a source of RUP (P = 0.009). However, there were no differences in the C/N of urine samples between the RUP and RDP sources (P = 0.632)./p> 0.05). There were no differences in fecal and urinary N excretion, N retention (% intake) or fecal and urinary N excretion (% excreted) among the three protein sources (P > 0.05)./p> 0.05) (Table 2). However, the manure of animals fed RUP sources resulted in a higher cumulative N2O emission than that of animals fed the RDP source (P = 0.030). Emissions from manure of cattle fed CGM were almost double and emissions from manure from cattle fed BSM (P = 0.038) were quadrupled compared to SM-fed cattle./p> 0.05) (Table 4). Nitrogen was positively correlated with C (P < 0.001) and OM (P < 0.002). Carbon was positively correlated with C/N ratio (P < 0.001). Ammonium was positively correlated with OM (P = 0.045)./p> 0.05) among the three protein sources (Table 6). Likewise, there were no differences in the C/N ratio of the manure between the RDP and RUP sources (P = 0.491). However, the manure of animals fed BSM showed a higher C/N ratio than that of animals fed CGM (P < 0.001). The manure of animals fed RDP showed a higher NH4+ concentration than that of animals fed RUP (P < 0.001); however, there were no differences in NH4+ concentration between the manure of animals fed CGM and BSM (P = 0.670)./p>

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