反芻動(dòng)物瘤胃甲烷產(chǎn)量預(yù)測(cè)模型

【摘要】：反芻動(dòng)物為人類提供了大量的肉和奶。反芻動(dòng)物在生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)畜產(chǎn)品的同時(shí),在消化過(guò)程中也產(chǎn)生大量溫室氣體——甲烷(CH_4)和二氧化碳。CH_4是造成地球溫室效應(yīng)的重要?dú)怏w,反芻動(dòng)物瘤胃釋放CH_4不僅造成了飼料能量的損失,而且加重了地球溫室效應(yīng)。建立反芻動(dòng)物瘤胃CH_4產(chǎn)量預(yù)測(cè)模型,應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐,是探索減少瘤胃CH_4排放量的基礎(chǔ)?，F(xiàn)有瘤胃CH_4預(yù)測(cè)模型包括基于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)采食量的一元線性模型y=bx+a,多元線性模型y=b_1x_1+b_2x_2+b_3x_3+…+b_nx_n+a和一元二次曲線模型y=b_0x+b_1x_2+a等。現(xiàn)有模型能夠在一定程度上闡明了反芻動(dòng)物瘤胃CH_4產(chǎn)量與飼料特性指標(biāo)之間的關(guān)系,但均在不同程度上存在高估或低估CH_4產(chǎn)量的問(wèn)題。CH_4預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值之間的誤差一般為20%以上。造成誤差的可能原因有兩個(gè):一是選擇的預(yù)測(cè)模型的自變量(輸入因子)或飼料營(yíng)養(yǎng)成分不適合;二是認(rèn)為瘤胃CH_4產(chǎn)量和飼料特性等指標(biāo)之間的關(guān)系符合標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)關(guān)系。我國(guó)《奶牛營(yíng)養(yǎng)需要和飼料成分》(2007)采用了產(chǎn)奶凈能體系?？上?digestable energy,DE)是評(píng)定產(chǎn)奶凈能(net energy for lactation,NEL)的基礎(chǔ)。飼料成分表中列有各種飼料的總能(GE)和DE。因此可以根據(jù)GE、DE與CH_4之間的關(guān)系估測(cè)奶牛的CH_4產(chǎn)量(馮仰廉,2012):CH_4/DE(%)=17.3437-0.1086(DE/GE,%),R=-0.9363,n=8。其中方程中各指標(biāo)的計(jì)量單位均為MJ?？的螤杻籼妓衔铩鞍踪|(zhì)體系(Cornell Net Carbohydrate and Protein System,CNCPS)(Sniffen等,1992)把反芻動(dòng)物的飼料碳水化合物組分分為四部分:包括CA(可溶性糖)、CB_1(淀粉和果膠)、CB_2(可利用細(xì)胞壁)和CC(不可利用細(xì)胞壁)四部分。這一體系很好地反映了飼料中的碳水化合物在瘤胃中發(fā)酵的特點(diǎn)。董瑞蘭和趙廣永(2013)研究了CNCPS碳水化合物組分與CH_4產(chǎn)量之間的關(guān)系。結(jié)果顯示,CA、CB_1、CB_2(g)與CH_4(mL)產(chǎn)量之間存在顯著相關(guān)關(guān)系:CH_4=(0.89±0.15)CA+(1.24±0.14)CB_1+(0.31±0.12)CB_2+(3.28±7.19),R~2=0.81,n=45,P0.0001。董瑞蘭和趙廣永(2014)還應(yīng)用Levenberg-Marquardt back propagation(BP),在MATLAB R2012a(7.14)平臺(tái)上,對(duì)混合飼料CNCPS碳水化合物組分與CH_4產(chǎn)量之間的關(guān)系,進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)仿真模擬。選用1個(gè)輸入層、1個(gè)隱含層和1個(gè)輸出層,建立了3層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò):3-8-1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。研究結(jié)果顯示,應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)體外培養(yǎng)飼料的CH_4產(chǎn)量?，F(xiàn)有瘤胃CH_4預(yù)測(cè)模型能夠比較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)CH_4產(chǎn)量,但是仍有必要進(jìn)一步研究更為準(zhǔn)確和使用更加方便的反芻動(dòng)物瘤胃CH_4預(yù)測(cè)模型。在建立可靠預(yù)測(cè)模型的基礎(chǔ)上,開(kāi)發(fā)便于應(yīng)用的預(yù)測(cè)瘤胃CH_4產(chǎn)量的計(jì)算機(jī)軟件及手機(jī)軟件,并在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用,是將來(lái)工作的重點(diǎn)。 【作者單位】：動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院
【關(guān)鍵詞】：反芻動(dòng)物 瘤胃 甲烷 模型
【分類號(hào)】：S816
【正文快照】： 反芻動(dòng)物瘤胃甲烷產(chǎn)量預(yù)測(cè)模型@趙廣永$動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院!北京100193反芻動(dòng)物為人類提供了大量的肉和奶。反芻動(dòng)物在生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)畜產(chǎn)品的同時(shí),在消化過(guò)程中也產(chǎn)生大量溫室氣體——甲烷(CH_4)和二氧化碳。CH_4是造成地球溫室效應(yīng)的重要?dú)怏w,反芻

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