Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ "Xác định giá trị dinh dưỡng của một số loại thức ăn và mức ăn thích hợp cho trâu giai đoạn sinh trưởng" do nghiên cứu sinh Tạ Văn Cần thực hiện năm 2022 tại Viện Chăn nuôi, thuộc chuyên ngành Dinh dưỡng và Thức ăn chăn nuôi (mã số: 9.07), dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Chu Mạnh Thắng và TS. Nguyễn Văn Đại (giai đoạn đầu có sự định hướng đề cương của cố GS.TS. Vũ Chí Cương).

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Chăn nuôi trâu tại Việt Nam giữ vị trí quan trọng trong cơ cấu kinh tế nông nghiệp và đời sống nông thôn, đặc biệt tại khu vực trung du và miền núi. Dẫn liệu từ Nguyễn Văn Đức (2021) ghi nhận quần thể trâu Việt Nam chiếm khoảng 1,41% tổng đàn trâu toàn cầu, đứng thứ 8 trên thế giới. Theo số liệu của Tổng cục Thống kê năm 2020, tổng đàn trâu cả nước đạt khoảng 2,33 triệu con; mặc dù giai đoạn 2016–2020 quy mô đàn giảm bình quân 1,48%/năm nhưng tổng sản lượng thịt trâu hơi xuất chuồng lại tăng 11,7% (đạt 96,73 nghìn tấn năm 2020, tăng bình quân 2,34%/năm, trong đó vùng trung du và miền núi phía Bắc tăng trưởng cao nhất với 5,01%/năm).

Tuy nhiên, rào cản lớn nhất đối với việc nâng cao năng suất gia súc nhai lại ở các nước đang phát triển là sự thiếu hụt thức ăn cả về số lượng lẫn chất lượng (Markar, 2004). Các nghiên cứu trước đây (Paul Pozy, 2002; Đinh Văn Cải và cộng sự, 2005) chỉ ra rằng khẩu phần thức ăn nuôi trâu bò tại Việt Nam thường mất cân đối, thiếu hoặc thừa năng lượng và protein. Nguyên nhân cốt lõi của khoảng trống này là ngành chăn nuôi trong nước chưa có đầy đủ số liệu thực nghiệm về tỷ lệ tiêu hóa trực tiếp trên gia súc (in vivo), dẫn đến việc thiếu cơ sở dữ liệu tin cậy để tính toán giá trị dinh dưỡng của từng nguyên liệu cũng như thiết lập khẩu phần hoàn chỉnh. Thực tế chăn nuôi trâu ở Việt Nam vẫn phải mượn hệ thống tiêu chuẩn nước ngoài như ARC của Anh (1980), INRA của Pháp (1989) và Kearl của Mỹ (1982). Việc nghiên cứu xác định giá trị dinh dưỡng của các nguồn thức ăn sẵn có và thiết lập mức ăn chuẩn xác cho trâu nội địa là yêu cầu cấp thiết được đặt ra.

Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu tổng quát của luận án là xác định thành phần hóa học, tỷ lệ tiêu hóa một số chất dinh dưỡng cơ bản của một số loại thức ăn nuôi trâu ở Việt Nam bằng phương pháp tiêu hoá in vivo và tiêu hoá in vitro gas production; đồng thời xác định mức ăn thích hợp cho trâu giai đoạn sinh trưởng 7–18 tháng tuổi.

Văn bản luận án xác định 5 mục tiêu cụ thể được đánh số như sau:

  1. Xác định được thành phần hoá học của một số loại thức ăn phổ biến nuôi trâu.
  2. Xác định được tỷ lệ tiêu hoá chất hữu cơ, giá trị năng lượng trao đổi của một số loại thức ăn nuôi trâu bằng phương pháp tiêu hoá in vitro gas production.
  3. Xác định được tỷ lệ tiêu hoá các chất dinh dưỡng và giá trị năng lượng trao đổi của một số loại thức ăn nuôi trâu bằng phương pháp tiêu hoá in vivo.
  4. Xây dựng phương trình hồi quy tuyến tính về tỷ lệ tiêu hoá chất hữu cơ và giá trị năng lượng trao đổi giữa hai phương pháp tiêu hoá in vivo và tiêu hoá in vitro gas production.
  5. Xác định mức ăn thích hợp cho trâu sinh trưởng ở giai đoạn 7–18 tháng tuổi.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: 11 loại nguyên liệu thức ăn phổ biến trong chăn nuôi trâu (gồm 5 loại thức ăn thô xanh, 3 loại thức ăn thô khô và 3 loại thức ăn tinh); trâu đực/cái nuôi sinh trưởng giai đoạn 7–18 tháng tuổi (phân kỳ thành 2 giai đoạn: 7–12 tháng tuổi và 13–18 tháng tuổi).
  • Phạm vi không gian: Các thí nghiệm nuôi dưỡng, tiêu hóa in vivo và thử nghiệm sinh trưởng được tiến hành tại Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Chăn nuôi Miền núi; các phân tích hóa học, thử nghiệm in vitro được thực hiện tại Phòng Phân tích thức ăn và Sản phẩm chăn nuôi cùng Bộ môn Dinh dưỡng và Thức ăn chăn nuôi thuộc Viện Chăn nuôi, kết hợp phối hợp kỹ thuật với Viện Khoa học sự sống và Khoa Chăn nuôi Thú y (Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên).
  • Phạm vi thời gian: Công trình thực hiện các nội dung nghiên cứu thực nghiệm liên tục trong giai đoạn từ năm 2016 đến năm 2022.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu trước được luận án tổng kết

Trong phần tổng quan, tác giả đã hệ thống hóa các nhóm công trình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến đặc tính thức ăn, sinh lý tiêu hóa và phương pháp đánh giá dinh dưỡng:

  1. Khái niệm và phân loại thức ăn gia súc nhai lại: Tác giả trích dẫn định nghĩa chất dinh dưỡng và thức ăn từ Pond và cs. (1995), Dryden (2010), cùng hệ thống phân loại 8 nhóm thức ăn của Harris và cs. (1980) dựa trên hàm lượng xơ thô (CF), vách tế bào không tan trong môi trường axit (ADF) và protein thô (CP).
  2. Đặc tính dinh dưỡng của các nguồn thức ăn nhiệt đới:
    • Thức ăn thô xanh: Dẫn liệu về cỏ VA06 cắt ở 45 ngày tuổi có CP 10,3%, DM 15–16%, ADF 44,1%, NDF 66,8%, Ash 14,5% từ Pipat và cs. (2014); Phạm Văn Quyến và cs. (2021) phân tích cỏ P. Hamill và VA06 tại Trà Vinh ghi nhận DM, CP, CF lần lượt là 21,50%, 12,10%, 34,23% và 15,92%, 8,90%, 29,62%; Nguyễn Thị Thủy và cs. (2018) xác định P. Hamill có DM 20,1–20,6%, CP 10,4–10,9%, CF 32,1–33,0%; Lyimo và cs. (2016) công bố CP cỏ Voi (Pennisetum purpureum) là 10,1%.
    • Thức ăn thô khô và phụ phẩm: Nguyễn Bình Trường và cs. (2019) nghiên cứu rơm khô ghi nhận DM 89,1%, CP 5,26%, CF 31,7%, NDF 47,4%, ADF 67,7%, OM 88,1%; Cù Thị Thiên Thu và cs. (2020) xác định rơm có DM 88,40%, CP 4,59%, EE 1,70%, CF 35,10%, Ash 13,80%; Khương Văn Nam và cs. (2018) khảo sát cỏ Decumbens khô và cỏ Ruzi khô có DM 89,15–90,12%, CP 9,56–10,65%, NDF 68,22–68,95%.
    • Thức ăn tinh: Nguyễn Ngọc Kiên và cs. (2018) phân tích bột ngô có DM 84,60%, CP 11,57%, EE 6,02%, CF 2,60%, Ash 2,83%.
  3. Sinh thái học vi sinh vật và cơ chế tiêu hóa dạ cỏ: Luận án điểm lại cấu trúc tiêu hóa 4 ngăn ở gia súc nhai lại, mật độ vi khuẩn (Bacteria: $10^9$–$10^{10}$ tế bào/g), nguyên sinh động vật (Protozoa: $10^5$–$10^6$ tế bào/g thuộc hai họ Isotrichidae và Ophryoscolecidae) và nấm dạ cỏ (Fungi); tỷ lệ các axit béo bay hơi (axetic, propionic, butyric tương ứng 70:20:8) theo Nguyễn Xuân Trạch (2003); cơ chế giáng hóa protein thành peptide, axit amin, $NH_3$ theo Leng và Nolan (1984), Preston và Leng (1987), cùng khái niệm protein thoát qua (by-pass protein) theo Lê Đức Ngoan và cs.
  4. Phương pháp đánh giá tỷ lệ tiêu hóa và giá trị năng lượng: Luận án điểm lại phương pháp thu thập tổng số in vivo (Cochran và Galyean, 1994; Burns và cs.), phương pháp túi nilon in situ (Mehrez và Orskov, 1977), phương pháp lên men in vitro (Tilley và Terry, 1963) và phương pháp sinh khí in vitro gas production (Menke và cs., 1979; Menke và Steingass, 1986, 1988). Các nghiên cứu bổ trợ về động thái sinh khí gồm Theodorou và cs. (1994), Cone và Van Gender (1998), Rymer và cs. (2005), Lowman và cs. (2002), Sanderson và cs. (1997), Getachew và cs. (2000a, 2004), Blummel và Orskov (1993).
  5. Nhu cầu dinh dưỡng và sinh trưởng của trâu: Dẫn chứng các nghiên cứu thực nghiệm tại Trinidad, Iraq, Ai Cập, Pakistan, cùng kết quả của Smith và cs. (1993), Agabayli (1977), Nguyễn Đức Thạc và Nguyễn Văn Vực (1985), Nguyễn Văn Thưởng (2000), Lã Văn Kính (2003); các mô hình năng lượng của ARC (1980), NRC (2001), Kearl (1982) và Mc Donald và cs. (2002) về lượng nhiệt khí mêtan chiếm 7–9% năng lượng thô (GE).
  6. Nghiên cứu cơ sở dữ liệu thức ăn quốc tế: Các bộ bảng giá trị dinh dưỡng của Pháp (INRA, 1989; Andrieu và cs.; Xande và cs., 1989a,b; Aumont và cs., 1995 trên 1313 loại thức ăn), Anh (Feed into Milk, 2004), Nhật Bản (1999) và Thái Lan hợp tác cùng JIRCAS (2010) công bố trên 113 loại thức ăn gia súc nhai lại (Wanapat, 1985; Hamdi Mayulu và cs., 2020).

Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết

Mặc dù kỹ thuật sinh khí in vitro và thí nghiệm tiêu hóa in vivo đã được áp dụng rộng rãi tại nhiều quốc gia, các dữ liệu này phần lớn được đo lường trên cừu hoặc bò ôn đới. Tại Việt Nam, nguồn tư liệu hệ thống về tỷ lệ tiêu hóa thực tế trên trâu đầm lầy đối với các nguyên liệu địa phương còn thiếu hụt. Luận án giải quyết khoảng trống này bằng cách đo đạc đồng thời trên cả hai phương pháp (in vitro và in vivo) trên đối tượng trâu, từ đó thiết lập các mô hình toán học tương quan hồi quy tuyến tính giúp chuyển đổi nhanh từ thông số phòng thí nghiệm sang giá trị dinh dưỡng thực tế, đồng thời kiểm chứng bằng thí nghiệm nuôi dưỡng trâu sinh trưởng thực tế qua khẩu phần phối trộn hoàn chỉnh (TMR).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và khái niệm áp dụng

Luận án vận dụng lý thuyết dinh dưỡng gia súc nhai lại hiện đại, tập trung vào:

  • Cơ chế lên men yếm khí dạ cỏ: Carbohydrate thức ăn được vi sinh vật phân giải thành axit béo mạch ngắn (SCFA), giải phóng $CO_2$, $CH_4$ và hydro. Lượng SCFA tạo thành phản ứng với đệm bicarbonate giải phóng thêm $CO_2$, do đó thể tích khí sinh ra tại thời điểm 24 giờ ($G_{24}$) có tương quan chặt chẽ với tốc độ phân giải, tỷ lệ tiêu hóa chất hữu cơ (OMD) và hàm lượng năng lượng trao đổi (ME).
  • Hệ thống đánh giá năng lượng: Năng lượng thô (GE) $\rightarrow$ Năng lượng tiêu hóa (DE) $\rightarrow$ Năng lượng trao đổi (ME). Mối quan hệ $ME = 0,82 \times DE$ được sử dụng làm cơ sở tham chiếu (Kearl, 1982; ARC, 1980; NRC, 2001), có tính toán đến phần năng lượng hao hụt qua nước tiểu và khí mêtan (chiếm 7–9% GE theo Mc Donald và cs., 2002).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Phương pháp Quy cách lấy mẫu & Thiết bị Chỉ tiêu xác định Công thức / Kỹ thuật phân tích
Phân tích hóa học thức ăn Mẫu sấy khô ở $60^\circ C$, nghiền nhỏ qua mắt rây $\le 1$ mm DM, CP, EE, CF, NDF, ADF, Ash, OM Phương pháp phân tích tiêu chuẩn TCVN và AOAC; đo nhiệt lượng bằng Bomb Calorimeter
Tiêu hóa In vitro gas production 100 ml xylanh thủy tinh chuyên dụng; 200–300 mg mẫu; 30 ml dung dịch ủ (tỷ lệ 2 đệm : 1 dịch dạ cỏ trâu); ủ ở $39^\circ C$; có 3 mẫu trắng (blank) Thể tích khí sinh ra tích lũy tại các thời điểm 3, 6, 12, 24, 48, 72, 96 giờ; tính OMD, ME, SCFA Sử dụng hệ phương trình của Menke và Steingass (1988) và Getachew và cs. (2000a)
Tiêu hóa In vivo Phương pháp thu thập tổng số (Total collection); giai đoạn chuẩn bị thích nghi 10–15 ngày; giai đoạn thu thập dữ liệu 5–10 ngày Lượng thức ăn ăn vào, thức ăn thừa, khối lượng phân và nước tiểu hàng ngày; tỷ lệ tiêu hóa dưỡng chất Lấy 10% lượng phân và nước tiểu hàng ngày, bảo quản ở $4^\circ C$, gộp mẫu giai đoạn, sấy $60^\circ C$ để phân tích hóa học; đo phát thải khí mêtan
Thí nghiệm nuôi dưỡng sinh trưởng Bố trí thí nghiệm trên đàn trâu 7–18 tháng tuổi, chia thành 2 giai đoạn (7–12 tháng và 13–18 tháng) Khối lượng cơ thể (BW), tăng khối lượng (ADG), lượng ăn vào (DMI, MEI, CPI), tiêu tốn thức ăn (FCR), chi phí thức ăn Thiết kế nghiệm thức theo các mức dinh dưỡng khác nhau; xử lý số liệu thống kê ANOVA, GLM trên phần mềm chuyên dụng

Các phương trình toán học sử dụng trong phương pháp in vitro

Theo Menke và Steingass (1988), các phương trình tính toán được áp dụng cho từng nhóm thức ăn:

  • Thức ăn thô xanh: $$\text{OMD } (%) = 33,71 + 0,7464 \times G_{24}$$ $$\text{ME } (\text{MJ/kg DM}) = 2,20 + 0,1357 \times G_{24} + 0,0057 \times \text{CP} + 0,0002859 \times \text{EE}$$
  • Thức ăn thô khô: $$\text{OMD } (%) = 17,04 + 1,1086 \times G_{24}$$ $$\text{ME } (\text{MJ/kg DM}) = 2,20 + 0,136 \times G_{24} + 0,057 \times \text{CP}$$
  • Thức ăn tinh (ngũ cốc và phụ phẩm): $$\text{OMD } (%) = 24,59 + 0,7984 \times G_{24} + 0,0496 \times \text{CP}$$ $$\text{ME } (\text{MJ/kg DM}) = 2,20 + 0,136 \times G_{24} + 0,057 \times \text{CP}$$

Trong đó: $G_{24}$ là thể tích khí sinh ra sau 24 giờ ủ từ 200 mg vật chất khô mẫu (ml/200 mg DM); CP, EE là hàm lượng protein thô và mỡ thô (%).

Lượng axit béo mạch ngắn (SCFA, mmol) sinh ra khi không có PEG được ước tính theo Getachew và cs. (2000a): $$\text{SCFA} = 0,0239 \times G_{24} - 0,0601 \quad (R^2 = 0,953; ; n = 39; ; P < 0,001)$$

Nội dung chính theo từng chương

Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

Chương 1 xây dựng hệ thống cơ sở lý luận toàn diện gồm hai trục nội dung lớn:

  1. Cơ sở khoa học về thức ăn, tiêu hóa và dinh dưỡng gia súc nhai lại: Phân tích đặc điểm hóa sinh của 8 nhóm thức ăn theo phân loại Harris và cs. (1980); tiềm năng sinh học của các loại thức ăn thô xanh phổ biến (cỏ Voi, cỏ VA06, cỏ P. Hamill, thân lá ngô); giá trị và hạn chế của phụ phẩm thô khô (rơm lúa, thân ngô khô, cỏ khô Decumbens, Ruzi) với hàm lượng xơ cao, bị lignin hóa; vai trò của thức ăn tinh (ngô, sắn, cám). Phân tích cấu trúc giải phẫu 4 túi dạ dày, vai trò của hệ vi sinh vật yếm khí cộng sinh dạ cỏ trong phân giải carbohydrate, tổng hợp protein vi sinh vật từ nitơ phi protein và chuyển hóa lipid.
  2. Cơ sở thực tiễn và phương pháp luận: Tổng thuật thực trạng chăn nuôi trâu tại Việt Nam từ nguồn số liệu Tổng cục Thống kê (2020), chỉ ra nghịch lý giảm số lượng đầu con nhưng tăng tổng sản lượng thịt hơi; tổng kết các nghiên cứu về ảnh hưởng của năng lượng trao đổi (ME), protein thô (CP) đến sinh trưởng của trâu ở các lứa tuổi; đối chiếu ưu nhược điểm của các phương pháp thử nghiệm tiêu hóa (in vivo, in vitro, in situ, NIRS), khẳng định tính khả thi và độ chính xác của việc phối hợp phương pháp in vitro gas production và in vivo trên đối tượng trâu tại Việt Nam.

Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Chương 2 trình bày chi tiết thiết kế nghiên cứu thực nghiệm gồm 5 khối nội dung kỹ thuật tương ứng với 5 mục tiêu cụ thể:

  1. Thiết kế phân tích thành phần dinh dưỡng: Lấy mẫu và xác định các chỉ tiêu DM, OM, CP, EE, CF, NDF, ADF, Ash trên 11 loại nguyên liệu (chia thành 3 nhóm: 5 loại thô xanh, 3 loại thô khô, 3 loại thức ăn tinh).
  2. Thiết kế thí nghiệm in vitro gas production: Bố trí ủ lên men mẫu trong xylanh thủy tinh 100 ml tại bồn nước ấm $39^\circ C$, đo thể tích khí tại các mốc 3, 6, 12, 24, 48, 72, 96 giờ với sự có mặt của các mẫu trắng (blank) nhằm hiệu chỉnh sai số; tính toán OMD, ME và SCFA theo các phương trình tiêu chuẩn của Menke và Steingass (1988).
  3. Thiết kế thí nghiệm tiêu hóa in vivo: Tiến hành trên trâu nuôi cá thể trong cũi tiêu hóa theo phương pháp thu thập tổng số; theo dõi chính xác lượng thức ăn cung cấp, lượng thừa, lượng phân và nước tiểu bài tiết trong giai đoạn thu phân 5–10 ngày sau giai đoạn thích ứng 10–15 ngày; xác định tỷ lệ tiêu hóa thực tế của DM, CP, EE, CF, NDF, ADF, OM và đo lường/ước tính lượng khí mêtan phát thải.
  4. Thiết kế xây dựng phương trình hồi quy tương quan: Sử dụng dữ liệu thực nghiệm song song giữa in vivo và in vitro gas production để thiết lập các mô hình toán học dự đoán OMD và ME cho từng nhóm thức ăn.
  5. Thiết kế thí nghiệm nuôi dưỡng sinh trưởng: Bố trí thí nghiệm trên đàn trâu giai đoạn 7–12 tháng tuổi và 13–18 tháng tuổi với các mức dinh dưỡng khẩu phần TMR khác nhau; kiểm soát các chỉ tiêu tăng khối lượng hàng ngày, lượng thu nhận thức ăn và hạch toán chi phí thức ăn cho 1 kg tăng trọng.

Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Chương 3 trình bày toàn bộ số liệu thực nghiệm, biện luận và đối chiếu kết quả theo 5 phân phần chính:

  1. Thành phần dinh dưỡng của 11 loại thức ăn: Cung cấp bảng số liệu chi tiết về DM, CP, EE, CF, NDF, ADF, Ash, OM cho 5 loại thức ăn thô xanh, 3 loại thức ăn thô khô và 3 loại thức ăn tinh; phân tích sự biến thiên dinh dưỡng giữa các nhóm thức ăn giàu xơ và giàu tinh bột.
  2. Động thái sinh khí và giá trị dinh dưỡng qua tiêu hóa in vitro: Trình bày lượng khí tích lũy qua các mốc thời gian (3 đến 96 giờ), đường cong sinh khí, các tham số động học lên men; tính toán OMD, ME và tổng axit béo mạch ngắn (SCFA) của từng nhóm nguyên liệu dựa trên giá trị sinh khí 24 giờ ($G_{24}$).
  3. Tỷ lệ tiêu hóa in vivo và phát thải khí mêtan: Công bố bảng tỷ lệ tiêu hóa thực tế trên trâu đối với vật chất khô, protein thô, mỡ thô, xơ thô, NDF, ADF, chất hữu cơ, cùng giá trị năng lượng trao đổi (ME) và lượng khí mêtan thải ra của 5 loại thức ăn thô xanh, 3 loại thức ăn thô khô và 3 loại thức ăn tinh.
  4. Phương trình tương quan hồi quy giữa in vivo và in vitro: Xây dựng thành công 3 phương trình hồi quy tuyến tính cho tỷ lệ tiêu hóa chất hữu cơ (OMD) và 3 phương trình hồi quy tuyến tính cho giá trị năng lượng trao đổi (ME) giữa hai phương pháp trên 3 nhóm thức ăn (thô xanh, thô khô, thức ăn tinh); các đồ thị tương quan cho thấy hệ số xác định ($R^2$) đạt mức cao và có ý nghĩa thống kê chặt chẽ.
  5. Mức ăn thích hợp cho trâu sinh trưởng 7–18 tháng tuổi: Đánh giá ảnh hưởng của các mức dinh dưỡng khẩu phần TMR đến lượng thu nhận thức ăn hàng ngày (DMI, MEI, CPI), tốc độ tăng khối lượng (g/con/ngày), hệ số tiêu tốn thức ăn (FCR, kg DM/kg tăng trọng) và hiệu quả chi phí thức ăn trên 1 kg tăng khối lượng cho hai giai đoạn sinh trưởng 7–12 tháng và 13–18 tháng tuổi.

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp mới về mặt khoa học (Lý luận)

Căn cứ vào phần "Những đóng góp mới của luận án", công trình đã đạt được các kết quả cụ thể:

  1. Xác định được thành phần giá trị dinh dưỡng, tỷ lệ tiêu hoá chất hữu cơ và giá trị năng lượng trao đổi của 11 loại nguyên liệu thức ăn phổ biến nuôi trâu tại Việt Nam (gồm 5 loại thức ăn thô xanh, 3 loại thức ăn thô khô và 3 loại thức ăn tinh) dựa trên việc đối chiếu song song giữa hai phương pháp tiêu hoá in vitro gas production và tiêu hoá in vivo.
  2. Xây dựng được 3 phương trình hồi quy tuyến tính ước tính tỷ lệ tiêu hoá chất hữu cơ (OMD) và 3 phương trình hồi quy tuyến tính ước tính giá trị năng lượng trao đổi (ME) của thức ăn nuôi trâu giữa hai phương pháp tiêu hoá in vivo và in vitro gas production, đạt hệ số tương quan chặt chẽ. Kết quả này bổ sung cơ sở khoa học để ứng dụng kỹ thuật in vitro thay thế cho các thử nghiệm in vivo phức tạp và tốn kém.

Đóng góp mới về mặt thực tiễn

  1. Luận án đã xác định được mức ăn thích hợp thông qua việc sử dụng các nguồn nguyên liệu sẵn có trong nước để nuôi trâu giai đoạn sinh trưởng 7–18 tháng tuổi (chi tiết hóa cho hai phân kỳ 7–12 tháng và 13–18 tháng tuổi), giúp tối ưu hóa tốc độ tăng khối lượng, giảm tiêu tốn thức ăn và hạ giá thành chăn nuôi trâu thịt.
  2. Cung cấp bộ dữ liệu hoàn chỉnh về thành phần dinh dưỡng và tỷ lệ tiêu hóa làm tài liệu chuẩn phục vụ công tác giảng dạy, nghiên cứu khoa học chuyên ngành chăn nuôi tại các Viện, Trường Đại học; đồng thời cung cấp thông số kỹ thuật cho các trang trại, doanh nghiệp chăn nuôi thiết lập khẩu phần thức ăn hỗn hợp hoàn chỉnh (TMR) phù hợp với thực tiễn sản xuất tại Việt Nam.

Khuyến nghị từ kết quả nghiên cứu

  • Ứng dụng các phương trình hồi quy đã xây dựng để dự đoán nhanh giá trị OMD và ME của thức ăn nuôi trâu từ kết quả thử nghiệm sinh khí in vitro, giảm thiểu chi phí và thời gian thử nghiệm trên động vật sống.
  • Áp dụng các mức ăn và công thức phối trộn khẩu phần TMR đã được kiểm chứng vào thực tiễn chăn nuôi trâu sinh trưởng tại các địa phương nhằm khai thác tối đa tiềm năng tăng trọng của đàn trâu thịt.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu

  • Phạm vi nguyên liệu khảo sát tập trung vào 11 loại thức ăn tiêu biểu thuộc nhóm thô xanh, thô khô và thức ăn tinh phổ biến tại khu vực miền núi phía Bắc; chưa bao phủ toàn bộ các phụ phẩm nông nghiệp và công nghiệp chế biến đa dạng khác ở các vùng sinh thái Nam Bộ hay Duyên hải miền Trung.
  • Thử nghiệm in vitro gas production tuy phản ánh chính xác động thái lên men dạ cỏ nhưng chưa phản ánh đầy đủ tác động cơ học của việc chế biến (như kích thước băm thái thực tế, độ nén) tới thời gian lưu chuyển thức ăn trong toàn bộ đường tiêu hóa của trâu sống.
  • Điều kiện trang thiết bị chưa cho phép đo trực tiếp liên tục khí mêtan qua hệ thống buồng hô hấp kín chuyên dụng mà phải kết hợp giữa phân tích bomb calorimeter và các công thức ước tính năng lượng trao đổi chuẩn hóa.

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Tiếp tục mở rộng đánh giá giá trị dinh dưỡng và tỷ lệ tiêu hóa in vivo, in vitro đối với các nguồn phụ phẩm mới (bã bia, bã dứa, phụ phẩm chế biến tinh bột sắn, thân cây họ đậu) trên trâu.
  • Ứng dụng các phương trình hồi quy của luận án trên các tổ hợp khẩu phần TMR khác nhau và kiểm chứng trên quy mô đàn thương phẩm lớn tại các hợp tác xã và doanh nghiệp chăn nuôi tập trung.
  • Nghiên cứu sâu hơn về phát thải khí nhà kính ($CH_4, CO_2$) trên các tổ hợp khẩu phần nhằm phát triển giải pháp dinh dưỡng giảm phát thải trong chăn nuôi trâu.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo chuyên khảo giá trị cho các nhóm đối tượng:

  • Nghiên cứu sinh, học viên cao học và sinh viên ngành Chăn nuôi, Thú y, Dinh dưỡng động vật: Tham khảo khung phương pháp luận phối hợp giữa kỹ thuật tiêu hóa in vivo (thu thập tổng số) và kỹ thuật sinh khí in vitro gas production, cũng như cách thức xây dựng phương trình hồi quy hiệu chỉnh.
  • Giảng viên và nhà nghiên cứu tại các Viện, Trường Đại học: Sử dụng bộ dữ liệu thành phần hóa học, tỷ lệ tiêu hóa của 11 loại thức ăn làm tài liệu giảng dạy môn Dinh dưỡng thức ăn gia súc nhai lại và làm nguồn số liệu cơ sở để xây dựng bảng tiêu chuẩn dinh dưỡng trâu Việt Nam.
  • Kỹ sư chăn nuôi, cán bộ khuyến nông, chủ trang trại: Tham khảo quy trình phối chế khẩu phần TMR và mức ăn khuyến nghị cho trâu sinh trưởng 7–18 tháng tuổi để áp dụng trực tiếp vào sản xuất, nâng cao hiệu quả kinh tế và rút ngắn chu kỳ nuôi trâu thịt.

Câu hỏi thường gặp

1. Luận án đã tiến hành khảo sát trên bao nhiêu loại nguyên liệu thức ăn và phân loại như thế nào?

Luận án thực hiện nghiên cứu trên 11 loại nguyên liệu thức ăn nuôi trâu, được chia thành 3 nhóm:

  • Nhóm thức ăn thô xanh: 5 loại (gồm cỏ Voi, cỏ VA06, cỏ P. Hamill, thân lá ngô tươi...).
  • Nhóm thức ăn thô khô: 3 loại (gồm rơm lúa khô, cỏ khô, thân lá ngô khô...).
  • Nhóm thức ăn tinh: 3 loại (gồm bột ngô, cám gạo, bột sắn...).

2. Kỹ thuật sinh khí in vitro gas production của Menke và Steingass (1988) được vận hành theo quy trình nào trong luận án?

Quy trình thực nghiệm gồm các bước chuẩn hóa:

  • Cân 200–300 mg mẫu thức ăn đã sấy khô ở $60^\circ C$ và nghiền qua rây $\le 1$ mm cho vào xylanh thủy tinh chuyên dụng dung tích 100 ml.
  • Bơm 30 ml dung dịch ủ hỗn hợp (pha chế theo tỷ lệ 2 phần dung dịch đệm bicarbonate và 1 phần dịch dạ cỏ trâu khỏe mạnh, liên tục sục khí $CO_2$ giữ môi trường yếm khí).
  • Ủ trong bồn nước ấm ổn nhiệt ở $39^\circ C$ trong thời gian tối đa 96 giờ.
  • Đọc thể tích khí sinh ra tại các mốc thời gian 3, 6, 12, 24, 48, 72, 96 giờ.
  • Bố trí song song 3 mẫu trắng (chỉ có dung dịch đệm và dịch dạ cỏ) để đo lượng khí nội sinh và trừ đi nhằm thu được lượng khí thực sinh ra từ mẫu thức ăn ($G_{24}$).

3. Những phương trình nào được tác giả sử dụng để ước tính tỷ lệ tiêu hóa chất hữu cơ (OMD) và năng lượng trao đổi (ME) từ lượng khí sinh ra?

Tác giả áp dụng các công thức chuẩn của Menke và Steingass (1988):

  • Thức ăn thô xanh: $$\text{OMD } (%) = 33,71 + 0,7464 \times G_{24}$$ $$\text{ME } (\text{MJ/kg DM}) = 2,20 + 0,1357 \times G_{24} + 0,0057 \times \text{CP} + 0,0002859 \times \text{EE}$$
  • Thức ăn thô khô: $$\text{OMD } (%) = 17,04 + 1,1086 \times G_{24}$$ $$\text{ME } (\text{MJ/kg DM}) = 2,20 + 0,136 \times G_{24} + 0,057 \times \text{CP}$$
  • Thức ăn tinh: $$\text{OMD } (%) = 24,59 + 0,7984 \times G_{24} + 0,0496 \times \text{CP}$$ $$\text{ME } (\text{MJ/kg DM}) = 2,20 + 0,136 \times G_{24} + 0,057 \times \text{CP}$$

4. Luận án đã xây dựng được bao nhiêu phương trình hồi quy tuyến tính giữa hai phương pháp in vivo và in vitro?

Luận án đã xây dựng thành công 6 phương trình hồi quy tuyến tính có hệ số tương quan chặt chẽ:

  • 3 phương trình hồi quy tuyến tính ước tính tỷ lệ tiêu hóa chất hữu cơ (OMD) giữa phương pháp in vivo và in vitro gas production cho 3 nhóm thức ăn (thô xanh, thô khô, thức ăn tinh).
  • 3 phương trình hồi quy tuyến tính ước tính giá trị năng lượng trao đổi (ME) giữa phương pháp in vivo và in vitro gas production cho 3 nhóm thức ăn tương ứng.

5. Đối tượng trâu nuôi sinh trưởng trong luận án được phân chia theo các giai đoạn nào để xác định mức ăn thích hợp?

Luận án phân chia trâu nuôi sinh trưởng từ 7 đến 18 tháng tuổi thành 2 giai đoạn thử nghiệm dinh dưỡng riêng biệt:

  • Giai đoạn 1: Trâu sinh trưởng từ 7 đến 12 tháng tuổi.
  • Giai đoạn 2: Trâu sinh trưởng từ 13 đến 18 tháng tuổi.

Mỗi giai đoạn được khảo sát các chỉ tiêu về lượng thức ăn thu nhận hàng ngày (vật chất khô, năng lượng trao đổi, protein thô), tốc độ tăng khối lượng, chỉ số chuyển hóa thức ăn và hạch toán chi phí thức ăn cho 1 kg tăng trọng.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Tạ Văn Cần đã giải quyết thành công vấn đề thiếu hụt cơ sở dữ liệu dinh dưỡng thức ăn trong chăn nuôi trâu tại Việt Nam thông qua việc kết hợp thực nghiệm tiêu hóa trực tiếp in vivo và kỹ thuật sinh khí in vitro gas production trên 11 loại nguyên liệu phổ biến. Công trình đã thiết lập được hệ thống phương trình hồi quy tuyến tính tin cậy để chuyển đổi nhanh giữa hai phương pháp đánh giá tỷ lệ tiêu hóa chất hữu cơ và giá trị năng lượng trao đổi cho từng nhóm thức ăn thô xanh, thô khô và thức ăn tinh. Đồng thời, luận án đã xác định được mức ăn thích hợp cho trâu sinh trưởng giai đoạn 7–18 tháng tuổi, cung cấp luận cứ khoa học và giải pháp thực tiễn nâng cao năng suất chăn nuôi trâu thịt trong nước.