Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ nông nghiệp của tác giả Ngô Đình Tân có tiêu đề "Xác định nhu cầu năng lượng trao đổi, năng lượng thuần cho duy trì và tiết sữa của bò Holstein Việt Nam", thuộc chuyên ngành Dinh dưỡng và Thức ăn Chăn nuôi (Mã số: 62.07), được hoàn thành tại Viện Chăn nuôi trực thuộc Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn năm 2017 dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Phạm Kim Cương.

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Để phát triển ngành sữa và nâng cao năng suất đàn bò, Việt Nam đã thực hiện phương pháp lai cấp tiến bằng cách sử dụng tinh bò đực giống Holstein Friesian (HF) thuần phối với bò cái nền lai Zebu từ những năm 1990. Quá trình lai tạo này tạo ra các thế hệ con lai với tỷ lệ máu HF tăng dần từ 50% (F1), 75% (F2), 87,5% (F3) và trên 87,5%. Theo các số liệu khảo sát được trích dẫn trong luận án, Vo Lam (2011) ghi nhận tại 120 trang trại phía Nam có 95,8% tổng đàn là bò lai HF; Stanton và cộng sự (2011) thống kê cơ cấu đàn bò sữa Việt Nam gồm 15% HF thuần, 1% Jersey, 24% bò F1 (50% HF), 25% bò F2 (75% HF), 22% bò F3 (87,5% HF) và 13% bò trên F3. Nhóm bò có tỷ lệ máu HF từ 87,5% trở lên tiệm cận HF thuần chiếm gần 50% tổng đàn bò sữa toàn quốc (được gọi là bò Holstein Việt Nam - HV). Đến năm 2016, tổng đàn bò sữa cả nước đạt khoảng 150.000 con (theo Cục Chăn nuôi), trong đó trên 90% được chăn nuôi tại các nông hộ quy mô vừa và nhỏ.

Về mặt năng suất, Đinh Văn Cải (2009) ước tính sản lượng sữa bình quân của đàn bò sữa Việt Nam tăng 100 kg/chu kỳ mỗi năm trong giai đoạn 1990–2007 và đạt mức dự báo 4.660 kg/chu kỳ 305 ngày vào năm 2015. Năng suất sữa gia tăng đòi hỏi nhu cầu năng lượng tương ứng để đáp ứng tiềm năng di truyền. Tuy nhiên, việc áp dụng nguyên bản các tiêu chuẩn khẩu phần ăn quốc tế (như NRC của Mỹ, AFRC của Anh hay INRA của Pháp) bộc lộ nhiều bất cập do khác biệt về điều kiện khí hậu nhiệt đới, nguồn thức ăn địa phương và đặc tính thích nghi sinh học của đàn bò lai. Trước thời điểm nghiên cứu, các công trình trong nước (điển hình là các công bố của Vũ Chí Cương và cộng sự giai đoạn 2009–2012) mới chỉ dừng lại ở việc xác định nhu cầu năng lượng trao đổi (ME) và năng lượng thuần (NE) cho bê và bò cái lai có tỷ lệ máu 75% HF. Khoảng trống nghiên cứu thực tế là chưa có bộ số liệu chuẩn xác về nhu cầu ME và NE cho duy trì cũng như tiết sữa đối với đàn bò HV (tỷ lệ máu HF ≥ 87,5%) có năng suất cao nuôi dưỡng trong điều kiện Việt Nam.

Câu hỏi nghiên cứu

Luận án đặt ra 3 câu hỏi nghiên cứu cụ thể:

  1. Có thể xác định và sử dụng được kết quả nghiên cứu về nhu cầu năng lượng trao đổi và năng lượng thuần cho duy trì ở bò HV hay không? Nếu có thể thì các nhu cầu này là bao nhiêu?
  2. Có thể xác định và sử dụng kết quả nghiên cứu về nhu cầu năng lượng trao đổi và năng lượng thuần cho tiết sữa ở bò HV hay không? Nếu có thể thì các nhu cầu này là bao nhiêu?
  3. Từ các kết quả xác định về nhu cầu năng lượng trao đổi và năng lượng thuần cho duy trì và tiết sữa của bò HV khác có thể áp dụng các nhu cầu này vào sản xuất hay không?

Giả thuyết nghiên cứu

  • Đàn bò Holstein Việt Nam (HV) được tạo ra trong nước đã thích nghi với điều kiện nuôi dưỡng nhiệt đới nên có nhu cầu năng lượng khác biệt so với bò nhập nội nguyên giống từ vùng ôn đới. Do đó, cần thiết phải nghiên cứu xác định riêng các giá trị ME và NE cho duy trì và tiết sữa của nhóm bò này.
  • Việc kết hợp kỹ thuật đo trao đổi khí bằng buồng hô hấp (respiration chamber) và các thí nghiệm nuôi dưỡng thực tế sẽ cho phép xác định chính xác các chỉ số ME và NE, làm căn cứ chuẩn hóa các công thức ước tính năng lượng khẩu phần.

Mục tiêu nghiên cứu

  • Xác định nhu cầu năng lượng trao đổi và năng lượng thuần cho duy trì của bò cái HV ở 3 mức khối lượng cơ thể: 400 kg, 500 kg và 600 kg.
  • Xác định nhu cầu năng lượng trao đổi và năng lượng thuần cho bò cái HV tiết sữa có tiềm năng năng suất cao (sản lượng ≥ 4.500 kg/chu kỳ).
  • Kiểm nghiệm và hiệu chỉnh các giá trị nhu cầu năng lượng cho duy trì và tiết sữa của bò có tỷ lệ máu ≥ 87,5% HF trong điều kiện sản xuất thực tế tại trang trại và nông hộ.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Bò sữa Holstein Việt Nam (HV) có tỷ lệ máu HF từ 87,5% trở lên; bao gồm bò cái cạn sữa không mang thai ở các mức khối lượng 400, 500, 600 kg và bò cái đang tiết sữa đạt năng suất từ 4.500 kg/chu kỳ trở lên.
  • Phạm vi không gian: Phòng thí nghiệm và hệ thống buồng hô hấp tại Viện Chăn nuôi; Trung tâm Nghiên cứu Bò và Đồng cỏ Ba Vì (Hà Nội); Công ty Bò sữa TP. Hồ Chí Minh; các hộ chăn nuôi bò sữa tại xã Đông Thạnh, huyện Hóc Môn, TP. Hồ Chí Minh.
  • Phạm vi thời gian: Luận án được thực hiện và bảo vệ hoàn thành vào năm 2017.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu quốc tế và trong nước

Luận án đã tổng quan hệ thống lý thuyết dinh dưỡng gia súc nhai lại và các kết quả nghiên cứu thực nghiệm trong và ngoài nước:

  1. Về phương pháp đo nhiệt lượng và các hệ thống đánh giá năng lượng:

    • Brouwer (1965) thiết lập phương trình kinh điển tính tổng nhiệt sản sinh (HP) từ thể tích O₂ tiêu thụ, CO₂ và CH₄ thải ra cùng lượng nitơ bài tiết qua nước tiểu: $$\text{HP (kJ)} = 16{,}18,\text{VO}_2 + 5{,}16,\text{VCO}_2 - 5{,}90,\text{N} - 2{,}42,\text{CH}_4$$
    • Các hệ thống dinh dưỡng lớn trên thế giới gồm: Hệ thống năng lượng trao đổi của Anh (ARC 1980, AFRC 1990, 1993); Hệ thống năng lượng thuần của Mỹ (NRC 1978, 1988, 2000, 2001); Hệ thống năng lượng thuần tạo sữa (UFL) của Pháp (INRA 1978, 1988, 1989); Hệ thống NE của Hà Lan (Van Es 1975, 1978).

  2. Về nhu cầu năng lượng duy trì ($M!E_m$ và $N!E_m$):

    • Theo ARC (1980), năng lượng trao đổi cơ bản ở trạng thái duy trì đạt $0{,}30\text{ MJ/kg W}^{0{,}75}$ đối với bò cái trưởng thành. Van Es (1978) đưa ra mức $N!E_m = 0{,}293\text{ MJ/kg W}^{0{,}75}$, trong khi Moe và cộng sự (1972) và NRC (1988) sử dụng mức $0{,}305\text{ MJ/kg W}^{0{,}75}$ (cộng thêm 10% chi phí hoạt động).
    • Birmie (1999) ghi nhận nhiệt sản xuất khi đói (FHP) ở bò cạn sữa không mang thai là $0{,}39\text{ MJ/kg W}^{0{,}75}$. Yan và cộng sự (1997b) xác định FHP ở mức ăn gần duy trì từ $0{,}452$ đến $0{,}454\text{ MJ/kg W}^{0{,}75}$.
    • Agnew và Yan (2000) phân tích 42 nghiên cứu với hơn 1.500 cá thể bò sữa, thiết lập phương trình hồi quy đa chiều về năng lượng thu nhận ($M!EI$) và sản lượng sữa ($E_l$), ghi nhận FHP tương quan chặt chẽ với điểm thể trạng (BCS): $FHP = 0{,}483\text{ MJ/kg W}^{0{,}75}$ ở điểm thể trạng 1 và giảm $0{,}029\text{ MJ/kg W}^{0{,}75}$ cho mỗi đơn vị BCS tăng lên ($R^2 = 0{,}83$).
    • Nghiên cứu của Unsworth và cộng sự (1994), Hayasaka và cộng sự (1995), Agnew và Newbold (2002) chỉ ra nhu cầu $M!E_m$ trung bình của bò sữa hiện đại đạt khoảng $0{,}57\text{ – }0{,}62\text{ MJ/kg W}^{0{,}75}$, cao hơn khoảng 27–28% so với các số liệu cũ trước thập niên 1980 do tiến bộ di truyền tăng sản lượng sữa (Agnew và cộng sự 2003; Ferris và cộng sự).

  3. Về hiệu quả sử dụng năng lượng trao đổi cho tiết sữa ($k_l$):

    • Agnew và Newbold (2002) tổng hợp 42 nghiên cứu trên thế giới ghi nhận giá trị $k_l$ trung bình là 0,66 (dao động từ 0,60 đến 0,67).
    • AFRC (1990) đề xuất công thức tính $k_l = 0{,}35,(M!E/GE) + 0{,}42$; INRA (1989) đưa ra công thức $k_l = 0{,}24,(M!E/GE) + 0{,}463$.

  4. Các nghiên cứu tại Việt Nam:

    • Vũ Chí Cương và cộng sự (2004) so sánh hệ thống INRA và NRC trên các nhóm bò lai F1, F2 và HF thuần.
    • Vũ Chí Cương và cộng sự (2011) sử dụng buồng hô hấp xác định nhu cầu năng lượng trên bò lai 75% HF: bò cái tơ lỡ không chửa ($224{,}3\text{ kg}$) có $N!E_m = 0{,}402\text{ MJ/kg W}^{0{,}75}$, $k_m = 0{,}72$; bò cái cạn sữa ($392{,}7\text{ kg}$) có $N!E_m = 0{,}393\text{ MJ/kg W}^{0{,}75}$; bò cái đang cho sữa ($448\text{ kg}$) có $M!E_m = 0{,}566\text{ MJ/kg W}^{0{,}75}$ và $N!E_m = 0{,}385\text{ MJ/kg W}^{0{,}75}$.
    • Đinh Văn Mười và cộng sự (2012) xây dựng các phương trình chẩn đoán ME cho các nhóm thức ăn nhiệt đới từ kỹ thuật lên men sinh khí in vitro 24 giờ.

Bảng tổng hợp: Nhu cầu duy trì của bò lai 75% HF công bố bởi Vũ Chí Cương và cộng sự (2011)

Khối lượng cơ thể (kg) Khối lượng trao đổi ($W^{0{,}75}$, kg) Nhu cầu $M!E_m$ (MJ/ngày) Nhu cầu $N!E_m$ (MJ/ngày)
100 31,62 18,34 12,65
200 53,18 30,85 21,27
300 72,08 41,81 28,83
400 89,44 51,88 35,78
500 105,74 61,33 42,29
550 113,57 65,87 45,43

Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết

Các công trình trước đây tại Việt Nam chỉ dừng lại ở nhóm bò lai có tỷ lệ máu HF từ 75% trở xuống. Luận án của Ngô Đình Tân là công trình tập trung giải quyết việc định lượng nhu cầu năng lượng trao đổi và năng lượng thuần cho duy trì và tiết sữa trên đàn bò Holstein Việt Nam có tỷ lệ máu HF cao (≥ 87,5%) ở các mức khối lượng 400, 500, 600 kg và năng suất cao (≥ 4.500 kg/chu kỳ), đồng thời đánh giá kiểm nghiệm trực tiếp trong điều kiện chăn nuôi nông hộ và trang trại sản xuất.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và khái niệm sử dụng

Luận án vận dụng lý thuyết chuyển hóa năng lượng ở gia súc nhai lại theo sơ đồ phân giải năng lượng của Pond và cộng sự:

  1. Năng lượng thô (Gross Energy - GE): Tổng nhiệt lượng sinh ra khi oxy hóa hoàn toàn thức ăn trong Bomb Calorimeter.
  2. Năng lượng tiêu hóa (Digestible Energy - DE): Phần năng lượng sau khi lấy GE trừ đi năng lượng mất qua phân ($DE = GE - E_{\text{phân}}$).
  3. Năng lượng trao đổi (Metabolizable Energy - ME): Năng lượng tiêu hóa trừ đi năng lượng mất qua nước tiểu và khí methane ($CH_4$) sinh ra từ quá trình lên men dạ cỏ ($M!E = DE - E_{\text{nước tiểu}} - E_{CH_4}$).
  4. Năng lượng thuần (Net Energy - NE): Năng lượng trao đổi trừ đi phần nhiệt gia tăng sinh ra do quá trình tiêu hóa, hấp thu, lên men và bài tiết ($HI$). NE được phân chia thành năng lượng thuần cho duy trì ($N!E_m$), năng lượng thuần cho tiết sữa ($N!E_l$) và năng lượng thuần cho tăng trọng ($N!E_g$).

$$\text{Năng lượng tích lũy (RE)} = M!E_{\text{ăn vào}} - \text{Tổng nhiệt sản sinh (HP)}$$

$$\text{Hiệu quả sử dụng năng lượng trao đổi cho duy trì: } k_m = \frac{N!E_m}{M!E_m}$$

$$\text{Hiệu quả sử dụng năng lượng trao đổi cho tiết sữa: } k_l = \frac{N!E_l}{M!E_l}$$

Phương pháp nghiên cứu thực tế

Luận án kết hợp các phương pháp định lượng và thí nghiệm trao đổi chất chuyên sâu:

  • Phương pháp đo nhiệt lượng trực tiếp trên mẫu (Bomb Calorimeter):

    • Sử dụng bom nhiệt lượng kế để xác định GE của mẫu thức ăn, phân, nước tiểu và mẫu sữa theo tiêu chuẩn AOAC (1990, 1995).
    • Chuẩn hóa nhiệt lượng kế bằng acid benzoic tiêu chuẩn (đương lượng nhiệt $6.319\text{ cal/g}$).
    • Hiệu chỉnh nhiệt giải phóng từ acid sulfuric ($H_2SO_4$) và acid nitric ($HNO_3$) hình thành trong quá trình đốt ($1\text{ ml NaOH } 0{,}1\text{ N} = 3{,}60\text{ cal}$; $1\text{ ml } N/10\text{ Na}_2CO_3\text{ } 0{,}1\text{ N} = 1{,}43\text{ cal}$) cùng nhiệt do mồi cháy (dây chảy $3.234\text{ cal/g}$, giấy $3.962\text{ cal/g}$, chỉ $1.400\text{ cal/g}$).

  • Phương pháp đo nhiệt lượng gián tiếp bằng buồng hô hấp (Indirect Respiration Calorimetry):

    • Sử dụng hệ thống buồng hô hấp hở (open-circuit respiration chamber) tại Viện Chăn nuôi để đo thể tích $O_2$ tiêu thụ, thể tích khí $CO_2$ và $CH_4$ thải ra trong chu kỳ 24 giờ.
    • Tính tổng nhiệt lượng sản sinh (HP) theo công thức Brouwer (1965).
    • Xác định nhiệt sản sinh ở trạng thái trao đổi đói (FHP) để tính trực tiếp nhu cầu $N!E_m$.

  • Phương pháp thử nghiệm tiêu hóa in vivo:

    • Thu thập toàn bộ phân và nước tiểu của bò thí nghiệm trong buồng trao đổi chất để xác định lượng dưỡng chất ăn vào, lượng dưỡng chất tiêu hóa, tỷ lệ tiêu hóa chất khô (DMD), chất hữu cơ (OMD) và tỷ lệ tiêu hóa năng lượng ($dE$).

  • Phương pháp thí nghiệm nuôi dưỡng và theo dõi năng suất sản xuất:

    • Bố trí thí nghiệm trên đàn bò HV đang tiết sữa tại cơ sở sản xuất (Công ty Bò sữa TP. Hồ Chí Minh và nông hộ huyện Hóc Môn).
    • Theo dõi lượng thức ăn thu nhận hàng ngày (DMI), sản lượng sữa cá thể, phân tích thành phần hóa học của sữa (tỷ lệ mỡ sữa, protein, vật chất khô), biến động khối lượng cơ thể hàng ngày.
    • Sử dụng phương pháp hồi quy tuyến tính và phi tuyến tính (bậc 1, bậc 2, bậc 3) để xác định mối quan hệ giữa ME ăn vào, khối lượng cơ thể trao đổi ($W^{0{,}75}$), sản lượng sữa tiêu chuẩn và thay đổi khối lượng.

Nội dung chính theo từng chương

Mở đầu

Phần mở đầu luận án làm rõ bối cảnh phát triển của đàn bò sữa Việt Nam với sự gia tăng tỷ trọng máu HF thông qua thụ tinh nhân tạo và lai cấp tiến. Tác giả chỉ ra tính cấp thiết của việc xây dựng bộ số liệu tiêu chuẩn nhu cầu năng lượng riêng cho bò Holstein Việt Nam (HV ≥ 87,5% HF) nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế và khắc phục tình trạng thiếu hụt hoặc dư thừa dinh dưỡng khi áp dụng tiêu chuẩn nước ngoài. Phần này xác định rõ 3 mục tiêu cụ thể, 3 câu hỏi nghiên cứu, giả thuyết khoa học cùng ý nghĩa thực tiễn và những đóng góp mới của công trình.

Chương 1: Tổng quan tài liệu

Chương 1 trình bày hệ thống cơ sở lý luận và tổng thuật các công trình nghiên cứu trong nước và quốc tế, chia thành 5 nội dung chính:

  • Tổng quan phát triển chăn nuôi bò sữa Việt Nam: Quá trình hình thành đàn bò lai từ những năm 1990; diễn biến tăng sản lượng sữa theo tỷ lệ máu HF từ F1 ($3.707{,}76\text{ kg}$), F2 ($3.846{,}05\text{ kg}$) đến F3 ($4.961{,}32\text{ kg}$) theo số liệu của Nguyễn Xuân Trạch và Phạm Phi Long (2008).
  • Hệ thống đo lường và phân định dạng năng lượng: Phân tích các khái niệm GE, DE, ME, NE; các nguyên lý đo nhiệt trực tiếp, đo nhiệt gián tiếp qua buồng hô hấp (Brouwer, 1965), kỹ thuật cân bằng Carbon–Nitơ và phương pháp giết mổ so sánh (Comparative Slaughter Technique).
  • Các hệ thống đánh giá năng lượng thức ăn: Phân tích cấu trúc hệ thống của ARC/AFRC (Anh), NRC (Mỹ), INRA (Pháp), Van Es (Hà Lan).
  • Phương pháp xác định nhu cầu năng lượng cho gia súc nhai lại: Tổng kết các phương trình tính $N!E_m$, $M!E_m$, hiệu quả sử dụng năng lượng ($k_m$, $k_l$, $k_g$) và các yếu tố ảnh hưởng như điểm thể trạng (Agnew và Yan, 2000), hàm lượng xơ khẩu phần (Reynolds, 1996; Yan và cộng sự), hoạt động vận động và chăn thả (Adam và cộng sự; NRC, 1988).
  • Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước: Tổng thuật các số liệu đo FHP và ME duy trì ở bò sữa ôn đới (Birmie 1999; Agnew và Newbold 2002; Yan và cộng sự 2003) và các kết quả nghiên cứu trên bò lai 75% HF tại Việt Nam của Vũ Chí Cương và cộng sự (2011).

Chương 2: Nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 mô tả chi tiết quy trình thực nghiệm và bố trí thí nghiệm:

  • Vật liệu nghiên cứu: Đàn bò cái sữa Holstein Việt Nam (HV) có tỷ lệ máu HF ≥ 87,5% ở trạng thái cạn sữa không mang thai (khối lượng 400, 500, 600 kg) và bò cái đang tiết sữa năng suất cao (≥ 4.500 kg/chu kỳ). Các loại thức ăn thô xanh, thức ăn ủ chua và thức ăn tinh hỗn hợp sử dụng trong khẩu phần.
  • Địa điểm và thời gian nghiên cứu: Triển khai tại Viện Chăn nuôi, Trung tâm Nghiên cứu Bò và Đồng cỏ Ba Vì, Công ty Bò sữa TP. Hồ Chí Minh và xã Đông Thạnh, huyện Hóc Môn.
  • Nội dung nghiên cứu:
    1. Xác định thành phần hóa học, tỷ lệ tiêu hóa in vivo và giá trị năng lượng (GE, ME) của các loại thức ăn.
    2. Đo trao đổi hô hấp ($O_2$, $CO_2$, $CH_4$) và nitơ nước tiểu để tính tổng nhiệt sản sinh (HP) và FHP, từ đó ước tính nhu cầu $M!E_m$ và $N!E_m$ của bò cái HV ở các mức khối lượng 400, 500, 600 kg.
    3. Xác định nhu cầu $M!E_l$ và $N!E_l$ trên bò cái HV tiết sữa năng suất cao (≥ 4.500 kg/chu kỳ).
    4. Đánh giá và kiểm nghiệm kết quả xác định nhu cầu năng lượng trong điều kiện chăn nuôi sản xuất thực tế.
  • Phương pháp phân tích: Sử dụng buồng hô hấp hệ thống mở, thiết bị Bomb Calorimeter, phương pháp phân tích thức ăn tiêu chuẩn (TCVN, AOAC), xử lý số liệu bằng các mô hình toán học và phương trình hồi quy.

Chương 3: Kết quả và thảo luận

Chương 3 trình bày các phát hiện thực nghiệm, phân tích số liệu và so sánh với các công bố quốc tế:

  • Ước tính nhu cầu năng lượng trao đổi và năng lượng thuần cho duy trì:

    • Trình bày kết quả đo lượng thu nhận thức ăn, tỷ lệ tiêu hóa in vivo, thể tích $O_2$ tiêu thụ, $CO_2$ và $CH_4$ thải ra của bò thí nghiệm ở trạng thái cho ăn và trạng thái trao đổi đói.
    • Phân tích mối tương quan giữa nhu cầu $M!E_m$ và khối lượng cơ thể (KLCT) của bò HV thông qua các phương trình hồi quy:
      • Quan hệ hồi quy tuyến tính bậc 1 (Đồ thị 3.1): $$Y\ (M!E_m\text{, kJ/kg W}^{0{,}75}) = 600{,}0 - 1{,}1915 \times \text{KLCT (kg)} \quad (P < 0{,}001)$$
      • Quan hệ hồi quy phi tuyến bậc 2 (Đồ thị 3.2): $$Y\ (M!E_m\text{, kJ/kg W}^{0{,}75}) = 817{,}5 - 1{,}093 \times \text{KLCT (kg)} + 0{,}000910 \times [\text{KLCT (kg)}]^2$$
    • Xác định nhu cầu $N!E_m$ từ nhiệt sản sinh trao đổi đói (FHP) và so sánh với số liệu của bò lai 75% HF (Vũ Chí Cương và cộng sự 2011) cũng như các tiêu chuẩn NRC, AFRC, INRA.

  • Ước tính nhu cầu năng lượng trao đổi và năng lượng thuần cho tiết sữa:

    • Số liệu thực nghiệm về năng suất sữa, tỷ lệ mỡ sữa, protein sữa và biến động khối lượng của bò HV có sản lượng ≥ 4.500 kg/chu kỳ.
    • Xác định nhu cầu ME thu nhận, ME tiết sữa và nhu cầu ME/kg sữa tiêu chuẩn.
    • Thiết lập mối quan hệ giữa $N!E_l$ thực tế đo bằng Bomb Calorimeter và $N!E_l$ ước tính theo công thức lý thuyết qua mô hình hồi quy tuyến tính bậc nhất (Đồ thị 3.3) và mô hình phi tuyến bậc ba (Đồ thị 3.4).
    • Xác định hệ số sử dụng năng lượng trao đổi cho tiết sữa ($k_l$) trên đàn bò HV.

  • Đánh giá kết quả trong điều kiện sản xuất:

    • Kiểm nghiệm khẩu phần phối hợp dựa trên giá trị nhu cầu năng lượng xác định được tại các cơ sở chăn nuôi thực tế.
    • So sánh đối chiếu năng suất sữa thực tế, chất lượng sữa và hiệu quả sử dụng thức ăn của bò HV nuôi trong điều kiện sản xuất với các giá trị tính toán lý thuyết.

Kết quả và những đóng góp mới

Những đóng góp mới về mặt khoa học và thực tiễn

Theo công bố của tác giả trong văn bản luận án, đề tài đạt được các kết quả đóng góp mới:

  1. Xác định được bộ số liệu thực nghiệm về nhu cầu năng lượng trao đổi ($M!E_m$) và năng lượng thuần ($N!E_m$) cho duy trì của đàn bò cái Holstein Việt Nam (HV) ở 3 mức khối lượng cơ thể đại diện: 400 kg, 500 kg và 600 kg.
  2. Xác định được nhu cầu năng lượng trao đổi ($M!E_l$) và năng lượng thuần ($N!E_l$) của bò cái HV để sản xuất 1 kg sữa tiêu chuẩn đối với nhóm bò có tiềm năng năng suất cao (≥ 4.500 kg/chu kỳ).
  3. Thiết lập các phương trình hồi quy mô tả quan hệ giữa nhu cầu năng lượng duy trì, năng lượng tiết sữa với khối lượng sống và các chỉ tiêu sản xuất, làm cơ sở chuẩn hóa các giá trị ước tính năng lượng khẩu phần từ công thức phân tích thức ăn.
  4. Kiểm nghiệm và xác định được nhu cầu năng lượng trao đổi và năng lượng thuần cho duy trì và sản xuất của đàn bò HV trong điều kiện chăn nuôi sản xuất thực tế tại Việt Nam.

Kiến nghị và giải pháp đề xuất

  • Ứng dụng các chỉ số nhu cầu năng lượng $M!E_m$, $N!E_m$, $M!E_l$, $N!E_l$ đã được xác định để xây dựng và hiệu chỉnh khẩu phần ăn cân bằng năng lượng cho đàn bò sữa Holstein Việt Nam tại các trang trại và nông hộ chăn nuôi.
  • Sử dụng kết quả nghiên cứu làm cơ sở khoa học để chuẩn hóa bảng thành phần giá trị dinh dưỡng và tiêu chuẩn ăn cho đàn bò sữa cao sản nuôi dưỡng trong điều kiện khí hậu nhiệt đới tại Việt Nam.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Các thí nghiệm chuyên sâu về trao đổi khí trong buồng hô hấp đòi hỏi quy trình kỹ thuật phức tạp và thời gian theo dõi nghiêm ngặt, do đó dung lượng mẫu cá thể trong buồng hô hấp bị giới hạn so với quy mô tổng đàn sản xuất; phạm vi nghiên cứu tập trung vào đối tượng bò cái HV (tỷ lệ máu HF ≥ 87,5%) ở các mức khối lượng 400, 500, 600 kg và nhóm tiết sữa năng suất cao (≥ 4.500 kg/chu kỳ).
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Cần tiếp tục mở rộng nghiên cứu xác định nhu cầu năng lượng cho các giai đoạn sinh lý khác (bò mang thai các tháng cuối, bê và bò cái hậu bị ở các giai đoạn sinh trưởng khác nhau) và trên các nguồn thức ăn phụ phẩm nông công nghiệp đặc thù của các vùng sinh thái khác nhau tại Việt Nam.

Giá trị tham khảo

Luận án cung cấp nguồn dữ liệu khoa học có giá trị ứng dụng cho nhiều đối tượng:

  • Nghiên cứu sinh, học viên cao học và giảng viên: Cung cấp tài liệu tham khảo chuyên sâu về phương pháp luận nghiên cứu dinh dưỡng gia súc nhai lại, kỹ thuật vận hành buồng hô hấp hở (Indirect Calorimetry), nguyên lý cân bằng năng lượng, phương trình Brouwer và các mô hình hồi quy chuyển hóa năng lượng.
  • Cơ quan quản lý và các viện nghiên cứu chăn nuôi: Cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm để xây dựng, bổ sung và hoàn thiện hệ thống tiêu chuẩn dinh dưỡng quốc gia (TCVN) cho giống bò sữa Holstein Việt Nam.
  • Kỹ sư dinh dưỡng, chuyên gia trang trại và người chăn nuôi bò sữa: Phần phương trình tính toán nhu cầu duy trì theo khối lượng và nhu cầu năng lượng cho sản xuất 1 kg sữa tiêu chuẩn là công cụ trực tiếp giúp lập khẩu phần ăn chính xác, tránh lãng phí năng lượng thức ăn và tối ưu hóa chi phí sản xuất sữa.

Câu hỏi thường gặp

1. Khái niệm "bò Holstein Việt Nam (HV)" trong luận án được xác định như thế nào?
Bò Holstein Việt Nam (HV) là nhóm bò lai hướng sữa được tạo ra tại Việt Nam thông qua quá trình lai cấp tiến bằng cách sử dụng tinh bò đực giống Holstein Friesian (HF) thuần phối với bò cái nền lai Zebu qua nhiều thế hệ, đạt tỷ lệ máu HF từ 87,5% trở lên đến tiệm cận HF thuần, sinh ra và thích nghi với điều kiện nuôi dưỡng nhiệt đới tại Việt Nam.

2. Phương trình Brouwer (1965) được luận án sử dụng để tính tổng nhiệt sản sinh (HP) có công thức cụ thể ra sao?
Phương trình được biểu diễn như sau: $$\text{HP (kJ)} = 16{,}18,\text{VO}_2 + 5{,}16,\text{VCO}_2 - 5{,}90,\text{N} - 2{,}42,\text{CH}_4$$ Trong đó, $\text{VO}_2$ là thể tích khí oxy tiêu thụ (lít), $\text{VCO}_2$ là thể tích khí cacbonic thải ra (lít), $\text{N}$ là khối lượng nitơ bài tiết trong nước tiểu (g), và $\text{CH}_4$ là thể tích khí methane sinh ra (lít).

3. Mối quan hệ hồi quy bậc 1 giữa nhu cầu năng lượng trao đổi duy trì ($M!E_m$) và khối lượng cơ thể của bò HV được xác định bằng phương trình nào?
Tại Đồ thị 3.1 của luận án, mối quan hệ hồi quy tuyến tính bậc 1 được xác định là: $$Y\ (M!E_m\text{, kJ/kg W}^{0{,}75}) = 600{,}0 - 1{,}1915 \times \text{Khối lượng cơ thể (kg)} \quad (P < 0{,}001)$$

4. Vì sao việc áp dụng trực tiếp tiêu chuẩn năng lượng NRC hoặc AFRC cho bò sữa tại Việt Nam lại cần được hiệu chỉnh?
Bởi vì các tiêu chuẩn quốc tế được xây dựng trên các giống bò sữa thuần vùng ôn đới với điều kiện quản lý, khí hậu và nguồn thức ăn khác biệt. Đàn bò HV có đặc tính thích nghi nhiệt đới, khối lượng cơ thể, mức ăn vào và tỷ lệ tiêu hóa chất xơ khác biệt, dẫn đến nhu cầu trao đổi chất duy trì và hiệu quả sử dụng năng lượng có sự sai khác so với tiêu chuẩn nước ngoài.

5. Luận án đã sử dụng phương pháp nào để xác định năng lượng thô (GE) của thức ăn, phân và sữa?
Năng lượng thô (GE) được xác định bằng phương pháp đo nhiệt lượng trực tiếp thông qua việc đốt cháy hoàn toàn mẫu trong bom nhiệt lượng kế (Bomb Calorimeter) theo nguyên lý oxy hóa thành các sản phẩm cuối cùng ($CO_2$ và $H_2O$), có chuẩn hóa bằng acid benzoic khô ($6.319\text{ cal/g}$) và hiệu chỉnh nhiệt lượng sinh ra từ acid nitric, acid sulfuric và dây mồi cháy.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của Ngô Đình Tân (2017) đã giải quyết trọn vẹn mục tiêu xác định nhu cầu năng lượng trao đổi (ME) và năng lượng thuần (NE) cho duy trì và tiết sữa của đàn bò Holstein Việt Nam (tỷ lệ máu HF ≥ 87,5%) ở các mức khối lượng 400, 500, 600 kg và năng suất cao (≥ 4.500 kg/chu kỳ). Bằng việc kết hợp phương pháp buồng hô hấp đo trao đổi khí, bom nhiệt lượng kế và thí nghiệm nuôi dưỡng tại cơ sở sản xuất, công trình đã thiết lập các phương trình tương quan chính xác giữa nhu cầu năng lượng và các chỉ tiêu sinh lý của vật nuôi. Kết quả nghiên cứu bổ sung dữ liệu thực nghiệm quan trọng cho chuyên ngành Dinh dưỡng và Thức ăn Chăn nuôi, cung cấp căn cứ khoa học trực tiếp cho việc xây dựng khẩu phần ăn cân đối, nâng cao hiệu quả chăn nuôi bò sữa tại Việt Nam.