Análisis de la producción de metano entérico generado vía fermentación ruminal In vitro

Abstract

La generación de CH4 entérico de origen bovino es una problemática que afecta el balance radiativo del planeta, ya que, el potencial de calentamiento global del CH4, debido a la absorción de radiación infrarroja, es 28 veces mayor al del CO2. La concentración de este gas en la atmósfera es favorecida por la fermentación de las pasturas que realizan los animales rumiantes de los sistemas ganaderos y significa una pérdida de la energía asimilable por la alimentación de hasta un 12 %, lo cual implica problemas en su desarrollo, así como una disminución en la calidad de los productos que se obtienen de este. En este estudio se analizaron seis especies de pastos tropicales (kikuyo, ratana, mombaza, toledo, diamantes y estrella africana) para evaluar su emisión de CH4, vía digestión ruminal in vitro. Para ello, se muestrearon las especies en cuatro edades de rebrote: 14, 28, 42 y 56 días, entre abril y mayo del 2018. Las muestras recolectadas se incubaron para una fermentación en frascos provistos de un sensor de presión, el cual registró las variaciones en la presión total del sistema, producto de la generación de gases de la fermentación de cada pasto. La fermentación se llevó a cabo a 39 °C, a un pH de 7,01 y por 24 h, las cuales se determinaron que eran las condiciones óptimas para el análisis. Se obtuvo que el pasto que generó la mayor cantidad de CH4 fue el estrella africana, con un promedio de concentración de 0,360 g/kg, mientras que la especie que emitió menos gas fue el kikuyo, con un promedio de concentración de 0,095 g/kg. Estos pastos tuvieron promedios de generación significativamente distintos (p < 0,05) a las especies restantes. Las emisiones de las otras pasturas estuvieron entre 0,178 g/kg y 0,250 g/kg. La emisión de CH4 del pasto mombaza a los 14 días de edad fue significativamente distinta (p < 0,001) a la generación del gas en las demás edades de rebrote de esta especie, para el grupo 1 (14 días de rebrote) fue en promedio de 0,43 g/kg, mientras que la del grupo 2 (28, 42 y 56 días) fue de 0,182 g/kg. Se identificó una correlación (método de Spearman) significativa (p < 0,05) entre la emisión de CH4 del pasto mombaza a los 28, 42 y 56 días de rebrote, con la fibra detergente neutro (FDN), la proteína y la edad. Además, se modeló la emisión de CH4 de estas edades (28, 42 y 56 días), donde la variable predictiva fue la proteína y el R2 de 0,81. Se concluyó que el factor más determinante en la generación de CH4 fue la composición química del tipo de pasto, la cual no necesariamente va en detrimento con la edad, ya que hay otros elementos asociados como la acumulación de carbohidratos solubles que influyen en la digestión ruminal. Sin embargo, para escoger el mejor forraje para el pastoreo, deben considerarse componentes adicionales a la generación de metano, tales como la productividad por unidad de área, meteorología y el tipo de suelo, así como la calidad nutricional.The generation of enteric CH4 of bovine origin is a problem that affects the radiative balance of the planet, since the global warming potential of CH4, due to the absorption of infrared radiation, is 28 times greater than that of CO2. The concentration of this gas in the atmosphere is favored by the fermentation of pastures carried out by ruminant animals in livestock systems and means a loss of energy assimilated by feeding of up to 12%, which implies problems in their development, as well as a decrease in the quality of the products obtained from it. In this study, six species of tropical grasses (kikuyo, ratana, mombaza, toledo, diamonds and African star) were analyzed to evaluate their CH4 emission, via ruminal digestion in vitro. To do this, the species were sampled at four regrowth ages: 14, 28, 42 and 56 days, between April and May 2018. The collected samples were incubated for fermentation in flasks fitted with a pressure sensor, which recorded the variations in the total pressure of the system, product of the generation of gases from the fermentation of each pasture. Fermentation was carried out at 39 ° C, at a pH of 7.01 and for 24 h, which were determined to be the optimal conditions for analysis. It was obtained that the grass that generated the highest amount of CH4 was the African star, with an average concentration of 0.360 g / kg, while the species that emitted the least gas was the kikuyo, with an average concentration of 0.095 g / kg. . These grasses had significantly different generation averages (p <0.05) than the remaining species. Emissions from the other pastures were between 0.178 g / kg and 0.250 g / kg. The CH4 emission of the mombaza grass at 14 days of age was significantly different (p <0.001) to the generation of gas in the other regrowth ages of this species, for group 1 (14 days of regrowth) it was on average of 0.43 g / kg, while that of group 2 (28, 42 and 56 days) was 0.182 g / kg. A significant correlation (Spearman method) was identified (p <0.05) between CH4 emission from mombaza grass at 28, 42 and 56 days of regrowth, with neutral detergent fiber (NDF), protein and age . In addition, the CH4 emission of these ages (28, 42 and 56 days) was modeled, where the predictive variable was protein and R2 was 0.81. It was concluded that the most determining factor in the generation of CH4 was the chemical composition of the type of grass, which is not necessarily detrimental with age, since there are other associated elements such as the accumulation of soluble carbohydrates that influence ruminal digestion. . However, to choose the best forage for grazing, additional components to methane generation must be considered, such as productivity per unit area, meteorology and soil type, as well as nutritional quality.