Vliv náhrady řepkového extrahovaného šrotu dusičnanem vápenatým na bachorovou fermentaci a složení bachorového mikrobiomu dojnic

Bc. Kristýna Králová

Diplomová práce

Effect of replacing rapeseed meal with calcium nitrate on rumen fermentation and rumen microbiome in dairy cows

Anotace:

Chov skotu představuje významný zdroj emisí metanu v zemědělství, které vznikají jako vedlejší produkt bachorové fermentace. Metan se vyznačuje vysokým potenciálem globálního oteplování a jeho produkce je u přežvýkavců spojena se ztrátou části přijaté energie. Snižování produkce metanu je proto důležité nejen z klimatického hlediska, ale také z hlediska efektivity využití energie přijaté v krmivu. Z těchto důvodů je v posledních letech věnována značná pozornost vývoji nutričních strategií zaměřených na omezení enterické produkce metanu. Jednou z potenciálních strategií je suplementace dusičnanů, které v bachoru slouží jako alternativní akceptor vodíku, přičemž jejich redukce je energeticky výhodnější než metanogeneze a je spojena s produkcí amoniaku využitelného jako zdroj nebílkovinného dusíku. Cílem této práce bylo posoudit vliv náhrady řepkového extrahovaného šrotu dusičnanem vápenatým na bachorovou fermentaci a složení bachorového mikrobiomu dojnic v podmínkách in vivo. Suplementace dusičnanem vápenatým neměla statisticky významný vliv na příjem sušiny ani na sledované fermentační parametry bachoru (P > 0,05). Nedošlo ke statisticky významné změně pH bachorové tekutiny, celkové koncentrace těkavých mastných kyselin, jejich vzájemného poměru ani koncentrace amoniakálního dusíku. Zařazení dusičnanů do krmné dávky dojnic zvyšovalo druhovou bohatost bachorového mikrobiomu, konkrétně hodnoty indexu Chao1 a také počet ASV (varianty amplikonových sekvencí), naopak vliv na diverzitu měřenou pomocí Shannonova a Simpsonova indexu ani na Pielouovu vyrovnanost nebyl statisticky významný (P > 0,05). Dusičnany neměly statisticky významný vliv na relativní zastoupení taxonů na úrovni kmenů, byla však pozorována tendence ke snížení relativního zastoupení kmene Euryarchaeota (P = 0,078). Na úrovni čeledí nebyly zjištěny statisticky významné změny, s výjimkou čeledi Methanobacteriaceae, u níž byl zaznamenán pokles relativního zastoupení z 6,2 % na 3,9 % (P = 0,039). Předkládaná práce poukázala na možnost využití dusičnanů jako součásti krmné dávky dojnic, neboť jejich suplementace nevedla k negativnímu ovlivnění bachorové fermentace a mikrobiomu. Další výzkum by měl ověřit jejich účinnost v dlouhodobějších pokusech, posoudit vliv na užitkovost zvířat a zaměřit se na detailnější charakterizaci mikrobiálních populací zapojených do redukce dusičnanů.

Abstract:

Cattle production represents a significant source of methane emissions in agriculture, arising as a by-product of rumen fermentation. Methane is characterized by a high global warming potential, and its production in animals is associated with a loss of a portion of ingested energy. Therefore, reducing methane production is important not only from a climatic perspective, but also in terms of improving the efficiency of energy utilization from feed. For these reasons, considerable attention has recently been devoted to the development of nutritional strategies aimed at mitigating enteric methane production. One of the potential strategies is nitrate supplementation, as nitrates serve as an alternative hydrogen sink in the rumen; their reduction is energetically more favorable than methanogenesis and is associated with the production of ammonia, which can be utilized as a source of non-protein nitrogen. The aim of this study was to evaluate the effect of replacing rapeseed meal with calcium nitrate on rumen fermentation and the composition of the rumen microbiome in dairy cows under in vivo conditions. Supplementation with calcium nitrate had no statistically significant effect on dry matter intake and on the monitored rumen fermentation parameters (P > 0.05). No statistically significant changes were observed in rumen fluid pH, total concentration of volatile fatty acids, their mutual proportions, or the concentration of ammonia nitrogen. The inclusion of nitrates in the diet of dairy cows increased the species richness of the rumen microbiome, specifically the Chao1 index values and the number of ASVs (amplicon sequence variants); however, the effect on diversity measured by the Shannon and Simpson indices and on Pielou’s evenness was not statistically significant (P > 0.05). Nitrates had no statistically significant effect on the relative abundance of taxa at the phylum level; however, a tendency toward a decrease in the relative abundance of the phylum Euryarchaeota was observed (P = 0.078). At the family level, no statistically significant changes were detected, with the exception of the family Methanobacteriaceae, where a decrease in relative abundance from 6.2% to 3.9% was recorded (P = 0.039). The present study indicates the potential of nitrate supplementation as a component of dairy cow diets, as it did not negatively affect rumen fermentation and microbiome. Further research should verify their effectiveness in longer-term trials, assess their impact on animal performance, and focus on a more detailed characterization of microbial populations involved in nitrate reduction.

Klíčová slova

dusičnan, emise, bachorová fermentace, dojnice, metan

Keywords

methane, emissions, rumen fermentation, dairy cows, nitrate

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 22. 4. 2026

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 18. 5. 2026
• Vedoucí: Ing. Miroslav Joch, Ph.D.
• Oponent: Filip Jančík, externi

Česká zemědělská univerzita v Praze

Fakulta agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů

Magisterský studijní program:
Výživa zvířat