Effects of replacing peanut vine hay with wheat husk on in vitro rumen fermentation, nutrient degradability, and microbial community dynamics of buffalo

दक्षिणी चीन के आर्द्र, हरे-भरे परिदृश्यों में, भैंस पालन स्थानीय कृषि का एक आधार स्तंभ है, फिर भी यह उद्योग एक शांत संकट का सामना कर रहा है। किसान अपने झुंडों को खिलाने के लिए मूंगफली की बेल के सूखे चारे (पीनट वाइन हे) पर बहुत अधिक निर्भर हैं, जो मूंगफली की कटाई से बचा हुआ एक पौष्टिक अवशेष है। हालाँकि, यह संसाधन अविश्वसनीय होता जा रहा है; यह मौसमी है, इसे बिना खराब हुए स्टोर करना महंगा है, और अक्सर इसकी आपूर्ति कम रहती है। साथ ही, टिकाऊ खेती के लिए वैश्विक दबाव मीथेन को कम करने की मांग करता है, जो एक शक्तिशाली ग्रीनहाउस गैस है और भैंस जैसे जुगाली करने वाले जानवरों द्वारा भोजन पचाने के दौरान स्वाभाविक रूप से उत्पन्न होती है। इसका समाधान 'रुमेन' (rumen) में निहित है, जो जानवर के पेट के अंदर एक बड़ा किण्वन कक्ष (fermentation chamber) है जो सूक्ष्मजीवी जीवन से भरा होता है। ये सूक्ष्मजीव कठोर पौधों के रेशों को ऊर्जा में तोड़ते हैं, लेकिन उनकी दक्षता पूरी तरह से इस बात पर निर्भर करती है कि वे क्या खा रहे हैं। यदि किसान महंगे और मौसमी मूंगफली के चारे को गेहूं के छिलके (वॉट हस्क)—जो अनाज का सूखा, सुरक्षात्मक आवरण है—जैसे सस्ते, प्रचुर और स्थिर विकल्प से बदल सकें, तो वे लागत कम कर सकते हैं और संभावित रूप से इन सूक्ष्मजीवों के काम करने के तरीके को बदल सकते हैं। चुनौती यह जानना है कि जानवर इस नए चारे की कितनी मात्रा को झेल सकते हैं इससे पहले कि उनका पाचन प्रभावित हो या मीथेन का उत्पादन बढ़ जाए।

गुआंग्शी भैंस अनुसंधान संस्थान के शोधकर्ताओं ने एक नियंत्रित प्रयोगशाला सिमुलेशन का उपयोग करके उत्तर खोजने का प्रयास किया जो भैंस के पेट के अंदर की स्थिति की नकल करता है। उन्होंने तीन स्वस्थ, कैनुलेटेड (cannulated) भैंसों से रुमेन तरल लिया और इसे मक्का साइलेज, मक्का मील और सोयाबीन मील युक्त एक मानक आहार के साथ मिलाया। इस मिश्रण में, उन्होंने पांच अलग-अलग प्रकार के रफरेज (roughage) घटकों को शामिल किया। पहले संस्करण में, आहार में केवल मूंगफली की बेल का चारा था। अन्य संस्करणों में, उन्होंने मूंगफली के चारे को चरणों में 25 प्रतिशत के बढ़ते क्रम में गेहूं के छिलके से धीरे-धीरे बदला, जब तक कि अंतिम संस्करण में कोई मूंगफली का चारा नहीं बचा, केवल गेहूं का छिलका था। उन्होंने इन मिश्रणों को बोतलों में सील कर दिया और शरीर के तापमान पर उन्हें तीन दिनों तक किण्वित होने दिया, जिसमें उत्पन्न गैस, टूटे हुए पोषक तत्वों और तरल के भीतर रहने वाले सूक्ष्मजीवी समुदाय में होने वाले परिवर्तनों को सावधानीपूर्वक मापा गया।

परिणामों ने मूंगफली के चारे के स्थान पर गेहूं के छिलके के आने के साथ एक स्पष्ट समझौता (trade-off) दिखाया। जैसे-जैसे गेहूं के छिलके का अनुपात बढ़ा, सूक्ष्मजीवों द्वारा उत्पादित कुल गैस में गिरावट आई, और आहार की प्रोटीन तोड़ने की क्षमता भी कम हो गई। यह समझ में आता है क्योंकि गेहूं का छिलका अधिक कठोर होता है और इसमें मूंगफली के चारे की तुलना में कम प्रोटीन होता है। हालाँकि, अध्ययन में फाइबर (रेशे) को संभालने के तरीके में एक आश्चर्यजनक लाभ मिला। जबकि प्रोटीन पाचन धीमा हुआ, न्यूट्रल डिटर्जेंट फाइबर (NDF)—जो कठोर, संरचनात्मक पादप सामग्री का एक माप है—के टूटने की प्रक्रिया तब वास्तव में बेहतर हो गई जब गेहूं के छिलके को शामिल किया गया। सूक्ष्मजीव फाइबर वाले हिस्से से निपटने में अधिक कुशल हो गए, संभवतः इसलिए क्योंकि गेहूं के छिलके ने एक अलग प्रकार की चुनौती प्रदान की जिसने विशिष्ट फाइबर-खाने वाले बैक्टीरिया को उत्तेजित किया।

शायद सबसे उत्साहजनक निष्कर्ष जलवायु परिवर्तन में योगदान देने वाली गैसों से संबंधित था। आहार में बदलाव के बावजूद, मीथेन का उत्पादन नहीं बढ़ा, भले ही आहार को पूरी तरह से गेहूं के छिलके में बदल दिया गया हो। वास्तव में, उच्च-गेहूं-छिलके वाले समूहों में हाइड्रोजन (एक गैस जिसे सूक्ष्मजीव भोजन तोड़ने के उपोत्पाद के रूप में उत्पन्न करते हैं) की मात्रा काफी बढ़ गई। आमतौर पर, सूक्ष्मजीव इस हाइड्रोजन का उपयोग मीथेन बनाने के लिए करते हैं, लेकिन यहाँ, हाइड्रोजन को कहीं और मोड़ा गया प्रतीत होता है। डेटा बताता है कि सूक्ष्मजीवी समुदाय ने इस ऊर्जा का उपयोग करने का एक नया तरीका खोज लिया है, संभवतः अधिक ब्यूटिरेट (butyrate) का उत्पादन करके, जो एक प्रकार का फैटी एसिड है और जानवर के आंत के अस्तर के लिए एक महत्वपूर्ण ऊर्जा स्रोत है। यह बदलाव इंगित करता है कि सूक्ष्मजीवों ने ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन में वृद्धि किए बिना नए चारे के अनुकूल ढलने की क्षमता दिखाई।

सूक्ष्म जगत की गहराई में उतरते हुए, शोधकर्ताओं ने देखा कि बैक्टीरिया के समुदाय की समग्र विविधता स्थिर रही, लेकिन मौजूद बैक्टीरिया के विशिष्ट प्रकार आहार के आधार पर बदल गए। जब आहार में केवल मूंगफली का चारा था, तो सूक्ष्मजीवी समुदाय एक जैसा था। जैसे-जैसे गेहूं के छिलके का प्रभुत्व बढ़ा, समुदाय की संरचना बदल गई, जो दो अलग-अलग समूहों में विभाजित हो गई: कम या शून्य गेहूं के छिलके वाले समूह, और उच्च मात्रा वाले समूह। कुछ बैक्टीरिया, जैसे कि जो कठोर रेशों को तोड़ने और ब्यूटिरेट बनाने के लिए जाने जाते हैं, उन समूहों में अधिक प्रचुर मात्रा में पाए गए जिन्हें मुख्य रूप से गेहूं के छिलके से खिलाया गया था। ये सूक्ष्मजीव बेहतर फाइबर पाचन और मीथेन उत्पादन से दूर हाइड्रोजन को मोड़ने की कुंजी प्रतीत होते हैं। अध्ययन ने इन बैक्टीरिया के आनुवंशिक कार्यों की भी जांच की और पाया कि उनके मुख्य कार्य, जैसे कि सेल झिल्ली के माध्यम से पोषक तत्वों को स्थानांतरित करना और एक-दूसरे को संकेत भेजना, सुसंगत रहे, जो दर्शाता कि समुदाय आहार परिवर्तन को बिना ध्वस्त हुए संभालने के लिए पर्याप्त मजबूत था।

शोधकर्ताओं ने निष्कर्ष निकाला कि गेहूं का छिलका भैंसों को खिलाने के लिए मूंगफली के चारे के एक व्यवहार्य और प्रभावी विकल्प के रूप में काम कर सकता है, लेकिन इसके उपयोग के लिए एक विशिष्ट सिफारिश के साथ। हालांकि प्रयोगशाला सेटिंग में सूक्ष्मजीव पूरी तरह से गेहूं के छिलके वाले आहार को संभाल सकते थे, लेकिन प्रोटीन पाचन में गिरावट यह सुझाव देती है कि पूर्ण प्रतिस्थापन आदर्श नहीं हो सकता है। अध्ययन एक मध्य मार्ग की ओर संकेत करता है: मूंगफली के चारे के 50 प्रतिशत तक को गेहूं के छिलके से बदलना एक 'स्वीट स्पॉट' (सबसे उपयुक्त स्तर) प्रतीत होता है। इस स्तर पर, किसान स्थिर किण्वन बनाए रख सकते हैं, फाइबर के पाचन में सुधार कर सकते हैं, और मीथेन उत्सर्जन को बढ़ाए बिना या पशु के पोषण से समझौता किए बिना लाभकारी फैटी एसिड के उत्पादन को बढ़ा सकते हैं। यह निष्कर्ष उन किसानों के लिए एक व्यावहारिक रास्ता प्रदान करता है जो एक ऐसे कृषि उपोत्पाद का उपयोग करके अपनी लागत कम करने और अपने पर्यावरणीय पदचिह्न को कम करने के इच्छुक हैं, जिसे अन्यथा बेकार समझकर छोड़ दिया जाता है, जिससे एक साधारण कृषि उपोत्पाद को पशुधन के लिए एक टिकाऊ संसाधन में बदला जा सके।