Redaktörens notering: Denna artikel skrevs av Ann Perry, Agricultural Research Service Information Staff, och kommer till oss från ARS Agricultural Research Magazine.
Varje år producerar en rejäl mjölkko undangömd i en ombonad ladugård mer än 20 000 pund mjölk, tillsammans med en imponerande mängd gödsel och en mängd gaser. Nytt modellarbete av ett Agricultural Research Service-team i University Park, Pennsylvania, tyder på att en mjölkko som lever året runt i naturen kan lämna ett markant mindre ekologiskt klövavtryck än hennes mer skyddade systrar.
Jordbruksingenjör Al Rotz ledde ett team av forskare vid ARS Pasture Systems and Watershed Management Research Unit genom en modellstudie som utvärderade hur olika ledningssystem på en typisk 250-acre Pennsylvania mjölkgård skulle påverka miljön . "Om vi försöker minska en miljöfaktor i detta komplexa produktionssystem, kan vi sluta med att öka andra," säger Rotz. "Så det finns ett verkligt behov av att titta på alla miljöaspekter tillsammans."
Flera andra ARS University Park-forskare samarbetade i projektet, inklusive djurforskaren Kathy Soder; växtfysiolog Howard Skinner; markforskarna Curtis Dell, Peter Kleinman och John Schmidt; och forskningsledare Ray Bryant. För sin studie använde teamet Integrated Farm System Model, ett datorprogram utvecklat vid University Park som simulerar de stora biologiska och fysiska processerna och interaktionerna på en odling, nötkött eller mjölkgård.
Forskarna samlade in en rad fältdata om betessystem och gödselhantering och deras effekter på näringsförlust till miljön. Sedan matar de in denna fältdata i sin gårdsmodell för att utvärdera miljödynamiken hos fyra olika mjölkgårdar i alla typer av väder under 25 år.
Jämföra effekterna av instängning och beteshantering
En simulering modellerade produktion på en instängd gård som innehöll en besättning på 85 stora -inramade Holsteins, som var och en producerar 22 000 pund mjölk varje år och 76 ersättningskvigor. Boskapslogistik
Ännu en modellerad produktion på en förlossningsgård med en besättning på 100 måttligt ramade holsteiner och 80 ersättningskvigor. Varje ko i detta system producerade 18 500 pund mjölk varje år.
En tredje typ av gård i modellen hade också 100 holsteiner med genomsnittlig ramstorlek och 80 ersättningskvigor. Men i detta system kunde korna beta i upp till 7 månader varje år. Varje ko i detta system producerade också 18 500 pund mjölk varje år.
Den sista gården i modellen hade en besättning på 130 korsade korsade Holstein/Jersey-kor och 95 ersättningskvigor. Denna besättning hölls utomhus året runt, kalvades på våren när fodertillgången var som störst och sköttes med växelbete under sommaren. Kor i detta system producerade nästan 9 000 färre pund mjölk per ko varje år än kor i instängningssystemet med högst produktion.
Alla fyra systemen var inställda på att producera i stort sett samma mängd mjölk – justerat för fett och protein – på samma mark. Genom att standardisera den totala mjölkproduktionen över de fyra produktionssystemen kunde man bättre jämföra de olika miljöpåverkan mellan systemen.
Modellen genererade uppskattningar för ammoniakutsläpp från gödsel, markens denitrifikationshastigheter, nitratläckageförluster, jorderosion och fosforförluster från avrinning på fältet. Uppskattningar för utsläpp av koldioxid, metan och dikväveoxid från både primärproduktion och sekundär produktion av bekämpningsmedel, bränslen, elektricitet och andra resurser övervägdes också.
En fläkt av frisk luft
Forskarna fann att de totala utsläppen av växthusgaserna metan, dikväveoxid och koldioxid var 8 procent lägre i utomhusproduktionssystem året runt än i högproduktionssystemen. Den största vinsten? Att hålla mjölkkor utomhus året runt minskade ammoniakutsläppen med cirka 30 procent.
"Luftkvaliteten är ett stort miljöproblem som mejeriproducenter står inför idag, och det är svårt att kontrollera", säger Rotz. "Att få ut kor ur ladugårdar är en nyckelfaktor för att minska ammoniakutsläppen, eftersom det minskar mängden gödsel som behöver hanteras och lagras innan den används som gödsel. Detta är särskilt viktigt under sommaren, då utsläppen från lagrad gödsel ökar.”
Att hålla kor utomhus bidrog också till att minska bränsleanvändningen och de resulterande koldioxidutsläppen från jordbruksutrustning, eftersom producenterna inte behövde plantera och skörda så mycket foder till sin boskap. De genomsnittliga nettoutsläppen av växthusgaser från gården minskade med cirka 10 procent genom att hålla besättningen utomhus året runt. När åkrar som tidigare användes för fodergrödor omvandlades till fleråriga gräsmarker för bete, klättrade kolbindningsnivåerna från noll till så högt som 3 400 pund per hektar varje år.
"Fördelarna med kolbindning ökar verkligen", säger Rotz. "När jordbruksmark övergår från roterade grödor till fleråriga gräsmarker, kan du bygga upp mycket kol i jorden och avsevärt minska ditt koldioxidavtryck under 20 till 30 år."
Forskarna beräknade också det koldioxidavtryck som efterlämnats av kor i vart och ett av de fyra hanteringssystemen för varje kilo mjölk som produceras. De fann att en välskött mjölkbesättning som hölls utomhus året runt lämnade ett koldioxidavtryck som är 6 procent mindre än det för en högproduktionsbesättning som hålls i ladugårdar.
Även om den instängda kon producerade 22 000 pund mjölk varje år och den födosökande kon endast producerade 13 000 pund, var den totala mängden mjölkprotein och fett som producerades på de två gårdarna i stort sett densamma, eftersom de födosökande korna producerade mjölk med mer fett och protein. Dessutom stödde samma mängd mark ett större antal av korsade korsningar av Holstein/Jersey med små ramar.
Vattenkvalitet vinner också
Det som är bra för luften är också bra för vattnet. När högproducerande mjölkkor hölls i ladugårdar året runt, var den tillhörande sedimenterosionen från odling av majs och alfalfa för foder i genomsnitt 2 500 pund per hektar. Men när kor föda på fleråriga gräsmarker – deras dieter kompletterade efter behov med köpt foder – sjönk sedimenterosionen med 87 procent till ett genomsnitt på 330 pund per hektar. Avrinning av fosfor, en stor förorening i Chesapeake Bay Watershed, minskade från cirka 57 pund per hektar till 44 pund per hektar.
"Modelresultaten stöds av år av fältarbete, så de är i linje med vad vi förväntade oss", säger Rotz. "Nu kommer vi att använda den här modellen för att utvärdera andra begränsningsstrategier för både betes- och boskapsuppfödningssystem."
Denna forskning är en del av Climate Change, Soils, and Emissions, ett nationellt ARS-program (#212) som beskrivs på www.nps.ars.usda.gov.
Kontakta Ann Perry för att nå forskare som nämns i den här artikeln , USDA-ARS Information Staff, 5601 Sunnyside Ave., Beltsville, MD 20705-5129; (301) 504-1628.
