Welkom bij
Moderne landbouw
!
Noot van de redactie: Dit artikel is geschreven door Ann Perry, Informatiestaf van de Agricultural Research Service, en komt uit het Agricultural Research Magazine van de ARS.
Elk jaar produceert een forse melkkoe, weggestopt in een knusse schuur, meer dan 20.000 pond melk, samen met een indrukwekkende hoeveelheid mest en een scala aan gassen. Nieuw modelwerk door een team van de Agricultural Research Service in University Park, Pennsylvania, suggereert dat een melkkoe die het hele jaar door in de vrije natuur leeft, een duidelijk kleinere ecologische hoefafdruk kan achterlaten dan haar meer beschutte zussen.
Landbouwingenieur Al Rotz leidde een team van wetenschappers van de ARS Pasture Systems and Watershed Management Research Unit door middel van een modelstudie die evalueerde hoe verschillende managementsystemen op een typische melkveehouderij in Pennsylvania van 250 hectare het milieu zouden beïnvloeden . "Als we proberen één omgevingsfactor in dit complexe productiesysteem te verminderen, kunnen we uiteindelijk andere factoren vergroten", zegt Rotz. "Het is dus echt nodig om alle milieuaspecten samen te bekijken."
Verschillende andere wetenschappers van het ARS University Park werkten mee aan het project, waaronder dierenwetenschapper Kathy Soder; plantenfysioloog Howard Skinner; bodemwetenschappers Curtis Dell, Peter Kleinman en John Schmidt; en onderzoeksleider Ray Bryant. Voor zijn onderzoek gebruikte het team het Integrated Farm System Model, een computerprogramma ontwikkeld in University Park dat de belangrijkste biologische en fysische processen en interacties op een gewas-, vlees- of melkveebedrijf simuleert.
De wetenschappers verzamelden een reeks veldgegevens over beweidingssystemen en mestbeheer en hun effecten op het verlies van voedingsstoffen naar het milieu. Vervolgens voeren ze deze veldgegevens in hun bedrijfsmodel in om de omgevingsdynamiek van vier verschillende melkveebedrijven in alle weersomstandigheden gedurende 25 jaar te evalueren.
Eén simulatie modelleerde productie op een gesloten boerderij met een kudde van 85 grote - ingekaderde Holsteins, die elk elk jaar 22.000 pond melk produceren, en 76 vervangende vaarzen.Livestock Logistics
Een andere gemodelleerde productie op een gesloten boerderij met een kudde van 100 middelmatig gebouwde Holsteins en 80 vervangende vaarzen. Elke koe in dit systeem produceerde elk jaar 18.500 pond melk.
Een derde type bedrijf in het model had ook 100 Holsteins met gemiddelde framemaat en 80 vervangende vaarzen. Maar in dit systeem konden de koeien wel 7 maanden per jaar grazen. Elke koe in dit systeem produceerde ook elk jaar 18.500 pond melk.
De laatste boerderij in het model had een kudde van 130 gekruiste Holstein/Jersey koeien met klein frame en 95 vervangende vaarzen. Deze kudde werd het hele jaar buiten gehouden, gekalfd in het voorjaar wanneer de beschikbaarheid van ruwvoer het grootst was, en werd beheerd met wisselende beweiding in de zomer. Koeien in dit systeem produceerden elk jaar bijna 9.000 kilo minder melk per koe dan koeien in het opsluitingssysteem met de hoogste productie.
Alle vier de systemen waren ingesteld om in wezen dezelfde hoeveelheid melk te produceren - gecorrigeerd voor vet en eiwit - op hetzelfde land. Door de totale melkproductie over de vier productiesystemen te standaardiseren, konden de verschillende milieueffecten van de verschillende systemen beter worden vergeleken.
Het model genereerde schattingen voor ammoniakemissies uit mest, bodemdenitrificatiesnelheden, nitraatuitspoelingsverliezen, bodemerosie en fosforverliezen door veldafvoer. Schattingen voor de uitstoot van kooldioxide, methaan en lachgas door zowel de primaire productie als de secundaire productie van pesticiden, brandstoffen, elektriciteit en andere hulpbronnen werden ook overwogen.
De onderzoekers ontdekten dat de totale uitstoot van de broeikasgassen methaan, distikstofoxide en kooldioxide 8 procent lager was in de buitenproductiesystemen die het hele jaar door geopend zijn dan in de productiesystemen met hoge productie. De grootste beloning? Door melkkoeien het hele jaar buiten te houden, daalde de ammoniakemissie met ongeveer 30 procent.
"Luchtkwaliteit is tegenwoordig een groot milieuprobleem waarmee zuivelproducenten worden geconfronteerd en het is moeilijk te controleren", zegt Rotz. “Koeien uit de stallen halen is een sleutelfactor bij het verminderen van de ammoniakemissie, omdat het de hoeveelheid mest vermindert die moet worden verwerkt en opgeslagen voordat deze wordt gebruikt voor kunstmest. Dit is vooral belangrijk in de zomer, wanneer de uitstoot van opgeslagen mest toeneemt.”
Door koeien buiten te houden, werd ook het brandstofverbruik en de daaruit voortvloeiende kooldioxide-uitstoot van landbouwmachines verminderd, omdat producenten minder voer voor hun vee hoefden te planten en te oogsten. De gemiddelde netto uitstoot van broeikasgassen daalde met ongeveer 10 procent door de kudde het hele jaar door buiten te houden. Toen velden die vroeger werden gebruikt voor voedergewassen, werden omgezet in meerjarige graslanden voor begrazing, steeg het niveau van koolstofvastlegging van nul tot zo hoog als 3.400 pond per acre per jaar.
"De voordelen van koolstofvastlegging kloppen echt", zegt Rotz. "Wanneer landbouwgrond wordt overgezet van wisselende gewassen naar meerjarig grasland, kun je veel koolstof in de bodem opbouwen en je ecologische voetafdruk gedurende 20 tot 30 jaar aanzienlijk verkleinen."
De wetenschappers berekenden ook de ecologische voetafdruk die koeien achterlaten in elk van de vier managementsystemen voor elke kilo geproduceerde melk. Ze ontdekten dat een goed beheerde melkveestapel die het hele jaar door buiten werd gehouden een ecologische voetafdruk achterliet die 6 procent kleiner was dan die van een hoogproductieve melkveestapel die in schuren werd gehouden.
Hoewel de opgesloten koe elk jaar 22.000 pond melk produceerde en de foeragerende koe slechts 13.000 pond, was de totale hoeveelheid geproduceerd melkeiwit en -vet op de twee boerderijen in wezen hetzelfde, omdat de foeragerende koeien geproduceerde melk met meer vet en eiwit. Bovendien ondersteunde dezelfde hoeveelheid land een groter aantal gekruiste Holstein/Jersey-koeien met een klein frame.
Wat goed is voor de lucht, is ook goed voor het water. Toen hoogproductieve melkkoeien het hele jaar door in schuren werden gehouden, bedroeg de daarmee gepaard gaande sedimenterosie door het verbouwen van maïs en alfalfa voor voer gemiddeld 2.500 pond per hectare. Maar toen koeien foerageerden op overblijvende graslanden - hun dieet indien nodig aangevuld met gekocht voer - daalde de sedimenterosie met 87 procent tot een gemiddelde van 330 pond per acre. De afvoer van fosfor, een belangrijke verontreinigende stof in de Chesapeake Bay Watershed, daalde van ongeveer 57 pond per acre tot 44 pond per acre.
"De modelresultaten worden ondersteund door jarenlang veldwerk, dus ze komen overeen met wat we verwachtten", zegt Rotz. "Nu gaan we dit model gebruiken om andere mitigatiestrategieën te evalueren voor zowel begrazing als opgesloten veehouderijsystemen."
Dit onderzoek maakt deel uit van Climate Change, Soils, and Emissions, een nationaal ARS-programma (#212) beschreven op www.nps.ars.usda.gov.
Als u de in dit artikel genoemde wetenschappers wilt bereiken, neemt u contact op met Ann Perry , USDA-ARS Informatiepersoneel, 5601 Sunnyside Ave., Beltsville, MD 20705-5129; (301) 504-1628.
