編集者注:この記事は、農業研究サービス情報スタッフのアン ペリーによって書かれ、ARS の農業研究マガジンから提供されました。
毎年、こぢんまりとした納屋に閉じ込められた大きな乳牛は、より多くの乳を生産します20,000 ポンド以上の牛乳、大量の肥料、さまざまなガスが含まれています。ペンシルバニア州ユニバーシティ パークの農業研究サービス チームによる新しいモデリング作業は、大自然の中で一年中生活している乳牛は、より保護された姉妹よりも著しく小さい生態学的蹄跡を残す可能性があることを示唆しています。
農業技術者の Al Rotz 氏は、ARS 牧草地システムおよび流域管理研究ユニットの科学者チームを率いて、典型的な 250 エーカーのペンシルベニア州の酪農場におけるさまざまな管理システムが環境に与える影響を評価するモデリング研究を行いました。 . 「この複雑な生産システムで 1 つの環境要因を削減しようとすると、他の要因が増加する可能性があります」と Rotz 氏は言います。 「そのため、すべての環境側面を一緒に見る必要が本当にあります。」
動物科学者のキャシー・ソーダーを含む数人のARSユニバーシティ・パークの科学者がプロジェクトに協力しました。植物生理学者のハワード・スキナー。土壌科学者のカーティス・デル、ピーター・クラインマン、ジョン・シュミット。と研究リーダーのレイ・ブライアント。その研究のために、チームは Integrated Farm System Model を使用しました。これはユニバーシティ パークで開発されたコンピューター プログラムで、作物、牛肉、または酪農場における主要な生物学的および物理的プロセスと相互作用をシミュレートします。
科学者たちは、放牧システムと糞尿管理、およびそれらが環境への栄養損失に及ぼす影響に関するさまざまなフィールド データを収集しました。次に、このフィールド データを農場モデルに入力して、25 年間にわたるあらゆる種類の天候における 4 つの異なる酪農場の環境動態を評価しました。
閉じ込め管理と放牧管理の影響の比較
あるシミュレーションでは、85 頭の大型牛の群れを含む閉鎖農場での生産をモデル化しました。 - 毎年 22,000 ポンドの牛乳を生産するホルスタイン牛と 76 頭の交替用雌牛.家畜の物流
100 頭の中型ホルスタイン種と 80 頭の交替用雌牛の群れを持つ監禁農場での別のモデル生産。このシステムの各牛は、毎年 18,500 ポンドの牛乳を生産しました。
このモデルの 3 番目のタイプの農場にも、平均的なフレーム サイズのホルスタイン 100 頭と 80 頭の交替用雌牛がありました。しかし、このシステムでは、牛は毎年最大7か月間草を食むことができました.このシステムの各牛は、毎年 18,500 ポンドの牛乳も生産しました。
モデルの最後の農場には、130 頭の小型ホルスタイン/ジャージー種の交配種の牛と 95 頭の交配種牛の群れがありました。この群れは一年中屋外で飼育され、飼料の入手可能性がピークに達した春に分娩され、夏の間は輪番放牧で管理されました。このシステムの乳牛は、年間生産量が最も多い監禁システムの乳牛よりも、牛 1 頭あたり約 9,000 ポンド少ない牛乳を生産しました。
4 つのシステムはすべて、同じ土地で本質的に同じ量の牛乳 (脂肪とタンパク質を調整したもの) を生産するように設定されました。 4 つの生産システム全体で牛乳の総生産量を標準化することで、システム全体のさまざまな環境への影響をより適切に比較できるようになりました。
モデルは、糞尿からのアンモニア排出量、土壌脱窒率、硝酸塩浸出損失、土壌浸食、および圃場流出によるリン損失の推定値を生成しました。農薬、燃料、電力、およびその他の資源の一次生産と二次生産の両方からの二酸化炭素、メタン、および亜酸化窒素の排出量の見積もりも考慮されました。
新鮮な空気の息吹
研究者は、温室効果ガスのメタン、亜酸化窒素、および二酸化炭素の総排出量が、高生産の密閉システムよりも年間を通して屋外生産システムで 8% 少ないことを発見しました。最大の見返りは？乳牛を一年中屋外で飼育すると、アンモニアの排出量が約 30% 減少しました。
「空気の質は、今日の酪農生産者が直面している大きな環境問題であり、制御するのは困難です」と Rotz 氏は言います。 「納屋から牛を追い出すことは、肥料として使用する前に処理および保管する必要がある糞尿の量を減らすため、アンモニアの排出を軽減する上で重要な要素です。これは、貯蔵された肥料からの排出量が増加する夏の間、特に重要です。」
牛を屋外で飼育することは、燃料の使用量を削減し、その結果、農機具からの二酸化炭素排出量を削減するのにも役立ちました。生産者は家畜用の飼料を植えて収穫する必要がなくなったからです。農場での温室効果ガスの正味平均排出量は、年間を通して牛群を屋外に保つことで約 10% 減少しました。以前は飼料作物に使用されていた畑が放牧用の多年生草地に転換されたとき、炭素隔離レベルは毎年ゼロから 1 エーカーあたり 3,400 ポンドにまで上昇しました。
「炭素隔離のメリットは本当に計り知れません」と Rotz 氏は言います。 「農地が輪作作物から多年生草地に移行すると、土壌に大量の炭素が蓄積され、二酸化炭素排出量を 20 ～ 30 年間大幅に削減できます。」
科学者たちはまた、生産された牛乳 1 ポンドごとに 4 つの管理システムのそれぞれで牛が残した二酸化炭素排出量を計算しました。彼らは、適切に管理された酪農群を一年中屋外で飼育した場合、納屋で飼育した生産量の多い乳牛群よりも二酸化炭素排出量が 6% 少ないことを発見しました。
監禁された牛は毎年 22,000 ポンドの牛乳を生産し、採餌牛は 13,000 ポンドしか生産しませんでしたが、2 つの農場で生産された乳タンパク質と脂肪の総量は本質的に同じでした。より多くの脂肪とタンパク質を含む牛乳を生産しました。さらに、同量の土地で、より多くの小柄なホルスタイン/ジャージー種の交配種の牛を養うことができました。
水質も勝つ
空気に良いものは水にも良い。生産性の高い乳牛が一年中牛舎で飼われていた場合、飼料用のトウモロコシとアルファルファの成長に伴う堆積物浸食は、平均して 1 エーカーあたり 2,500 ポンドでした。しかし、牛が多年生の草地で採餌した場合 (必要に応じて購入した飼料で餌を補った場合)、堆積物の侵食は 87% 減少し、1 エーカーあたり平均 330 ポンドになりました。チェサピーク湾流域の主要な汚染物質であるリンの流出は、エーカーあたり約 57 ポンドから 44 ポンドに減少しました。
「モデルの結果は、何年にもわたるフィールドワークによって裏付けられているため、私たちが期待したものと一致しています」と Rotz 氏は言います。 「今度は、このモデルを使用して、放牧と閉じ込めの畜産システムの両方に対する他の緩和戦略を評価します。」
この研究は、www.nps.ars.usda.gov で説明されている ARS 国家プログラム (#212) である気候変動、土壌、排出量の一部です。
この記事で言及されている科学者に連絡するには、アン ペリーに連絡してください 、USDA-ARS 情報スタッフ、5601 Sunnyside Ave.、Beltsville、MD 20705-5129; (301) 504-1628.
