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L'Informatore agrario   Fieragricola 2012 - ridurre l'impatto ambientale e i costi di produzione aumentando l'efficenza d'uso delle risorse - nutrizione e gestione - antonello cannas
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  • Greenhouse Effect
    Energy from the sun drives the earth’s weather and climate, and heats the earth’s surface; in turn, the earth radiates energy back into space. Atmospheric greenhouse gases (water vapor, carbon dioxide, and other gases) trap some of the outgoing energy, retaining heat somewhat like the glass panels of a greenhouse.
    Without this natural “greenhouse effect,” temperatures would be much lower than they are now, and life as known today would not be possible. Instead, thanks to greenhouse gases, the earth’s average temperature is a more hospitable 60°F. However, problems may arise when the atmospheric concentration of greenhouse gases increases.
    Since the beginning of the industrial revolution, atmospheric concentrations of carbon dioxide have increased nearly 30%, methane concentrations have more than doubled, and nitrous oxide concentrations have risen by about 15%. These increases have enhanced the heat-trapping capability of the earth’s atmosphere.
    Source: http://www.epa.gov/globalwarming/climate/index.html
  • Feeding @ 8am, 1pm and 6pm: 30%, 30%, and 40%
    Feeding @ 8am and 4pm: 40% and 60%
  • Transcript

    • 1. Ridurre l'impatto ambientale e i costi di produzione aumentando l'efficienza d'uso delle risorse: aspetti nutrizionali e gestionali Antonello Cannas Università di Sassari Luca Battaglini, Università di Torino Luisa Biondi, Università di Catania Marcello Mele, Università di Pisa Enrico Sturaro, Università di Padova
    • 2. 1. Basi biologiche della produzione di gas serra – Gas serra e C footprint – Gas serra da fermentazioni ruminali ed enteriche – Gas serra derivanti dalle deiezioni animali 2. Alimentazione e produzione di gas serra – Composizione della razione – Ingestione – Additivi 3. Principali effetti tecniche di allevamento – Effetto livello produttivo – Specie – Tecniche di allevamento ed efficienza gestionale – Sistemi produttivi alpini o di alta montagna 4. Conclusioni
    • 3.  nell’utimo secolo forte aumento concentrazione dei gas ad effetto serra, che riflettono calore verso la terra  ⇑ delle temperature  aumento causato dall’uomo o da eventi astronomici?
    • 4. Carbon footprint (impronta del carbonio): quantità di gas serra (come CO2 eq) per un certo prodotto od attività Unità di misura in zootecnia: kg di CO2 eq. per animale per giorno o anno kg di CO2 eq./kg di latte o carne kg di CO eq./kg di SS ingerita  L’effetto serra è diverso per i diversi gas coinvolti  Gli effetti delle emissioni si uniformano con la “CO2 equivalente” (IPCC 2007): Anidride carbonica 1 kg di CO2= 1 kg di CO2 equivalente Metano 1 kg di CH4= 25 kg di CO2 equivalente Nitrossido di azoto 1 kg di N2O= 298 kg di CO2 equivalente Terminologia
    • 5. Zootecnia: impatto su GHG FAO (2006) Contributo zootecnia alle emissioni totali di gas serra (in CO2 equivalenti) di origine antropica = 18% (incluso uso suoli) • CO2 = 9 %; CH4 = 37 %; N20 = 65 % IPCC (2007) Contributo agricoltura alle emissioni totali di gas serra (in CO2 equivalenti) di origine antropica = 13.5% FAO (2010) Contributo filiera bovini da latte alle emissioni antropogeniche totali di gas serra (in CO2 equivalenti) = • 4.0% (filiera del latte e carne prodotta in allevamenti da latte) • 2.7% senza includere il contributo della carne prodotta
    • 6. Polli 0.00% Bovini dalatte 53.90% Bovini dacarne 24.43% Bufalini 0.02% Caprini 0.61% Equini 0.01% Ovini 7.08% Suini 13.95% Conigli 0.00% Emissione totale di GHG del settore delle produzioni animali in Italia Emissione totale di GHG del settore delle produzioni animali in Italia (Atzori, Mele, Pulina, 2010) Emissioni GHG agricoltura: 6.6% del totale, zootecnia 3%Emissioni GHG agricoltura: 6.6% del totale, zootecnia 3%
    • 7. Assorbimento di:  CO2 nelle colture (C biomassa vegetale = 40% SO)  C nei prodotti animali (latte, carne, animali vivi) Emissioni dirette di: CO2: respirazione animale, reflui (non considerate) CH4: fermentazioni enteriche, fermentazione dei reflui N2O: reflui, fertilizzazione delle colture Emissioni indirette per: Uso e cambiamento d’uso del suolo Produzione, condizionamento,trasporto alimenti zootecnici Uso energia CO2 eq nelle aziende zootecniche emissioni– assorbimento
    • 8. GHG e specie animale Specie Fermentazioni enteriche, % Reflui, % Bovini da latte 79 21 Bovini da carne 67 33 Suini 12 88 Avicoli 0 100 Emissioni annuali: enteriche vs. deiezioni
    • 9. Biochimismo AGV ruminali Acetato: C6H12O6  2 C2H402 + 2 CO2 + 8 H Butirrato: C6H12O6  C4H802 + 2 CO2 + 4 H Propionato: ½C6H12O6  piruvato+CO2fumarato+ 2H C3H602 + CO2 ½C6H12O6 C3H602 (lattato)-H2O acrilato + 2H  C3H602 Metanogeni HCOOH + 6 H  CH4 + 2 H2O CO2 + 8 H  CH4 + 2 H2O La produzione di CH4 per i ruminanti è un’esigenza fisiologica
    • 10. Rapporto concentrati:foraggi e AGV ruminali % concentrato: fieno %acidigrassivolatili Razioni ricche in foraggi: alta produzione di metano e CO2 Razioni ricche in concentrati: bassa produzione metano e CO2 • perdita energetica da CH4: 5 -10 % dell’ E.L. della razione
    • 11. Metano (CH4) prodotto ed emesso quando le deiezioni sono conservate in condizioni anaerobiche e in forma liquida o semiliquida (stoccaggio di lungo periodo)  ⇑ con deiezioni “ricche” Allevamenti bovini con vasconi di lungo stoccaggio Allevamenti senza terra (suinicoli, avicoli, cunicoli) deiezioni secche o quelle liberate al pascolo non portano alla produzione di quantità significative di metano (condizioni aerobiche) GHG da deiezioni e reflui zootecnici
    • 12. GHG da deiezioni e reflui zootecnici Nitrossido di N (N2O) 65% delle emissioni Emissioni dirette  processi aerobici di nitrificazione (NH4 + ⇒ NO3 - ) dell’ammoniaca contenuta nelle deiezioni seguiti da processi anaerobici di denitrificazione (NO3 - ⇒ N2O ⇒ N2)  da trattamento deiezioni solide  da animali che liberano le deiezioni nel suolo (feedlot o animali al pascolo) Emissioni indirette  processi di volatilizzazione di NH3 e NOx e percolamentoI trattamenti aerobici delle deiezioni (fra cui lo spandimento) riducono le emissioni di metano ma aumentano quelle di protossido di azoto (FAO, 2006)
    • 13. 1. Basi biologiche della produzione di gas serra – Gas serra e C footprint – Gas serra da fermentazioni ruminali ed enteriche – Gas serra derivanti dalle deiezioni animali 2. Alimentazione e produzione di gas serra – Composizione della razione – Ingestione – Additivi 3. Principali effetti tecniche di allevamento – Effetto livello produttivo – Specie – Tecniche di allevamento ed efficienza gestionale – Sistemi produttivi alpini o di alta montagna 4. Conclusioni
    • 14. Si riduce la produzione di metano nel rumine per kg di alimento usato quando:  aumenta l’ingestione giornaliera (⇓ la digeribilità, ⇑ % di ac. propionico) ⇓ la % di fibra e foraggi nella razione, ⇑ la % di concentrati, di amido e zuccheri  si aumenta la degradabilità dell’amido  si migliora la qualità dei foraggi  si macina la fibra  si aggiungono grassi insaturi alla razione  si usano alcuni additivi Alimentazione e produzione di metano
    • 15. Alimentazione: lipidi vegetali Effetto della somministrazione di lino estruso in quantità crescenti Martin et al, 2007Martin et al, 2007 Effetti: -3.8% di metano per ogni 1% lipidi aggiunti alla dieta (Martin et al., 2010) Oltre il 6% di grasso nella dieta possibili effetti negativi sulla digeribilità della fibra e sul contenuto di grasso nel latte A livello ruminale catturano H2 nei processi di bioidrogenazione e inibiscono i metanogeni
    • 16. Altre strategie di mitigazione dell’emissione di metano Metabolismo H2 Ridurre la produzione di H2 promuovere vie alternative per la sua utilizzazione Batteri metanogeni Utilizzare sostanze inibenti  Uso di biotecnologie  vaccinazione: - 8% di CH4 (Wright et al., 2004); poco ripetibile  probiotici: batteri acetogeni (ma bassa efficienza uso H2), lieviti (risposte incerte e molto variabili; pochi dati in vivo)  defaunazione: - 20% di CH4 (Morgavi et al., 2008); residui nei prodotti?  Uso di additivi
    • 17. Uso di additivi
    • 18. Mitigazione GHG da deiezioni e reflui zootecnici CH4  Produrre deiezioni “povere” di SO fermentescibile  Compostaggio aerobico, produzione anaerobica biogas N20  Riduzione concentrazione e migliore sincronizzazione N delle razioni  riduzione N deiezioni  Riduzione concimazioni pascoli e colture foraggere  Additivi per ridurre processi di denitrificazione Possibili riduzioni complessive di emissioni di N20 del 10-20% (Mosier et al., 1998)
    • 19. 1. Basi biologiche della produzione di gas serra – Gas serra e C footprint – Gas serra da fermentazioni ruminali ed enteriche – Gas serra derivanti dalle deiezioni animali 2. Alimentazione e produzione di gas serra – Composizione della razione – Ingestione – Additivi 3. Principali effetti tecniche di allevamento – Effetto livello produttivo – Specie – Tecniche di allevamento ed efficienza gestionale – Sistemi produttivi alpini o di alta montagna 4. Conclusioni
    • 20.  la produzione di GHG aumenta in termini assoluti col crescere del livello produttivo per l’aumento dell’ingestione Tuttavia:  Per kg di prodotto (latte, carne), diminuisce al crescere del livello produttivo  I gas prodotti per il mantenimento degli animali sono diluiti in una maggiore quantità di prodotto Gli animali molto produttivi usano razioni con meno foraggi e fibra GHG e livello produttivo
    • 21. GHG e livello produttivo (Kirchgessner et al., 1991)gdimetanoperkglatte Produzione di latte (kg/d) CO2 eq/kg di latte: da 1.3 (USA, Europa) a 7.5 (Africa, Asia)
    • 22. L’aumento della produttività non sempre si accompagna a diminuzioni nette di GHG, perché:  minori produzioni di CH4 enterico ma maggiori emissioni dalle deiezioni per calo digeribilità (Johnson et al., 2000)  con più latte per capo si ha una riduzione del numero di animali che è necessario allevare per fare latte ma: − forte riduzione della carne prodotta da animali da latte − è necessario allevare più animali da carne per mantenere costante la produzione complessiva di carne − emissioni complessive (latte + carne) variano poco (Zehetmeier et al., 2012)  maggiore uso di alimenti extra-aziendali GHG e livello produttivo
    • 23. Riduzione della C footprint:  sino a -25% di metano migliorando l’efficienza riproduttiva degli allevamenti (Garnsworthy, 2004)  ridurre età al primo parto - 8% metano in vacche da latte con un serio piano di controllo delle mastiti (Stott et al., 2010)  riduzione patologie In generale, migliorare la carriera produttiva utile e l’efficienza produttiva, ridurre le categorie improduttive GHG e tecniche di allevamento
    • 24. Riduzione della C footprint al PASCOLO:  aumentare il carico animale e la velocità di rotazione nell’uso dei pascoli (McCaughey et al., 1997):  - 21% di metano passando da 1 a 2 vitelloni per ha  - 9% di metano passando da pascolamento continuo a pascolamento a rotazione  - 25% di metano pascolando leguminose vs. graminacee  limitare gli eccessi di azoto (concimazioni, orari di pascolamento) GHG e tecniche di pascolamento
    • 25. GHG e specie animale Ovini e caprini vs. bovini PRO: > ritmi di accrescimento (come % del PV) > prolificità, più breve periodo nascita-primo parto, carriera produttiva più lunga (adulti) CONTRO: > livello di ingestione, < produzioni di latte (non sempre) per kg di PV, > movimento  8.6 CO2 eq/kg di PV in ovini da carne vs. 10.5 CO2 eq/kg di PV in bovini da carne (Ledgard et al., 2011; NZ)  Valori simili tenendo conto del fatto che parte della carne bovina è prodotta da bovini da latte  nessuna differenza confrontando allevamenti ovini e bovini da carne con tecniche di allevamento simili (Edwards-Jones et al. 2009; UK)
    • 26. Biologico Sistema di allevamento Convenzionale Alto rapporto foraggio:concentrato Bassa produttività Minore quantità di deiezioni accumulate in stalla Minor uso di fertilizzanti, fitofarmaci e mangimi Basso rapporto foraggio:concentrato Alta produttività Maggiore quantità di deiezioni accumulate in stalla Maggior uso di fertilizzanti, fitofarmaci e mangimi Biologico: kg di CO2 eq./kg di latte o carne in genere uguale o maggiore dei sistemi convenzionali
    • 27. I sistemi zootecnici di ambienti montani e la C footprint In generale: -a basso impatto anche in termini di emissioni di CO2 equivalente -interessante modello di integrazione sostenibile tra gestione delle superfici e processi produttivi Perché a basso impatto? -prevalente impiego di foraggi locali (erba da pascolo e fieni da prati e prati-pascoli permanenti )  catturano il C riducendo la produzione di GHG Battaglini et al., 2006, Garnett, 2010
    • 28.  specie e razze idonee (possibilmente autoctone) caratterizzate da capacità di adattamento a condizioni climatiche difficili e in grado di utilizzare convenientemente foraggi spontanei  riduzione di impiego: - di N da fertilizzanti di sintesi - di energia fossile - di alimenti concentrati  provenienti da ambienti distanti dalle aree montane  sostanziale riduzione delle emissioni per unità di superficie e per unità animale allevata  evitare -lavorazioni profonde dei suoli -conversioni di pascoli in arativi -gestioni pastorali scorrette Per un efficace controllo delle emissioni: quali scelte?
    • 29.  Le produzioni dirette di GHG dipendono da numerose variabili, fra loro intercorrelate  Numerose tecniche di mitigazione possibili  Numerose tecniche di mitigazione in fase di studio Le strategie di mitigazione devono tener conto:  di tutto il processo produttivo: interazione fra emissioni dirette ed indirette (LCA)  delle specie animali e delle attitudini produttive considerate  delle condizioni locali CONCLUSIONI

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