Metan w hodowli bydła mlecznego – wyzwania i rozwiązania
Obecnie producenci mleka borykają się z szeregiem wyzwań. Wysokie koszty produkcji oraz rosnące ceny pasz stanowią istotne obciążenie dla sektora. Dodatkowo, spadek cen mleka na rynku pogłębia trudności finansowe dla producentów. Brak pracowników w rolnictwie również stanowi istotny problem, utrudniając ciągłość działalności. Ponadto, narastające wymogi klimatyczne, w tym ograniczenia emisji metanu, stawiają dodatkowe wyzwania przed producentami mleka.
W ostatnich dziesięcioleciach produkcja mleka znacząco wzrosła – pozwoliły na to lepsze zarządzanie i genetyka, które poprawiły wydajność żywienia i obniżyły koszty. Niestety, produkcja mleka niesie ze sobą także negatywne skutki dla środowiska. Wiąże się to głównie z emisjami metanu (CH4), które związane są z procesem fermentacji mikroorganizmów w żwaczu zwierząt. Oznacza to, że gazy cieplarniane, wydzielane przez krowy podczas trawienia – zwłaszcza metan – mają duży wpływ na globalne ocieplenie.
Metan to silny gaz cieplarniany, którego potencjał globalnego ocieplenia wynosi aż 28 razy więcej niż ten dwutlenku węgla (CO2). Powstaje w jelitach i żwaczu krów oraz z rozkładu obornika, który stanowi 20% ogólnej emisji metanu przez przeżuwacze. Wydzielanie jelitowe stanowi aż 80%.
Układ trawienny przeżuwaczy jest przystosowany do efektywnego trawienia materiałów roślinnych. Archeony żwaczowe, czyli mikroorganizmy, wykorzystujące wodór i dwutlenek węgla do produkcji metanu i wody, pełnią istotną rolę w zmniejszaniu nadmiaru metabolicznego w organizmie żwacza, a otrzymywany wskutek tego metan, jest nieuniknionym produktem procesu.
Z tych powodów istnieje duże zainteresowanie badaniami, mającymi na celu zmniejszenie emisji metanu jelitowego przez bydło mleczne.
Cały sektor produkcji zwierzęcej odpowiada za 14,5% całkowitej globalnej emisji gazów cieplarnianych, z czego bydło mleczne stanowi 18,9% tych emisji, głównie z powodu jelitowego wydzielania metanu.
Produkcja gazów cieplarnianych
Ważnym tematem dyskusji w dzisiejszych czasach jest efekt cieplarniany, a przede wszystkim jego skutki dla nas oraz przyszłych pokoleń.
Naukowcy podkreślają, że przyczyny globalnego ocieplenia i efektu cieplarnianego są bardzo różnorodne, jednak zawsze zaznaczają, jak ogromny wpływ na pogorszenie stanu atmosfery mają gazy cieplarniane – takie jak metan i dwutlenek węgla. Mogą one pochodzić z naturalnych źródeł, np. powstawać wskutek erupcji wulkanów, pustynnienia obszarów, wycinki lasów czy emisji gazów z bagien.
Nie można jednak ignorować wkładu człowieka w zmiany klimatyczne. Produkcja energii elektrycznej, ogrzewanie domów, a nawet transport – one wszystkie stanowią około 60% wszystkich źródeł gazów cieplarnianych.
Przeżuwacze, czyli zwierzęta takie jak krowy czy owce, wydzielają do atmosfery więcej gazów niż zwierzęta określane jako “monogastryczne”, czyli te które mają tylko jedną komorę żołądka. Wynika to z faktu, że układ pokarmowy przeżuwaczy jest przystosowany do trawienia trudnych węglowodanów (np. celulozy), dzięki procesowi fermentacji. Mikroorganizmy w ich systemie produkują metan oraz inne lotne substancje organiczne, nazywane “gazami trawiennymi”.
Poza produktami, które powstają w przewodzie pokarmowym, istnieją jeszcze te, które pochodzą z codziennie wydalanych odchodów zwierzęcych. Takie niestrawione substancje organiczne w kale i moczu, są idealnym środowiskiem dla bakterii produkujących metan oraz różne związki azotowe.
Działa tu także zasada proporcjonalności – im więcej krowa produkuje mleka, tym mniej metanu wydziela na każdy kilogram tego mleka. Jednak bez względu na jego ilość, krowa nadal generuje pewną ilość CH4, co wynika z jej potrzeb fizjologicznych, związanych z przetrwaniem.
Metody mierzenia emisji metanu
Mierzenie emisji metanu u dużej liczby krów może stanowić duże wyzwanie. Metody takie jak użycie komór oddechowych (RC) są bardzo kosztowne i mało wydajne, dlatego zazwyczaj stosuje się je tylko w badaniach naukowych z ograniczoną liczbą zwierząt. Są one uważane, co prawda, za metodę najbardziej wiarygodną, ale trudno je porównywać innymi sposobami, ponieważ nie można równocześnie prowadzić pomiarów dla jednej krowy. Istnieją tańsze i bardziej przepustowe metody, takie jak SF6 lub GreenFeed, które nadają się do wykorzystywania na pastwiskach i w ekstensywnym hodowaniu, jednak ich koszty są zbyt wysokie przy badaniu dużej liczby zwierząt. Metody oparte na stężeniu metanu są mniej precyzyjne niż metody strumieniowe, ale przydają się w pomiarach na większą skalę, co jest potrzebne w ocenie genetycznej. Nadal potrzebne są badania nad zwiększeniem dokładności tych metod.
Wskaźniki pośrednie, jak te mierzone w mleku, choć mniej dokładne, są prostsze i tańsze w użyciu. Mogą pomóc w ocenie, które krowy produkują mniej metanu, co pomaga w hodowli zwierząt bardziej przyjaznych dla środowiska.
Istnieją zatem rozmaite metody pomiaru emisji metanu, które mają swoje zalety, jak i wady. Niektóre są bardziej precyzyjne, inne tańsze i łatwiejsze w stosowaniu, ale żadna nie jest stuprocentowo idealna. Badania nad ulepszaniem tych metod są wciąż potrzebne.
Dlaczego kondycja krów jest tak ważna?
W zarządzaniu stadami bydła, zawsze należy zwracać uwagę na ich kondycję. W przypadku krów mlecznych często do oceny stosuje się skalę Wildmana, nazywaną też BCS (Body Condition Scoring). Ma ona 5 stopni i pozwala na subiektywne opisanie zasobów energetycznych, które gromadzi dane zwierzę w swojej tkance tłuszczowej i mięśniowej, a także jest uważana za najlepszy sposób monitorowania właściwego żywienia krów. Taki system zapewnia zalecenia dotyczące osiągania odpowiedniej kondycji zwierzęcia przy rozmaitych czynnikach, takich jak wiek, wydajność, przeznaczenie lub stan fizjologiczny, a nawet aspekt ekonomiczny. W ten sposób można uniknąć poważnych problemów ze zdrowiem krów, których leczenie może być wyjątkowo kosztowne.
Okres cyklu produkcyjnego i reprodukcyjnego też ma duże znaczenie w kontekście dostosowywania kondycji krów. Za idealną uważana jest taka, która zapewnia optymalną produkcję mleka, zmniejsza ryzyko problemów zdrowotnych i reprodukcyjnych, a co więcej – maksymalizuje korzyści ekonomiczne.
Analiza składu pasz
W nowoczesnej hodowli zwierząt kluczowe znaczenie ma ich odpowiednie żywienie, które stanowi około 70-80% całkowitych kosztów produkcji zwierzęcej. Aby karmienie było efektywne, muszą pokrywać zapotrzebowanie bydła na energię oraz inne składniki odżywcze w ilościach i proporcjach, dostosowanych do ich potrzeb. Zarówno nadmiar, jak i niedobór którychkolwiek z nich może bardzo negatywnie wpływać efektywność produkcji, znacznie zmniejszać wydajność wykorzystania pasz i obniżając jakość samych produktów.
Potrzeby żywieniowe zwierząt różnią się w zależności od wielu czynników – gatunku, rasy, wieku, masy ciała, stanu fizjologicznego, a nawet przeznaczenia użytkowego. Są one również pod wpływem pracy hodowlanej, która ma na celu zwiększenie tempa wzrostu, poprawę wykorzystania pasz oraz zwiększenie produkcji mleka.
Składniki pasz różnią się od siebie pod względem wartości odżywczych, ich przyswajalności, zawartości energii, jakości białka, czy zdolności do zaspokajania potrzeb zwierząt. Skład chemiczny i wartość odżywcza pasz również są zależne od wielu czynników, przez co mogą różnić się w sporym zakresie. Te zmiany są szczególnie widoczne, gdy spojrzymy na pasze pochodzenia roślinnego, na których jakość mają wpływ klimat, rodzaj gleby, sposób nawożenia, odmiana roślin, etap dojrzewania, czy metoda zbioru. Działania podejmowane po zbiorze również są kluczowe – np. suszenie, fermentacja, tłoczenie lub przechowywanie. Pasze przemysłowe, które są produktem ubocznym lub czasem głównym różnych procesów technologicznych, także tworzą zróżnicowaną grupę, a ich skład chemiczny zależy od rodzaju użytych surowców oraz stosowanych technologii.
Istotnym jest nie tylko zrozumieć potrzeby żywieniowe poszczególnych zwierząt, ale także właściwa ocena wartości odżywczej dostępnych składników paszowych, które mogą pochodzić roślin, zwierząt lub być substancjami mineralnymi. Ważne, żeby te składniki były łatwo przyswajalne. Optymalne zaspokojenie potrzeb pokarmowych zwierząt poprzez znajomość ich wymagań i wartości odżywczej pasz, gwarantuje sukces w produkcji zwierzęcej.
Nowe trendy w dodatkach paszowych
Można wyróżnić kilka kluczowych obszarów, związanych z dodatkami paszowymi.
Jednym z nich są substancje, które pomagają lepiej wykorzystać składniki odżywcze z pasz, szczególnie tych dostarczanych do żwacza, jak pasze objętościowe. Warto podkreślić, że stosowanie nowych szczepów żywych kultur drożdży wspiera proces fermentacji w żwaczu oraz że dodawanie drożdży probiotycznych do diety przeżuwaczy jest korzystne, ponieważ sprzyja rozwojowi bakterii rozkładających celulozę. Dodatkowo, drożdże te pomagają utrzymać stabilne pH w żwaczu i zapobiegają kwasicy, czyli zakwaszeniu żwacza.
W zarządzaniu żywieniem bydła ważne jest, aby dokładnie dostosować dietę do potrzeb poszczególnych grup zwierząt w obrębie farmy. Precyzyjne żywienie opiera się na wykorzystaniu dostępnych hodowcom źródeł informacji, ich analizie oraz zastosowaniu na podstawie uzyskanych skutecznych rozwiązań, które zwiększają rentowność produkcji mleka. Podstawowym źródłem danych są tu raporty z Polskiej Federacji Hodowców Bydła i Producentów Mleka. Ponadto, można wskazać na systemy zarządzania stadami jako narzędzie codziennego zbierania informacji o zwierzętach, które często są zintegrowane z systemami udojowymi na fermach, ale mogą również funkcjonować niezależnie.
FPCM - Fat and protein corrected milk
Jeśli badania są przeprowadzane na farmie, to podstawą do mierzenia wydajności jest jeden kilogram mleka, które zawiera dostosowaną zawartość białka i tłuszczu – nazywane mlekiem FPCM (Fat and protein corrected milk). Jest ono gotowe do sprzedaży na terenie farmy w kraju, w którym owe badanie było przeprowadzone. Zastosowanie FPCM pozwala na obiektywne porównanie farm, które różnią się np. metodami hodowli i karmienia zwierząt. FPCM można obliczyć za pomocą specjalnego wzoru, w którym należy pomnożyć ilość wyprodukowanego mleka przez stosunek energii mleka z danej farmy (lub regionu) do energii standardowego mleka z 4% tłuszczu i 3,3% białka.
Czasem standardowe mleka może wymagać zmiany składu – w takim wypadku do obliczeń nowego standardu można wykorzystać specjalne równanie energii. Później to równanie jest stosowane do ponownego obliczenia FPCM. Z kolei zawartość laktozy w mleku jest stała i wynosi 4,85%.
Metan pochodzący z jelit odpowiada za 17% globalnej emisji CH4 i 3,3% całkowitej emisji gazów cieplarnianych pochodzących z działalności człowieka.
Biomix Smart Reduktor
Głównym celem projektu Biomix sp. z o.o. jest stworzenie suplementu mineralno-witaminowego dla przeżuwaczy, który ma ograniczać produkcję metanu w ich żwaczach. Zespół projektowy planuje opracować nowoczesną technologię i unikatową formułę tego dodatku, który zostanie nazwany “Biomix Smart Reduktor GC”. Następnie zostanie on przetestowany i wprowadzony do użytku w gospodarstwach hodujących bydło mleczne.
Hodowla zwierząt odpowiada za 18% globalnych emisji gazów cieplarnianych, czyli więcej niż emisji pochodzących z transportu, które wynoszą 14%. Przeżuwacze, takie jak krowy, w procesie fermentacji w żwaczu, gdzie przekształcają paszę o niskiej wartości energetycznej w mleko o wysokiej wartości energetycznej, są odpowiedzialne za około 40% produkcji metanu. Średnio krowa emituje około 100 kg metanu rocznie. Zmniejszenie tej emisji jest kluczowe, gdyż metan pochodzący z fermentacji w żwaczu obniża wydajność pasz i zwiększa koszty utrzymania zwierząt nawet o 12%.
Nowy produkt ma na celu redukcję strat energetycznych w żwaczu poprzez zmniejszenie produkcji metanu przez mikroorganizmy. Skutki jego zastosowania obejmują lepsze wykorzystanie paszy przez zwierzęta, zwiększenie produkcji mleka, poprawę wskaźników rozrodu i zdrowotności zwierząt, a nawet mniejsze ryzyko wystąpienia ketozy. Suplement działa poprzez zwiększenie dostępności energii z paszy dla krów, co wpływa na lepsze funkcjonowanie żwacza. Pozwala to na wykorzystanie większej ilości energii z każdego kilograma paszy, co zwiększa jej efektywność i poprawia strawność, umożliwiając produkcję większej ilości mleka przy niższym wpływie na środowisko i lepszych wynikach ekonomicznych.
Co osiągniemy dzięki SmartFeed?
Program SmartFeed wprowadza rewolucyjne rozwiązania w dziedzinie żywienia krów, wykorzystując sztuczną inteligencję do przygotowania optymalnych dawek paszy.
Co osiągniemy dzięki Smart Feed? Po pierwsze, poprawiamy precyzję, uwzględniając wyniki wydajnościowe całego stada. Ponadto, program opiera się na badaniach laboratoryjnych pasz z Polski, analizując ponad 40 parametrów, co umożliwia dostosowanie składu paszy do indywidualnych potrzeb zwierząt. Dzięki korelacji zapotrzebowania na białka i energię w paszy, wykorzystując system DVE/OEB 2007, zwiększamy efektywność żywieniową. Program „Smart Feed” nie tylko poprawia wydajność produkcji, ale także dba o zdrowotność zwierząt, eliminując niedobory składników pokarmowych. Dodatkowo, poprzez synchronizację procesów zachodzących w żwaczu, osiągamy redukcję śladu węglowego o 15-20%, co przyczynia się do zrównoważonej produkcji zwierzęcej.
Liczne wezwania i rozwiązania
Produkcja metanu przez bydło mleczne jest jednym z głównych źródeł emisji gazów cieplarnianych w rolnictwie, co przyczynia się do globalnego ocieplenia i zmian klimatycznych. Przeżuwacze emitują metan głównie podczas trawienia pokarmu w swoich żołądkach.
Strategie zmniejszenia emisji metanu z bydła obejmują modyfikacje w żywieniu, ulepszanie genetyki zwierząt, a także zastosowanie technologii probiotycznych, które mogą zmniejszyć ilość produkowanego metanu poprzez optymalizację procesów trawiennych.
W trosce o dobrostan krów oraz zmniejszenie ich negatywnego wpływu na środowisko, istotne jest zastosowanie kilku kluczowych strategii żywieniowych. Po pierwsze, poprawa jakości kiszonek, które są podstawą ich diety, może przyczynić się do efektywniejszej fermentacji w żwaczu – zmiana z fermentacji octowej na propionową jest korzystniejsza dla środowiska, redukując emisję metanu. Po drugie, niezbędne jest również dbanie o jakość bazy paszowej już na etapie uprawy, nawożenia oraz wyboru odpowiednich odmian roślin. Ponadto, stosowanie wysokiej jakości pasz treściwych jest kluczowe, gdyż intensywnie żywione krowy mają zwiększone zapotrzebowanie na energię, które można zaspokoić paszami, które nie przyczyniają się do produkcji metanu. Badania wykazują, że krowy wysokowydajne mają niższe emisje metanu na jednostkę produkcji mleka w porównaniu do ich mniej wydajnych odpowiedników. Wprowadzenie odpowiednio dobranych proporcji paszy może znacząco zmniejszyć wydzielanie metanu aż o 25%. Zastosowanie tych praktyk nie tylko wspiera zdrowie i wydajność krów, ale również przyczynia się do ochrony środowiska.
Podsumowując, choć bydło mleczne jest poważnym źródłem emisji metanu, istnieje wiele obiecujących metod ograniczenia tych emisji, które mogą przyczynić się do zmniejszenia negatywnego wpływu hodowli zwierząt na środowisko. Prace badawcze w tym zakresie nadal trwają i mają kluczowe znaczenie dla rozwoju bardziej zrównoważonych praktyk w rolnictwie.
