Introduzione

Secondo la FAO (Food and Agricolture Organization, 2006) l’allevamento del bestiame contribuisce per oltre il 18% alle emissioni globali di gas ad effetto serra (GHG). Inoltre, il comparto dell’allevamento è attualmente uno dei sotto-settori agricoli in più rapida crescita a livello mondiale.

Fra le varie tipologie di allevamento, quello dei Ruminanti contribuisce in modo significativo alle emissioni totali di GHG imputabili all’allevamento del bestiame. Le principali emissioni sono rappresentate dallo scambio di Carbonio (C), regolato da processi che lo fissano nell’ecosistema e da quelli legati ai processi respiratori o all’uso diretto di energia, dal Metano (CH4), principalmente generato nel rumine e durante la conservazione anaerobica di sostanza organica come avviene per letame e insilati, e dall’Ossido Nitroso (N2O), generato direttamente dai processi di denitrificazione e nitrificazione del letame in stalla, in concimaia e di quello distribuito sui terreni, o indirettamente da N perduto attraverso la volatilizzazione di Ammoniaca (NH3) e la perdita di Nitrati (NO3).

Se si valutano le emissioni totali di GHG dell’intera azienda zootecnica, svariate sono le componenti che contribuiscono: animali, gestione del letame (stoccaggio e spandimento), produzione di foraggi e insilamento, utilizzo di fertilizzanti, ecc.    Ognuna di queste componenti può contribuire quantitativamente in modo diverso a seconda della tipologia produttiva della azienda.   Comunque, se consideriamo gli allevamenti di bovini da latte, in generale, oltre il 70% della CO2 equivalente emessa deriva dalle fermentazioni enteriche e dal letame.

Partendo da queste considerazioni, focalizzeremo la nostra attenzione sulla previsione e conseguente quantificazione delle emissioni di GHG negli allevamenti di vacche da latte, con particolare riferimento alle emissioni dirette da parte degli animali allevati.

La componente animale

Un’appropriata rappresentazione dei processi metabolici a livello dell’animale, è un aspetto importante per quantificare come diverse strategie alimentari e tipologie di animali possano influenzare la produttività e l’impatto sulle escrezioni di N e P, oltre che sulle emissioni di CO2, CH4 e N2O.   Un’accurata quantificazione delle escrezioni e delle emissioni di GHG non può quindi prescindere dall’utilizzo di modelli biologici di nutrizione in grado di simulare il comportamento digestivo delle diete somministrate ed i relativi output (produzioni, ma anche escrezioni fecali ed emissioni di GHG).
Alcuni di questi modelli, si basano semplicemente sulla quantità di nutrienti ingeriti (CHO, proteine, lipidi, ecc.), comparati con le esigenze dell’animale ed utilizzano un approccio empirico derivante da analisi statistiche che utilizzano l’ingestione di sostanza secca (DMI), la disponibilità di Energia Metabolizzabile e a volte, anche il profilo degli acidi grassi. In alternativa, altri e più sofisticati modelli meccanicistici, basandosi sulle dinamiche digestive, sono in grado di simulare le fermentazioni enteriche e considerano i processi e le funzioni ruminali per meglio comprendere le dinamiche di comparti complessi quale è il rumine, per quantificare in modo più accurato le emissioni del gruppo di animali che si sta alimentando.

Mentre i modelli che sono principalmente basati su un approccio empirico possono fornire una previsione accurata delle emissioni solo per un limitato insieme di condizioni di allevamento e di gestione, e quindi possono essere troppo imprecisi quando le condizioni sono fuori i limiti dei dati utilizzati per creare il modello stesso, i modelli che utilizzano un approccio meccanicistico, sebbene più complessi, possono offrire vantaggi rilevanti, quali ad esempio una maggiore robustezza nella cattura delle interazioni fra i vari fattori ed una maggiore flessibilità di utilizzo in svariate condizioni di allevamento.

Questi modelli predittivi sono stati sviluppati come strumenti di simulazione in grado di stimare le emissioni di GHG non solo per il singolo animale ma anche a livello di gruppo e di intero allevamento.  Per un’ampia varietà di sistemi produttivi, essi sono in grado di migliorare la comprensione dei cambiamenti apportati ai piani alimentari  e di quantificare le relative prestazioni produttive, con una correlata accurata rappresentazione di flussi e trasformazioni del Carbonio (C) e dell’Azoto (N) e delle risultanti escrezioni fecali ed emissioni di GHG.


NDS Professional: modello di previsione delle emissioni

Nella piattaforma nutrizionale NDS Professional, dotata del modello biologico CNCPS, sono state sviluppate diverse funzionalità in grado di valutare le escrezioni fecali e di prevedere le emissioni di gas serra negli allevamenti di bovini da latte in molteplici condizioni produttive e manageriali.

NDS, effettuando un’accurata valutazione della degradazione ruminale di carboidrati e proteine e della fornitura di nutrienti metabolizzabili (energia e proteine) rispetto ai fabbisogni, consente di ottenere accurate previsioni per:

  • il singolo animale per il quale la razione è formulata (vacche in lattazione, asciutte, manze)
  • per l’intero allevamento aggregando i dati dei vari gruppi di animali inclusi in allevamento.

Singolo animale

Attraverso il modulo di formulazione delle razioni è possibile ottenere valutazioni sulle escrezioni attese somministrando la razione a quella specifica tipologia di animali in termini di:

  • Produzione di feci fresche, umide, urine e letame totale

 

  • Escrezioni di N e P

 

  • Efficienza produttiva per N e P

 

Vengono fornite inoltre informazioni dettagliate sulle emissioni di CH4, CO2 e CO2 equivalente:

Le emissioni previste dal modello, vengono quindi comparate con alcune previsioni analoghe, selezionate dalla vasta letteratura disponibile, in modo da valutarne accuratezza e robustezza:

Intero allevamento

Comunque, le valutazioni effettuate a livello di ogni singolo animale forniscono solo una valutazione parziale delle emissioni di GHG e sono utili soprattutto per valutare l’efficienza produttiva unitaria, ad esempio per ogni kg di latte prodotto o per kg di sostanza secca ingerita.

Molto importate è anche, a nostro avviso, la capacità di quantificare le emissioni a livello di intero allevamento al fine di valutare l’impatto globale della singola unità produttiva e l’efficacia degli interventi eventualmente messi in atto per mitigare le emissioni di GHG.

A tale scopo è stata sviluppata una funzionalità in grado di analizzare le escrezioni e le emissioni di GHG per l’intero allevamento, contemplando quindi le dimensioni dell’allevamento stesso attraverso il numero degli animali allevati per ogni categoria produttiva.

Questo report riassume, recinto per recinto, escrezioni ed emissioni in modo da generare previsioni che riguardano l’intero allevamento ed effettuare valutazioni inerenti al contributo relativo di ogni singolo recinto, per esempio per ciò che riguarda la CO2 Equivalente.

Implicazioni

Già da vari anni si sta prestando attenzione alle sostanze nutritive escrete, in particolare N e P, a causa dell’eutrofizzazione di terra e acqua, e, recentemente, l’attenzione è stata focalizzata anche sulle emissioni di GHG da parte degli allevamenti di Ruminanti. In questo contesto, ogni pratica applicata in allevamento che tenda a minimizzare la produzione e a mitigare gli effetti dei gas serra passa attraverso un processo di previsione e di quantificazione delle emissioni stesse.

Risulta quindi di notevole interesse l’opportunità, fornita dai modelli biologici e dalle piattaforme che sono in grado di includerli efficacemente quali NDS Professional, di effettuare stime quantitative dei principali GHG emessi per le diverse categorie di animali allevati in situazioni diverse. Il calcolo delle emissioni di GHG, essendo basato su funzioni metaboliche ormai ben conosciute e pubblicate in innumerevoli lavori scientifici da molti anni, risulta essere di buona accuratezza. Questi livelli di affidabilità consentono alle previsioni generate di essere utilizzate nei processi decisionali aziendali in questa materia.

Inoltre, come conseguenza della crescente sensibilità nei confronti dell’ambiente, sia da parte dell’industria agro-alimentare che dei consumatori, sempre più diffusi ed applicati sono i processi di certificazione dell’impatto ambientale delle produzioni al fine di rendere trasparenti e pubblici tali impatti ad esempio per ciò che riguarda la produzione del latte. In questo contesto NDS Professional può rappresentare un utile e pratico strumento a supporto di tali forme di certificazione.