Forsker følger malkekøernes kulstoffodspor fra stald til mark

Nogle gange nærmer mejeriforskeren Michel Wattiaux sin forskning som en betjent ved et trafikstop. Han bruger en åndedrætsanalysator til at tjekke for problematiske gæringsprodukter.

Sidste forår, Forskeren ved University of Wisconsin-Madison begyndte at bruge en specialiseret enhed til at måle den metan, der udåndes eller bøvs af en gruppe holstenere og trøjer. Det var det første skridt i en igangværende undersøgelse foretaget af mejeriforskere, ingeniører og agronomer for at se, hvordan en ko's race og foderforbrug påvirker de drivhusgasser, der genereres af hendes tarm og gødning.

Drivhusgasser, som samler sig i atmosfæren og fanger solens stråling, er et stort problem for mejeriindustrien. Metan er et problem, fordi det er særligt potent - det fanger omkring 30 gange så meget stråling som kuldioxid gør - og en ko genererer meget af det i sin vom, det enorme mavekammer, hvor mikrober gærer så meget som 200 lbs. af plantemateriale. Også bekymrende er lattergas, en anden potent drivhusgas, der udledes fra gylle under opbevaring og efter spredning i marken.

Den amerikanske mejeriindustri har sat sig et mål om at reducere sine drivhusgasemissioner med 25 procent inden år 2020, og UW-Madison-forskere hjælper med at identificere strategier til at opnå det.

Prøvetagning af køernes ånde var det første i en række eksperimenter designet til at måle drivhusgasemissioner på tre kritiske punkter:fra koens ånde, fra hendes gødning under opbevaring, og fra marken, hvor hendes gødning spredes. Forskerne ser på, hvordan tre variabler - ko race, type fodret ensilage, og relative niveauer af foder i kosten - påvirker drivhusgasemissionerne på hvert punkt.

Mens versioner af hvert af disse eksperimenter er blevet udført på selvstændig basis på UW-Madison campus, Wattiaux siger, at det er første gang, de tre er blevet integreret, så emissioner, der stammer fra en ko og hendes gødning, kan spores fra stald til gødningsopbevaring til mark.

"Det er første gang, vi laver ernæringsdelen, gylleopbevaringsdelen og markudbringningsdelen sekventielt, og derefter sætte det hele sammen for at give mejeriindustrien i Wisconsin et solidt tal for, hvor meget metan og lattergas, der kommer ud af deres gårde afhængigt af racen, typen af ​​kost og mængden af ​​foder i kosten, " han siger.

Til det første eksperiment, som begyndte i juni og løb i fire måneder, forskere fodrede 24 Holsteins og Jerseys med en ration, der omfattede enten lucerneensilage eller majsensilage, de to primære foderfoder fodret på Wisconsin mælkeproducenter, sammen med noget korn. Nogle køer blev fodret med høje niveauer af foder i forhold til korn, mens andre fik mindre ensilage og mere korn. Forskere prøvede med jævne mellemrum hver ko's udåndede åndedræt ved hjælp af GreenFeed-systemet, et analytisk værktøj designet til at bestemme den daglige metanudledning.

"Den drypper lidt sødt foder for at lokke hende til at stikke næsen op til det, " Wattiaux forklarer. "Udstyret suger luften ind, måler luftstrømmen, måler koncentrationen af ​​metan og estimerer derefter mængden af ​​metan."

I det andet eksperiment, gødningen fra køerne blev opsamlet og holdt i tønder i to måneder for at simulere gødningsopbevaring på en mælkebedrift. Kandidatstuderende Elias Uddin samarbejdede med professor i biologisk systemteknik Rebecca Larson om at måle udledning af både metan og lattergas fra hver tønde i 60 dage.

Det tredje eksperiment begyndte i slutningen af ​​oktober for at simulere den spredning af gødning efter høst, som er typisk for mange gårde i Wisconsin. Forskere anvendte den lagrede gødning til 24 markparceller på Arlington Agricultural Research Station. Under opsyn af agronomerne Greg Sandford og Randy Jackson, et hold studerende begyndte at overvåge emissioner fra grundene sidste efterår og vil genoptage dette forår.

Wattiaux mener, at resultaterne fra denne forskning vil være nyttige for forskere, der skaber beslutningsmodeller for hele bedriften, som producenterne bruger til at forudsige resultatet af forskellige forvaltningspraksis. Han sammenligner det med software som Wisconsins SnapPlus, som landmænd bruger til at minimere tab af jord og næringsstoffer fra deres marker.

"I SnapPlus, du giver markegenskaberne såsom placering og hældning og afgrødehåndteringspraksis, og modellen giver dit 'T', dit tålelige jordtab, så du kan sørge for at holde dig under det, " siger han. "Jeg tror, ​​vi går i samme retning med denne forskning. En model kan beregne et tolerabelt niveau for drivhusgasemissioner og give information om, hvordan man kan holde sig under denne sum ved at anvende nye teknikker på området, nye teknikker til opbevaring og nye teknikker til fodring."