Nello studio, i sistemi di conservazione della produzione lattiero-casearia - che sono stati sviluppati e testati dai ricercatori della Penn State nell'ultimo decennio - producono la maggior parte dei mangimi e delle colture foraggere consumate dai loro bovini, utilizzare la semina senza aratura, avere una copertura vegetale continua e diversificata, e un sistema impiega l'iniezione di letame. Credito:Gruppo di ricerca Karsten, Penn State
Se la maggior parte delle aziende lattiero-casearie in Pennsylvania adottasse pienamente le migliori pratiche di gestione della conservazione, lo stato potrebbe essere in grado di raggiungere il suo obiettivo di qualità dell'acqua del carico massimo giornaliero totale per la baia di Chesapeake, secondo i ricercatori.
Questa è la conclusione di una nuova valutazione degli effetti simulati dell'implementazione di un sistema di allevamento da latte di conservazione su tutti gli allevamenti nel bacino idrico di Spring Creek, un piccolo drenaggio nella contea di Center. Nelle simulazioni, i sistemi di conservazione della produzione lattiero-casearia - che sono stati sviluppati e testati dai ricercatori della Penn State nell'ultimo decennio - producono la maggior parte dei mangimi e delle colture foraggere consumate dai loro bovini, utilizzare la semina senza aratura, avere una copertura vegetale continua e diversificata, e avere un sistema per impiegare l'iniezione di letame.
Utilizzando una variante dello strumento di valutazione del suolo e dell'acqua, noto come SWAT, che è stato personalizzato e calibrato per la topografia e l'idrologia carsica nello spartiacque di Spring Creek in precedenti ricerche dello Stato di Penn, i ricercatori hanno modellato i processi di caricamento dei nutrienti e dei sedimenti di quattro scenari di allevamento da latte che differivano per superficie, Strategie per la produzione di mangimi e l'apporto di nutrienti. Hanno confrontato l'inquinamento non puntuale generato da allevamenti lattiero-caseari "tipici" esistenti in Pennsylvania che includono alcune colture di copertura limitate e senza lavorazione, con allevamenti in regime di conservazione.
Lo SWAT personalizzato ha simulato i quattro scenari di produzione lattiero-casearia per un periodo di 12 anni. Tutti e quattro gli allevamenti da latte confrontati avevano 65 vacche da latte e giovani animali, nutrito con la stessa razione di latte, e si presumeva che producessero la stessa quantità di letame con la stessa composizione nutritiva. Ma la terra necessaria per produrre i raccolti differiva tra i quattro scenari agricoli, e le fattorie di conservazione avevano più terra su cui coltivare mangimi e concime.
Viene mostrato un raccolto di insilato di segale invernale che ha ricevuto letame in autunno. Nello studio, i sistemi di allevamento lattiero-caseario di conservazione hanno una copertura vegetale continua e diversificata, che riduce il deflusso di sedimenti e sostanze nutritive dai campi. Credito:Gruppo di ricerca Karsten, Penn State
Rispetto al "tipico" caseificio della Pennsylvania che impiega alcune migliori pratiche di gestione, produce tutto il foraggio del gregge, e acquista la maggior parte del grano da foraggio per il bestiame, gli scenari di maggiore conservazione della produzione lattiero-casearia hanno migliorato la qualità dell'acqua ottenendo riduzioni significative dell'inquinamento. Nel corso della simulazione SWAT di 12 anni, hanno ridotto il numero di picchi in-stream di nutrienti e sedimenti e hanno ridotto la concentrazione media di sedimenti del 31 percento, azoto organico dal 41 al 53 percento, nitrati del 23 per cento, fosforo organico del 36-45 percento e fosforo solubile dal 32 al 43 percento.
Entrambi gli scenari di conservazione hanno anche ridotto le emissioni di protossido di azoto riducendo la denitrificazione, ma lo scenario che includeva l'iniezione di letame ha ritardato il 91 percento della volatilizzazione dell'azoto che si è verificata nello scenario di trasmissione del letame.
"Volevamo valutare cosa succede su tutta la scala dello spartiacque se gli allevatori attuano pratiche diverse, " ha detto Heather Karsten, professore associato di ecologia delle produzioni vegetali, Penn State, il cui gruppo di ricerca presso il College of Agricultural Sciences ha condotto lo studio. "Così, abbiamo creato questi allevamenti modello per rappresentare la gamma di sistemi di allevamento lattiero-caseario che potrebbero essere presenti in uno spartiacque."
Le fattorie di conservazione si basavano sulla superficie media delle aziende lattiero-casearie della Pennsylvania e sulla dimensione della mandria al momento in cui i ricercatori hanno progettato lo studio sul campo nel 2010.
Entrambi gli scenari di conservazione simulati nella ricerca hanno ridotto le emissioni di protossido di azoto riducendo la denitrificazione, ma lo scenario che includeva l'iniezione di letame, mostrato qui, ha ritardato il 91 percento della volatilizzazione dell'azoto che si è verificata nello scenario del letame. Credito:Karsten Research Group
"Hanno il doppio della terra e stanno coltivando tutti i loro mangimi e foraggi, che li aiuta a essere redditizi, perché i costi dei mangimi rappresentano almeno il 50 per cento dei costi di produzione del latte, " ha detto. "E, forse più importante, non stanno applicando il letame alla stessa terra spesso perché hanno più terra su cui spargerlo. Inoltre, quando le aziende di conservazione applicano il letame in autunno, lo applicano alle colture annuali invernali che sono o colture di copertura, che trattengono parte dei nutrienti, o insilati, che utilizzano più del letame applicato autunnale per produrre colture foraggere".
Certo, raggiungere un'adozione su larga scala di pratiche di allevamento lattiero-caseario conservativo non sarà semplice, facile o economico, Karsten ha ammesso. Gli agricoltori dovranno avere accesso a terreni a prezzi accessibili per coltivare più mangime per le loro mandrie e applicare letame a tassi inferiori. E, lei ha sottolineato, saranno necessari assistenza tecnica e incentivi finanziari per facilitare l'adozione su larga scala delle migliori pratiche di gestione come l'iniezione di letame, produzione annuale di insilato invernale e inerbimento.
Solo circa un terzo della terra nello spartiacque di Spring Creek è agricolo, secondo il ricercatore capo M.G. Mostofa Amin, ora membro di facoltà presso il Dipartimento di irrigazione e gestione delle acque presso la Bangladesh Agricultural University. Studioso post-dottorato e ricercatore associato quando guidava lo studio Penn State, ha notato che Spring Creek è uno dei corsi d'acqua più studiati in Oriente.
In ricerche precedenti, Amin ha utilizzato i dati di tre stazioni di monitoraggio del flusso d'acqua della US Geological Survey nel bacino idrografico per personalizzare il modello SWAT e simulare i processi geologici e idrologici che contribuiscono ai carichi di sedimenti e nutrienti nel bacino idrografico di Spring Creek.
"L'utilizzo di SWAT per simulare e confrontare quattro sistemi di allevamento nell'arco di 12 anni su scala spartiacque ha consentito al team di valutare l'impatto dell'implementazione su larga scala degli scenari di allevamento da latte, " Amin ha detto. "Abbiamo appreso che gli scenari di conservazione della produzione lattiero-casearia possono ridurre le perdite di nutrienti e sedimenti dai terreni agricoli e aiutare a raggiungere i carichi giornalieri massimi totali mirati nella baia di Chesapeake".
