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Agricoltura moderna
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Potrebbe riscaldare le temperature e aumentare la CO2 atmosferica i livelli influenzano la quantità e la qualità del foraggio utilizzato per l'allevamento del bestiame? Questa è la domanda a cui David Augustine e i suoi colleghi ricercatori della Rangeland Resources and Systems Research Unit dell'Agricultural Research Service volevano rispondere. I loro risultati sono un misto di "buone notizie" e "cattive notizie" insieme ad alcune raccomandazioni su come gli allevatori potrebbero adattarsi per rimanere redditizi in futuro.
L'esperimento Prairie Heating and Carbon Dioxide Enrichment (PHACE) è iniziato nel 2006 come uno sguardo a come le future condizioni ambientali influenzeranno la prateria di erba mista. Questo è il più grande ecosistema di praterie rimasto nel Nord America ed è fondamentale sia per la produttività agricola che per la conservazione della diversità biologica negli Stati Uniti occidentali.
Uno dei cambiamenti più ben documentati nell'atmosfera negli ultimi cento anni è l'aumento della CO2 livelli, che hanno attualmente raggiunto 410 ppm. Perché la CO2 globale si prevede che i livelli raggiungeranno i 600 ppm nei prossimi 30-70 anni, Augustine e i suoi colleghi hanno avviato il loro studio per simulare quel livello di CO2 nell'atmosfera e le temperature più calde ad esso associate (un aumento di 1,5° C durante il giorno (2,7° F) e di 3° C durante la notte).
Mentre questo tipo di studio può essere fatto in camere speciali che elevano la CO2 e temperatura, potrebbero esserci differenze rispetto alle piante che crescono in ambienti naturali. La ricerca ha quindi seguito un protocollo che consente di riscaldare e trattare aree naturali con elevate concentrazioni di CO2 nel campo. Fare una cosa del genere non è cosa da poco come dimostrano queste foto dello studio in corso. Include lo scavo di trincee e l'installazione di flange per isolare gli appezzamenti, sensori per monitorare continuamente acqua, temperatura e CO2 livelli e minuscole telecamere per monitorare la crescita delle radici. Quindi, per garantire che la vegetazione non venga disturbata, il personale ha eseguito tutto il monitoraggio e la raccolta del foraggio mentre si posava o si sedeva su assi e piattaforme sopra gli appezzamenti.
La buona notizia è che, in generale, come CO2 i livelli nell'atmosfera aumentano, così come la crescita delle piante. In effetti, esperimenti precedenti hanno mostrato CO2 concentrazioni di 475–600 ppm aumentano i tassi di fotosintesi fogliare in media del 40% (Ainsworth &Rogers 2007).
In questo caso la produzione foraggera è aumentata complessivamente del 38%, anche se è cambiata la composizione per specie dei foraggi. Le tre graminacee dominanti (erba di grano occidentale, aguglia e graminacea e graminacea blu) sono diminuite dall'83,3% della produzione di foraggio nel 2007 al 67,5% nel 2013. globomallow), passando dal 15,2% della produzione foraggera nel 2007 al 24,8% nel 2013.
Le piante possono anche diventare utenti idrici più efficienti con un'elevata CO2 livelli. Il motivo è strutturale. Le piante aprono i loro stomi per consentire CO2 per entrare. Ma gli stomi aperti sono anche un percorso attraverso il quale l'acqua lascia la pianta. Con elevata CO2 livelli, le piante possono diminuire l'apertura stomatica, riducendo la quantità di acqua che esce. Ciò, a sua volta, può avere conseguenze sul ciclo idrologico di interi ecosistemi, con livelli di umidità del suolo e deflusso che aumentano entrambi con CO2 elevata (Leakey et al. 2009). Il grado di questo cambiamento non è ancora noto.
(Per complicare questo, la fotosintesi avviene in due modi diversi e, per differenziare, le piante sono etichettate come C3 o C4 . C3 il tasso di fotosintesi delle piante aumenta maggiormente con CO2 elevata . Possiamo trattare questi dettagli un'altra volta.)
Augustine e il suo team hanno esaminato tre diverse misurazioni della qualità del foraggio:
• in vitro digeribilità della sostanza secca (IVDMD)
• contenuto di cellulosa e lignina (fibre detergenti acide o ADF)
• contenuto di azoto come misura delle proteine
Ciò che hanno appreso è stato che "Sebbene la produzione di foraggio sia stata migliorata... ciò ha comportato una sostanziale riduzione della qualità del foraggio, che avrebbe influito negativamente sull'aumento di peso dei ruminanti". (Agostino et al 2018) La combinazione di riscaldamento e CO2 elevata ridotta la digeribilità del C3 graminacee dal 62,8% al 61,5% e C4 graminacee dal 63,3% al 61,2%.
Sebbene questi cambiamenti sembrino piccoli, riflettono un aumento del contenuto di fibre e una diminuzione delle proteine grezze in un momento in cui si suppone che i giovani animali aumentino di peso rapidamente. Sulla base di questo cambiamento, l'aumento di peso sarebbe di circa il 12,5% in meno, o 30 libbre. La perdita di valore nutrizionale potrebbe anche influenzare le prestazioni della vacca, aumentando il tempo di accoppiamento o riducendo i tassi di concepimento. Infine, i microbi del rumine richiedono proteine per funzionare correttamente e il foraggio degradato è inferiore a quello di cui hanno bisogno per sopravvivere, il che significa che i produttori potrebbero dover fornire integratori.
Ci sono un'ampia varietà di soluzioni descritte dai ricercatori. Un'opzione è quella di utilizzare il pascolo per migliorare il foraggio. “Le erbe pascolate fanno ricrescere le foglie con maggiori proteine e ridotte concentrazioni di cellulosa e lignina rispetto alle erbe non pascolate nei pascoli di tutto il mondo... per adeguarsi alla disponibilità di foraggio. L'aumento del carico con l'aumento della produzione di foraggio manterrebbe l'indice di pressione del pascolo ... mantenendo o aumentando così il guadagno di massa totale per unità di superficie. (Notano che in aree che non hanno la stessa storia di pascolo, questa pratica potrebbe essere dannosa.)
Altre opzioni includono 1) adeguare la stagione del pascolo per tenere conto del cambiamento del valore nutritivo e per pascolare erbe infestanti e piante invasive, 2) nutrire il bestiame con integratori nutrizionali, 3) seminare pascoli con legumi per aggiungere azoto al suolo che a sua volta migliora il valore nutritivo delle piante, 4) applicare bassi livelli di fertilizzante per ottenere lo stesso risultato, 5) stimolare la crescita di nuova erba con la combustione prescritta e 6) regolare i tassi di allevamento in risposta alle mutevoli condizioni meteorologiche e climatiche (ad esempio, periodi umidi e siccità) che influenzano produzione di erba.
I ricercatori rimangono ottimisti. "C'è sicuramente un problema importante da affrontare per quanto riguarda la qualità del foraggio, ma ci sono anche una serie di potenziali soluzioni", ha affermato Augustine.
