Le réchauffement des températures et l'élévation du CO2 dans l'atmosphère pourraient-ils les niveaux affectent-ils la quantité et la qualité du fourrage utilisé pour élever le bétail? C'est la question à laquelle David Augustine et ses collègues chercheurs de l'Unité de recherche sur les ressources et les systèmes des parcours du Service de recherche agricole ont voulu répondre. Leurs résultats sont un mélange de "bonnes nouvelles" et de "mauvaises nouvelles" ainsi que quelques recommandations sur la façon dont les éleveurs pourraient s'adapter pour rester rentables à l'avenir.
L'étude
L'expérience PHACE (Prairie Heating and Carbon Dioxide Enrichment) a débuté en 2006 dans le but d'examiner comment les futures conditions environnementales influenceront la prairie mixte. Il s'agit du plus grand écosystème de prairie restant en Amérique du Nord, et il est essentiel à la fois pour la productivité agricole et la conservation de la diversité biologique dans l'ouest des États-Unis.
L'augmentation du CO2 est l'un des changements atmosphériques les mieux documentés au cours des cent dernières années. niveaux, qui ont actuellement atteint 410 ppm. Parce que le CO mondial2 les niveaux devraient atteindre 600 ppm dans les 30 à 70 prochaines années, Augustine et ses collègues ont mis en place leur étude pour simuler ce niveau de CO atmosphérique2 , et les températures plus chaudes qui y sont associées (augmentation de 1,5 °C le jour (2,7 °F) et de 3 °C la nuit).
Bien que ce type d'étude puisse être effectué dans des chambres spéciales qui élèvent le CO2 et la température, il peut y avoir des différences par rapport aux plantes poussant dans des milieux naturels. La recherche a donc suivi un protocole qui permet de réchauffer et de traiter les zones naturelles avec des concentrations élevées de CO2 Sur le terrain. Faire quelque chose comme ça n'est pas une mince affaire comme le montrent ces photos de l'étude en cours. Cela comprend le creusement de tranchées et l'installation de brides pour isoler les parcelles, des capteurs pour surveiller en permanence l'eau, la température et le CO2 niveaux et de minuscules caméras pour surveiller la croissance des racines. Ensuite, pour s'assurer que la végétation n'est pas perturbée, le personnel a effectué toute sa surveillance et sa collecte de fourrage en se couchant ou en s'asseyant sur des planches et des plates-formes au-dessus des parcelles.
La bonne nouvelle :plus de fourrage et une utilisation plus efficace de l'eau
La bonne nouvelle est qu'en général, le CO2 les niveaux dans l'atmosphère augmentent, tout comme la croissance des plantes. En fait, les expériences précédentes ont montré que le CO2 des concentrations de 475 à 600 ppm augmentent les taux de photosynthèse des feuilles de 40 % en moyenne (Ainsworth et Rogers 2007).
Dans ce cas, la production fourragère a augmenté de 38 % dans l'ensemble, bien que la composition spécifique des fourrages ait changé. Les trois graminées dominantes (agropyre de l'Ouest, herbe aiguilletée et filamenteuse et graminée bleue) ont diminué de 83,3 % de la production fourragère en 2007 à 67,5 % en 2013. Trois autres espèces fourragères ont comblé l'écart (carex à feuilles aiguilletées, pâturin des prés et écarlate). globemallow), passant de 15,2 % de la production fourragère en 2007 à 24,8 % en 2013.
Les plantes peuvent également devenir des utilisatrices d'eau plus efficaces avec un taux élevé de CO2 niveaux. La raison est structurelle. Les plantes ouvrent leurs stomates pour laisser passer le CO2 Mais les stomates ouverts sont aussi une voie par laquelle l'eau quitte la plante. Avec CO2 élevé niveaux, les plantes peuvent diminuer l'ouverture des stomates, réduisant ainsi la quantité d'eau qui sort. Cela peut à son tour avoir des conséquences sur le cycle hydrologique d'écosystèmes entiers, les niveaux d'humidité du sol et le ruissellement augmentant tous deux sous des niveaux élevés de CO2 (Leakey et al. 2009). Le degré de ce changement n'est pas encore connu.
(Pour compliquer cela, la photosynthèse se produit de deux manières différentes, et pour se différencier, les plantes sont étiquetées soit C3 ou C4 . C3 le taux de photosynthèse des plantes augmente davantage avec le CO2 élevé . Nous pourrons couvrir ces détails une autre fois.)
La mauvaise nouvelle :une qualité nutritionnelle inférieure et une diminution de la prise de poids des animaux
Augustine et son équipe ont examiné trois mesures différentes de la qualité du fourrage :
• in vitro digestibilité de la matière sèche (IVDMD)
• Teneur en cellulose et en lignine (fibre détergente acide ou ADF)
• Teneur en azote comme mesure des protéines
Ce qu'ils ont appris, c'est que "bien que la production de fourrage ait été améliorée... cela s'est accompagné d'une réduction substantielle de la qualité du fourrage, ce qui aurait un effet négatif sur les gains de poids des ruminants". (Augustin et al 2018) La combinaison du réchauffement et de l'augmentation du CO2 réduit la digestibilité du C3 graminées de 62,8 % à 61,5 % et C4 graminées de 63,3 % à 61,2 %.
Bien que ces changements semblent minimes, ils reflètent une augmentation de la teneur en fibres et une diminution des protéines brutes à un moment où les jeunes animaux sont censés prendre du poids rapidement. Sur la base de ce changement, les gains de poids seraient d'environ 12,5% de moins - ou 30 livres. La perte de valeur nutritive pourrait également affecter les performances des vaches en augmentant le temps jusqu'à l'âge de l'accouplement ou en réduisant les taux de conception. Enfin, les microbes du rumen ont besoin de protéines pour fonctionner correctement, et le fourrage dégradé est inférieur à ce dont ils ont besoin pour survivre, ce qui signifie que les producteurs peuvent avoir à fournir des suppléments.
Comment les éleveurs du futur s'adaptent-ils ?
Il existe une grande variété de solutions décrites par les chercheurs. Une option consiste à utiliser le pâturage pour améliorer le fourrage. "Les graminées broutées repoussent les feuilles avec des protéines accrues et des concentrations réduites de cellulose et de lignine par rapport aux graminées non broutées dans les parcours du monde entier... une solution claire est pour les producteurs des Grandes Plaines nord-américaines, où les plantes sont bien adaptées au pâturage des ongulés, est d'augmenter de manière adaptative les taux de chargement pour correspondre à la disponibilité du fourrage. Un peuplement accru avec une augmentation de la production de fourrage maintiendrait l'indice de pression de pâturage… ce qui maintiendrait ou augmenterait le gain de masse total par unité de surface. (Ils notent que dans les zones qui n'ont pas le même historique de pâturage, cette pratique pourrait être préjudiciable.)
D'autres options incluent 1) l'ajustement de la saison de pâturage pour tenir compte du changement de la valeur nutritionnelle et pour faire paître les mauvaises herbes et les plantes envahissantes, 2) donner des suppléments nutritionnels au bétail, 3) semer des pâturages avec des légumineuses pour ajouter de l'azote au sol qui à son tour améliore la valeur nutritionnelle. des plantes, 4) appliquer de faibles niveaux d'engrais pour accomplir la même chose, 5) stimuler la croissance de nouvelles herbes avec un brûlage dirigé et 6) ajuster les taux de charge en réponse aux conditions météorologiques et climatiques changeantes (par exemple, les périodes humides et la sécheresse) qui affectent production d'herbe.
Les chercheurs restent optimistes. "Il y a certainement un problème important à résoudre concernant la qualité du fourrage, mais il existe également un certain nombre de solutions potentielles", a déclaré Augustine.
Références
Merci à Dennis O'Brien, ARS, pour le partage des informations incluses dans cet article.
L'article a également été informé par ces deux sites :
Intégrer – Enseignement interdisciplinaire sur la Terre pour un avenir durable
The Nature Education Knowledge Project - les citations dans le corps de ce texte proviennent de ce site et sont présentées ci-dessous :
Ainsworth, E. A. et Rogers, A. La réponse de la photosynthèse et de la conductance stomatique à l'augmentation (CO2 ) :mécanismes et interactions environnementales. Plante, Cellule et Environnement 30, 258-270 (2007).
Leakey, A.D.B., Ainsworth, E.A. et al. CO2 élevé effets sur les relations entre le carbone, l'azote et l'eau des végétaux; six leçons importantes de FACE. Journal de botanique expérimentale 60, 2859-2876 (2009).
Merci également à l'Agricultural Research Service, la principale agence de recherche scientifique interne du Département de l'agriculture des États-Unis. ARS se concentre sur les solutions aux problèmes agricoles affectant l'Amérique. Chaque dollar investi dans la recherche agricole génère 20 $ d'impact économique.
