Note de la rédaction : Cet article a été rédigé par Ann Perry, personnel d'information du service de recherche agricole, et nous provient du magazine de recherche agricole de l'ARS.
Chaque année, une grosse vache laitière nichée dans une étable confortable produit plus plus de 20 000 livres de lait, ainsi qu'une quantité impressionnante de fumier et une gamme de gaz. Un nouveau travail de modélisation réalisé par une équipe du Service de recherche agricole à University Park, en Pennsylvanie, suggère qu'une vache laitière vivant toute l'année en plein air peut laisser une empreinte écologique nettement plus petite que ses sœurs plus protégées.
L'ingénieur agronome Al Rotz a dirigé une équipe de scientifiques de l'unité de recherche sur les systèmes de pâturage et la gestion des bassins versants de l'ARS dans le cadre d'une étude de modélisation qui a évalué l'impact de différents systèmes de gestion sur une ferme laitière typique de Pennsylvanie de 250 acres sur l'environnement. . "Si nous essayons de réduire un facteur environnemental dans ce système de production complexe, nous pouvons finir par en augmenter d'autres", déclare Rotz. "Il y a donc un réel besoin d'examiner tous les aspects environnementaux ensemble."
Plusieurs autres scientifiques du parc universitaire de l'ARS ont collaboré au projet, dont la spécialiste des animaux Kathy Soder ; le physiologiste végétal Howard Skinner; les pédologues Curtis Dell, Peter Kleinman et John Schmidt; et directeur de la recherche Ray Bryant. Pour son étude, l'équipe a utilisé le modèle de système agricole intégré, un programme informatique développé à University Park qui simule les principaux processus et interactions biologiques et physiques sur une ferme agricole, bovine ou laitière.
Les scientifiques ont recueilli une série de données de terrain sur les systèmes de pâturage et la gestion du fumier et leurs effets sur la perte de nutriments dans l'environnement. Ensuite, ils ont entré ces données de terrain dans leur modèle de ferme pour évaluer la dynamique environnementale de quatre fermes laitières différentes dans tous les types de temps sur 25 ans.
Comparer les impacts du confinement et de la gestion du pâturage
Une simulation a modélisé la production sur une ferme de confinement qui contenait un troupeau de 85 grands -framed Holsteins, chacune produisant 22 000 livres de lait chaque année, et 76 génisses de remplacement.Livestock Logistics
Une autre production modélisée sur une ferme en confinement avec un troupeau de 100 Holsteins de charpente moyenne et 80 génisses de remplacement. Chaque vache de ce système produisait 18 500 livres de lait chaque année.
Un troisième type de ferme dans le modèle comptait également 100 Holstein de taille moyenne et 80 génisses de remplacement. Mais dans ce système, les vaches pouvaient paître jusqu'à 7 mois par an. Chaque vache de ce système produisait également 18 500 livres de lait par an.
La dernière ferme du modèle avait un troupeau de 130 vaches croisées Holstein/Jersey de petite taille et 95 génisses de remplacement. Ce troupeau a été maintenu à l'extérieur toute l'année, vêlé au printemps lorsque la disponibilité de fourrage était à son maximum, et a été géré avec un pâturage en rotation pendant l'été. Les vaches de ce système ont produit près de 9 000 livres de lait de moins par vache chaque année que les vaches du système de confinement avec la production la plus élevée.
Les quatre systèmes ont été configurés pour produire essentiellement la même quantité de lait (ajustée pour les matières grasses et les protéines) sur la même terre. La normalisation de la production totale de lait dans les quatre systèmes de production a permis une meilleure comparaison des divers impacts environnementaux entre les systèmes.
Le modèle a généré des estimations des émissions d'ammoniac provenant du fumier, des taux de dénitrification du sol, des pertes par lessivage des nitrates, de l'érosion du sol et des pertes de phosphore par le ruissellement des champs. Les estimations des émissions de dioxyde de carbone, de méthane et d'oxyde nitreux provenant à la fois de la production primaire et de la production secondaire de pesticides, de carburants, d'électricité et d'autres ressources ont également été prises en compte.
Une bouffée d'air frais
Les chercheurs ont découvert que les émissions totales de gaz à effet de serre méthane, protoxyde d'azote et dioxyde de carbone étaient inférieures de 8 % dans les systèmes de production en plein air toute l'année que dans les systèmes de confinement à production élevée. Le plus gros gain ? Garder les vaches laitières à l'extérieur toute l'année a réduit les émissions d'ammoniac d'environ 30 %.
"La qualité de l'air est un gros problème environnemental auquel sont confrontés les producteurs laitiers aujourd'hui, et il est difficile à contrôler", déclare Rotz. « Faire sortir les vaches des étables est un facteur clé pour atténuer les émissions d'ammoniac, car cela réduit la quantité de fumier qui doit être manipulée et stockée avant d'être utilisée comme engrais. Ceci est particulièrement important pendant l'été, lorsque les émissions provenant du fumier stocké augmentent. »
Le fait de garder les vaches à l'extérieur a également contribué à réduire la consommation de carburant et les émissions de dioxyde de carbone qui en résultent pour les équipements agricoles, car les producteurs n'avaient pas besoin de planter et de récolter autant d'aliments pour leur bétail. Les émissions nettes moyennes de gaz à effet de serre de la ferme ont chuté d'environ 10 % en gardant le troupeau à l'extérieur toute l'année. Lorsque les champs autrefois utilisés pour les cultures fourragères ont été convertis en prairies vivaces pour le pâturage, les niveaux de séquestration du carbone sont passés de zéro à 3 400 livres par acre chaque année.
"Les avantages de la séquestration du carbone s'additionnent vraiment", déclare Rotz. "Lorsque les terres agricoles passent de cultures en rotation à des prairies vivaces, vous pouvez accumuler beaucoup de carbone dans le sol et réduire considérablement votre empreinte carbone pendant 20 à 30 ans."
Les scientifiques ont également calculé l'empreinte carbone laissée par les vaches dans chacun des quatre systèmes de gestion pour chaque livre de lait produit. Ils ont constaté qu'un troupeau laitier bien géré gardé à l'extérieur toute l'année laissait une empreinte carbone inférieure de 6 % à celle d'un troupeau laitier à forte production gardé dans des étables.
Bien que la vache en claustration produise 22 000 livres de lait chaque année et que la vache butineuse n'en produise que 13 000 livres, la quantité totale de protéines et de matières grasses du lait produites dans les deux fermes était essentiellement la même, car les vaches butineuses produit du lait avec plus de matières grasses et de protéines. De plus, la même superficie de terres abritait un plus grand nombre de vaches croisées Holstein/Jersey à petite charpente.
La qualité de l'eau est également gagnante
Ce qui est bon pour l'air est aussi bon pour l'eau. Lorsque les vaches laitières à forte production étaient gardées dans des étables toute l'année, l'érosion des sédiments associée à la culture du maïs et de la luzerne pour l'alimentation était en moyenne de 2 500 livres par acre. Mais lorsque les vaches se nourrissaient sur des prairies vivaces - leur régime alimentaire complété au besoin avec des aliments achetés - l'érosion des sédiments a chuté de 87 % pour atteindre une moyenne de 330 livres par acre. Le ruissellement de phosphore, un polluant majeur dans le bassin versant de la baie de Chesapeake, est passé d'environ 57 livres par acre à 44 livres par acre.
"Les résultats du modèle sont étayés par des années de travail sur le terrain, ils correspondent donc à ce que nous attendions", déclare Rotz. "Nous allons maintenant utiliser ce modèle pour évaluer d'autres stratégies d'atténuation pour les systèmes de pâturage et d'élevage en confinement."
Cette recherche fait partie de Climate Change, Soils, and Emissions, un programme national ARS (#212) décrit sur www.nps.ars.usda.gov.
Pour contacter les scientifiques mentionnés dans cet article, contactez Ann Perry , personnel d'information de l'USDA-ARS, 5601 Sunnyside Ave., Beltsville, MD 20705-5129 ; (301) 504-1628.
