The potential of grazing strategies to mitigate enteric methane emissions

Abstract

Esta tese utilizou uma base consolidada com quatro experimentos conduzidos desde 2011 pelo Grupo de Pesquisa em Ecologia do Pastejo, com medições de (CH4) entérico em ruminantes através do SF6, para avaliar estratégias de pastoreio com potencial de mitigar emissões. No capítulo I, foi apresentado o referencial teórico baseado no tema CH4 entérico em sistemas pastoris. O capítulo II apresentou resultados sobre a performance animal, emissões do metano e características do pasto sob pastoreio contínuo e rotativo e sob os conceitos do pastoreio “Rotatínuo” (RN) e “Tradicional” (T). No capítulo III, foram apresentados os resultados do efeito de alta- e baixa-intensidade combinados a alta- e baixa frequência do manejo do pasto (AIAF, AIBF, BIBF, BIAF) em relação a resposta animal, do pasto e da área. Foram utilizados bovinos de corte ou ovinos pastejando aveia (Avena strigosa) e/ou azevém (Lolium multiflorum) e campo nativo. As respostas animais incluíram consumo de matéria seca por peso metabólico (CMS/PM g MS/kg peso vivo0.75), ganho médio diário por peso metabólico (GMD/PM g/kg), e as emissões de CH4 expressas por peso metabólico (CH4/PM g/kg), por consumo de matéria seca (CH4/CMS g/kg) e por ganho médio diário (CH4/GMD g/kg). Variáveis do pasto (altura, massa de forragem, proteína bruta, fibra detergente neutro e fibra detergente ácido) e indicadores por área (taxa de lotação, ganho de peso vivo por hectare - GPV/ha - e CH4/ha) foram analisadas. Modelos mistos foram analisados incluindo os tratamentos de manejo do pasto RN x T e contínuo x rotativo (capítulo II), além da comparação entre os manejos de AIAF, AIBF, BIBF, BIAF (capítulo III). O método de pastoreio rotacionado resultou em maior CMS/PM e GMD/PM quando o pasto foi manejado usando o conceito de manejo RN em comparação com o manejo T. O CH4/CMS foi similar (média de 25.7 g/kg MS) entre os métodos e práticas de manejo. O CH4/PM foi 8% maior no manejo RN do que no manejo T. No entanto, o CH4/GMD e o CH4/ha foram 53% e 26% menores para RN em comparação com o manejo T sob o método de pastoreio rotacionado. Ao analisar o método de pastoreio, apenas o GMD/PM foi 36% maior, e o CH4/ha foi 42% menor no pastoreio contínuo em comparação com o pastoreio rotacionado. Quando as intensidades e frequências de pastejo foram avaliadas, o CMS/PM e o GMD/PM foram 9% e 26% menores no AIAF em comparação com o BIAF, respectivamente. O GPV/ha foi 56% menor no BIBF do que no BIAF. O CH4/PM foi 17% maior no AIAF e 12% maior no AIBF em comparação com o BIAF. O CH4/GMD foi 35% menor no BIAF em comparação com o AIBF. O CH4/ha foi 39% maior no AIAF e 30% maior no AIBF em comparação com o BIAF. Baixos valores de altura do pasto e massa de forragem no manejo de alta intensidade podem explicar o menor desempenho animal e as menores emissões. O valor nutritivo da forragem varia de acordo com a intensidade de pastejo. Em conclusão, o pastoreio BIAF mitiga a intensidade do CH4 e reduz as emissões por hectare, aumentando o CMS, melhorando o desempenho animal e diminuindo as taxas de lotação. Em uma escala espaço-temporal, manejar o pasto de forma adequada, maximizando a ingestão do animal por unidade de tempo (RN e BIAF), resulta em maior produtividade com capacidade de mitigar a intensidade e a emissão por hectare de CH4 entérico emitido pelos ruminantes.

A consolidated database containing data from four experiments conducted since 2011, measuring enteric methane (CH4) emissions by the Grazing Ecology Research Group, was used in this thesis to evaluate grazing strategies with the potential to mitigate enteric CH4 emissions. Chapter I presents the theoretical references based on enteric CH4 in grazing systems. Chapter II presented results on animal performance, CH4 emissions, and pasture characteristics under continuous and rotational grazing, as well as under the grazing concepts of "Rotatínuo" (RN) and "Traditional" (T). Chapter III presents the results of the effects of high- and low-intensity grazing combined with high- and low-frequency pasture management (HIHF, HILF, LILF, HILF) on animal response, pasture characteristics, and area-related parameters. The database involved beef cattle or sheep grazing on black oat (Avena strigosa), ryegrass (Lolium multiflorum), and native pasture. Animal responses were measured through dry matter intake per metabolic weight (DMI/MW, g DM/kg live weight⁰. ⁷⁵), average daily gain per metabolic weight (ADG/MW, g/kg), daily CH4 emission per metabolic weight (CH4/MW, g/kg), CH4 emission per dry matter intake (CH₄/DMI, g/kg), and CH4 emission per average daily gain (CH4/ADG, g/kg). Pasture variables included pasture height, forage mass, and forage nutritive components (crude protein, neutral detergent fiber, and acid detergent fiber). Additionally, area-related responses such as stocking rate, live weight gain per hectare (LWG/ha), and CH4 emission per hectare (CH4/ha, g/ha) were analyzed. Mixed models were analyzed, considering pasture management treatments RN vs. T and continuous vs. rotational grazing (Chapter II), as well as the comparison between grazing managements of HIHF, HILF, LILF, HILF (Chapter III). The rotational grazing method resulted in higher DMI/MW and ADG/MW when pastures were managed under the RN concept compared to the T management. CH4/DMI was similar across grazing methods and management practices, with a mean of 25.7 g/kg DM. CH4/MW was 8% higher under RN than under T management. However, CH4/ADG and CH4/ha were 53% and 26% lower under RN compared to T in the rotational grazing system. When analyzing grazing methods, only ADG/MW was 36% higher, and CH4/ha was 42% lower under continuous grazing compared to rotational grazing. When grazing intensities and frequencies were evaluated, DMI/MW and ADG/MW were 9% and 26% lower under HIHF compared to LIHF, respectively. LWG/ha was 56% lower under LILF than under LIHF. CH4/MW was 17% higher under HIHF and 12% higher under HILF compared to LIHF. CH4/ADG was 35% lower under LIHF compared to HILF. CH4/ha was 39% higher under HIHF and 30% higher under HILF compared to LIHF. Lower sward height and herbage mass under high-intensity management may explain the lower animal performance and reduced CH4 emissions. Herbage nutritive value varies according to grazing intensity. In conclusion, LIHF grazing mitigates CH4 intensity and reduces CH4 emissions per hectare while increasing dry matter intake, improving animal performance, and reducing stocking rates. On a spatiotemporal scale, proper pasture management that maximizes animal intake per unit of time (RN and LIHF) results in higher productivity, with the potential to mitigate both CH4 intensity and CH4 emissions per hectare from ruminants.