¿Podrían el calentamiento de las temperaturas y el elevado CO2 atmosférico afectan la cantidad y calidad del forraje utilizado para criar ganado? Esa es la pregunta que David Augustine y sus colegas investigadores de la Unidad de Investigación de Sistemas y Recursos de Tierras de Pastizales del Servicio de Investigación Agrícola querían responder. Sus resultados son una mezcla de "buenas noticias" y "malas noticias" junto con algunas recomendaciones sobre cómo los ganaderos pueden adaptarse para seguir siendo rentables en el futuro.
El estudio
El experimento Prairie Heating and Carbon Dioxide Enrichment (PHACE) comenzó en 2006 como una mirada a cómo las condiciones ambientales futuras influirán en las praderas de pastos mixtos. Este es el ecosistema de pastizales más grande que queda en América del Norte y es fundamental tanto para la productividad agrícola como para la conservación de la diversidad biológica en el oeste de los Estados Unidos.
Uno de los cambios en la atmósfera mejor documentados en los últimos cien años es el aumento de CO2 niveles, que actualmente han llegado a 410 ppm. Porque el CO2 global se predice que los niveles alcanzarán las 600 ppm en los próximos 30 a 70 años, Augustine y sus colegas establecieron su estudio para simular ese nivel de CO2 atmosférico y las temperaturas más cálidas asociadas con él (un aumento de 1,5 °C durante el día (2,7 °F) y 3 °C durante la noche).
Si bien este tipo de estudio se puede realizar en cámaras especiales que elevan el CO2 y la temperatura, puede haber diferencias con las plantas que crecen en ambientes naturales. Por lo que la investigación siguió un protocolo que permite calentar y tratar áreas naturales con concentraciones elevadas de CO2 en el campo. Hacer algo como esto no es poca cosa, como muestran estas fotos del estudio en curso. Incluye cavar zanjas e instalar bridas para aislar las parcelas, sensores para monitorear continuamente el agua, la temperatura y el CO2 niveles y cámaras diminutas para monitorear el crecimiento de las raíces. Luego, para asegurarse de que la vegetación no se perturbe, el personal realizó todo el monitoreo y la recolección de forraje mientras estaban acostados o sentados en tablones y plataformas sobre las parcelas.
La buena noticia:más forraje y uso más eficiente del agua
La buena noticia es que, en general, como CO2 los niveles en la atmósfera aumentan, al igual que el crecimiento de las plantas. De hecho, experimentos anteriores han demostrado que CO2 las concentraciones de 475–600 ppm aumentan las tasas fotosintéticas de las hojas en un promedio del 40 % (Ainsworth &Rogers 2007).
En este caso, la producción de forraje aumentó en un 38% en general, aunque la composición de especies de los forrajes cambió. Los tres pastos dominantes (pasto de trigo occidental, pasto de aguja e hilo y pasto de grama azul) disminuyeron del 83,3 % de la producción de forraje en 2007 al 67,5 % en 2013. Otras tres especies de forraje llenaron el vacío (junco de hoja de aguja, pasto de junio de la pradera y pasto escarlata). malvavisco), pasando del 15,2 % de la producción de forraje en 2007 al 24,8 % en 2013.
Las plantas también pueden convertirse en usuarios de agua más eficientes con niveles elevados de CO2 niveles La razón es estructural. Las plantas abren sus estomas para permitir que el CO2 entrar. Pero los estomas abiertos también son un camino para que el agua salga de la planta. Con CO2 elevado niveles, las plantas pueden disminuir la apertura de los estomas, reduciendo la cantidad de agua que sale. Esto, a su vez, puede tener consecuencias para el ciclo hidrológico de ecosistemas completos, con niveles de humedad del suelo y escorrentía que aumentan bajo niveles elevados de CO2 (Leakey et al. 2009). El grado de este cambio aún no se conoce.
(Para complicar esto, la fotosíntesis ocurre de dos maneras diferentes, y para diferenciar, las plantas se etiquetan como C3 o C4 . C3 la tasa de fotosíntesis de las plantas aumenta más con niveles elevados de CO2 . Podemos cubrir esos detalles en otro momento).
Las malas noticias:menor calidad nutricional y disminución del aumento de peso de los animales
Augustine y su equipo analizaron tres medidas diferentes de la calidad del forraje:
• in vitro digestibilidad de la materia seca (IVDMD)
• Contenido de celulosa y lignina (fibra detergente ácida o ADF)
• Contenido de nitrógeno como medida de proteína
Lo que aprendieron fue que, "Aunque se mejoró la producción de forraje... esto vino con una reducción sustancial en la calidad del forraje, lo que afectaría negativamente el aumento de peso de los rumiantes". (Agustín et al 2018) La combinación de calentamiento y CO2 elevado redujo la digestibilidad de C3 pastos del 62,8% al 61,5% y C4 pastos del 63,3 % al 61,2 %.
Si bien esos cambios parecen pequeños, reflejan un aumento en el contenido de fibra y una disminución en la proteína cruda en un momento en que se supone que los animales jóvenes aumentan de peso rápidamente. Según este cambio, el aumento de peso sería aproximadamente un 12,5 % menor, o 30 libras. La pérdida de valor nutricional también podría afectar el rendimiento de la vaca al aumentar el tiempo hasta la edad de apareamiento o reducir las tasas de concepción. Finalmente, los microbios del rumen requieren proteínas para funcionar correctamente, y el forraje degradado es menor del que necesitan para sobrevivir, lo que significa que los productores pueden tener que proporcionar suplementos.
¿Cómo se adaptan los ganaderos del futuro?
Hay una amplia variedad de soluciones descritas por los investigadores. Una opción es utilizar el pastoreo para mejorar el forraje. “Los pastos pastoreados vuelven a producir hojas con mayor cantidad de proteínas y concentraciones reducidas de celulosa y lignina en comparación con los pastos no pastoreados en los pastizales de todo el mundo... una solución clara para los productores de las Grandes Llanuras de América del Norte, donde las plantas están bien adaptadas al pastoreo de ungulados, es aumentar de forma adaptativa las tasas de carga animal para igualar la disponibilidad de forraje. El aumento de la carga animal con una mayor producción de forraje mantendría el índice de presión de pastoreo... manteniendo o aumentando así la ganancia de masa total por unidad de área”. (Señalan que en áreas que no tienen el mismo historial de pastoreo, esta práctica podría ser perjudicial).
Otras opciones incluyen 1) ajustar la temporada de pastoreo para tener en cuenta el cambio en el valor nutricional y para pastar malezas y plantas invasoras, 2) alimentar al ganado con suplementos nutricionales, 3) sembrar pastos con leguminosas para agregar nitrógeno al suelo, lo que a su vez mejora el valor nutricional de las plantas, 4) aplicando niveles bajos de fertilizante para lograr lo mismo, 5) estimulando el crecimiento de pasto nuevo con quemas prescritas y 6) ajustando las tasas de siembra en respuesta a condiciones climáticas y climáticas cambiantes (p. ej., períodos húmedos y sequía) que afectan producción de pasto.
Los investigadores siguen siendo optimistas. "Ciertamente, hay un problema importante que debe abordarse con respecto a la calidad del forraje, pero también hay una serie de posibles soluciones", dijo Augustine.
Referencias
Gracias a Dennis O'Brien, ARS, por compartir la información incluida en este artículo.
El artículo también fue informado por estos dos sitios web:
Integrar – Enseñanza Interdisciplinaria sobre la Tierra para un Futuro Sostenible
The Nature Education Knowledge Project:las citas en el cuerpo de este texto provienen de este sitio y se muestran a continuación:
Ainsworth, E. A. &Rogers, A. La respuesta de la fotosíntesis y la conductancia estomática al aumento de (CO2 ):mecanismos e interacciones ambientales. Planta, Célula y Medio Ambiente 30, 258-270 (2007).
Leakey, A. D. B., Ainsworth, E. A. et al. CO2 elevado efectos en las relaciones de carbono, nitrógeno y agua de las plantas; seis lecciones importantes de FACE. Revista de Botánica Experimental 60, 2859-2876 (2009).
Gracias también al Servicio de Investigación Agrícola, la principal agencia de investigación científica interna del Departamento de Agricultura de EE. UU. ARS se enfoca en soluciones a los problemas agrícolas que afectan a los Estados Unidos. Cada dólar invertido en investigación agrícola genera un impacto económico de $20.
