STRATEGIE DI QUANTIFICAZIONE E RIDUZIONE DELL'IMPATTO AMBIENTALE DEGLI ALLEVAMENTI

The activities of dairy farm contribute to environmental pollution through the surplus of nitrogen and phosphorous that they produce. The development of sustainable farming systems with environmental friendly production management is one of the most important aim of European Commission of Agriculture. A strategy to decrease these surplus on environment could be an optimization of animal feeding and farm management. Aim of this thesis was to perform some strategy to reduce environmental pollution caused by animal farming system (chapter 1), to evaluate the characteristics of dairy farms in the North-Eastern part of Italy in terms of ration composition, milk yield and N and P excretions (chapter 2), to investigate the long term effects of conventional and reduced level of dietary CP with or without the addition of rumen protected conjugated linoleic acid on feed consumption, growth performance and nitrogen balance of growing bulls fed corn silage-soybean TMR (chapter 3) and to propose a simplified approach to predict the amount of slurry produced by growing pigs on farm basis, starting from simple inputs available on farm (chapter 4). The characteristic of this work was to combine scientific aspects with operative and institutional one. In the first contribution we define some model to quantify nitrogen and phosphorous excretion in the main animal farming system. The objective of this study was to develop a tool to implement nutrient balance at farm level using a limited numbers of parameters, easily to collect on farm. The application of this model at farm level, could be an instrument to study the real value of excretion with respect to the value proposed by the current regulation. In the second chapter nutrient balances were edited for a sample of dairy farms in Veneto Region. From the institutional point of view, a picture of the dairy farms in a given area is a required information to establish expected level of N and P excretion. Eighty-nine dairy farms located in the province of Padua were selected and analyzed for feed and nutritional characteristic of rations, milk yield and quality and nitrogen and phosphorous excretion. We collected information about rations and feed composition for each farm. The farms were classified in four groups for diet crude protein level (LCP 14.3% DM; HCP 15.9 % DM) and for milk yield (LMY< 30 kg/d; HMY>30 kg/d). Crude protein did not affected milk yield and quality. Nitrogen excreted, after discounting for 28% of N losses in atmosphere, were 72, 80, 83 and 95 kg/cow per year, and P excreted were 18, 17, 17 and 20, respectively for the LCPLMY, LCPHMY, HCPLMY, HCPHMY groups. Milk yield around 31 kg/cow/day, can be sustained by rations with 14.2% of crude protein on DM. In the third contribution growth performance of double muscled Piemontese bulls kept on 2 TMR differing for crude protein density (diet HP: CP = 14.7% DM; diet LP: CP = 11.0% DM) and top dressed with 80 g/d of rumen protected CLA mixture (CLA) or with 65 g/d of hydrogenated soybean oil (HSO) were studied. Forty-eight bulls (279 + 24 kg initial LW), were divided in four experimental groups, were housed in 12 fully slatted floor pens. Dressing percentage and conformation indexes were performed at slaughter. Over the whole trial, no significant differences due to the treatment on average daily gain and DM intake were found. Over the whole trial, feed conversion ratio (FCR) was significantly affected by the interaction of crude protein level per CLA addition. No significant differences due to the treatments were observed for the slaughter traits. Low protein ration can be used on Piemontese double muscle bulls from 450 to 670 kg LW without negative consequence on growth performance, FCR and carcass quality, whereas a reduction of 28% of N excretion (28%) can be achieved. In chapter 4 we proposed a simplified approach to predict the amount of slurry produced by growing pigs at farm level. This last contribution could be necessary, since the present Ministerial Decree proposed some values not representative of the real operative conditions. Also in this case, we developed a model to quantify the amount of slurry produced at farm level using a limited numbers of parameters and easily to collect on farm. To conclude, this thesis proposed some model to quantify the nutrient excretion and production of manure at farm level. This could represent an important tool for intensive farming systems to identify or to study the nutritional and management strategies to reach high efficiency systems and to reduce environment pollution.

Questo lavoro di tesi ha affrontato il tema dell’escrezione di nutrienti nell’ambiente delle principali tipologie di allevamenti zootecnici. La Direttiva Nitrati (91/676/CE) è stata recepita in Italia con il DM 7/4/2006. Questo regolamento fissa una serie di coefficienti standard per valutare l’escrezione dell’azoto delle diverse categorie di animali da reddito. Il decreto ministeriale demanda alle regioni il compito di adottare strategie opportune, supportate a livello scientifico, per il controllo del rilascio di nutrienti nell’ambiente. L'obiettivo principale di questa tesi è stato quello di sviluppare delle strategie in grado di quantificare e contenere le escrezioni di nutrienti negli allevamenti zootecnici, con particolare riguardo per l’azoto. La peculiarità del presente lavoro risiede in primo luogo nella realizzazione di uno strumento che, basandosi su criteri scientifici, possa conciliare esigenze istituzionali e tecnico-applicative nel promuovere modelli zootecnici di sviluppo sostenibili sia dal punto di vista economico che ambientale. Nel primo contributo si sono messi a punto modelli di quantificazione delle escrezioni di azoto e di fosforo da adottare nelle principali tipologie di allevamento. L’applicazione di questi modelli permette di valutare l’emissione di nutrienti su scala aziendale. Nel realizzare questi modelli si è tenuta presente la necessità di impiegare un numero limitato di informazioni facilmente rilevabili e reperibili nelle aziende. Gli input da acquisire per redigere i piani di escrezione aziendale, riguardano la raccolta dei dati di consistenza di allevamento (n. di capi allevati suddivisi per categoria), livelli produttivi, modalità di alimentazione e caratteristiche delle razioni impiegate. In questa tesi, per ragioni di spazio, ci si limita alla descrizione dei modelli proposto per la quantificazione delle escrezioni di azoto e di fosforo negli allevamenti di vacche da latte, vitelloni da carne e vitelli a carne bianca. L’applicazione di questi modelli su specifiche realtà aziendali ha consentito di concludere che essi sono in grado di prevedere l’entità delle escrezioni in modo più preciso ed affidabile rispetto alla semplice applicazione di valori standard. Nel secondo contributo di questa tesi, tenendo presenti la necessità delle Istituzioni di conoscere la realtà territoriale, si è proceduto alla raccolta di informazioni relative ai principali indici tecnici e di bilancio dei nutrienti di 89 allevamenti di vacche da latte del Veneto. Nel lavoro si descrivono aspetti relativi alle caratteristiche di formulazione e di composizione chimico-nutrizionale delle razioni impiegate, livelli produttivi e bilanci dell’azoto e del fosforo. I risultati possono consentire confronti con altre realtà nazionali ed internazionali necessari per giustificare l’adozione di coefficienti di escrezione basati sulle effettive condizioni territoriali. Nel terzo contributo ci si è prefissi di studiare le prestazioni produttive (performance di crescita, ingestione alimentare, indici di conversione, bilancio dell’azoto e caratteristiche delle carcasse al macello) di vitelloni piemontesi doppia coscia alimentati con razioni unifeed con livelli di proteina grezza convenzionali e ridotti, in associazione o meno con CLA. Quarantotto vitelloni piemontesi doppia coscia (279 ± 24 kg PV iniziale), divisi in quattro gruppi sperimentali, sono stati distribuiti in 12 box con pavimentazione grigliata. I vitelloni sono stati alimentati con 2 diverse diete a differenti tenori di PG (dieta HP: PG = 14.7% SS; dieta LP: PG = 11.0% SS) e “top dressed” con 80 g/d di coniugato dell’acido linoleico rumino protetto (CLA) oppure con 65 g/d di olio di soia idrogenato (HSO). Sono state registrate anche la resa al macello e i punteggi di conformazione SEUROP. Durante l’intera durata della prova non si sono osservate differenze significative, dovute ai trattamenti, sull’incremento medio giornaliero (IMG = 1.186 ± 0.14 kg/d) e sull’ingestione di SS (ISS = 8.5± 0.27 kg/d). L’indice di conversione alimentare (ICA) è stato influenzato significativamente dall’interazione fra PG e integratore (ICA: 6.90, 7.22. 7.49 e 7.11 kg SS /kg accrescimento per HPHSO, HPCLA, LPHSO and LPCLA, rispettivamente; P<0.05). L’escrezione totale di azoto netto è stata di 39.7.0 kg/capo/anno per gli animali HP e di 28.9 kg/capo/anno per gli animali LP. Non sono state rilevate differenze significative dovute al trattamento per le caratteristiche delle carcasse al macello. Dalla ricerca è emerso che una razione LP può essere somministrata a vitelloni Piemontesi a doppia coscia da 450 fino 670 kg PV, senza influire negativamente sulle performance di crescita, sull’indice di conversione alimentare e sulla qualità della carcassa ma riducendo l’azoto escreto del 28%. Gli effetti di questa riduzione sono discussi in relazione alle possibili strategie per migliorare l’economia aziendale. Infine nel quarto contributo si è sviluppato un modello di previsione dei volumi di effluenti escreti per allevamenti di suini in accrescimento. Questo contributo si è reso necessario dal momento che l’attuale normativa (MIPAF, DM 152 del 7/4/2006) ha proposto standard di produzione di reflui non sufficientemente rappresentativi delle attuali condizioni ordinarie degli allevamenti nel nostro territorio. Anche in questo caso, seguendo criteri scientifici, si è giunti a proporre un modello che, basandosi su pochi rilievi aziendali, è in grado di prevedere le produzioni di reflui con maggiore accuratezza e precisione rispetto alle pratiche correntemente uso. Il modello proposto è inoltre facilmente integrabile con modelli dedicati alla quantificazione delle escrezioni di nutrienti. Nel suo insieme questa tesi propone come aspetto innovativo lo sviluppo di modelli di quantificazione delle escrezioni di nutrienti e della produzione di reflui su scala aziendale che, riconosciuti dall’autorità pubblica, possano consentire al settore di introdurre modelli di sviluppo più sostenibili sia dal punto di vista ambientale che economico. Nel nuovo contesto normativo che si è generato a seguito dell’acquisizione di queste metodologie da parte delle Istituzioni, possono derivare importanti opportunità di approfondimento scientifico sulle possibili strategie di miglioramento dell’efficienza d’uso delle risorse naturali nei processi produttivi.