Strategies in grass silage production to mitigate enteric CH4 emissions from ruminants

Omtrent 2/3 av klimagassutslippene i norsk jordbruk kommer fra drøvtyggere, og hovedandelen av utslippet er metan fra fordøyelsen til drøvtyggerne. Grovfôr utgjør en stor andel av dyrenes fôrrasjon. Det er også et nasjonalt mål å øke grovfôrandelen og andel norskprodusert fôr i rasjonen til drøvtyggerne. Dermed vil det ha stor innvirkning på klimagassutslippene fra landbruket om en greier å avdekke egenskapene til et lavutslippsgrovfôr. Grassurfôr, som er det dominerende grovfôret, blir produsert på mange ulike måter, noe som resulterer i at det er stor variasjon i egenskaper ved surfôret (for eksempel botanisk sammensetning, fordøyelighet og gjæringsresultat). Dette er egenskaper som kan påvirke metanutslipp fra dyra. Samtidig må dette være egenskaper som kan utnyttes til å redusere metanutslippene under både praktiske og økonomiske forhold. Prosjektet besto av fire arbeidspakker som skulle bidra til å oppnå hovedmålet: utvikle strategier i surfôrproduksjon som reduserer metanutslipp fra fordøyelsen til drøvtyggere. TINE har allerede etablert en databank av surfôrprøver (fra 86 rundballer som er samlet inn fra hele landet) som har stor variasjon av fôrkvalitet. Disse rundballene er analysert for kjemisk sammensetning og fordøyelighet. I tillegg er nedbrytningsgraden av NDF bestemt i disse rundballene. I arbeidspakke 1 er det blitt undersøkt hvilke egenskaper ved disse surfôrprøvene som påvirker metanutslippene ved bruk av en laboratoriemetode (in vitro-metode) som analyserer metanproduksjon. Resultatene viste at et høyt innhold av vannløselige karbohydrater (sukkerforbindelser i graset) gir økt metanproduksjon, mens både et lavt innhold av NDF og ufordøyelige NDF i surfôret gir økt metanproduksjon. Surfôr som gir lav in vitro metanproduksjon forventes imidlertid å redusere ytelse hos dyra, i form av melk og kjøtt, og det ser derfor ut til å være en motsetning mellom å velge surfôr som gir lav metanproduksjon og surfôr som gir høy ytelse. I arbeidspakke 2 ble noen egenskaper ved surfôret undersøkt under kontrollerte feltruteforsøk, der surfôr ble produsert med stor variasjon for de aktuelle egenskapene, og analysert for in vitro metanproduksjon. Resultatene viste at in vitro metanproduksjon var lavere i toslåttsystem sammenlignet med treslåttsystem, og lavere i surfôr bestående av kun timotei sammenlignet med surfôr bestående av kun flerårig raigras. Fortørking hadde ingen effekt på in vitro metanproduksjon mens bruk av maursyrebasert ensileringsmiddel økte metanproduksjonen sammenlignet med ubehandlet surfôr. Slik som i arbeidspakke 1 vil egenskaper ved surfôret som reduserer metanproduksjon potensielt også redusere ytelse hos dyra, noe som må bekreftes med produksjonsforsøk på dyr. I arbeidspakke 3 ble resultatene fra de to første arbeidspakkene fulgt opp, og noen av de mest interessante funnene fra in vitro-studiene ble undersøkt i et produksjonsforsøk med melkeku. Vi undersøkte effekten av slåttefrekvens for timotei (tre vs. to slåtter per sesong) og ulike engvekster (timotei, flerårig raigras og rødkløver) på fôropptak, melkeproduksjon og metanproduksjon. Resultatene viste at økt slåttefrekvens av timotei og bruk av timotei i stedet for raigras økte melkeytelse og reduserte metanintensiteten (metanproduksjon per kg produsert melk). Inkludering av rødkløver i rasjonen økte metanintensiteten lineært med numerisk høyest metanintensitet i rasjonen med 100% rødkløver. Før strategier i surfôrproduksjon kan iverksettes til praksis, er det viktig å undersøke mulige sideeffekter. I arbeidspakke 4 ble resultater fra forsøkene satt inn i gårdsmodeller, for å evaluere om strategiene som reduserer enterisk metanutslipp påvirker utslipp av andre klimagasser fra drøvtyggerproduksjonen. Hovedfunnet er at effektiviteten av strategien for å redusere klimagassutslippene fra melkebruk ved å øke slåttefrekvensen hovedsakelig vil avhenge av effekten av redusert metanintensitet og økte lystgassutslipp fra jorda på grunn av mer bruk av nitrogengjødsel. Lønnsomheten og kostnadseffektiviteten av denne strategien varierer avhengig av tilgjengelig jordbruksareal. Det kan være mer lønnsomt å øke slåttefrekvensen hvis areal ikke er en begrensende faktor, men den samlede kostnadseffektiviteten varierer mellom ulike gårdssituasjoner. Resultat fra prosjektet viser at bonden kan påvirke utslippene i sin produksjon ved å tilpasse strategiene i produksjonen av gras og kløver. Vi fant at det er gode grunner for norske mjølke- og kjøttprodusenter til å velge et intensivt høstesystem og å bruke timotei i enga. Resultatene fra prosjektet er med på å bygge kunnskap om klimagassutslipp fra landbruket, og dersom bonden følger anbefalingene kan det bidra til reduserte klimagassutslipp fra jordbruket.

Results from the project contributes to knowledge development within the area of GHG research for both national and international research institutions. The results will also contribute to increasing the expertise of agricultural industry (e.g. climate advisors in TINE and NLR), and in turn passed on to the farmers, who should implement the results in their strategy for grass silage production. This project focused on mitigating enteric CH4 emissions by use of national feed resources, which can contribute to improve the use of these resources, self-sufficiency and also the consumers acceptance of Norwegian ruminant production. The project identified quality attributes of grass silages that correlate with variations in CH4 emissions. The research results provide estimates of which emission reductions that can be expected when implementing mitigation strategies in grass silage production in Norway. Moreover, cost-effective silage production strategies to reduce GHG emissions from ruminant farming systems were evaluated. The cooperation between Norwegian and international research institutions and the industry promoted interdisciplinary research collaboration as well as knowledge transfer from research to the agricultural industry.

Food production results in greenhouse gases (GHG) emissions. Today, GHG from the agricultural sector constitute 8.6 percent of the total emission from Norway. Enteric methane (CH4) is a significant contributor to GHG emissions as it accounts for almost half of the total GHG emissions from Norwegian agriculture. Grass silage is the dominating preserved forage in ruminant diets. The practice used for grass silage production is very diverse, resulting in wide variation in characteristics, and hence influence on enteric CH4 emissions. Thus, finding ways to produce grass silage that minimise enteric CH4 emissions is an important strategy to reduce GHG emissions from Norwegian agriculture. To be able to lower enteric CH4 emissions, new knowledge and competence on the effects of silage production are required. In the present project, research institutions will co-operate with the Agro-industries to: 1) Explore which silage characteristics that perform the largest effect on in vitro enteric CH4-emissions (these data complete the data bank (established by TINE) of grass silage samples that has a great variety of feed quality (botanical and chemical composition, digestibility and fermentation quality)). 2) Systematize the most promising silage characteristics regarding CH4 production in field experiments. 3) Determine the magnitude of enteric CH4 mitigation from dairy cows by the most promising silage characteristics. 4) Develop cost-effective silage production strategies to reduce GHG emissions from ruminant farming systems. These sub- goals will lead to the achievement of the primary objective: Develop strategies in silage production that mitigate enteric CH4 emissions from ruminants.