KNAW

Onderzoek

Kwantificering methaanemissies t.g.v. fermentatie in het maagdarmkanaal van rundvee

Pagina-navigatie:


Wijzig gegevens


Titel Kwantificering methaanemissies t.g.v. fermentatie in het maagdarmkanaal van rundvee
Looptijd 01 / 2004 - 12 / 2005
Status Afgesloten
Onderzoeknummer OND1324269

Samenvatting

Door het toenemende aantal randvoorwaarden waaraan de melkveehouderij moet voldoen wordt het steeds meer noodzakelijk om een integrale analyse te maken van de invloed van voeding & productie op bedrijfsresultaten die relevant zijn voor uiteenlopende beleidsthema¿s. Het betreft hierbij de productie van mest, de emissie van ammoniak, en de emissie van methaan en andere overige broeikasgassen. Een weergave van het mechanisme is nodig om op een geïntegreerde wijze de gevolgen van voeding en productie op uiteenlopende beleidsterreinen, en in onderlinge samenhang, te kunnen doorrekenen. Met deze benadering worden uitspraken consistenter en robuuster en ze zijn beter in het perspectief te plaatsen van de productieomstandigheden. Een praktisch voordeel is bovendien dat deze benadering het mogelijk om nieuwe inzichten uit de literatuur in te brengen in het mechanisme; iets wat met de huidige methoden vaak nauwelijks mogelijk is. Ook de sector (Productschap Diervoeder) onderkent de toegevoegde van een dergelijk instrument en neemt 50% van de projectkosten voor haar rekening. Momenteel wordt een dynamisch model voor o.a. de fermentatieprocessen in het maagdarmkanaal van melkvee uitgebreid met een meer gedetailleerde weergave van de vertering en fermentatieprocessen in resp. dunne en dikke darm. Het model zal in staat zijn om tot in detail de invloed te voorspellen van voeding en management op de hoeveelheid en de samenstelling/eigenschappen van melkproductie, excretie en emissies (methaan & ammoniak). Met het model wordt het mogelijk om een integrale analyse te verrichten ten aanzien van de rol van melkvee op verschillende beleidsterreinen. De interacties tussen verschillende beleidsterreinen kan onderzocht worden en gekwantificeerd, zoals bijvoorbeeld de invloed van klimaatbeleid op dat voor ammoniak en mest. Met het model worden strategische verkenningen mogelijk die gestoeld zijn op fysiologische basisprincipes. Zo is het bijvoorbeeld relatief eenvoudig om het model uit te breiden zodat de gevolgen van voeding op melkureum voorspeld kunnen worden (geen onderdeel van het huidige project). Bij de ontwikkeling van het model worden modelonderdelen getoetst aan fysiologische gegevens en proefgegevens in de literatuur die verkregen zijn onder gecontroleerde omstandigheden. In het huidige project ligt de focus op het evalueren van methaanemissie door de melkveehouderij. Het model zal worden ingezet om te verkennen welke mogelijkheden er bestaan om via de voeding tot mitigatie van methaanemissie op melkveebedrijven te komen en welke consequenties dit heeft voor de bedrijfsvoering (ruwvoerproductie, bijvoeding, krachtvoerverstrekking) en de overige bedrijfsresultaten (melkproductieniveau melkkoe, mestproductie, ammoniakemissies). Tevens wordt het model ingezet ten behoeve van evaluatie van beschikbare emissiemetingen in monitoringsprojecten. Doelstelling(en) van het onderzoek Het doel van dit project is het ontwikkelen en toepassen van een model waarin de mechanismen beschreven worden van de fysiologische processen die ten grondslag liggen aan vertering, fermentatie, excretie en productie. Een verdere uitsplitsing van doelstelling geeft de volgende opsomming: het op geïntegreerde wijze doorrekenen van het effect van voeding op en melkproductie op uiteenlopende beleidsthema¿s tegelijkertijd het aangeven van de mate waarin en de wijze waarop via management de methaanemissie kan worden gereduceerd het illustreren hoe het instrument ingezet kan worden t.b.v. voorlichting en analyse van een specifiek bedrijf, door aan te haken bij lopende projecten of als reactie op beleidsvragen het model publiceren in wetenschappelijke publicaties / presenteren op congressen t.b.v. internationale acceptatie (IPCC) van het model als bruikbaar procesmodel voor beleidsdoeleinden. Eind 2005: Go moment t.a.v. co-financiering door Productschap Diervoeder bij oplevering van de eerste fase van het project (wordt momenteel afgerond). Eind 2006: Volledig mechanistisch model voor de vertering, fermentatie, productie en de excretie door melkvee en de effecten daarvan op de productie van mest en emissies. Resultaten t/m augustus 2006 Een model voor de fermentatie- en verteringsprocessen in het maagdarmkanaal van een melkkoe wordt aangepast ten behoeve van een verbeterde voorspelling van de methaanvorming. Met dit model is het mogelijk om op een geïntegreerde wijze te voorspellen wat de gevolgen zijn van voermanagement op de fermentatie/vertering, de melkproductie, de excretie en de emissies uit de excreta. De term "geïntegreerd" slaat in dit verband op, enerzijds, de weergave van de interactie tussen verschillende voerfactoren, en anderzijds, de interactie tussen verschillende beleidsrelevante aspecten (excretie, ammoniak en methaan). Door de weergave in het model van de onderliggende fysiologische mechanismen wordt een robuust model verkregen dat beter in staat is om de richting te duiden waarin voerfactoren doorwerken in beleidsrelevante aspecten van melkproductie. Bovendien heeft het model als eigenschap dat het, vanwege de gekozen opzet, in principe toepasbaar is onder een brede range aan productieomstandigheden (regulier tot biologisch; extensief tot intensief). In 2005 is met behulp van het model een inschatting gemaakt van de ontwikkeling van de methaanemissie vanaf 1990 tot en met 2004. Deze gegevens worden gebruikt in de komend emissieberekeningen voor de Emissieregistratie (publicatie in National Inventory Report (NIR) 2006 en in Milieucompendium/Milieubalans (MC/MB) 2006). De uitkomsten wijzen uit dat wijzigingen in de productiviteit van melkvee en in de voersamenstelling een aanzienlijke wijzing in de methaanproductie door melkvee geeft (van 1990 tot 2003 een stijging van 107 naar 125 kg methaan per melkkoe en een daling van ongeveer 17 naar 15 g methaan per kg vetgecorrigeerde melk). Daarnaast zijn Koeien & Kansen bedrijven doorgerekend, waaruit een aanzienlijke variatie in de geschatte methaanemissie per melkkoe naar voren kwam. Het model maakt inzichtelijk hoe de methaanvorming wordt beïnvloedt door de fermentatie van de verschillende soorten koolhydraten (suikers, zetmeel, hemi-cellulose, cellulose) en eiwit in het rantsoen, en de omstandigheden in het maagdarmkanaal. Zo blijken hoge voeropnames m.a.g. zuurdere omstandigheden in de pens en vervanging van suikers door zetmeel een sterke verlaging van de methaanvorming te geven. Dergelijke factoren zijn van belang om de invloed van wijzigingen in bedrijfsmanagement op de methaanemissie te kunnen inschatten. Te denken valt aan de gevolgen van een wisselende graskwaliteit vanwege een aangepast bemesting of maairegiem, van een vervanging van snijmaïs door grassilage, van een vervanging van beweiding door stalvoedering, of van een toegenomen krachtvoeropname i.v.m. een stijging van de gestegen melkproductie door melkvee. Eind 2005 werd gestart met het aanpassen van de weergave van de verteringsprocessen in de dunne en dikke darm. Momenteel wordt hieraan in nauw overleg met de begeleidende werkgroep van het Productschap Diervoeder verdere invulling aan gegeven. Hierbij wordt berekend welke invloed deze processen hebben op de algehele vertering door de melkkoe, op de melkproductie, op de mestsamenstelling en op de emissies en mesteigenschappen die daarbij verwacht mogen worden. Berekeningen worden uitgevoerd voor de wijze waarop voedingsfactoren (als vertaling van aanpassingen in bedrijfsmanagement) doorwerken in melkproductie en de daarbij optredende emissies. Het model wordt momenteel ingezet voor het evalueren van Koeien & Kansen bedrijven waar door Smits e.a. nieuwe meetgegevens verzameld zijn voor ammoniak en methaan. Naast methaan, zijn recent (WU, Lsg Diervoeding; Reijs e.a. 2006) eveneens berekeningen uitgevoerd voor het effect van voerstrategie op totale ammoniakemissie uit stal en mestopslag en bij mesttoediening. Hierbij werd in het algemeen een dalende trend in de emissiefactor berekend bij dalende N-excretie onder een maximale range aan voedingsomstandigheden (range van 17 tot 25% van totale N- excretie; Reijs et al., 2006).

Publicaties bij dit project zijn beschikbaar via deze Link  

Samenvatting (EN)

Research objectivesThe development and application of a model which represents the mechanism of the physiological processes underlying digestion, fermentation, production and excretion. Specific goals are: quantify in an integrated manner the effect of nutrition and milk production on several issues simultaneously to indicate mitigation options and the extent of methane reduction achieved to illustrate the way the model can be used as a predictive tool with advising and analysis under specific farming conditions, by collaborating with ongoing research or by serving policy makers to publish the model in a peer-reviewed journal in order to get international recognition of the model as a useful instrument for surveys and use for policy makers. Results and products A report with a description and evaluation of the model which represents the effect of nutrition, digestion, fermentation, production and excretion. Communication of the additional value of the model in quantifying the effect of nutrition on production, excretion and emissions. Publication of the model in a peer-reviewed journal, contribution to symposia, and so on Communication of the applicability of the model in quantifying the effect of nutrition & production on excretion and emission measurement in ongoing monitoring surveys Presentation (workshop) of the model to dairy industry and policy makers, and communication of the applicability of the model as an instrument for policy making.

Betrokken organisaties

Betrokken personen

Onderzoeker Dr.ir. J. Dijkstra
Onderzoeker Ir. M.C.J. Smits
Projectleider Drs. A. Bannink

Bovenliggende onderzoeksactiviteit(en)

Classificatie

A22000 Veeteelt
D22600 Dierkunde

Omhoog
Ga terug naar de inhoud
Ga terug naar de site navigatie