Dans l'étude, les systèmes d'élevage laitier de conservation - qui ont été développés et testés par des chercheurs de Penn State au cours de la dernière décennie - produisent la majorité des cultures fourragères et fourragères consommées par leur bétail, utiliser le semis direct, avoir un couvert végétal diversifié en continu, et un système utilise l'injection de fumier. Crédit :Groupe de recherche Karsten, État de Pennsylvanie
Si la majorité des fermes laitières de Pennsylvanie adoptent pleinement les meilleures pratiques de gestion de la conservation, l'État peut être en mesure d'atteindre son objectif de qualité de l'eau de charge quotidienne maximale totale pour la baie de Chesapeake, selon les chercheurs.
Telle est la conclusion d'une nouvelle évaluation des effets simulés de la mise en œuvre d'un système d'élevage laitier de conservation sur toutes les fermes laitières du bassin hydrographique de Spring Creek, un petit drainage dans le comté du Centre. Dans les simulations, les systèmes d'élevage laitier de conservation, qui ont été développés et testés par des chercheurs de l'État de Pennsylvanie au cours de la dernière décennie, produisent la majorité des cultures fourragères et fourragères consommées par leur bétail, utiliser le semis direct, avoir un couvert végétal diversifié en continu, et avoir un système pour employer l'injection de fumier.
À l'aide d'une variante de l'outil d'évaluation des sols et de l'eau, connu sous le nom de SWAT, qui a été personnalisé et calibré pour la topographie et l'hydrologie karstiques du bassin hydrographique de Spring Creek lors de recherches antérieures dans l'État de Pennsylvanie, les chercheurs ont modélisé les processus de charge en nutriments et en sédiments de quatre scénarios d'élevage laitier qui différaient en termes de superficie, stratégies de production d'aliments pour animaux et d'apport de nutriments. Ils ont comparé la pollution diffuse générée par les fermes laitières « typiques » existantes de Pennsylvanie qui comprennent des cultures de couverture sans labour et limitées, avec des fermes laitières sous gestion de conservation.
Le SWAT personnalisé a simulé les quatre scénarios de culture laitière sur une période de 12 ans. Les quatre fermes laitières comparées avaient 65 vaches laitières et jeunes animaux, nourris avec la même ration laitière, et étaient supposées produire la même quantité de fumier avec la même composition en éléments nutritifs. Mais la terre nécessaire pour produire les cultures différait entre les quatre scénarios agricoles, et les fermes de conservation avaient plus de terres sur lesquelles cultiver des aliments et appliquer du fumier.
Une récolte d'ensilage de seigle d'hiver qui a reçu du fumier à l'automne est illustrée. Dans l'étude, les systèmes d'élevage laitier de conservation ont un couvert végétal diversifié en continu, ce qui réduit le ruissellement des sédiments et des nutriments des champs. Crédit :Groupe de recherche Karsten, État de Pennsylvanie
Par rapport à la ferme laitière « typique » de Pennsylvanie qui utilise certaines des meilleures pratiques de gestion, produit tout le fourrage du troupeau, et achète la plupart des céréales fourragères du bétail, les scénarios de culture laitière à conservation améliorée ont amélioré la qualité de l'eau en réalisant des réductions significatives de la pollution. Au cours de la simulation SWAT de 12 ans, ils ont réduit le nombre de pics de nutriments et de sédiments dans les cours d'eau et ont réduit la concentration moyenne de sédiments de 31 %, l'azote organique de 41 à 53 pour cent, nitrate de 23 pour cent, le phosphore organique de 36 à 45 pour cent et le phosphore soluble de 32 à 43 pour cent.
Les deux scénarios de conservation ont également réduit les émissions d'oxyde nitreux en réduisant la dénitrification, mais le scénario qui comprenait l'injection de fumier a retardé 91 pour cent de la volatilisation de l'azote qui s'est produite dans le scénario de fumier à la volée.
« Nous voulions évaluer ce qui se passe à l'échelle d'un bassin versant si les producteurs laitiers mettent en œuvre différentes pratiques, " a déclaré Heather Karsten, professeur agrégé d'écologie des productions végétales, État de Penn, dont le groupe de recherche du Collège des sciences agricoles a mené l'étude. "Donc, nous avons créé ces fermes modèles pour représenter la gamme de systèmes d'élevage laitier qui pourraient être présents dans un bassin versant."
Les fermes de conservation étaient basées sur la superficie moyenne des fermes laitières de Pennsylvanie et la taille du troupeau au moment où les chercheurs ont conçu l'étude sur le terrain en 2010.
Les deux scénarios de conservation simulés dans la recherche ont réduit les émissions d'oxyde nitreux en réduisant la dénitrification, mais le scénario qui comprenait l'injection de fumier, montré ici, a retardé 91 pour cent de la volatilisation de l'azote qui s'est produite dans le scénario d'épandage de fumier. Crédit :Groupe de recherche Karsten
"Ils ont deux fois plus de terres et cultivent tous leurs aliments et fourrages, qui les aide à être rentables, parce que les coûts d'alimentation représentent au moins 50 pour cent des coûts de production de lait, " dit-elle. " Et, peut-être le plus important, ils n'épandent pas le fumier sur la même terre aussi souvent parce qu'ils ont plus de terre pour l'épandre. En outre, lorsque les fermes de conservation épandent du fumier à l'automne, ils l'appliquent aux cultures annuelles d'hiver qui sont soit des cultures de couverture, qui retiennent une partie des nutriments, ou des cultures d'ensilage, qui utilisent davantage le fumier épandu à l'automne pour produire des cultures fourragères.
Bien sûr, parvenir à une adoption à si grande échelle de pratiques d'élevage laitier de conservation ne sera pas simple, facile ou pas cher, Karsten a concédé. Les agriculteurs auront besoin d'un accès à des terres abordables pour produire plus d'aliments pour leurs troupeaux et appliquer du fumier à des taux inférieurs. Et, elle a souligné, une assistance technique et des incitations financières seront nécessaires pour faciliter l'adoption à grande échelle des meilleures pratiques de gestion telles que l'injection de fumier, production annuelle d'ensilage d'hiver et cultures de couverture.
Environ un tiers seulement des terres du bassin hydrographique de Spring Creek sont agricoles, selon le chercheur principal M.G. Mostofa Amin, maintenant membre du corps professoral du Département d'irrigation et de gestion de l'eau à l'Université agricole du Bangladesh. Chercheur postdoctoral et associé de recherche lorsqu'il a dirigé l'étude de Penn State, il a noté que Spring Creek est l'un des cours d'eau les plus étudiés de l'Est.
Dans des recherches antérieures, Amin a utilisé les données de trois stations de surveillance du débit de l'U.S. Geological Survey dans le bassin hydrographique pour personnaliser le modèle SWAT afin de simuler la géologie et les processus hydrologiques qui contribuent aux charges de sédiments et de nutriments dans le bassin hydrographique de Spring Creek.
"L'utilisation de SWAT pour simuler et comparer quatre systèmes agricoles sur 12 ans à l'échelle du bassin versant a permis à l'équipe d'évaluer l'impact de la mise en œuvre à grande échelle des scénarios d'élevage laitier, " a déclaré Amin. " Nous avons appris que les scénarios d'élevage laitier de conservation peuvent réduire les pertes de nutriments et de sédiments des terres agricoles et aider à atteindre les charges quotidiennes maximales totales ciblées dans la baie de Chesapeake. "
