Catatan Editor: Artikel ini ditulis oleh Ann Perry, Staf Informasi Layanan Riset Pertanian, dan datang kepada kami dari Majalah Riset Pertanian ARS.
Setiap tahun, seekor sapi perah yang besar dan kuat disimpan di kandang yang nyaman menghasilkan lebih banyak dari 20.000 pon susu, bersama dengan jumlah kotoran yang mengesankan dan sejumlah gas. Pekerjaan pemodelan baru oleh tim Layanan Riset Pertanian di University Park, Pennsylvania, menunjukkan bahwa sapi perah yang hidup sepanjang tahun di alam bebas dapat meninggalkan jejak kaki ekologis yang jauh lebih kecil daripada saudara perempuannya yang lebih terlindung.
Insinyur pertanian Al Rotz memimpin tim ilmuwan di ARS Pasture Systems and Watershed Management Research Unit melalui studi pemodelan yang mengevaluasi pengaruh sistem manajemen yang berbeda pada peternakan sapi perah Pennsylvania seluas 250 acre terhadap lingkungan . “Jika kita mencoba mengurangi satu faktor lingkungan dalam sistem produksi yang rumit ini, pada akhirnya kita dapat meningkatkan faktor lainnya,” kata Rotz. “Jadi, ada kebutuhan nyata untuk melihat semua aspek lingkungan secara bersamaan.”
Beberapa ilmuwan ARS University Park lainnya berkolaborasi dalam proyek ini, termasuk ilmuwan hewan Kathy Soder; ahli fisiologi tumbuhan Howard Skinner; ilmuwan tanah Curtis Dell, Peter Kleinman, dan John Schmidt; dan pemimpin penelitian Ray Bryant. Untuk studinya, tim menggunakan Model Sistem Peternakan Terpadu, sebuah program komputer yang dikembangkan di University Park yang mensimulasikan proses dan interaksi biologis dan fisik utama pada tanaman, daging sapi, atau peternakan sapi perah.
Para ilmuwan mengumpulkan berbagai data lapangan tentang sistem penggembalaan dan pengelolaan pupuk serta pengaruhnya terhadap hilangnya unsur hara ke lingkungan. Kemudian mereka memasukkan data lapangan ini ke dalam model peternakan mereka untuk mengevaluasi dinamika lingkungan dari empat peternakan sapi perah yang berbeda dalam semua jenis cuaca selama 25 tahun.
Membandingkan Dampak Pengurungan dan Pengelolaan Rumput
Satu simulasi mencontohkan produksi pada peternakan kurungan yang berisi 85 kawanan besar -dibingkai Holsteins, masing-masing memproduksi 22.000 pon susu setiap tahun, dan 76 sapi dara pengganti.Livestock Logistics
Produksi model lain di peternakan kurungan dengan kawanan 100 Holstein bertubuh sedang dan 80 sapi dara pengganti. Setiap sapi dalam sistem ini menghasilkan 18.500 pon susu setiap tahun.
Peternakan jenis ketiga dalam model ini juga memiliki 100 Holstein dengan ukuran kerangka rata-rata dan 80 sapi dara pengganti. Namun dalam sistem ini, sapi mampu merumput hingga 7 bulan setiap tahunnya. Setiap sapi dalam sistem ini juga menghasilkan 18.500 pon susu setiap tahun.
Peternakan terakhir dalam model memiliki kawanan 130 sapi persilangan Holstein/Jersey bertubuh kecil dan 95 sapi dara pengganti. Kawanan ini dipelihara di luar ruangan sepanjang tahun, melahirkan di musim semi ketika ketersediaan hijauan mencapai puncaknya, dan dikelola dengan penggembalaan bergilir selama musim panas. Sapi dalam sistem ini menghasilkan hampir 9.000 pon susu lebih sedikit per ekor setiap tahun dibandingkan sapi dalam sistem kurungan dengan produksi tertinggi.
Keempat sistem ditetapkan untuk menghasilkan jumlah susu yang pada dasarnya sama—disesuaikan dengan lemak dan protein—di lahan yang sama. Standarisasi total produksi susu di keempat sistem produksi memungkinkan perbandingan yang lebih baik dari berbagai dampak lingkungan di seluruh sistem.
Model ini menghasilkan perkiraan untuk emisi amonia dari pupuk kandang, laju denitrifikasi tanah, kehilangan nitrat akibat pencucian, erosi tanah, dan kehilangan fosfor dari limpasan lahan. Perkiraan emisi karbon dioksida, metana, dan dinitrogen oksida dari produksi primer dan produksi sekunder pestisida, bahan bakar, listrik, dan sumber daya lainnya juga dipertimbangkan.
Menghirup Udara Segar
Para peneliti menemukan bahwa total emisi untuk gas rumah kaca metana, dinitrogen oksida, dan karbon dioksida adalah 8 persen lebih rendah dalam sistem produksi luar ruangan sepanjang tahun daripada dalam sistem pengurungan berproduksi tinggi. Hasil terbesar? Memelihara sapi perah di luar ruangan sepanjang tahun menurunkan emisi amonia sekitar 30 persen.
“Kualitas udara adalah masalah lingkungan besar yang dihadapi produsen susu saat ini, dan sulit dikendalikan,” kata Rotz. “Mengeluarkan sapi dari kandang merupakan faktor kunci dalam mengurangi emisi amonia, karena mengurangi jumlah kotoran yang perlu ditangani dan disimpan sebelum digunakan untuk pupuk. Ini sangat penting selama musim panas, ketika emisi dari kotoran yang disimpan meningkat.”
Memelihara sapi di luar ruangan juga membantu mengurangi penggunaan bahan bakar dan emisi karbon dioksida yang dihasilkan dari peralatan peternakan, karena produsen tidak perlu menanam dan memanen pakan sebanyak mungkin untuk ternak mereka. Emisi gas rumah kaca bersih rata-rata turun sekitar 10 persen dengan memelihara ternak di luar rumah sepanjang tahun. Ketika ladang yang sebelumnya digunakan untuk tanaman pakan diubah menjadi padang rumput abadi untuk penggembalaan, tingkat penyerapan karbon naik dari nol hingga setinggi 3.400 pon per acre setiap tahun.
“Manfaat penyerapan karbon benar-benar bertambah,” kata Rotz. “Saat lahan pertanian dialihkan dari tanaman yang dirotasi menjadi padang rumput abadi, Anda dapat menumpuk banyak karbon di dalam tanah dan secara substansial mengurangi jejak karbon Anda selama 20 hingga 30 tahun.”
Para ilmuwan juga menghitung jejak karbon yang ditinggalkan sapi di masing-masing dari empat sistem pengelolaan untuk setiap pon susu yang diproduksi. Mereka menemukan bahwa peternakan sapi perah yang dikelola dengan baik yang disimpan di luar rumah sepanjang tahun meninggalkan jejak karbon 6 persen lebih kecil daripada peternakan sapi perah produksi tinggi yang disimpan di lumbung.
Meskipun sapi yang dikurung menghasilkan 22.000 pon susu setiap tahun dan sapi yang mencari makan hanya menghasilkan 13.000 pon, jumlah total protein dan lemak susu yang dihasilkan di kedua peternakan pada dasarnya sama, karena sapi yang mencari makan menghasilkan susu dengan lebih banyak lemak dan protein. Selain itu, jumlah lahan yang sama mendukung sapi persilangan Holstein/Jersey bertubuh kecil dalam jumlah yang lebih besar.
Kualitas Air Juga Menang
Apa yang baik untuk udara juga baik untuk air. Ketika sapi perah berproduksi tinggi disimpan di lumbung sepanjang tahun, erosi sedimen yang terkait dari penanaman jagung dan alfalfa untuk pakan rata-rata mencapai 2.500 pon per acre. Tetapi ketika sapi mencari makan di padang rumput abadi — diet mereka ditambah dengan pakan yang dibeli — erosi sedimen turun 87 persen menjadi rata-rata 330 pound per acre. Limpasan fosfor, polutan utama di Chesapeake Bay Watershed, turun dari sekitar 57 pound per acre menjadi 44 pound per acre.
“Hasil model didukung oleh kerja lapangan selama bertahun-tahun, sehingga sesuai dengan yang kami harapkan,” kata Rotz. “Sekarang kami akan menggunakan model ini untuk mengevaluasi strategi mitigasi lainnya untuk sistem peternakan penggembalaan dan pengurungan.”
Penelitian ini merupakan bagian dari Perubahan Iklim, Tanah, dan Emisi, program nasional ARS (#212) yang dijelaskan di www.nps.ars.usda.gov.
Untuk menjangkau ilmuwan yang disebutkan dalam artikel ini, hubungi Ann Perry , Staf Informasi USDA-ARS, 5601 Sunnyside Ave., Beltsville, MD 20705-5129; (301) 504-1628.
