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Könnte sich erwärmende Temperaturen und erhöhtes atmosphärisches CO2 Auswirkungen auf die Quantität und Qualität des Futters, das für die Viehzucht verwendet wird? Diese Frage wollten David Augustine und seine Kollegen von der Rangeland Resources and Systems Research Unit des Agricultural Research Service beantworten. Ihre Ergebnisse sind eine Mischung aus „guten Nachrichten“ und „schlechten Nachrichten“ zusammen mit einigen Empfehlungen, wie sich Viehzüchter anpassen könnten, um auch in Zukunft profitabel zu bleiben.
Das Experiment Prairie Heating and Carbon Dioxide Enrichment (PHACE) begann 2006 mit der Untersuchung, wie zukünftige Umweltbedingungen die Mischgras-Prärie beeinflussen werden. Dies ist das größte verbliebene Grasland-Ökosystem in Nordamerika und sowohl für die landwirtschaftliche Produktivität als auch für die Erhaltung der biologischen Vielfalt im Westen der Vereinigten Staaten von entscheidender Bedeutung.
Eine der am besten dokumentierten Veränderungen der Atmosphäre in den letzten hundert Jahren ist der Anstieg von CO2 Werte, die derzeit 410 ppm erreicht haben. Denn das globale CO2 in den nächsten 30 bis 70 Jahren voraussichtlich 600 ppm erreichen werden, haben Augustine und seine Kollegen ihre Studie ins Leben gerufen, um diesen Gehalt an atmosphärischem CO2 zu simulieren , und die damit verbundenen wärmeren Temperaturen (ein Anstieg von 1,5 °C tagsüber (2,7 °F) und 3 °C nachts).
Während diese Art von Studie in speziellen Kammern durchgeführt werden kann, die CO2 erhöhen und Temperatur, kann es Unterschiede zu Pflanzen geben, die in natürlichen Umgebungen wachsen. Die Forschung folgte also einem Protokoll, das es ermöglicht, natürliche Gebiete zu erwärmen und mit erhöhten CO2-Konzentrationen zu behandeln im Feld. So etwas zu tun ist keine Kleinigkeit, wie diese Fotos aus der laufenden Studie zeigen. Es umfasst das Ausheben von Gräben und die Installation von Flanschen zur Isolierung der Parzellen sowie Sensoren zur kontinuierlichen Überwachung von Wasser, Temperatur und CO2 Ebenen und winzige Kameras zur Überwachung des Wurzelwachstums. Um sicherzustellen, dass die Vegetation nicht gestört wird, führten die Mitarbeiter die gesamte Überwachung und Futtersammlung durch, während sie auf Planken und Plattformen über den Parzellen lagen oder saßen.
Die gute Nachricht ist, dass im Allgemeinen als CO2 Die Konzentration in der Atmosphäre nimmt zu, ebenso das Pflanzenwachstum. Tatsächlich haben frühere Experimente CO2 gezeigt Konzentrationen von 475–600 ppm erhöhen die Photosyntheserate der Blätter um durchschnittlich 40 % (Ainsworth &Rogers 2007).
In diesem Fall stieg die Futterproduktion insgesamt um 38 %, obwohl sich die Artenzusammensetzung des Futters veränderte. Die drei vorherrschenden Gräser (westliches Weizengras, Nadel- und Fadengras und blaues Grama-Gras) gingen von 83,3 % der Futterproduktion im Jahr 2007 auf 67,5 % im Jahr 2013 zurück. Drei andere Futterarten füllten die Lücke (Nadelblatt-Segge, Prärie-Junggras und Scharlachrot). Kugelmalve), die von 15,2 % der Futterproduktion im Jahr 2007 auf 24,8 % im Jahr 2013 gestiegen ist.
Pflanzen können auch effizientere Wassernutzer mit erhöhtem CO2 werden Ebenen. Der Grund ist struktureller Natur. Pflanzen öffnen ihre Stomata, um CO2 zuzulassen aber offene Spaltöffnungen sind auch ein Weg für Wasser, um die Pflanze zu verlassen. Mit erhöhtem CO2 Ebenen können Pflanzen die Stomataöffnung verringern und so den Wasseraustritt verringern. Dies wiederum kann Folgen für den Wasserkreislauf ganzer Ökosysteme haben, da sowohl die Bodenfeuchte als auch der Abfluss unter erhöhtem CO2 zunehmen (Leakey et al. 2009). Das Ausmaß dieser Veränderung ist noch nicht bekannt.
(Um dies zu verkomplizieren, erfolgt die Photosynthese auf zwei verschiedene Arten, und zur Unterscheidung werden Pflanzen entweder als C3 bezeichnet oder C4 . C3 Die Photosyntheserate der Pflanzen steigt mit erhöhtem CO2 stärker an . Wir können diese Details ein anderes Mal behandeln.)
Augustine und sein Team betrachteten drei verschiedene Messungen der Futterqualität:
• in-vitro Trockenmasseverdaulichkeit (IVDMD)
• Zellulose- und Ligningehalt (Säurewaschmittelfaser oder ADF)
• Stickstoffgehalt als Maß für Protein
Sie lernten Folgendes:„Obwohl die Futterproduktion verbessert wurde … ging dies mit einer erheblichen Verringerung der Futterqualität einher, was sich negativ auf die Gewichtszunahme von Wiederkäuern auswirken würde.“ (Augustinus et al. 2018) Die Kombination aus Erwärmung und erhöhtem CO2 reduziert die Verdaulichkeit von C3 Gräser von 62,8 % auf 61,5 % und C4 Gräser von 63,3 % auf 61,2 %.
Obwohl diese Veränderungen gering erscheinen, spiegeln sie eine Zunahme des Ballaststoffgehalts und eine Abnahme des Rohproteins zu einer Zeit wider, in der junge Tiere angeblich schnell an Gewicht zunehmen. Basierend auf dieser Änderung wäre die Gewichtszunahme etwa 12,5 % geringer – oder 30 Pfund. Der Verlust des Nährwerts kann sich auch auf die Kuhleistung auswirken, indem die Zeit bis zum Paarungsalter verlängert oder die Empfängnisraten verringert werden. Schließlich benötigen Pansenmikroben Protein, um richtig zu funktionieren, und das degradierte Futter ist weniger als das, was sie zum Überleben benötigen, was bedeutet, dass die Hersteller möglicherweise Ergänzungen bereitstellen müssen.
Es gibt eine Vielzahl von Lösungen, die von Forschern beschrieben werden. Eine Möglichkeit ist die Beweidung zur Verbesserung des Futters. „Beweidete Gräser lassen Blätter mit erhöhten Protein- und reduzierten Zellulose- und Ligninkonzentrationen im Vergleich zu nicht abgeweideten Gräsern in Weideländern weltweit nachwachsen … eine klare Lösung für Produzenten in den nordamerikanischen Great Plains, wo Pflanzen gut an die Beweidung von Huftieren angepasst sind, besteht darin, die Besatzraten anzupassen Futterverfügbarkeit anzupassen. Ein erhöhter Besatz mit erhöhter Futterproduktion würde den Weidedruckindex aufrechterhalten … wodurch der Gesamtmassenzuwachs pro Flächeneinheit entweder beibehalten oder erhöht wird.“ (Sie stellen fest, dass diese Praxis in Gebieten, die nicht die gleiche Beweidungsgeschichte haben, schädlich sein könnte.)
Weitere Optionen sind 1) Anpassung der Weidesaison, um die Veränderung des Nährwerts zu berücksichtigen und Unkräuter und invasive Pflanzen zu weiden, 2) Fütterung von Nahrungsergänzungsmitteln für Rinder, 3) Bepflanzung von Weiden mit Leguminosen, um dem Boden Stickstoff zuzuführen, was wiederum den Nährwert verbessert der Pflanzen, 4) Anwendung geringer Düngermengen, um dasselbe zu erreichen, 5) Stimulierung des Wachstums von neuem Gras durch vorgeschriebenes Abbrennen und 6) Anpassung der Besatzdichte als Reaktion auf sich ändernde Wetter- und Klimabedingungen (z. B. Regenperioden und Dürre), die sich auswirken Grasproduktion.
Die Forscher bleiben optimistisch. „In Bezug auf die Futterqualität gibt es sicherlich ein wichtiges Problem, das angegangen werden muss, aber es gibt auch eine Reihe potenzieller Lösungen“, sagte Augustine.
