Applying assisted reproductive technology and reproductive management to reduce CO2-equivalent emission in dairy and beef cattle: a review

Methane emission from beef and dairy cattle combined contributes around 4.5-5.0% of total anthropogenic global methane. In addition to enteric methane (CH4) produced by the rumen, cattle production also contributes carbon dioxide (CO2) (feed), nitrous oxide (N2O) (feed production, manure) and other CH4 (manure) to the total greenhouse gas (GHG) budget of beef and dairy production systems. The relative contribution in standard dairy systems is typically enteric CH4 58%, feed 29% and manure 10%. Herds with low production efficiency can have an enteric CH4 contribution up to 90%. Digestibility of feed can impact CH4 emission intensity. Low fertility herds also have a greater enteric CH4 contribution. Animals with good feed conversion efficiency have a lower emission intensity of CH4/kg of meat or milk. Feed efficient heifers tend to be lean and have delayed puberty. Fertility is a major driver of profit in both beef and dairy cattle, and it is highly important to apply multi-trait selection when shifting herds towards improved efficiency and reduced CH4. Single nucleotide polymorphisms (SNPs) have been identified for feed efficiency in cattle and are used in genomic selection. SNPs can be utilized in artificial insemination and embryo transfer to increase the proportion of cattle that have the attributes of efficiency, fertility and reduced enteric CH4. Prepubertal heifers genomically selected for favourable traits can have oocytes recovered to produce IVF embryos. Reproductive technology is predicted to be increasingly adopted to reduce generation interval and accelerate the rate of genetic gain for efficiency, fertility and low CH4 in cattle. The relatively high contribution of cattle to anthropogenic global methane has focussed attention on strategies to reduce enteric CH4 without compromising efficiency and fertility. Assisted reproductive technology has an important role in achieving the goal of multiplying and distributing cattle that have good efficiency, fertility and low CH4.(AU)

Association of additives in supplemented grazing cattle during the finishing phase at the rainy season

The objectives were to evaluate the effects of monensin and virginiamycin, alone or combined, on supplemented Nellore cattle grazing tropical grass during the rainy season. Two experiments were conducted simultaneously to evaluate intake, digestibility, CH4 emissions, blood parameters, performance, and carcass characteristics (Exp. 1), and ruminal fermentation and relative abundance of ruminal microorganisms (Exp. 2). Animals (n = 92 Exp. 1 and n = 12 Exp. 2) were distributed in a completely randomized design and allocated in twelve paddocks composed of Urochloa brizantha (A. Rich.) Stapf. cv. Xaraés. A protein-energetic supplementation of 3 g/kg of BW per day was provided to all animals. Supplements were: without additives (WA), monensin alone at 80 mg/kg of product (MN), virginiamycin alone at 150 mg/kg of product (VM), and monensin (80 mg/kg of product) combined with virginiamycin (150 mg/kg of product; MNVM). Treatments did not affect intakes of total dry matter (DM), supplement DM, and nutrients. However, the intakes of forage DM and crude protein decreased in cattle fed MNVM compared with animals fed WA, MN, and VM. Total volatile fatty acids increased in animals fed VM. Ruminal NH3-N decreased, and pH increased in animals fed MN, VM, and MNVM. Relative abundance of total F. succinogenes and S. ruminantium decreased and R. flavefaciens increased in animals fed MN and VM at d 118. Treatments had no effect on enteric CH4 emissions. The average daily gain (ADG) and total gain were greater in cattle fed MNVM than in cattle fed MN. Combination of monensin and virginiamycin altered the rumen microbial populations but did not decrease enteric CH4 emissions. However, it decreased forage dry matter intake without altering the ADG and total weight gain, leading to an increase in feed efficiency. Results from this study indicate an advantage in including feed additives combined in the diet of supplemented Nellore cattle grazing tropical grass during the rainy season.

Methane mitigation and ruminal fermentation changes in cows fed cottonseed and vitamin E

Inherently, ruminant production of methane (CH4), a greenhouse gas (GHG), causes animal energy losses. Cottonseed is a lipid source and is used sometimes to enhance energy density in cattle diets. It also can mitigate enteric CH4. Lipids release peroxides in the rumen, and antioxidants have the ability to neutralize them. Thus, a lipid and antioxidant source can benefit rumen fermentation. The aim of this study was to evaluate rumen fermentation parameters from cows fed cottonseed and vitamin E. Six cannulated cows were arranged in a replicate 3 × 3 latin square. Treatments were: 1) Control, 2) CS (30 % corn replaced by cottonseed) and 3) CSVitE (30 % corn replaced by cottonseed, plus 500 IU VitE). Results were compared by orthogonal contrast. When compared to the control diet, cottonseed inclusion reduced enteric CH4 emissions by 42 %. Production of acetate, butyrate and the acetate to propionate ratio were respectively 34 %, 47 % and 36 % lower with the cottonseed treatments. Energy lost in the rumen as CH4 and energy release as butyrate were reduced by 26 % and 32 % respectively. Propionate and intestinal energy release were, respectively, 43 % and 35 % higher with cottonseed treatments. Furthermore, as a nutritional strategy to mitigate enteric CH4, cottonseed has positive effects on short chain fatty acid (SCFA) production and gastrointestinal energy release. Vitamin E did not result in improvements in ruminal fermentation. Further studies evaluating levels of vitamin E in association with different amounts and sources of lipids are required.

Methane mitigation and ruminal fermentation changes in cows fed cottonseed and vitamin E

Inherently, ruminant production of methane (CH4), a greenhouse gas (GHG), causes animal energy losses. Cottonseed is a lipid source and is used sometimes to enhance energy density in cattle diets. It also can mitigate enteric CH4. Lipids release peroxides in the rumen, and antioxidants have the ability to neutralize them. Thus, a lipid and antioxidant source can benefit rumen fermentation. The aim of this study was to evaluate rumen fermentation parameters from cows fed cottonseed and vitamin E. Six cannulated cows were arranged in a replicate 3 × 3 latin square. Treatments were: 1) Control, 2) CS (30 % corn replaced by cottonseed) and 3) CSVitE (30 % corn replaced by cottonseed, plus 500 IU VitE). Results were compared by orthogonal contrast. When compared to the control diet, cottonseed inclusion reduced enteric CH4 emissions by 42 %. Production of acetate, butyrate and the acetate to propionate ratio were respectively 34 %, 47 % and 36 % lower with the cottonseed treatments. Energy lost in the rumen as CH4 and energy release as butyrate were reduced by 26 % and 32 % respectively. Propionate and intestinal energy release were, respectively, 43 % and 35 % higher with cottonseed treatments. Furthermore, as a nutritional strategy to mitigate enteric CH4, cottonseed has positive effects on short chain fatty acid (SCFA) production and gastrointestinal energy release. Vitamin E did not result in improvements in ruminal fermentation. Further studies evaluating levels of vitamin E in association with different amounts and sources of lipids are required.(AU)

Development and evaluation of prediction equations for methane emission from Nellore cattle

Dry matter intake (DMI), nutrient intake and enteric CH4 emission were evaluated in 48 Nellore cattle (392 ± 27 days of age). Equations were generated from intake data and evaluated using root mean square prediction error (RMSPE), and validated by cross-validation. Equations that included DMI and hemicellulose intake (HEMI) [ CH4(MJd−1)=4.08(±1.65)+11.6(±2.34)DMI(kgd−1)−33.4(±7.21)HEMI(kgd−1)] ; DMI and total carbohydrate intake (TCHI) [CH4(MJd−1)=5.26(±1.69)−6.3(±1.47)DMI(kgd−1)+8.8(±1.81)TCI(kgd−1)]; metabolizable energy intake (MEI) and cellulose intake (CELI) [CH4(MJd−1)=5.16(±1.72)−0.13(±0.048)MEI(MJd−1)+7.37(±1.53)CELI(kgd−1)] , and non-fiber carbohydrate intake (NFCI) [CH4(MJd−1)=3.14(±1.48)+3.65(±1.05)NFCI(kgd−1)] resulted in the lowest RMSPE (14.3, 14.1, 14.3 and 14.7%, respectively). When literature equations were evaluated using our database, the most accurate predictions were obtained with equations that included DMI and lignin intake (RMSPE = 15.27%) and MEI, acid detergent fiber intake and lignin intake (RMSPE = 15.7%). The mean error of predicting enteric CH4 emission with the equations developed in this study based on DMI and nutrient intake is 17% and the most accurate predictions are obtained with equations including DMI, carbohydrate intake and MEI.(AU)  

Development and evaluation of prediction equations for methane emission from Nellore cattle

Dry matter intake (DMI), nutrient intake and enteric CH4 emission were evaluated in 48 Nellore cattle (392 ± 27 days of age). Equations were generated from intake data and evaluated using root mean square prediction error (RMSPE), and validated by cross-validation. Equations that included DMI and hemicellulose intake (HEMI) [ CH4(MJd−1)=4.08(±1.65)+11.6(±2.34)DMI(kgd−1)−33.4(±7.21)HEMI(kgd−1)] ; DMI and total carbohydrate intake (TCHI) [CH4(MJd−1)=5.26(±1.69)−6.3(±1.47)DMI(kgd−1)+8.8(±1.81)TCI(kgd−1)]; metabolizable energy intake (MEI) and cellulose intake (CELI) [CH4(MJd−1)=5.16(±1.72)−0.13(±0.048)MEI(MJd−1)+7.37(±1.53)CELI(kgd−1)] , and non-fiber carbohydrate intake (NFCI) [CH4(MJd−1)=3.14(±1.48)+3.65(±1.05)NFCI(kgd−1)] resulted in the lowest RMSPE (14.3, 14.1, 14.3 and 14.7%, respectively). When literature equations were evaluated using our database, the most accurate predictions were obtained with equations that included DMI and lignin intake (RMSPE = 15.27%) and MEI, acid detergent fiber intake and lignin intake (RMSPE = 15.7%). The mean error of predicting enteric CH4 emission with the equations developed in this study based on DMI and nutrient intake is 17% and the most accurate predictions are obtained with equations including DMI, carbohydrate intake and MEI.

Pithecellobium dulce, Tagetes erecta and Cosmos bipinnatus on reducing enteric methane emission by dairy cows / Pithecellobium dulce, Tagetes erecta e Cosmos bipinnatus na redução de emissão de metano por vacas leiteiras

The aim of the present research was to evaluate the effect of Pithecellobium dulce, Tagetes erecta and Cosmos bipinnatus on methane emission, milk yield and dry matter intake in dairy cattle. A 4×4 Latin square experimental design was employed, using four multiparous Holstein cows of 553±72.4kg body weight, at mid lactation and average milk yield of 17.3±3kg/day. The experiment lasted 92 days, divided into four experimental periods of 23 days each. All cows had free access to maize and alfalfa silage in a 50:50 proportion, 4kg of concentrate/day and ad libitum access to water. Treatments consisted in supplementation of 0.5kg/day of the experimental plants, with one control treatment without supplementation. Each cow received one of each treatment in turn during one of the four periods. The C. bipinnatus reduced methane production by 16% (P 0,05) in comparison with the control diet. Milk production, milk composition and dry matter intake were not affected (p>0 0.05) by the use of C. bipinnatus or any other plant species. Supplementation at low doses of C. bipinnatus showed a reduction in ruminal methane production in dairy cows.(AU)

O objetivo deste estudo é avaliar o efeito do Pithecellobium dulce, Tagetes erecta e o Cosmos bipinnatus na emissão do metano, a produção de leite e de ingestão diária de matéria seca pelo gado. Um desenho experimental do quadrado latino 4x4 foi usado, com quatro vacas da raça Holandesa, multíparas, de 553±72,4kg, no seu segundo terço da lactação e rendimento médio de leitedo de 17,3±3kg/dia. O experimento durou 92 dias e foi dividido em quatro períodos de 23 dias cada um. Das vacas tinham acesso livre a milho e silagem de alfafa, numa proporção de 50:50, com 4kg de concentrado por dia, com acesso a água ad libitum. Os tratamentos consistiram na ingestão de 0,5kg por dia, com as plantas experimentais; as vacas no tratamento de controle não receberam nenhuma planta, porém, elas receberamum tratamento, em cada um dos quatro períodos. O C. bipinnatus reduziu significativamente a produção de metano em 16% (P 0,05), em comparação com a dieta controle. A produção de leite, sua composição e o consumo de matéria seca não foram afetados (P>0,05) pelo uso de C.bipinnatus ou outras espécies de plantas. A ingestão com doses baixas de C. bipinnatus, que é uma planta arbustiva com um centéudo moderado de taninos, mostrou ter potencial para reduzir a produção de metano ruminal em vacas leiteiras.(AU)

Estratégias para mitigar a produçãode metano entérico / Ruminal methanogenesis and strategies to mitigate enteric methane production

O objetivo da presente revisão é abordar as principais estratégias para mitigação da produção de metano (CH4) pelos animais ruminantes. Dentre as atividades antrópicas, a pecuária é apontada como uma das maiores responsáveis pelo aquecimento global, visto que os ruminantes são grandes produtores de metano, que é um dos principais gases do efeito estufa, sendo o que mais retém calor na atmosfera terrestre. A metanogênese ruminal ocorre por conta das condições fermentativas do ambiente ruminal, e sua produção, além de causar impactos ambientais também significa redução da eficiência energética da dieta, afetando diretamente a produtividade animal. O metano produzido pelos ruminantes é uma das poucas fontes desse gás passível de ser manipulada pelo homem. Por essa razão, várias pesquisas têm sido conduzidas na tentativa de reduzir a emissão de CH4 pelos animais ruminantes. Na tentativa de reduzir a metanogênese entérica, várias técnicas foram desenvolvidas, desde utilização de fármacos (ionóforos), como manipulação da dieta, incluindo carboidratos solúveis, forragem com maior digestibilidade e/ou com taninos e saponinas (fatores antinutricionais que manipulam a fermentação ruminal) e fontes de óleo. No entanto, cada técnica utilizada com a finalidade de reduzir a produção de metano ruminal, tem pontos pró e contra, que podem afetar negativamente a produção animal e até mesmo causar danos à saúde dos animais. Portanto, é necessário que se tomem cuidados quando se resolver adotar alguma das técnicas que visam mitigar a produção de CH4 entérico.

The objective of this review is to address the main strategies for mitigation of methane production by ruminants. Among the anthropogenic activities cattle ranching are considered one of the most responsible global warming. Given that, ruminants are major producers of methane, which is a major greenhouse gas, is what retains more heat in the atmosphere. The ruminal methanogenesis occurs on account of the rumen fermentation conditions, and its production besides causing environmental impacts, also means reducing the energy efficiency of the diet, directly affecting animal productivity. The methane produced by the ruminants is one of the few such sources capable of being manipulated by man gas. Therefore, various researches have been conducted in an attempt to reduce methane emission by ruminants. In an attempt to reduce methanogenesis enteric, several techniques have been developed from use of drugs (ionophore) as dietary manipulation, including soluble carbohydrate material with higher digestibility and / or tannins and saponins (antinutritional factors that manipulate rumen fermentation) and sources of oil. However, each technique in order to reduce ruminal methane production, has pro and con points which can adversely affect animal production and even cause damage to the health of animals. Therefore, it is necessary to take care when resolving to adopt some of the techniques to mitigate enteric methane production.

Estratégias para mitigar a produçãode metano entérico / Ruminal methanogenesis and strategies to mitigate enteric methane production

O objetivo da presente revisão é abordar as principais estratégias para mitigação da produção de metano (CH4) pelos animais ruminantes. Dentre as atividades antrópicas, a pecuária é apontada como uma das maiores responsáveis pelo aquecimento global, visto que os ruminantes são grandes produtores de metano, que é um dos principais gases do efeito estufa, sendo o que mais retém calor na atmosfera terrestre. A metanogênese ruminal ocorre por conta das condições fermentativas do ambiente ruminal, e sua produção, além de causar impactos ambientais também significa redução da eficiência energética da dieta, afetando diretamente a produtividade animal. O metano produzido pelos ruminantes é uma das poucas fontes desse gás passível de ser manipulada pelo homem. Por essa razão, várias pesquisas têm sido conduzidas na tentativa de reduzir a emissão de CH4 pelos animais ruminantes. Na tentativa de reduzir a metanogênese entérica, várias técnicas foram desenvolvidas, desde utilização de fármacos (ionóforos), como manipulação da dieta, incluindo carboidratos solúveis, forragem com maior digestibilidade e/ou com taninos e saponinas (fatores antinutricionais que manipulam a fermentação ruminal) e fontes de óleo. No entanto, cada técnica utilizada com a finalidade de reduzir a produção de metano ruminal, tem pontos pró e contra, que podem afetar negativamente a produção animal e até mesmo causar danos à saúde dos animais. Portanto, é necessário que se tomem cuidados quando se resolver adotar alguma das técnicas que visam mitigar a produção de CH4 entérico.(AU)

The objective of this review is to address the main strategies for mitigation of methane production by ruminants. Among the anthropogenic activities cattle ranching are considered one of the most responsible global warming. Given that, ruminants are major producers of methane, which is a major greenhouse gas, is what retains more heat in the atmosphere. The ruminal methanogenesis occurs on account of the rumen fermentation conditions, and its production besides causing environmental impacts, also means reducing the energy efficiency of the diet, directly affecting animal productivity. The methane produced by the ruminants is one of the few such sources capable of being manipulated by man gas. Therefore, various researches have been conducted in an attempt to reduce methane emission by ruminants. In an attempt to reduce methanogenesis enteric, several techniques have been developed from use of drugs (ionophore) as dietary manipulation, including soluble carbohydrate material with higher digestibility and / or tannins and saponins (antinutritional factors that manipulate rumen fermentation) and sources of oil. However, each technique in order to reduce ruminal methane production, has pro and con points which can adversely affect animal production and even cause damage to the health of animals. Therefore, it is necessary to take care when resolving to adopt some of the techniques to mitigate enteric methane production.(AU)

Otimização da pecuária nacional de forma sustentável

SUMMARY The objective of this work was to evaluate the calcium nitrate utilization in replacing to the soybean meal for ruminants diets under the mitigation of enteric methane aiming to determine the animal diet cost and the marginal costs for carbon rebates. The study was conducted in two stages, the first stage was in vitro gas production were performed in order to measure the enteric methane mitigation potential of the nitrate. The methane mitigation data were used in the second stage, which simulated a dairy farm with three feed systems: control system without nitrate, and systems with inclusion of 1.5 to 3% nitrate in the diet. The spreadsheets were used to evaluate the costs and revenues of each system resulting carbon credit sales of methane reduction in 10 years. The net present value (NPV) and the internal rate of return (IRR) were the indexes used in the financial evaluation.The carbon credit sale did not change the NPV significantly, however the inclusion of nitrate to 1.5 and 3% in animal feed showed economically feasible, because it reduced the diet value (R$5.89 e R$5.81/cow/day, respectively) in comparison to control diet (R$6.13/cow/day) besides contributing to the reduction and greenhouse gases. Therefore, the nitrate supplementation beside reduced the methane production, has the positive effect on the variable cost of the activity.

RESUMO O objetivo deste trabalho foi avaliar o uso de nitrato de cálcio em substituição ao farelo de soja em dieta de ruminantes sobre a mitigação do metano entérico visando determinar os custos com a dieta do animal e os custos marginais de abatimento de carbono. O estudo foi realizado em duas fases, na primeira foi avaliado o potencial de mitigação de metano do nitrato por produção de gases in vitro. Os dados de mitigação de metano foram utilizados na segunda fase, que simulou uma propriedade leiteira com três sistemas de alimentação controle, sem nitrato, e sistemas com inclusão de 1,5 e 3% de nitrato na dieta. Foram utilizadas planilhas de cálculo para avaliar os custos e receitas de cada sistema com vendas de crédito de carbono resultantes da redução de metano ao final de 10 anos. O valor presente líquido (VPL) e a taxa interna de retorno (TIR) foram os índices utilizados na avaliação financeira. A venda de crédito de carbono não alterou o VPL, no entanto a inclusão de nitrato a 1,5 e 3% na dieta animal mostrou-se economicamente viável, pois reduziu o valor das dietas (R$ 5,89 e 5,81/vaca/dia, respectivamente) em comparação com a dieta controle (R$ 6,13 /vaca/dia), além de contribuir para redução de gases de efeito estufa. Portanto, a suplementação de nitrato,como fonte de nitrogênio não protéico, em dietas para ruminantes, além de reduz a produção de metano possibilitou uma sensível redução no custo variável da atividade.

Otimização da pecuária nacional de forma sustentável

SUMMARY The objective of this work was to evaluate the calcium nitrate utilization in replacing to the soybean meal for ruminants diets under the mitigation of enteric methane aiming to determine the animal diet cost and the marginal costs for carbon rebates. The study was conducted in two stages, the first stage was in vitro gas production were performed in order to measure the enteric methane mitigation potential of the nitrate. The methane mitigation data were used in the second stage, which simulated a dairy farm with three feed systems: control system without nitrate, and systems with inclusion of 1.5 to 3% nitrate in the diet. The spreadsheets were used to evaluate the costs and revenues of each system resulting carbon credit sales of methane reduction in 10 years. The net present value (NPV) and the internal rate of return (IRR) were the indexes used in the financial evaluation.The carbon credit sale did not change the NPV significantly, however the inclusion of nitrate to 1.5 and 3% in animal feed showed economically feasible, because it reduced the diet value (R$5.89 e R$5.81/cow/day, respectively) in comparison to control diet (R$6.13/cow/day) besides contributing to the reduction and greenhouse gases. Therefore, the nitrate supplementation beside reduced the methane production, has the positive effect on the variable cost of the activity.

RESUMO O objetivo deste trabalho foi avaliar o uso de nitrato de cálcio em substituição ao farelo de soja em dieta de ruminantes sobre a mitigação do metano entérico visando determinar os custos com a dieta do animal e os custos marginais de abatimento de carbono. O estudo foi realizado em duas fases, na primeira foi avaliado o potencial de mitigação de metano do nitrato por produção de gases in vitro. Os dados de mitigação de metano foram utilizados na segunda fase, que simulou uma propriedade leiteira com três sistemas de alimentação controle, sem nitrato, e sistemas com inclusão de 1,5 e 3% de nitrato na dieta. Foram utilizadas planilhas de cálculo para avaliar os custos e receitas de cada sistema com vendas de crédito de carbono resultantes da redução de metano ao final de 10 anos. O valor presente líquido (VPL) e a taxa interna de retorno (TIR) foram os índices utilizados na avaliação financeira. A venda de crédito de carbono não alterou o VPL, no entanto a inclusão de nitrato a 1,5 e 3% na dieta animal mostrou-se economicamente viável, pois reduziu o valor das dietas (R$ 5,89 e 5,81/vaca/dia, respectivamente) em comparação com a dieta controle (R$ 6,13 /vaca/dia), além de contribuir para redução de gases de efeito estufa. Portanto, a suplementação de nitrato,como fonte de nitrogênio não protéico, em dietas para ruminantes, além de reduz a produção de metano possibilitou uma sensível redução no custo variável da atividade.

Factors affecting mitigation of methane emission from ruminants: Microbiology and biotechnology strategies / Fatores que afetam a mitigação das emissões de metano a partir de ruminantes: Estratégias de microbiologia e biotecnologia

Climate change is a subject of global environmental concern. Increased anthropogenic Greenhouse Gas (GHG) emissions have increased the global temperature the last 100 to 200 years. Carbon dioxide and methane are the main greenhouse gases related to animal nutrition and methane has greater global warming potential than carbon dioxide. Among greenhouse gases, methane is considered a potent greenhouse gas with 21 times more global warming potential than carbon dioxide. Worldwide, ruminant livestock produce about 80 million metric tons of methane each year, accounting for about 28% of global emissions from human related activities. Therefore it is impelling animal scientists to finding solutions to mitigate methane emission from ruminants. It seems that solutions can be discussed in four topics including: nutrition (feeding), biotechnology, microbiology and management strategies. We have already published the first and second review articles on feeding strategies and management strategies. In the current review, Microbiology and biotechnology such as emphasizing on animal  breeding, genetic merit, bovine somatotropin (BST), unproductive animals, vaccination, immunisation and biological control (bacteriophage, acetogenesis reductive), chemical defaunation that can be leads to decreasing methane production from ruminant animal production are discussed.(AU)

A mudança climática é um assunto de preocupação ambiental global. O aumento dos gases de estufa antropogênicos (GEA) tem elevado a temperatura global nos últimos 100 a 200 anos. O dióxido de carbono e metano são os principais gases do efeito estufa e estão relacionados com a nutrição animal, onde o metano tem maior potencial de aquecimento global do que o dióxido de carbono. Entre os gases do efeito estufa, o metano é considerado um gás 21 vezes com maior potencial de aquecimento global do que o dióxido de carbono. Em todo o mundo, animais ruminantes produzem cerca de 80 milhões de toneladas de metano por ano, respondendo por cerca de 28% das emissões globais das atividades humanas relacionadas. Por isso é impelindo aos zootecnistas encontrar soluções para mitigar emissões de metano a partir de ruminantes. Parece que as soluções podem ser discutidas em quatro temas, incluindo: nutrição (alimentação), biotecnologia, microbiologia e estratégias de gestão. Nós já publicamos o primeiro e segundo artigos de revisão sobre estratégias de alimentação e estratégias de gestão. Na avaliação atual, microbiologia e biotecnologia, tal como com ênfase na criação de animais, mérito genético, somatotropina bovina (BST), animais improdutivos, vacinação, imunização e controle biológico (bacteriófago, acetogênese redutora), defaunação química que pode conduz à diminuição da produção de metano na produção de ruminantes são discutidos.(AU)

Factors affecting mitigation of methane emission from ruminants: Microbiology and biotechnology strategies / Fatores que afetam a mitigação das emissões de metano a partir de ruminantes: Estratégias de microbiologia e biotecnologia

Climate change is a subject of global environmental concern. Increased anthropogenic Greenhouse Gas (GHG) emissions have increased the global temperature the last 100 to 200 years. Carbon dioxide and methane are the main greenhouse gases related to animal nutrition and methane has greater global warming potential than carbon dioxide. Among greenhouse gases, methane is considered a potent greenhouse gas with 21 times more global warming potential than carbon dioxide. Worldwide, ruminant livestock produce about 80 million metric tons of methane each year, accounting for about 28% of global emissions from human related activities. Therefore it is impelling animal scientists to finding solutions to mitigate methane emission from ruminants. It seems that solutions can be discussed in four topics including: nutrition (feeding), biotechnology, microbiology and management strategies. We have already published the first and second review articles on feeding strategies and management strategies. In the current review, Microbiology and biotechnology such as emphasizing on animal  breeding, genetic merit, bovine somatotropin (BST), unproductive animals, vaccination, immunisation and biological control (bacteriophage, acetogenesis reductive), chemical defaunation that can be leads to decreasing methane production from ruminant animal production are discussed.

A mudança climática é um assunto de preocupação ambiental global. O aumento dos gases de estufa antropogênicos (GEA) tem elevado a temperatura global nos últimos 100 a 200 anos. O dióxido de carbono e metano são os principais gases do efeito estufa e estão relacionados com a nutrição animal, onde o metano tem maior potencial de aquecimento global do que o dióxido de carbono. Entre os gases do efeito estufa, o metano é considerado um gás 21 vezes com maior potencial de aquecimento global do que o dióxido de carbono. Em todo o mundo, animais ruminantes produzem cerca de 80 milhões de toneladas de metano por ano, respondendo por cerca de 28% das emissões globais das atividades humanas relacionadas. Por isso é impelindo aos zootecnistas encontrar soluções para mitigar emissões de metano a partir de ruminantes. Parece que as soluções podem ser discutidas em quatro temas, incluindo: nutrição (alimentação), biotecnologia, microbiologia e estratégias de gestão. Nós já publicamos o primeiro e segundo artigos de revisão sobre estratégias de alimentação e estratégias de gestão. Na avaliação atual, microbiologia e biotecnologia, tal como com ênfase na criação de animais, mérito genético, somatotropina bovina (BST), animais improdutivos, vacinação, imunização e controle biológico (bacteriófago, acetogênese redutora), defaunação química que pode conduz à diminuição da produção de metano na produção de ruminantes são discutidos.

Effect of organic acids or monensin-sodium addition on fatty acid production of short chain and methane through the ruminal fermentation in vitro / Efeito da adição de ácidos orgânicos ou monensina sódica na produção de ácidos graxos de cadeia curta e metano através da fermentação ruminal in vitro

Food additives may increase food and animal production efficiency, as well as reduce the production of enteric methane (CH4). With the aim to evaluate the influence of organic additives in two concentrations (250 and 500 ppm) in the production of CH4 (mL), short chain fatty acids (SCFA), ammonia nitrogen (N-NH3) and pH, an experiment in vitro gas was conducted, having two control groups, one as a negative control without the presence of additive and another as a positive control, with the addition of monensin-sodium (30ppm). The experiment was arranged in a completely randomized design with three replications. The treatment with monensin-sodium increased the propionate production (p<0.05) and decreased (p<0.05) CH4, acetate, butyrate, valerate, isobutyrate, isovalerate production, the acetate/ propionate ratio and total SCFA production compared to treatment without additive, the N-NH3 concentration being unchanged. Among CTX 250 and 500 organic acids treatments, only 500 CTX showed a trend (p<0.10) to decrease in N-NH3 concentrations, with no significant changes (p>0.05) in the remaining parameters related to treatment without additives. In this sense, monensin-sodium shows characteristics of modulation of rumen environment.(AU)

Aditivos alimentares podem aumentar a eficiência dos alimentos e a produção animal, bem como reduzir a produção de metano (CH4) entérico. Com objetivo de avaliar a influência de aditivos orgânicos em duas concentrações (250 e 500ppm) na produção de CH4 (mL), ácidos graxos de cadeia curta (AGCC), nitrogênio amoniacal (N-NH3) e no pH, foi conduzido um experimento in vitro gás, tendo dois controles, um negativo sem a presença de aditivo e outro positivo, com à adição de monensina sódica (30ppm). O experimento foi organizado em um delineamento inteiramente casualizado, com três repetições. O tratamento com monensina sódica aumentou (p<0.05) a produção de propionato e diminuiu (p<0.05) a produção de CH4, acetato, butirato, valerato, isobutirato, isovalerato, a relação de acetato/propionato e a produção total AGCC em relação ao tratamento sem aditivo, não alterando a concentração de N-NH3. Dos tratamentos com ácidos orgânicos CTX 250 e 500, somente o CTX 500 mostrou tendência (p<0.10) a diminuição nas concentrações de N-NH3, sem alterações significativas (p>0.05) nos demais parâmetros avaliados em relação ao tratamento sem aditivos. Neste sentido a monensina sódica apresenta características de modulação do ambiente ruminal.(AU)

EFEITOS DA SUPLEMENTAÇÃO COM BLEND DE ADITIVOS FITOGÊNICOS SOBRE O DESEMPENHO, EFICIÊNCIA DE USO DE NITROGÊNIO E EMISSÃO DE METANO DE TOURINHOS NELORE RECRIADOS EM PASTO DE CAPIM MARANDU

Objetivou-se avaliar o consumo e digestibilidade da matéria seca e de nutrientes, desempenho produtivo, produção de metano entérico, parâmetros ruminais, eficiência de uso de nitrogênio e a comunidade microbiana ruminal de tourinhos da raça Nelore mantidos em pasto de capim Marandu no período das águas, recebendo suplemento energético ou mineral, com ou sem inclusão de aditivos fitogênicos. Os aditivos fitogênicos continham carvacrol, cinamaldeído e taninos hidrolisáveis, em que o blend comercial foi fornecido nos tratamentos objetivando proporcionar a dose de 1,5 g/kg de MS ingerida. Foram realizados dois experimentos durante os meses de dezembro de 2018 e abril de 2019. No experimento 1, foram utilizados 48 tourinhos Nelore com peso corporal inicial médio de 211 kg ± 30,20 kg, distribuídos em delineamento inteiramente casualizado, em arranjo fatorial 2 x 2, em quatro tratamentos e três repetições para a avaliação de desempenho produtivo e produção de metano entérico. A avaliação do consumo e digestibilidade de nutrientes e produção de metano entérico foram realizadas em 24 animais (seis animais por tratamento), com peso corporal médio de 326 kg ± 38,27 kg. O experimento 2 foi realizado utilizando oito tourinhos Nelore, castrados, canulados no rúmen, com peso corporal médio de 456,6 kg ± 32,8 kg, distribuídos em delineamento quadrado latino 4 x 4 duplo, em arranjo fatorial 2 x 2, com quatro períodos experimentais e quatro tratamentos, para a avaliação dos parâmetros ruminais e comunidade microbiana ruminal. Os tratamentos avaliados nos dois experimentos foram: Suplemento energético sem inclusão de aditivos fitogênicos; Suplemento energético com inclusão de aditivos fitogênicos; Suplemento mineral sem inclusão de aditivos fitogênicos; e Suplemento mineral com inclusão de aditivos fitogênicos. A massa de forragem foi maior durante o mês de fevereiro (sendo 8,16 t/ha de MS). Não houve interação suplemento x blend de aditivos fitogênicos sobre o consumo e digestibilidade da matéria seca e de nutrientes (experimentos 1 e 2), emissão de CH4 entérico e desempenho produtivo (experimento 1), e parâmetros ruminais e eficiência de utilização de nitrogênio (experimento 2) (P > 0,05). No experimento 1: o consumo de MS total (P = 0,015), MO (P = 0,023), PB (P = 0,012), FDNcp (P = 0,044) e de energia (P < 0,05) foram maiores nos animais que consumiram suplemento energético. O consumo de MS e de nutrientes não foram influenciados (P > 0,05) pelos aditivos fitogênicos. A digestibilidade da MS (P = 0,001), PB (P = 0,044) e da energia (P = 0,050) foram maiores nos animais que consumiram suplemento energético. A digestibilidade da MS (P <. 0001), FDNcp (P = 0,025) e da energia (P = 0,023) foram menores nos animais que consumiram aditivos fitogênicos. O GMD (P = 0,013), taxa de lotação (P = 0,024) e ganho por área (P = 0,005) foram maiores para os animais que consumiram suplemento energético. O consumo de suplemento energético proporcionou tendência de aumento na v emissão de CH4 entérico (P = 0,065). No experimento 2, o consumo da MS total (P = 0,001), MO (P = 0,003), PB (P = 0,006), FDNcp (P = 0,017) e de energia (P < 0,05) foram maiores nos animais que consumiram suplemento energético. O consumo de MS e de nutrientes não foram influenciados (P > 0,05) pelos aditivos fitogênicos. A digestibilidade da MS (P = 0,0004), MO (P <.0001), PB (P <.0001), FDNcp (P = 0,0006) e de energia (P <.0001) foram maiores nos animais que consumiram suplemento energético. A digestibilidade da MS apresentou tendência de redução (P = 0,073) nos animais que consumiram aditivos fitogênicos. O pH, AGCC total e proporção de isobutirato (%) não foram influenciados (P > 0,05) pelos aditivos fitogênicos. Houve tendência de maior proporção de propionato (P = 0,074) no rúmen dos animais que consumiram os aditivos fitogênicos, proporcionando incremento de 1,98%. Houve interação suplemento x blend de aditivos fitogênicos na excreção de N na urina (P = 0,033), sendo maior a excreção em animais que consumiram suplemento energético sem aditivos fitogênicos. Não houve efeito dos suplementos e aditivos fitogênicos na eficiência microbiana (P > 0,05). Os aditivos fitogênicos tenderam reduzir a abundância da família Ruminococcaceae.UCG-010 (P =0,089), Roseburia spp. (P =0,081) e Lachnospiraceae NK3A20 group (P =0,089). A inclusão de aditivos fitogênicos, compostos por carvacrol, cinamaldeído e taninos hidrolisáveis, na dose 1,5 g/kg MS ingerida, apresenta tendência em reduzir a digestibilidade da MS, pode alterar a comunidade microbiana ruminal e não tem efeitos sobre a emissão de CH4 entérico e o desempenho produtivo. O fornecimento de suplemento energético melhora a eficiência de utilização do nitrogênio e desempenho produtivo de tourinhos Nelore em pastejo de capim Marandu durante o período das águas.

The objective was to evaluate the intake and digestibility of dry matter and nutrients, productive performance, enteric methane production, rumen parameters, nitrogen use efficiency and the ruminal microbial community of Nelore bulls kept on Marandu grass pasture in the period of water, receiving energy or mineral supplement, with or without the inclusion of phytogenic additives. The phytogenic additives contained carvacrol, cinnamaldehyde and hydrolysable tannins, in which the commercial blend was supplied in the treatments aiming to provide a dose of 1.5 g/kg of DM ingested. Two experiments were carried out during the months of December 2018 and April 2019. In experiment 1, 48 Nellore bulls with an average initial body weight of 211 kg ± 30.20 kg were used, distributed in a completely randomized design, in a 2 x 2 factorial arrangement, in four treatments and three replications for the evaluation of productive performance and enteric methane production. The assessment of nutrient intake and digestibility and enteric methane production were performed in 24 animals (six animals per treatment), with an average body weight of 326 kg ± 38.27 kg. Experiment 2 was carried out using eight Nellore bulls, castrated, cannulated in the rumen, with an average body weight of 456.6 kg ± 32.8 kg, distributed in a 4 x 4 double Latin square design, in a 2 x 2 factorial arrangement, with four experimental periods and four treatments, for the evaluation of rumen parameters and ruminal microbial community. The treatments evaluated in the two experiments were: Energy supplement without inclusion of phytogenic additives; Energy supplement with inclusion of phytogenic additives; Mineral supplement without inclusion of phytogenic additives; and Mineral supplement with inclusion of phytogenic additives. Forage mass was higher during the month of February (8.16 t/ha of DM). There was no supplement x blend interaction of phytogenic additives on the intake and digestibility of dry matter and nutrients (experiments 1 and 2), enteric CH4 emission and performance (experiment 1), and ruminal parameters and nitrogen utilization efficiency (experiment 2) (P > 0.05). In experiment 1: total MS intake (P = 0.015), MO (P = 0.023), CP (P = 0.012), NDFcp (P = 0.044) and energy (P < 0.05) were higher in animals that consumed an energy supplement. DM and nutrient intake were not influenced (P > 0.05) by phytogenic additives. The digestibility of DM (P = 0.001), CP (P = 0.044) and energy (P = 0.050) were higher in animals that consumed an energy supplement. The digestibility of DM (P <. 0001), NDFcp (P = 0.025) and energy (P = 0.023) were lower in animals that consumed phytogenic additives. The ADG (P = 0.013), stocking rate (P = 0.024) and gain per area (P = 0.005) were higher for animals that consumed energy supplement. The energy supplement intake provided a tendency to increase the emission of enteric CH4 (P = 0.065). In experiment 2, the total MS intake (P = 0.001), MO (P = 0.003), CP (P = 0.006), NDFcp (P = 0.017) and energy (P < 0.05) were higher in animals that consumed an energy supplement. DM and nutrient intake were not influenced (P > 0.05) by phytogenic additives. The digestibility of DM (P = 0.0004), OM (P <.0001), CP (P <.0001), NDFcp vii (P = 0.0006) and energy (P <.0001) were higher in animals that consumed an energy supplement. DM digestibility showed a tendency to decrease (P = 0.073) in animals that consumed phytogenic additives. The pH, total SCFA and proportion of isobutyrate (%) were not influenced (P > 0.05) by phytogenic additives. There was a trend towards a higher proportion of propionate (P = 0.074) in the rumen of the animals that consumed the phytogenic additives, providing an increase of 1.98%. There was an interaction supplement x blend of phytogenic additives in the excretion of N in the urine (P = 0.033), with higher excretion in animals that consumed SE. There was no effect of supplements and phytogenic additives on microbial efficiency (P > 0.05). Phytogenic additives tended to reduce the abundance of the family Ruminococcaceae.UCG-010 (P =0.089), Roseburia spp. (P=0.081) and Lachnospiraceae NK3A20 group (P=0.089). The inclusion of phytogenic additives, composed of carvacrol, cinnamaldehyde and hydrolysable tannins, at a dose of 1.5 g/kg DM ingested, tends to reduce DM digestibility, can alter the ruminal microbial community and has no effect on the emission of enteric CH4 and performance. Energy supplement supply improves nitrogen utilization efficiency and productive performance of Nellore young bulls grazing on Marandu grass during rainy season.

EFICIÊNCIA ALIMENTAR, AVALIAÇÃO DO METANO ENTÉRICO IN VIVO E PARÂMETROS FERMENTATIVOS RUMINAIS EM OVINOS

No atual cenário que estamos vivendo de enfrentamento da pandemia do COVID-19 e demanda por alimentos de qualidade e de alto valor agregado relacionando-se com questões de mudanças climáticas, a produção zootécnica deve-se atentar a buscar soluções na eficiência produtiva dos animais sendo mais sustentável. Este estudo teve como objetivo avaliar a emissão do metano entérico (CH4) e parâmetros fermentativos ruminais em ovinos selecionados através de medidas de eficiência alimentar. Para o teste de eficiência alimentar foram utilizados 40 ovinos jovens, machos não castrados, com peso inicial médio de aproximadamente 28,9 Kg e média de 120 dias de idade, confinados em baia coletiva com a presença de cochos eletrônicos (Intergado®). O teste foi realizado em dois períodos consecutivos de 60 e 61 dias, sendo possível a separação dos animais em três classes de acordo com a estimativa do consumo alimentar residual (CAR) e três para o consumo e ganho residual (CGR). Após classificação dos 40 animais pelo CAR, estes foram utilizados para a determinação da emissão de CH4 sendo alocados em câmaras respirométricas semi-abertas individuais, em duas fases ao término de cada período de teste de eficiência alimentar (junho e agosto 2019) onde também coletou-se amostras de líquido ruminal para avaliação dos parâmetros fermentativos. Com a utilização de software estatístico foram realizadas análises de variância e comparação entre as médias, além de análise de correlação entre os dados obtidos, assumindo-se nível de 5% de significância. Não foram encontradas diferenças estatísticas (P > 0,05) na produção de CH4 entérico e nos parâmetros fermentativos ruminais entre as classes de medidas de eficiência alimentar dos animais. Estes resultados indicam que a seleção de animais através das medidas de eficiência alimentar é algo interessante visando maior sustentabilidade no sistema produtivo, pois animais mais eficientes ingerem menos alimento, mantendo níveis satisfatórios de desempenho, sem que isso interfira na emissão de CH4 e nos parâmetros fermentativos ruminais.

In the current COVID-19 pandemic scenario that we are living and increasing global food demand, once again the animal production sector should try to seek solutions to increase its sustainability. The aim of this study was to evaluate the enteric methane (CH4) emissions and ruminal fermentative parameters in sheep selected through feed efficiency measures. For the food efficiency test, 40 non-castrated male sheep (with an initial weight of approximately 28.9 kg and 120 days of age) were confined in a collective pen with automatic feed stations (Intergado®). The study was conducted in two consecutive periods with the animals classified into three classes according to their residual food intake (RFI) and consumption and residual gain (CRG). For the evaluation of CH4 emissions the animals were allocated in individual respirometric chambers, in two phases at the end of each food efficiency experimental period (June and August 2019). In addition, ruminal fluid samples were also collected to evaluate their fermentative parameters. No statistical differences were found (P > 0.05) for the enteric CH4 production and ruminal fermentation parameters among the different classes of feed efficiency. These results indicate that the selection of animals through food efficiency measures is an interesting option to increase the sustainability of the animal production system, because more efficient animals ingest less food maintaining satisfactory levels of performance, without affecting CH4 emission and ruminal fermentative parameters.

Optimization of the national livestock sustainably / Otimização da pecuária nacional de forma sustentável

O objetivo deste trabalho foi avaliar o uso de nitrato de cálcio em substituição ao farelo de soja em dieta de ruminantes sobre a mitigação do metano entérico visando determinar os custos com a dieta do animal e os custos marginais de abatimento de carbono. O estudo foi realizado em duas fases, na primeira foi avaliado o potencial de mitigação de metano do nitrato por produção de gases in vitro. Os dados de mitigação de metano foram utilizados na segunda fase, que simulou uma propriedade leiteira com três sistemas de alimentação controle, sem nitrato, e sistemas com inclusão de 1,5 e 3% de nitrato na dieta. Foram utilizadas planilhas de cálculo para avaliar os custos e receitas de cada sistema com vendas de crédito de carbono resultantes da redução de metano ao final de 10 anos. O valor presente líquido (VPL) e a taxa interna de retorno (TIR) foram os índices utilizados na avaliação financeira. A venda de crédito de carbono não alterou o VPL, no entanto a inclusão de nitrato a 1,5 e 3% na dieta animal mostrou-se economicamente viável, pois reduziu o valor das dietas (R$ 5,89 e 5,81/vaca/dia, respectivamente) em comparação com a dieta controle (R$ 6,13 /vaca/dia), além de contribuir para redução de gases de efeito estufa. Portanto, a suplementação de nitrato,como fonte de nitrogênio não protéico, em dietas para ruminantes, além de reduz a produção de metano possibilitou uma sens(AU)

The objective of this work was to evaluate the calcium nitrate utilization in replacing to the soybean meal for ruminants diets under the mitigation of enteric methane aiming to determine the animal diet cost and the marginal costs for carbon rebates. The study was conducted in two stages, the first stage was in vitro gas production were performed in order to measure the enteric methane mitigation potential of the nitrate. The methane mitigation data were used in the second stage, which simulated a dairy farm with three feed systems: control system without nitrate, and systems with inclusion of 1.5 to 3% nitrate in the diet. The spreadsheets were used to evaluate the costs and revenues of each system resulting carbon credit sales of methane reduction in 10 years. The net present value (NPV) and the internal rate of return (IRR) were the indexes used in the financial evaluation.The carbon credit sale did not change the NPV significantly, however the inclusion of nitrate to 1.5 and 3% in animal feed showed economically feasible, because it reduced the diet value (R$5.89 e R$5.81/cow/day, respectively) in comparison to control diet (R$6.13/cow/day) besides contributing to the reduction and greenhouse gases. Therefore, the nitrate supplementation beside reduced the methane production, has the positive effect on the variable cost of the activity.(AU)

Optimization of the national livestock sustainably / Otimização da pecuária nacional de forma sustentável

O objetivo deste trabalho foi avaliar o uso de nitrato de cálcio em substituição ao farelo de soja em dieta de ruminantes sobre a mitigação do metano entérico visando determinar os custos com a dieta do animal e os custos marginais de abatimento de carbono. O estudo foi realizado em duas fases, na primeira foi avaliado o potencial de mitigação de metano do nitrato por produção de gases in vitro. Os dados de mitigação de metano foram utilizados na segunda fase, que simulou uma propriedade leiteira com três sistemas de alimentação controle, sem nitrato, e sistemas com inclusão de 1,5 e 3% de nitrato na dieta. Foram utilizadas planilhas de cálculo para avaliar os custos e receitas de cada sistema com vendas de crédito de carbono resultantes da redução de metano ao final de 10 anos. O valor presente líquido (VPL) e a taxa interna de retorno (TIR) foram os índices utilizados na avaliação financeira. A venda de crédito de carbono não alterou o VPL, no entanto a inclusão de nitrato a 1,5 e 3% na dieta animal mostrou-se economicamente viável, pois reduziu o valor das dietas (R$ 5,89 e 5,81/vaca/dia, respectivamente) em comparação com a dieta controle (R$ 6,13 /vaca/dia), além de contribuir para redução de gases de efeito estufa. Portanto, a suplementação de nitrato,como fonte de nitrogênio não protéico, em dietas para ruminantes, além de reduz a produção de metano possibilitou uma sens

The objective of this work was to evaluate the calcium nitrate utilization in replacing to the soybean meal for ruminants diets under the mitigation of enteric methane aiming to determine the animal diet cost and the marginal costs for carbon rebates. The study was conducted in two stages, the first stage was in vitro gas production were performed in order to measure the enteric methane mitigation potential of the nitrate. The methane mitigation data were used in the second stage, which simulated a dairy farm with three feed systems: control system without nitrate, and systems with inclusion of 1.5 to 3% nitrate in the diet. The spreadsheets were used to evaluate the costs and revenues of each system resulting carbon credit sales of methane reduction in 10 years. The net present value (NPV) and the internal rate of return (IRR) were the indexes used in the financial evaluation.The carbon credit sale did not change the NPV significantly, however the inclusion of nitrate to 1.5 and 3% in animal feed showed economically feasible, because it reduced the diet value (R$5.89 e R$5.81/cow/day, respectively) in comparison to control diet (R$6.13/cow/day) besides contributing to the reduction and greenhouse gases. Therefore, the nitrate supplementation beside reduced the methane production, has the positive effect on the variable cost of the activity.

RELAÇÃO ENTRE DIGESTIBILIDADE, CONSUMO ALIMENTAR RESIDUAL E EMISSÃO DE METANO ENTÉRICO EM BOVINOS NELORE

Cento e vinte dois novilhos Nelore submetidos a teste de desempenho foram classificados pelo consumo alimentar residual (CAR). Os animais foram mantidos em piquetes coletivos equipados com cochos eletrônicos por 83 dias, com dieta formulada à base de silagem de sorgo, milho moído, farelo de soja, sal mineral e ureia, com relação volumoso:concentrado de 60:40, para registro do consumo diário de matéria seca. Uma amostra de 80 animais classificados em CAR negativo (-0,776 ± 0,45 kg de consumo de matéria seca/dia; n=40) e CAR positivo (0,780 ± 0,40 kg de consumo de matéria seca/dia; n=40) foram avaliados quanto à digestibilidade aparente de nutrientes, comportamento alimentar e emissão de metano entérico (CH4), a fim de aumentar o conhecimento sobre as relações entre essas variáveis, e testar a hipótese que animais mais eficientes (CAR negativo) apresentam maior digestibilidade e menor emissão de CH4. Não houve diferença significativa na digestibilidade aparente de nutrientes entre animais mais e menos eficientes, no entanto o consumo de matéria seca (7,572 vs. 9,423 kg de MS/dia) e a conversão alimentar (7,946 vs. 9,456 kg/kg) foi menor em animais CAR negativo. Animais mais eficientes tiveram menor tempo de permanência no cocho (136,3 vs. 162,6 min/dia), duração de um evento de alimentação (4,927 vs. 5,757 min/visita) e consumo de matéria seca por visita (0,265 vs. 0,315 kg/visita). Em média, animais CAR negativo emitiram -15,6 g CH4/dia que animais CAR positivo (173,1 vs. 188,7 g CH4/dia; P = 0,0165), entretanto com maior emissão de CH4 (g/dia) por kg CMS (23,02 vs. 20,04 g/kg; P <,0001) e maior energia bruta ingerida perdida na forma de metano (8,111 vs. 7,063%; P<,0001) que animais CAR positivo. As digestibilidades da matéria seca, proteína bruta, fibra em detergente neutro e em detergente ácido, energia bruta e nutrientes digestíveis totais foram fracamente correlacionadas à emissão de CH4 (g/dia), CH4 (g/kg MS) e CH4 (g/peso vivo médio metabólico). Entretanto, a digestibilidade do extrato etéreo foi negativa e medianamente correlacionada (-0,296, -0,421, e -0,528) à emissão de CH4 (g/dia), CH4 (g/kg consumo de matéria seca) e CH4 (g/peso vivo médio metabólico). Os resultados não apoiaram a hipótese de que animais mais eficientes apresentam maior digestibilidade aparente de nutrientes, porém os mesmos apresentam menor emissão de CH4 (g/dia), possivelmente em função do menor consumo de matéria seca.

One hundred and twenty two Nellore young bulls submitted to the performance test were classified by residual feed intake (RFI). The animals were kept in collective paddocks equipped with electronic troughs for 83 days for recording daily dry matter intake, with a diet based on sorghum silage, ground corn, soybean meal, mineral salt and urea, with forage:concentrate ratio of 60:40. A sample of 80 animals classified as negative RFI (-0.776 ± 0.45 kg of dry matter intake/day; n=40) and positive RFI (0.780 ± 0.40 kg of dry matter intake/day; n=40) were evaluated for apparent digestibility of nutrients, feeding behavior and enteric methane emission (CH4), in order to increase knowledge about the relationships between these variables, and to test the hypothesis that more efficient animals (negative RFI) have greater digestibility and less CH4 emission than less efficient animals. There was no significant difference in apparent digestibility of nutrients between more and less efficient animals, however the dry matter intake (7.572 vs. 9.423 kg DM/day) and feed conversion rate (7.946 vs. 9.456 kg/kg) was lower in negative RFI animals. More efficient animals spent less time in the trough (136.3 vs. 162.6 min/day), less feeding event duration (4.927 vs. 5.757 min/visit) and less dry matter intake per visit (0.265 vs 0.315 kg/visit) than less efficient animals. On average, negative RFI animals emitted -15.6 g CH4/day (173.1 vs. 188.7 g CH4/day; P = 0.0165) than positive RFI animals, however more efficient animals also showed a higher CH4 emission (g/day) per kg of dry matter intake (23.02 vs. 20.04; P <,0001), as well as a higher percentage of gross energy intake lost as methane (8.111 vs. 7.063%; P <,0001) compared to less efficient animals. Digestibility of dry matter, crude protein, neutral detergent and acid detergent fiber, gross energy and total digestible nutrients were weakly correlated with CH4 (g/day), CH4 (g/kg of dry matter intake) and CH4 (g/kg of metabolic weight) emission. However, ether extract digestibility was moderate and negatively correlated (-0.296, -0.421, and -0.528) with CH4 (g/day), CH4 (g/kg of dry matter intake) and CH4 (g/kg of metabolic weight) emission. The results did not support the hypothesis that more efficient animals have greater apparent digestibility of nutrients, however they showed the lowest production of CH4 (g/day) probably due to the lower dry matter intake.

THE IMPACT OF INTENSIFICATION PROCESS ON ENVIRONMENTAL AND PRODUCTIVE PARAMETERS DURING GROWING AND FINISHING PHASE OF BEEF CATTLE RAISED IN PALISADEGRASS GRAZING SYSTEM

Devido à preocupação decorrente dos impactos ambientais causados pela pecuária de corte, este estudo objetivou identificar o impacto ambiental e produtivo do processo de intensificação da produção pecuária, a fim de desenvolver um conjunto abrangente de indicadores para a intensificação sustentável dos sistemas. A área experimental foi composta por 24 ha de Urochloa brizantha Hochst ex A. Rich Stapf cv. Marandu dividida em 12 piquetes de aproximadamente 2 ha cada. Foi utilizado e método de pastejo continuo com taxa de lotação variável. Foram utilizados 48 bovinos testers Nelore, com peso médio inicial de 273.7 ± 7.6 e animais reguladores, para manter a altura do dossel em 25 cm. Os tratamentos foram diferentes níveis de intensificação: baixo (0 nitrogênio [N] ha-1), intermediario (75 kg N ha-1) e alto (150 kg N ha-1), em delineamento inteiramente casualizado, com três tratamentos e quatro repetições (piquetes). A adubação foi realizada com nitrato de amônio (32% N). Durante a recria, todos os animais receberam uma mistura mineral ad libitum. Na terminação, os animaisde baixo nível de intensificação foram suplementados com 2% do peso corporal no pasto, enquanto os animais de intensificação intermediária e alta foram terminados em confinamento. Os animais de todos os tratamentos receberam apenas alimentos não comestíveis por humanos durante o período experimental. A avaliação da pastagem incluiu a determinação da massa de forragem e componentes nutricionais da forragem. As variáveis de resposta do animal incluíram consumo e digestibilidade dos nutrientes, emissão de metano entérico, balanço de nitrogênio (N), desempenho, pegada de carbono e contribuição líquida de proteína (NPC). O consumo de proteína bruta (PB) e o balanço de N aumentaram linearmente com o aumento da intensificação (P < 0,05). A digestibilidade da PB aumentou em uma taxa decrescente (efeito quadrático, P < 0,05) com o aumento da intensificação. Além disso, a intensificação resultou em um aumento linear taxa de lotação (SR) e ganho médio diário (GMD) de 1,75 unidade animal (AU = 450 kg) ha-1 e 0,62 kg d-1(0 kg N ha-1) para 3,75 UA ha-1 e 0,82 kg d-1(150 kg N ha-1), respectivamente. As emissões individuais de metano (CH4) não foram afetadas pelos tratamentos (P > 0,05). A produção de carcaça aumentou com os níveis de intensificação (P < 0,05), porém a intensidade das emissões de gases do efeito estufa (GEE; kg CO2e kg-1 carcaça) também aumentou com os níveis de intensificação (P < 0,05). O CH4 entérico foi o principal contribuinte para as emissões totais GEE em todos os sistemas em ambas as fases. A eficiência de conversão de bovinos de corte (HePCE) foi semelhante em todos os sistemas em todas as fases (P > 0,05). A NPC foi acima de 1 em todos os sistemas e fases indicando que cada sistema estava contribuindo positivamente para suprir as exigênciasde proteína humana. Melhorias no manejo do pastejo são uma ferramenta poderosa para mitigar o impacto ambiental dos sistemas de bovinos de corte em pastejo e produção de bovinos de corte é um contribuinte de proteína líquida para o atender os requerimentos de proteína humana sem competir por alimento.

Due to the concern arising from the environmental impacts caused by beef cattle, this study aimed to identify the environmental and productive impact of the beef cattle intensification process in order to develop a comprehensive set of indicators for the sustainable intensification of beef cattle chain. The experimental area consisted of 24 ha of Urochloa brizantha Hochst ex A. Rich Stapf cv. Marandu divided into 12 paddocks of approximately 2 ha each. Were used 48 tester Nellore young bulls with an average weight of 273.7 ± 7.6 and regulating animals were used to maintain the canopy height at 25 cm, using a grazing method in continuous stocking and the put and take technique with variable stocking. The treatments were of different intensification levels: low (0 nitrogen [N] ha-1) intermediate (75 kg N ha-1) and high (150 kg N ha-1) in a completely randomized with three treatments design with four replications (paddocks). The fertilization was with ammonium nitrate (32% N). At backgrounding, all animals received a mineral mixture ad libitum. At the finishing phase, the animals of the low level of intensification were supplemented with 2% of body weight in the pasture, while the animals of intermediate and high intensification were finished in feedlot. Animals from all treatments received only human-inedible feed during the entire experimental period. Pasture evaluation included the determination of forage mass and the determination of nutritional components of forage. Animal response variables include, performance, intake and digestibility of nutrients, emission of enteric methane (CH4), nitrogen balance (N), carbon footprint andnet protein contribution (NPC). Crude protein (CP) intake and N balance increased linearly with the intensification levels (P < 0.05). Crude protein digestibility increased at a decreasing rate (quadratic effect, P < 0.05) with increasing intensification. In addition, N fertilization resulted in a linear increase in SR and average daily gain (ADG) from 1.75 animal unit (AU = 450 kg) ha-1 and 0.62 kg d-1(0 kg N ha-1) to 3.75 AU ha-1 and 0.82 kg d-1(150 kg N ha-1), respectively. Individual CH4 emissions were not affected by treatment (P > 0.05). Carcass production increased with the intensification levels (P < 0.05), however GHG emissions intensity (kg CO2e kg carcass-1) also increased with the intensification levels (P < 0.05). Enteric methane was the main contributor to total greenhouse gases (GHG) emissions in all systems in both phases. Conversion efficiency of beef cattle (HePCE) was similar for all systems in all phases (P > 0.05). Net protein contribution (NPC) was above 1 for all systems and phases, indicating each system was positively contributing to supply human protein requirements. Improvements in grazing management is a powerful tool to mitigate environmental impact of grazing systems and the beef production system is a net contributor to the human protein supply without competing for food.