Annelies Bracher Réductiondesémissionsd’ammoniacpardesmesuresd’affouragementchezlavachelaitière

Département fédéral de l'économie DFE

Station de recherche Agroscope Liebefeld-Posieux ALP

Journée d’information ALP 2011, 27.09.2011

Réduction des émissions d’ammoniac par des mesures d’affouragement chez la vache laitière

Annelies Bracher

1. Contexte

Protocole de Göteburg limites d'émissions de polluants, aussi NH

Ammoniac (purin)

 l'urée est le précurseur le plus important

 lien direct avec le cycle d'azote

 grande contribution de la production animale

émissions hautes = efficacité basse

79 % 15 % 3 % 3 %

89 % 11 %

bovins porcs volaille autres cultures non-agric

Suisse: émissions d'ammoniac d'origine agricole 2007 (inventaire d'ammoniac, Kupper 2009)

dont 65 % vaches laitières

Urée(urine) Uréase (fèces)

2. Étude " Ammoniac "

Co-auteurs:

Patrick Schlegel, Andreas Münger, Walter Stoll, Harald Menzi

Déclencheur: la mise en œuvre de mesures de réduction dans le cadre des programmes cantonaux (OFAG)

Buts de l' étude:

 Actualisation des connaissances, indicateurs

 Evaluation de l'urée du lait

 Essais avec bilan azoté CH

 méta-analyse, régressions

 Quantification des rejets azotés

 modélisation

 Quantification des émissions NH

 modélisation

 Mesures recommandées

Réduction des émissions d’ammoniac par des mesures d’affouragement chez la vache laitière

foie panse

N sous forme NPN N protéique

protéine alimentaire (N*6.25)

énergie aliment (amidon, sucres, NDF, pectine)

reins

NH

émission purin N

pis

N urinaire urée allantoine créatinine

urée

N dans lait (protéine, urée)

AA,urée

N endogène

N fécal

- MA alimentaire indigestible

AA

AA acides aminés absorbés protéine microbienne

Uréase

protéine

peptide AA

NH₃ urée

NH

NPN

énergie (MOF)

sang AA

NH₃ urée

urée via salive

gluconéogénèse

gros intestin NH₄⁺

urée

3. Métabolisme protéique chez le ruminant

Métabolisme protéique: minimiser l´urée urinaire!

Particularités:

 dégradation ruminale de la MA = f(deMA)

 synthèse microbienne de MA à partir de l’énergie  interaction entre MOF et MA

 diffusion de NH₄⁺/NH₃ excédentaire dans le sang

 détoxification de l‘ammoniac sanguin sous forme d’ urée dans le foie

 recyclage de l’urée

 l’urée est la fraction principale de l’azote urinaire

 corrélation étroite entre NH₃ ruminal et urée sanguine, urinaire et du lait

 le N fécal varie indépendamment du cycle uréique

 l’urée dans le purin est le précurseur direct de l’ammoniac

Causes majeures d’excrétions (pertes) d’urée élevées

 pertes métaboliques  en grande partie inévitable

 déséquilibre ruminal entre énergie et MA (quantité, timing)

 surapprovisionnement en MA au niveau des tissues

 minimiser les sources évitables de pertes d‘urée

Sources de NH₃ et d’urée évitables

indicateurs alimentaires = f(système d’évaluation de la valeur nutritive)

Bilan protéique ruminal

Bilan énergie-protéine vache

PMN-PME, g/kg MS, g/jour

PMN g/kg MS = MA*[1- {1.11*(1- deMA/100)}]

PME g/kg MS = 0.145*MOF

MOFg/kg MS = MOD-MA*(1-deMA/100)-MG-AMID*(1-deAMID/100)-PF/2

N/MOD, N/MOF, g/kg

MA/NEL, g/MJ; PPL_NEL- PPL_APD Apport (excessif) en MA MA ingéré, MA g/kg MS de la ration

PAi apport – PAi besoin

indicateurs métaboliques: taux d’urée dans le lait(MUC) mg/dl urée sanguine

urée urinaire g/l

Indicateurs corrélés avec l’excrétion (perte) d’urée

PME = protéine microbienne synhétisée à partir de l‘énergie fermentescible PMN = protéine microbienne synhétisée à partir de la matière azotée dégradable

4. Taux d’urée dans le lait (MUC, mg/dl)

Corrélation positive avec MUC

Corrélation négative avec MUC

MAration g/kg MS, g/jour PMN-PME g/kg MS, g/jour Bilan PAi

MA:NEL g/MJ N:MOD

deMA

NH₃ ruminal Urée sanguine

Taux d’urée urinaire (UUN) g/l N urinaire g/jour

TAN (azote ammoniacal) purin g/l Émissions NH₃

NFC ration g/kg MS Amidon ration g/kg MS WSC ration g/kg MS WSC:MAherbe

Tanins PV kg Bilan NEL

Indice de conversion de l’azote

C:N purin

Le taux d‘urée dans le lait reflète le turn-over de l‘urée et il est positivement corrélé avec les mêmes caractéristiques alimentaires, métaboliques et du purin que les émissions potentielles d‘ammoniac.

L’urée du lait se prête comme indicateur, toutefois avec des limites et des questions non résolues.

Bilan protéique ruminal, MUC et émissions de NH

à l´étable

 bilan protéique ruminal et MUC évoluent parallèlement

 température et MUC expliquent 76 % de la variance des

émissions de NH₃ à l´étable

Suisse: saison et région influencent le taux d’urée dans le lait

(http://homepage.braunvieh.ch 2011)

Taux d‘urée

semaine

Zone de montagne Zone de plaine

taux d‘urée élevé pendant l‘ affouragement en vert, surtout été/automne

zone de plaine > zone de montagne

grande variabilité entre exploitations

potentiel de réduction existe Urée dans le lait Ø 25.14 mg/dl

10.0 26.7 43.3 60.0

Talgebiet Bergzone_1 Bergzone_2 Bergzone_3_4

MILCHHARNSTOFF mg/dl

(moyenne des exploitations race brune 2009/10)

plaine montagne 1, 2, 3/4

Urée dans le lait: aspects problématiques

Grande variabilité en cas de qualité variable du fourrage, plus particulièrement avec le fourrage vert

 fréquence des analyse?

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42

Woche

mg / 100 ml

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

mg / l Milchharnstoff - fix Milchharnstoff - var Milchaceton - fix Milchaceton - var

Analyse de routine: qualité insuffisante

 mauvaise comparabilité entre méthodes

 interprétation de vaches individuelles?

Vaches laitières sur pâturage intégral avec complémentation (Münger 2009)

RECO 2= 0.8167x + 4.8939 R² = 0.4236

RECO 3 = 0.9238x + 2.6791 R² = 0.6388 0

5 10 15 20 25 30 35 40 45

5 15 25 35 45

MUC mg/dl spektroskopisch

MUC mg/dl enzymatisch

Reco2 x=y Reco3 Reco2 Reco3

Méthode analytique: enzymatique vs spectroscopique

urée

 grande variabilité

 méthode analytique

 moyenne de l´exploitation: méthode de calcul

 échantillon individuel ou du tank à lait

 établissement du domaine de taux d’urée à viser

 MUC n’est pas spécifique par rapport à la source d’urée: plusieurs causes sont possible simultanément et inversement

 MUC n’est utilisable comme indicateur que pour animaux en lactation

 combinaison avec d´autres indicateurs

Taux d´urée du lait (MUC): questions non résolues

Groupe n NEL MJ/kg MS

MA g/kg MS

N ingeré g/jour

N fécal g/jour

N urinaire g/jour

N urinaire /N-Excr %

Lait kg ECM

MUC mg/dl

Vache tarie 31 4.9 109 132.54 54.25 37.16 27.0 - -

Vache en lact.

Ration d’hiver 165 6.15 148.3 399.9 144.9 109.9 41.0 23.0 20.0

Vache en lact.

Ration d’été 191 6.61 182.6 515.6 143.7 214.0 58.54 26.6 30.5

5. Analyse des essais suisses avec bilan azoté

Sources de données: thèses, essais ALP

But: vérification des relations entre caractéristiques de la ration et les flux d’azote

les données représentent une grande palette de rations et de performances

en majorité données individuelles

les taux d’urée dans le lait mesurés par analyse de routine ont été éliminés En général:

effet da la saison sur turn-over de l’azote

N urinaire beaucoup plus variable que N fécal

N urinaire évolue avec N ingéré à la puissance 2

Résumé des données expérimentales selon type de vache et de ration

Mü = 0.0002x^2.6371 R² = 0.8097 0

50 100 150 200 250 300 350 400 450

50 100 150 200 250

N urinaireg/jour

MA ration g/kg MS

Guidon van Dorland Sutter Kröber Hindrichsen EVWE Wettstein Sliwinsky Brand Scharenberg Berry Münger

N urinaire, teneur en MA de la ration et taux d’urée dans le lait

N urinaire augmente avec la MA de la ration

différences entre essais

les rations estivales causent des rejets importants d’azote urinaire

l’urée dans le lait est corrélée avec la MA de la ration (R² = 0.74)

analogue: MA/NEL, N/MOD, PMN-PME

Mü = 0.284x - 21.188 R² = 0.8732

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

50 100 150 200 250

Tauxd’ uréedu laitmg/dl

MA ration g/kg MS

Guidon Sutter Kröber Hindrichsen EVWE Wettstein Sliwinsky Brand Scharenberg Münger été = 33.19e^0.009x

R² = 0.456 hiver = 0.0003x^2.5341

R² = 0.7313

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

80 100 120 140 160 180 200 220 240 260

N urinaireg/jour

Sommer Winter été hiver

MA ration g/kg MS

été hiver

Mü = 2.149x^1.285 R² = 0.815 EVWE = 5.118x^1.1082

R² = 0.6294

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

0 20 40 60

N urinaireg/jour

MUC mg/dl

Guidon Sutter Kröber Hindrichsen EVWE Wettstein Sliwinsky Scharenberg Brand Münger EVWE

grand intérêt pour une régression car applicable indépendamment de l´ingestion ne pas toujours connue

N urinaire augmente avec l´urée dans le lait

différences entre essais

meilleur estimation pour N urinaire que Ntot

erreurs résiduelles assez grandes

tester des approches multivariates

Estimation des rejets azotés à partir de l´urée du lait

N urinaire

N urinaire = 40.724e^0.047x R² = 0.668 N-Excr = 147.57e^0.0257x

R² = 0.5577

0 100 200 300 400 500 600

0 10 20 30 40 50 60

N rejetsg/jour

Harn-N N-Exkret N urinaire N-Excr

N excrétion totale N urinaire

6. Modélisation des rejets azotés

courbe de lactation besoin

modèle d‘ingestion (selon livre vert), déficit en énergie budgétisé (protéine) besoins en concentré

N fécal g/jour = N alimentaire (g/jour) * (1-dN)

N urinaire g/jour = N alimentaire (g/jour) - Nlait(g/jour) – N fécal (g/jour); bilan azoté = 0

Input: composants de la ration, durée été/hiver, date de vêlage, performance 12 stratégies d’affouragement

Ʃ Lactation herbages maïs N fécalkg 50.7 49.7 N urinaire kg 87.3 52.1 N-Excr total kg 138.0 101.8 MA ration % 18.1 14.2 N-Excr/ECM 20.1 14.8

g/kg

N, indice de 19.9 25.1 conversion %

Affouragement à base d’herbages à base de maïs

Performance kg ECM 7000 7000

Date de vêlage 20. oct 20. oct

Ration hivernale foin (50 %), ensilage d’herbe (50 %) + conc.

ensilage de maïs (40 %), ensilage d’herbe, foin, bettraves + conc.

Ration estivale 100 % herbe, 21 % RP ensilage de maïs (40 %), foin (20 %), herbe (40 %)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550

0 100 200 300 400

N g/jour

jour de lactation

N-Excr Grasland Harn-N Grasland N-Excr Mais TMR Harn-N Mais TMR

N-Excr herbages N urinaire herbages N-Excr maïs TMR N urinaire maïs TMR

Vêlage en octobre MA en été

g/kg MS lact.

PMN-PME

g/kg MS lakt

N urinaire été kg

Diff %

21 % de MA dans l’herbe, pas de compl. 210 59.7 58.4

17,6 % de MA dans l’herbe, pas de compl.

qualité d’herbe 176 28.3 44.2 -24.3

21 % de MA dans l’herbe + foin(10%) 199 52.4 53.6 -8.2

21 % de MA dans l’herbe + maïs desh.(10%) 196 50.9 53.0 -9.2

21 % de MA dans l’herbe + pulpe de bettr. (10%) 198 46.9 53.8 -7.9

Mesures d’affouragement en été

Rejets modélisés de N fécal, urinaire et total par cycle de lactation

-50 -25 0 25 50 75 100 125 150

135 145 155 165 175 185 195 205

Diff% kg N/cyclede lactation

MA ration moyenne d‘un cycle g/kg MS

N-Exkr Harn-N

% Harn-N Kot-N

N urinaire

% diff N urinaire N fécale

Variables clefs pour le calcul des émissions de NH₃

Exploitation modèle: stabulation libre, purin, sortie, affouragement à étable seulement ou pâture partielle (6 h) ou intégrale (20 h) pendant 210 jours, fosse à purin couverte, épandeur, modèle TAN (http://agrammon.ch).

7. Modélisation des émissions de NH ₃

y = 0.4675x + 6.2965 R² = 0.98

0 10 20 30 40 50 60 70 80

40 60 80 100 120

NH3 émissionkg N/vache

N urinaire kg/an

Teilweide

Vollweide Abk Feb Vollstall Abk Feb pâture partielle

à base de maïs

à base d‘herbages

 pâture intégrale en été a toujours des émissions les plus basses

 pâture partielle:

 par kg de N urinaire ↓  0.47 kg moins de NH3-N

 par % de N urinaire ↓ 1.3 kg moins de NH3-N

 par g de MA ration ↓  0.44 kg moins de NH3-N

 par g/MJ de MA/NEL ↓ 2.68 kg moins de NH3-N

pâture partielle pâture intégrale pas de pâture

Ration (à tous moments de la lactation)

 teneur en MA < 18 %

 rapport MA/NEL < 25 g/MJ

 rapport N/MOD < 40 g/kg

 bilan protéique ruminal < 600 g/jour, < 30 g/kg MS (PMN-PME)

 PPL_NEL, PPL_PAi, PPL_PAi équilibré, adapté aux besoins

Technique d’affouragement

 plus que 2x concentré/jour par distributeur automatique ou par mélangeuse

 le cas particulier de la pâture: sans complémentation et/ou une différenciation de la qualité d’herbe pour les vaches en fin de lactation, les rejets d’azote

deviennent très importants et l’indice de conversion de l’azote au niveau vache et exploitation est réduit. Due à l’infiltration de l’azote dans le sol, les émissions de NH₃ restent basses.

Urée dans le lait

 < 25 mg/dl

 introduire un facteur de correction en cas de pâture

8. Seuils de référence pour un affouragement optimisé par

rapport au flux d’azote et aux émissions potentielles de NH

-60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

50 60 70 80 90

PMN-PME g/kg MS

deMA %

Stroh Grünfutter Silage Dürrfutter

künstl getrocknet

Ganzpflanzenmais seuil

 stades d’utilisation précoces ont un excédent de N par rapport à l’énergie

 stade pâturage

 ensilage d’herbe avec une deMA généralement haute

 stades d’utilisation plus tardifs et produits maïs se prêtent à équilibrer la ration

 fréquence dans la pratique?

Dégradabilité de la matière azotée et bilan ruminal protéique dans divers

herbe paille

foin ensilage

deshydraté

maïs plante entière

enquête foin

PMN-PME

Ø -7.4

g/kg MS

Conclusions

 Combiner les caractéristiques recommandées de la ration et intégrer dans les plans d’affouragement comme valeur de contrôle

 Points problématiques

hiver  grande proportion d’ensilage d’herbe sans maïs ou betteraves/pommes de terre été  tous les stades d’utilisation précoces d’herbe,

renonciation à équilibrer la ration (concentré ou fourrage), surapprovisionnement en MA des vaches fin lactation et taries

 Besoin d’optimisation dans la production laitière à base d’herbages par rapport à l’efficacité de transformation de l´azote; par contre en cas de pâture intégrale, les émissions NH₃ sont basses.

 Mise en œuvre dans les "programmes ressources": en discussion!

1. Système de production ( p.ex. pâture intégrale ou ration équilibrée intégrale…) 2. Système de notation par points

3. Taux d‘urée dans le lait comme indicateur