REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

ESTIMACIÓN DE LAS EMISIONES DE LOS RUMIANTES EN ESPAÑA: EL FACTOR DE CONVERSIÓN DE METANO ESTIMATION OF EMISSIONS FROM RUMINANTS IN SPAIN: THE METHANE CONVERSION FACTOR Cambra-López, M.1*, P. García Rebollar2, F. Estellés1 y A. Torres1 1

Instituto de Ciencia y Tecnología Animal. Universidad Politécnica de Valencia. Camino de Vera s/n. 46022 Valencia. España. *Correspondencia: [email protected] 2 Departamento de Producción Animal. Universidad Politécnica de Madrid. ETS Ingenieros Agrónomos. 28040 Madrid. España.

PALABRAS

CLAVE ADICIONALES

Fermentación entérica. Gases efecto invernadero. Inventario Nacional de Emisiones. IPCC. Protocolo de Kioto.

ADDITIONAL KEYWORDS Enteric fermentation. Greenhouse gases. IPCC. Kyoto Protocol. National Emission Inventory.

RESUMEN La reducción de los gases de efecto invernadero es un requisito internacional en la actualidad. La cría intensiva de ganado representa una fuente importante de gases de efecto invernadero a la atmósfera, siendo la fermentación entérica una de las principales fuentes de metano de esta actividad, con los rumiantes situados en el primer lugar de importancia. La producción de metano depende fundamentalmente de la cantidad y calidad del alimento ingerido, siendo la digestibilidad de la ración uno de los factores más influyentes, por lo que generalmente se establece una correlación negativa entre la digestibilidad de las dietas y la emisión de metano. La estimación de las emisiones de gases de efecto invernadero es obligatoria y debe reflejarse en los Inventarios Nacionales de Emisiones a la Atmósfera. Para ello, el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC) proporciona ecuaciones de cálculo de las emisiones que dependen de una serie de factores, de los cuales el factor de conversión de metano (Ym) es determinante. Sin embargo, resulta difícil obtener valores para Ym, sobre todo en el caso de la ganadería española, donde apenas se han realizado estudios al respecto y donde la alimentación de ciertos rumiantes es muy intensiva, con raciones de alta digestibilidad, y en consecuencia menores emisiones de metano.

Recibido: 1-4-08. Aceptado: 27-5-08.

El objetivo de este trabajo es realizar una revisión de los valores disponibles de Ym en rumiantes, para desarrollar ecuaciones de predicción a partir de la digestibilidad de la dieta de más adecuada aplicación a las condiciones productivas españolas, de forma que permitan mejorar la estimación de las emisiones de metano por la cabaña ganadera bovina, ovina y caprina española para el Inventario Nacional de Emisiones.

SUMMARY At present, the mitigation of greenhouse gases is an international requirement. Intensive animal husbandry is a major source of greenhouse gases to the atmosphere, being enteric fermentation one of the main sources of methane from this activity. Ruminants are the fist in order of importance in regard to methane production from enteric fermentation in livestock. Methane in ruminants is produced as part of the digestion process of feed components. The release of this gas depends mainly on the quantity and quality of feed consumed. Furthermore, the digestibility of forage and feeds is one of the most influential factors. Generally, a negative correlation is established between feed digestibility and methane emission. The quantification of greenhouse gas

Arch. Zootec. 57 (R): 89-101. 2008.

CAMBRA-LÓPEZ, GARCÍA REBOLLAR, ESTELLÉS Y TORRES

emissions is compulsory and must be recorded in the National Greenhouse Gas Emission Inventory. Emissions are calculated following the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) equations, which depend on several factors, being the methane conversion factor (Ym) critical. On the other hand, Ym values are difficult to obtain, especially for Spanish livestock, where only scarce research has been carried out and where livestock production systems are very intense and animals are mainly fed on concentrate high digestible diets, resulting consequently in lower methane emissions. The objective of this work is to review the available Ym values in the literature as regards digestibility in ruminants, to develop a series of prediction equations adapted to the Spanish productive conditions. These results can represent an improvement in the estimation of methane emissions from enteric fermentation in Spanish cattle, sheep and goats for the National Emission Inventory.

INTRODUCCIÓN El metano (CH4) es uno de los gases de efecto invernadero más importantes que se emiten a la atmósfera debido a las actividades antropogénicas, después del dióxido de carbono (CO2). Los gases de efecto invernadero son constituyentes de la atmósfera capaces de absorber las radiaciones y emitirlas posteriormente (Seinfield y Pandis, 1998). El CH4 es un compuesto molecular que se encuentra en abundancia en la atmósfera, con unas propiedades radiativas tales que le confieren una capacidad elevada de absorción de la energía infrarroja, contribuyendo así al calentamiento global. La concentración de CH4 en la atmósfera ha aumentado rápidamente y se ha multiplicado por dos desde el comienzo de la Era Industrial (Steele et al., 1992; Moss et al., 2000; IPCC, 2001; Wuebbles y Hayhoe, 2002). Además, el CH4 tiene un potencial de calentamiento de la tierra 23 veces superior al CO2 (IPCC, 2001), es decir, que cada kilo de CH4 liberado a la atmósfera contribuye al calentamiento global relativo tanto como la emisión de 23 kg de CO2, calculado para un Archivos de zootecnia vol. 57(R), p. 90.

horizonte temporal de 100 años. La ganadería emite CH4 debido fundamentalmente a la fermentación entérica y en menor medida a la fermentación de las deyecciones ganaderas (Monteny et al., 2001). La ganadería es responsable de cerca del 23% de las emisiones de CH4 globales de origen antropogénico (Khalil, 2000), debidas mayoritariamente a la digestión de los rumiantes, que emiten CH4 durante la digestión del alimento en el rumen, figurando el ganado bovino como principal responsable, seguido del ovino (Crutzen et al., 1986). En España, la contribución de la ganadería a las emisiones de CH4 supera el 35%, de las cuales el 60% son debidas al ganado bovino (UNFCC, 2007). Debido al rápido aumento de las concentraciones atmosféricas de este gas durante los últimos años, así como a los efectos que el CH4 ejerce sobre el clima y sobre la química atmosférica, las emisiones deben controlarse y reducirse. El Protocolo Internacional de Kioto (1997) establece límites para los distintos gases de efecto invernadero, así como el compromiso de los países desarrollados a evaluar y cuantificar las concentraciones de estos gases y a desarrollar técnicas para reducirlos. En España, como en los demás países que han ratificado el Protocolo de Kioto, las emisiones se cuantifican obligatoriamente en el Inventario Nacional de Emisiones de Gases de Efecto Invernadero, siguiendo las directrices que propone el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC). Estas directrices proponen unas metodologías consensuadas para calcular las emisiones de cada país. Se trata de una herramienta muy útil que permite obtener datos de emisiones comparables entre países y en los que se basa posteriormente la verificación del cumplimiento de la legislación ambiental (e.g. Protocolo de Kioto). España, bajo el Protocolo de Kioto, adquirió el compromiso de no aumentar las emisiones de gases de efecto invernadero

ESTIMACIÓN DE LA EMISIÓN DE METANO DE LA FERMENTACIÓN ENTÉRICA

en más del 15% en relación con las emisiones del año 1990. No obstante, desde dicho año, las emisiones de estos contaminantes han ido en aumento (Ministerio de Medio Ambiente, 2007) y España todavía se encuentra lejos de poder cumplir su compromiso. En este sentido, dada la relevancia de la cuestión, es imprescindible realizar estimaciones lo más precisas posible en los inventarios. Para ello, en el caso de las emisiones de CH 4 entérico por parte del ganado, es necesario disponer de datos sobre la cabaña ganadera, de los distintos sistemas de producción y particularmente de aquellos parámetros clave para el cálculo de las emisiones. Según las últimas directrices del IPCC (IPCC, 2006), en el capítulo destinado a las emisiones de la ganadería, el CH4 procedente de la fermentación entérica de los rumiantes se calcula multiplicando el número de animales que emiten dicho gas por un factor de emisión anual (FE) para el ganado bovino y ovino. Este factor de emisión, expresado en kilos de CH 4 por cabeza y año, depende de la ingestión de energía bruta (EB) y del factor de conversión de CH4 (Ym) (ecuación 1): FE =

EB × Ym × 365 días / año 55, 65 MJ / kg CH 4

[1]

Donde: FE = Factor de emisión de CH4 (kg CH4/cabeza/ año) EB = Energía bruta ingerida (MJ/cabeza) Ym = Factor de conversión de CH4, expresado como la fracción de la EB del alimento que se transforma en CH4

La ecuación 1 refleja la importancia de los dos parámetros clave implicados en el cálculo del CH 4 procedente de la fermentación entérica, que son la EB de la ingesta y el Ym. En las guías del IPCC (IPCC, 2006) se encuentran las distintas metodologías de cálculo de cada uno de estos parámetros. En el caso de la EB, los pasos a seguir son

claros y se calcula a partir de la energía neta para mantenimiento, actividad y diferentes tipos de producción. En este cálculo intervienen factores específicos, como el peso de los animales, la producción de leche o lana y la digestibilidad de las dietas, que, en la mayoría de los casos, están disponibles para las condiciones españolas en estadísticas oficiales y documentación bibliográfica. Sin embargo, para el Ym el cálculo es más complicado. Estas mismas guías establecen unos rangos de Ym aplicables por defecto, cuando no existen valores propios del país. Estos rangos están basados principalmente en la digestibilidad de las raciones, y su relación negativa con el Ym. Esta relación supone implícitamente, que con raciones de buena calidad, alta digestibilidad y valor energético, se han de utilizar los valores de Ym más bajos del rango. En el caso contrario, cuando se utilizan raciones más pobres, con digestibilidades bajas, los rangos superiores se consideran más apropiados (IPCC, 2006). Las últimas estimaciones de producción de CH4 recogidas en el Inventario de Emisiones de Gases de Efecto Invernadero de España (1990-2005) (Ministerio de Medio Ambiente, 2007), apuntan unas emisiones por parte la ganadería española de más de 650 Gg de CH4 de origen digestivo. Según Dong et al. (2004) y Neftel et al. (2006), esta estimación está sujeta a una alto grado de incertidumbre, asociado a los parámetros utilizados en el cálculo del factor de emisión. Dado que el Ym es una variable que afecta directamente al cálculo del factor de emisión, es importante tratar de refinar el valor de este parámetro. La mejor opción es obtener experimentalmente valores de Ym mediante medición directa de la emisión de CH 4 y de la digestibilidad de las distintas dietas y extrapolar los resultados a los inventarios nacionales. Sin embargo, los trabajos realizados en España a este respecto son muy escasos, por lo que surge la necesidad de obtener Archivos de zootecnia vol. 57(R), p. 91.

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estimaciones de Ym aplicables a nuestras condiciones. En este sentido, la gran intensificación de la actividad ganadera en España, conlleva asimismo la utilización de dietas para el ganado muy ricas en concentrados. La alimentación de los rumiantes, especialmente en los sistemas de producción más intensivos, como son aquellos para el vacuno lechero o los cebaderos de corderos, se basa en raciones de alta digestibilidad que, en consecuencia, generan menores emisiones de CH4. Se trata, pues, de obtener valores de Ym concordantes con las distintas combinaciones posibles que pueden darse en las raciones españolas, generalmente compuestas de cantidades de concentrado elevadas y poco forraje, muy distintas a las que se utilizan en el resto de países europeos e incluso del continente americano donde se han desarrollado la mayoría de los trabajos experimentales disponibles, sobre todo en lo que se refiere al vacuno lechero y ovino de carne. En este trabajo se ha realizado una actualización de la información disponible en relación a los valores de Ym en ganado bovino, ovino y caprino. Se ha revisado y descrito la relación existente entre el Ym y la digestibilidad, para asociarla a las dietas más usuales de España, caracterizadas por el elevado empleo de concentrados, con la finalidad de desarrollar ecuaciones de predicción de este factor más ajustadas a las condiciones españolas, y así poder estimar, de manera más precisa, las emisiones de este gas procedentes de la cabaña ganadera bovina, ovina y caprina española para el Inventario Nacional de Emisiones. LA EMISIÓN DE CH4 ENTÉRICO EN RUMIANTES El ganado emite CH4 como consecuencia de la fermentación de los alimentos en el tracto digestivo. Este gas se emite como subproducto de la fermentación microbiana de los hidratos de carbono, fundamentalmente en el rumen pero también en el intesArchivos de zootecnia vol. 57(R), p. 92.

tino grueso, por la cual son degradados a ácidos grasos volátiles que son absorbidos. La fermentación de los hidratos de carbono resulta en la producción de hidrógeno que las bacterias metanogénicas utilizan para reducir el carbono del CO 2 a CH4 (Moss et al., 2000). Este CH4 es emitido a la atmósfera principalmente mediante eructos, y en menor medida a través de la respiración o de flatulencias. La emisión de CH4 depende de factores intrínsecos del animal (peso, edad y especie), así como extrínsecos relacionados con el alimento (composición e ingestión). Es debido al tipo de aparato digestivo y a la presencia del rumen en los rumiantes, así como a las poblaciones de bacterias y protozoos existentes, que estos animales emiten significativamente mayores cantidades de CH4 durante la digestión que los norumiantes o monogástricos (Crutzen et al., 1986; Jensen, 1996; Moss et al., 2000). Los animales más jóvenes presentan tasas de conversión de CH 4 menores que los animales adultos, debido fundamentalmente al menor número y actividad de microorganismos ruminales encargados de la fermentación. Además, la erucción de CH4 en animales jóvenes comienza normalmente al mes de nacer (Anderson et al., 1987). En cuanto a los factores relacionados con el alimento, la producción de CH 4 depende de la cantidad y calidad de aquel. Generalmente, la cantidad de CH4 liberada aumenta con la cantidad de alimento ingerido, aunque la tasa de producción por kg de alimento consumido puede disminuir al aumentar el nivel de alimentación, (Blaxter y Clapperton, 1965; Aguilera y Prieto, 1991; Johnson y Johnson, 1995; Moss et al., 1995; Mills et al., 2003). Esta variación se debe fundamentalmente a que al aumentar la ingestión de materia seca se acelera el paso del alimento por el aparato digestivo, disminuyendo el tiempo disponible para la fermentación ruminal (Hindrichsen et al., 2006). La proporción de EB que se pierde en forma de CH 4 está más afectada por la com-

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posición del alimento que por la cantidad. Así, dietas de calidad, e.g. muy digestibles, generalmente utilizadas para lograr un crecimiento rápido o una mayor producción de leche de los animales, generan menores emisiones de este gas, debido a que producen fermentaciones mas ricas en ácido propiónico, desviando una mayor proporción de H 2 hacia la síntesis del mismo en detrimento del CH 4 como sumidero de H2, con lo que se logra una transformación más eficiente del alimento en el rumen (Takahashi, 2002). El tipo de concentrado, y particularmente la degradabilidad de éste, son también determinantes de las pérdidas de CH 4 por fermentación. Es por ello que la suplementación con fuentes de almidón menos degradable y la mejora de la calidad de las raciones, se presenta como una de las mejores vías para la reducción de las pérdidas de CH4, sobre todo en ganado bovino (Crutzen et al., 1986; Johnson and Johnson 1995; Cole et al., 1997; Harper et al. 1999; Moss et al., 2000; Benchaar et al., 2001; Beauchemin y McGinn, 2005). Las pérdidas de CH4 se expresan normalmente como fracción de la EB, y a este término se le conoce como Ym. Como se indica en las guías del IPCC (IPCC 1996; IPCC 2006), el valor de Ym depende de la calidad y la digestibilidad de las distintas dietas. Dada la relación negativa que existe entre el Ym y la digestibilidad, se asume que a medida que aumenta la digestibilidad disminuye el Ym. Los valores de Ym que se encuentran en la bibliografía varían entre el 2% y el 12% de la energía ingerida para distintas dietas (Johnson y Ward, 1995), si bien los valores extremos corresponden a situaciones no usuales en la práctica. El IPCC (IPCC, 2006) propone unos valores de Ym para el ganado bovino que se encuentran entre el 2 y el 7,5%, correspondientes a digestibilidades entre 45 y 85%, dependiendo del tipo de alimento, lo que se resuelve planteando distintos tramos de digestibilidad para los forrajes(45-55%) los pastos (55-75%) y los alimentos concentrados (75-

85% ). Para el ganado ovino, el rango propuesto es menor, situándose éste entre el 3,5 y el 7,5%. Para esta clase de ganado, los valores se establecen más en función de la edad de los animales (3,5-4,5% para animales menores de un año; 5,5-7,5% para animales adultos) en relación con el tipo de alimentación recibida (mayor nivel de concentrados en las dietas para animales jóvenes). Para caprino, se recomienda un único valor de Ym del 5%. Johnson et al. (2000) también establecieron que, en general, con dietas de alto contenido en concentrado (superior al 80%) administradas a niveles superiores al de mantenimiento, las pérdidas de CH4 se encuentran por debajo del 5%. Esto puede deberse fundamentalmente a factores de la dieta que crean un ambiente más hostil para la flora microbiana metanogénica y las poblaciones de protozoos ruminales, tales como una rápida tasa de digestión y un descenso del pH ruminal que se reflejan en una mayor concentración relativa de ácido propiónico. Es por ello que, presumiblemente, los factores de conversión de CH4 en estas situaciones sean inferiores a los rangos propuesto por IPCC (2006). PREDICCIÓN DE LAS PÉRDIDAS DE CH4 AFECTADOS POR LA DIGESTIBILIDAD DE LA DIETA Son numerosos los trabajos e intentos que se han realizado para estimar las emisiones de CH4 procedentes de la fermentación entérica en rumiantes y su relación con diferentes tipos de sistemas de producción y de alimentación del ganado. Algunos autores han establecido modelos que relacionan la composición de la dieta consumida con valores de Ym, basados fundamentalmente en estudios realizados en campo mediante técnicas de gases traza o cámaras respiratorias. El método más habitual es la cámara respiratoria (Johnson et al., 2000), con el que tradicionalmente se han medido estas emisiones y se han elaborado los Archivos de zootecnia vol. 57(R), p. 93.

CAMBRA-LÓPEZ, GARCÍA REBOLLAR, ESTELLÉS Y TORRES

modelos y ecuaciones de predicción más habituales en ganado bovino (Blaxter y Clapperton, 1965; Moe y Tyrrell, 1979; Benchaar et al., 1998; Mills et al., 2001) además de otras que datan de hace más tiempo. Wilkerson et al. (1995) evaluaron la capacidad de predicción de una serie de estas ecuaciones, concluyendo que la ecuación de Moe y Tyrrell (1979) resultaba ser la de menor error en la predicción. La ecuación propuesta por Moe y Tyrrell (1979) para bovino relaciona otros parámetros con las pérdidas de CH4 como la celulosa, hemicelulosa y los residuos solubles de las dietas. Más recientemente Ellis et al. (2007) revisaron una serie de ecuaciones de predicción y obtuvieron también regresiones propias para estimar metano a partir de distintos componentes de las raciones. A pesar de esto, son muy escasos los trabajos que han relacionado mediante ecuaciones la digestibilidad de la dieta con las pérdidas de CH4. Para estimar las emisiones de CH4 por parte de los rumiantes, tradicionalmente se ha utilizado la ecuación de regresión establecida por Blaxter y Clapperton (1965) a partir de la digestibilidad de la EB de la dieta administrada a nivel de mantenimiento. Estos autores analizaron distintas producciones de CH4 en ganado bovino y ovino e identificaron la relación entre la producción de CH4, la ingesta y la digestibilidad al nivel de mantenimiento. A este nivel, el Ym aumentaba al aumentar la digestibilidad de la dieta. No obstante, a niveles de alimentación equivalente al triple de mantenimiento, el Ym disminuía de un 6 a un 5% al aumentar la digestibilidad del 60 al 90%. Para ovino, apreciaron un mayor descenso en la producción de CH4 al aumentar la ingesta con raciones de digestibilidades altas (basadas en pulpa de remolacha con digestibilidades de 87,2%) que con raciones más pobres (a base de heno con digestibilidades de 54,8%). Los valores medios de Ym para digestibilidades entre el 50 y el 90%, oscilan entre 6,7 y 9,3% (Blaxter y Clapperton, 1965). No obstante, la exactitud y precisión de Archivos de zootecnia vol. 57(R), p. 94.

esta ecuación ha sido cuestionada por ser tan sólo capaz de predecir un pequeño rango de pérdidas de CH4 (Benchaar et al., 1998; Johnson y Johnson, 1995; Pelchen y Peters, 1998). También se ha demostrado que es incapaz de predecir las pérdidas en casos de dietas con altos contenidos en concentrados, por estar basada en datos que no abarcan todas las posibles variaciones de las dietas (Johnson et al., 2000). Los datos obtenidos así como las ecuaciones de regresión aportadas por este trabajo tienen una difícil aplicación y deben de ser empleados con precaución, limitando su extrapolación a condiciones similares a las del estudio, lo que resulta complicado ya que habitualmente se dan condiciones de alimentación por encima del nivel de mantenimiento. Por otro lado, Johnson y Johnson (1995) también para bovino presentan los resultados de 118 experimentos realizados donde compararon la producción de CH4 con la digestibilidad de las dietas consumidas. En este estudio, el rango de producción de CH4 es muy amplio, variando entre el 2 y el 12% de la energía ingerida para digestibilidades de dietas comprendidas entre 50 y 90%, donde generalmente, la variabilidad en la producción de CH4 aumenta a medida que la digestibilidad de la dieta es mayor. Sin embargo, también confirman la relación negativa entre los dos parámetros, variando Ym de 6 a 7% con dietas basadas en forrajes hasta 2 a 3% al aumentar el contenido en concentrados. De la misma forma, la relación negativa entre pérdidas de CH4 e ingestión de alimento parece ser mayor con dietas de digestibilidades altas que con dietas de digestibilidades menores. Hindrichsen et al. (2006) presentan una reducción de las pérdidas medias de CH4 del 14% de la EB con dietas de sólo forraje comparada con dietas conteniendo igual cantidad de forraje que de concentrado. Esta tendencia se repite en otros trabajos, como en Benchaar et al. (2001), donde esta reducción equivale a un 12%. La producción de CH4 en pequeños ru-

ESTIMACIÓN DE LA EMISIÓN DE METANO DE LA FERMENTACIÓN ENTÉRICA

miantes ha sido también ampliamente estudiada, especialmente en ganado ovino en pastoreo. Sin embargo, la correlación entre Ym y digestibilidad no queda clara y se presentan resultados contradictorios en algunos trabajos, aunque, Wang et al. (2007) sí que observaron una correlación negativa entre digestibilidad y Ym, asociada al mejor aprovechamiento de los nutrientes y eficiencia en la utilización de aquellas dietas con mayor contenido en concentrados y nivel nutritivo. También existen para ovino ecuaciones, la mayoría de ellas calculadas mediante métodos de regresión clásicos que permiten predecir estos valores. En el estudio llevado a cabo por Pelchen y Peters (1998), se presentan distintos modelos de regresión para calcular las emisiones de CH 4 a partir de variables de la ración. Estos autores identificaron cierta correlación positiva entre las emisiones de CH4 y la digestibilidad de la materia seca, hasta digestibilidades alrededor del 72%. A partir de digestibilidades más altas, generalmente por encima del 78% y con niveles de ingestión elevados, el porcentaje de de CH4 perdido se reduce. Además, no encontraron diferencias significativas entre corderos y adultos. Estos autores también concluyen, tras la revisión de una relación muy amplia de trabajos de este tipo en ovino y el análisis de los datos mediante regresiones, la necesidad de realizar más estudios a este respecto para mejorar los modelos y predecir con mayor precisión los valores de Ym. En caprino, destaca la falta de trabajos de investigación al respecto y la escasez de información científica y técnica en este ámbito. El ganado ovino se ha utilizado tradicionalmente con preferencia al caprino como modelo de investigación, por lo que resulta más difícil encontrar estudios que se basen en esta especie, especialmente en el área de la nutrición. No obstante, Aguilera y Prieto (1991) analizaron la producción de CH 4 en ganado caprino, medida en cámaras de respirometría, y obtuvieron una serie de

ecuaciones que estimaban la producción de CH 4 a partir de la composición nutritiva (o de ésta y la degradabilidad) de la ración consumida, con los datos de 102 balances energéticos en cabras de la raza MurcianoGranadina. Posteriormente Aguilera reanalizó los datos obtenidos en dichos ensayos (Aguilera, 2001). Estos autores consiguieron obtener un coeficiente de correlación elevado para algunas de las regresiones, entre ellas con parámetros como la digestibilidad, con cabras alimentadas con distintas raciones con proporciones y cantidades variables de heno de alfalfa y cebada, con digestibilidades entre el 47,3 y el 71,0%. En estos casos, los valores para Ym varían entre el 4,97 y el 7,99%. El análisis de los datos de 70 balances energéticos obtenidos en cabras en lactación, que comprenden niveles de alimentación que oscilan entre 1,28 y 3,02 veces mantenimiento, les permitió cuantificar el efecto del plano de alimentación sobre Ym. La ecuación de regresión lineal correspondiente indica una reducción en pérdidas energéticas debidas a la producción de CH4 de 1,51 % de la EB por cada múltiplo de mantenimiento en que se incremente en el plano de alimentación. Este valor es algo superior a la estimación de Blaxter y Clapperton (1965) para dietas mixtas en ovino (1,32% EB). Es necesario disponer de mayor número de datos procedentes de ensayos realizados con dietas de carácter práctico y variada composición a fin de obtener valores definitivos para el Ym y así obtener estimaciones precisas de las emisiones. ESTIMACIÓN DE Ym PARA EL INVENTARIO NACIONAL DE EMISIONES Dada la falta de datos sobre rangos de Ym en condiciones españolas y para conseguir una propuesta justificada para el cálculo de las emisiones de CH4 de origen entérico en el Inventario de Emisiones de Gases de Efecto Invernadero de España, en este trabajo se ha realizado una revisión de los Archivos de zootecnia vol. 57(R), p. 95.

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trabajos publicados que aportan datos sobre digestibilidad y producción de CH4, en el ganado bovino, ovino y caprino. A partir de estos datos se han realizado regresiones de distinto tipo para cada especie animal hasta obtener el mejor ajuste a los datos disponibles. Para la estimación se han seleccionado los artículos más consistentes de los últimos 10 años con datos sobre digestibilidad e Ym medidos simultáneamente, suprimiendo aquellos datos claramente anómalos que se exponían en determinados estudios. En el caso del ganado bovino, se han utilizado los pares de datos de digestibilidad vs. Ym que presentan Lassey et al. (1997), McCaughey et al. (1997), Harper et al. (1999), McCaughey et al. (1999), Ullyat et al. (2002a); Ullyat et al. (2002b), Pinares-

Patino et al. (2003a); McGinn et al. (2004) y Beauchemin y McGinn (2005), así como las últimas directrices del IPCC (IPCC, 2006). Para ovino se han utilizado los datos publicados por Lassey et al. (1997), Judd et al. (1999), Leuning et al. (1999), Ulyatt et al. (2002a), Ulyatt et al. (2002b) y Pinares-Patiño et al. (2003b), así como también las últimas directrices del IPCC (IPCC, 2006). En el caso del ganado caprino, ante la escasez de datos en la bibliografía disponible, se ha tomado como referencia el trabajo de Aguilera y Prieto (1991) por estar realizado con cabras de raza autóctona española, alimentadas con típicas dietas basadas en concentrados y heno de alfalfa. Por lo que se refiere al ganado bovino, los datos revisados presentan un rango de valores Ym entre 1,9 y 7,5%, para digestibi-

9

y = -0.1503x + 14.988 2

8

R = 0.7981

7

y = -0.0038x + 0.3501x - 0.8111

2

2

R = 0.8653

Ym ( %)

6 5 4 3 2 1 0 40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

Dige s tibi li dad ( %)

Figura 1. Resultado de la revisión del factor de conversión de CH4 (Ym) vs. digestibilidad (%) para ganado bovino y ecuaciones de regresión (lineal y polinómica). (Results from the review of methane conversion factor (Ym) vs. digestibility (%) in cattle and regression equations (lineal and polynomial)).

Archivos de zootecnia vol. 57(R), p. 96.

ESTIMACIÓN DE LA EMISIÓN DE METANO DE LA FERMENTACIÓN ENTÉRICA

lidades entre 45 y 85%, como se muestra en la figura 1. Si bien en la figura 1, se expresa la digestibilidad como coeficientes de digestibilidad de la energía (ED/EB x 100), algunas de las digestibilidades utilizadas en el cálculo se refieren a la digestibilidad de la materia seca (prácticamente equivalente); y en otros casos los valores de digestibilidad corresponden a coeficientes de digestibilidad de la materia seca in vitro. Se trata de un rango bastante amplio, comparable al presentado por Johnson y Johnson (1995), y más amplio que aquellos presentados por Crutzen et al. (1986) situado entre 4,4 y 9% o por Lassey (2007), que realiza una revisión comparable dentro de un rango entre 4 y 10%. En cualquier caso, más amplio que el propuesto por Blaxter y Clapperton (1965). De este modo, el conjunto de datos seleccionado parece lo suficientemente amplio como para albergar las posibles diferencias y relaciones entre digestibilidad e Ym. De las regresiones tanto lineal como polinómica realizadas con estos datos, se aprecia una clara correlación negativa entre ambas variables. Los datos se ajustan a una regresión polinómica, cuya ecuación para bovino es la siguiente (ecuación 2): 2 Ym = −0,0038 × DE + 0,3501 × DE − 0,8111

[2]

Donde: Ym = Factor de conversión de CH4, expresado como la fracción de la EB del alimento que se transforma en CH4 DE = Digestibilidad de la energía (% EB)

Dicha regresión presenta un coeficiente de determinación (R 2) igual a 0,87, de lo que se desprende que en ganado bovino la digestibilidad es un buen predictor de la producción de metano, explicando el 87% de la variación en Ym. Para ovino, en la figura 2 también se presenta la recta de regresión lineal, así como la regresión polinómica obtenida con los datos de la bibliografía. De la revisión, se aprecia un rango de variación de los valores

de Ym entre el 3,6 y 7,5%, para digestibilidades de la energía, entre 55 y 83%, estando estos datos en concordancia con los citados con anterioridad, o aquellos propuestos por Crutzen et al. (1986) entre 3,5 y 9,7% o Lassey (2007). De igual modo que para ganado bovino, el rango es más amplio que el estudiado por Blaxter y Clapperton (1965). Pelchen y Peters (1998) proponen un valor medio alrededor del 7,2%, situado dentro del rango propuesto en otros trabajos que varia del 3,5 al 9,7%. En cualquier caso, los resultados de las regresiones denotan una correlación negativa entre ambas variables, así como un buen ajuste de los datos a una regresión polinómica, cuya ecuación es la siguiente (ecuación 3): Ym = −0, 0038 × DE

2

+ 0, 4178 × DE − 4.3133

[3]

Donde: Ym = Factor de conversión de CH4, expresado como la fracción de la EB del alimento que se transforma en CH4 DE = Digestibilidad de la energía (% EB)

El coeficiente de determinación (R2) fue de 0,64 quedando una elevada proporción de variabilidad sin explicar debido probablemente a las diferentes condiciones experimentales de los distintos trabajos. No obstante, los valores obtenidos están en el rango propuesto por IPCC y son razonables dentro de los valores obtenidos por los distintos autores. Para el ganado caprino, se considera conveniente adoptar la ecuación de regresión lineal entre digestibilidad e Ym calculada por Aguilera y Prieto (1991), mostrada a continuación (ecuación 4): Ym = 0,151 × DE − 2, 58

[4]

Donde: Ym = Factor de conversión de CH4, expresado como la fracción de la EB del alimento que se transforma en CH4 DE = Digestibilidad aparente de la energía (%)

Archivos de zootecnia vol. 57(R), p. 97.

CAMBRA-LÓPEZ, GARCÍA REBOLLAR, ESTELLÉS Y TORRES

y = -0.1151x + 14.076

9

R2 = 0.5933 8

2

y = -0.0038x + 0.4 178x - 4.3133 2

R = 0.6400

7

Ym ( %)

6 5 4 3 2 1 0 50

55

60

65

70

75

80

85

Di ge sti bil idad (%)

Figura 2. Resultado de la revisión del factor de conversión de CH4 (Ym) vs. digestibilidad (%) para ganado ovino y ecuaciones de regresión (lineal y polinómica). (Results from the review of methane conversion factor (Ym) vs. digestibility (%) in sheep and regression equations (lineal and polynomial)).

Esta ecuación se calculó a partir de los datos de 32 balances energéticos en animales que consumieron dietas basadas en heno de alfalfa o éste y cebada. No recoge la naturaleza negativa de la relación entre las dos variables, sino que presenta una correlación positiva entre ambas, además de un R2 cercano al 0,90 y por ende estadísticamente muy consistente. Además, se obtuvo en una raza autóctona, en condiciones y por autores españoles. En resumen, la utilización de estas ecuaciones puede resultar muy útil para calcular Ym con los distintos valores de digestibilidad que se dan en las dietas suministradas al ganado en España. CONCLUSIONES De la presente revisión se pueden exArchivos de zootecnia vol. 57(R), p. 98.

traer las siguientes conclusiones: La ganadería española es una fuente considerable de CH 4 a la atmósfera debido a la fermentación entérica de los rumiantes. Las emisiones de CH4 deben cuantificarse obligatoriamente en el Inventario Nacional de Emisiones de la forma más precisa posible para cumplir con los requerimientos internacionales y la legislación ambiental vigente. Para mejorar la estimación de las emisiones de CH 4 procedente de la fermentación entérica del ganado en el Inventario Nacional, es preciso refinar el Ym, siendo éste uno de los parámetros más influyentes y del que menos información se dispone. El factor de conversión de CH4 depende principalmente de la digestibilidad de las raciones, y varía inversamente proporcional con ésta.

ESTIMACIÓN DE LA EMISIÓN DE METANO DE LA FERMENTACIÓN ENTÉRICA

Las peculiaridades de los sistemas de producción ganaderos en España y la intensificación de la alimentación, basada principalmente en concentrados, conllevan raciones muy digestibles con valores presumiblemente más bajos de Ym que los que se dan en otros países. A partir de los datos de la revisión realizada se han obtenido unas ecuaciones de regresión para predecir Ym en función de la digestibilidad que permiten reflejar de forma más adecuada las condiciones españolas la producción de CH4 en los rumiantes, lo que puede representar una mejora de la estimación de las emisiones de CH 4 procedentes de la fermentación entérica del ganado bovino, ovino y caprino en España. AGRADECIMIENTOS Este trabajo se ha realizado dentro del convenio de colaboración y asesoramiento tecnológico en la temática de Ganadería y Medio Ambiente entre el Ministerio de

Medio Ambiente, organismo financiador, y el grupo de Sistemas y Tecnologías de la Producción Animal (STEPA) de la Universidad Politécnica de Valencia. La idea de este trabajo surgió en el Grupo de Trabajo de Ganadería sobre Inventarios. Los autores desean expresar su agradecimiento a los miembros del mismo Manuel Bigeriego (Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación), Natalia Alonso (Ministerio de Medio Ambiente), Abraham de la Iglesia, Mª Jesús González y Miguel Ángel Poveda (Tragsega. Grupo Tragsa) y Gonzalo González Mateos (Universidad Politécnica de Madrid) por las sugerencias y comentarios realizados. Especial reconocimiento desean manifestar a Antonio Ferreiro y Juan José Rincón de la empresa AED, asistente técnico del Ministerio de Medio Ambiente, y a Carlos de Blas, de la Universidad Politécnica de Madrid, por la lectura crítica, revisiones y correcciones de los manuscritos.

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