Úvod / Pôdohospodárstvo podľa tém / Živočíšna výroba / Hovädzí dobytok

Sú kravy zodpovedné za globálne otepľovanie?

27-06-2022
Ing. Vojtech Brestenský, CSc.1; MVDr. Zuzana Palkovičová PhD.1; Ing. Ondrej Pastierik, PhD.1; Ing. Kristína Tonhauzer, PhD.2 | brestensky@vuzv.sk
1 Národné poľnohospodárske a potravinárske centrum – Výskumný ústav živočíšnej výroby Nitra; 2 Slovenský hydrometeorologický ústav

Sektor poľnohospodárstvo je štvrtý najväčší sektor produkujúci emisie skleníkových plynov. Vyššie emisie sú zo sektora energetika, doprava a priemysel. Skleníkové plyny ako je oxid uhličitý (CO2), metán (CH4) a oxid dusný (N2O) sú produkované poľnohospodárstvom približne na úrovni 7%. Tvorba týchto plynov zvieratami je daná emisným faktorom (EF) vyjadrený množstvom produkovaného plynu v kg za rok jedným zvieraťom.

Oxid uhličitý je plyn, ktorý hrá zásadnú rolu v regulácii globálnej klímy a v metabolizme rastlín a živočíchov. Akákoľvek nerovnováha v jeho kolobehu preto vyvoláva reakciu všetkých systémov zapojených do jeho cyklov.  Najviac zachyteného atmosférického CO2 je v lesnej pôde a porastoch (71 %), v ornej pôde (17 %), v pasienkoch (2%), nakoniec približne 10 % uhlíka je zachyteného v produktoch z dreva (https://oeab.shmu.sk/emisie/polnohospodarstvo/trendy.html).

Hlavným zdrojom metánu zo živočíšnej výroby je črevná fermentácia u prežúvavcov (enterická emisia). Z enterickej produkcie metánu pri trávení prežúvavcov sa tvorí v bachore asi 87 %, zvyšok sa tvorí v črevnom trakte. Okrem enterickej emisie sa metán tvorí pri skladovaní hnoja v anaeróbnych podmienkach. Na emisiách metánu z poľnohospodárstva sa živočíšna výroba podieľa 44 %, z toho 78,7 % tvorí enterická emisia (https://oeab.shmu.sk/emisie/polnohospodarstvo/trendy.html).

Emisie oxidu dusného vznikajú z dusíka obsiahnutého v hnoji počas skladovania. Veľkosť emisie závisí od obsahu dusíka a uhlíka v hnoji, doby jeho skladovania a spôsobu ošetrenia. Emisia oxidu dusného sa tvorí nitrifikáciou v aeróbnych podmienkach. Je to oxidácia amoniakálneho dusíka na dusitan a ten na dusičnan. Dusičnany sa potom transformujú na oxid dusný počas denitrifikácie v anaeróbnom prostredí.

Rôzne skleníkové plyny môžu mať rôzne účinky na otepľovanie Zeme. Skleníkové plyny sa navzájom líšia dvoma premennými a to schopnosť absorbovať energiu čiže ich radiačná účinnosť a ich stabilita v atmosfére, teda ako dlho zostávajú v atmosfére. Potenciál globálneho otepľovania (GWP), ktorú používa Medzivládny panel OSN pre zmenu klímy (IPCC) bol vyvinutý s cieľom umožniť porovnanie vplyvov rôznych plynov na globálne otepľovanie. Konkrétne ide o mieru toho, koľko energie pohltia emisie 1 tony plynu za dané časové obdobie v porovnaní s emisiami 1 tony oxidu uhličitého (CO2).Táto miera umožňuje vyjadriť uhlíkovú stopu, ktorá pozostáva z rôznych skleníkových plynov ako jedno číslo.100-ročný časový horizont potenciálu globálneho otepľovania skleníkových plynov k pomere k CO2.je pre metán 25 a oxid dusný 298. To znamená, že 1 tona metánu ma otepľovací účinok ako 25 ton oxidu uhličitého a 1 tona oxidu dusného ako 298 ton oxidu uhličitého (https://climatechangeconnection.org/emissions/co2-equivalents/).

Poľnohospodárstvo na Slovensku produkuje 2,77 mil. ton CO2eq (7% celkových emisií). Emisie v poľnohospodárstve sa pochádzajú predovšetkým z chovu hospodárskych zvierat v podobe emisií metánu (1,23 mil. ton) a tiež z obrábania pôdy a s tým spojenými emisiami N2O a CO2 (1,54 mil. ton CO2eq).

Emisie skleníkových plynov od dojníc je závislá od živej hmotnosti a dojivosti. Podľa R. Kinsman a kol. (https://www.journalofdairyscience.org/article/S0022-0302(95)76907-7/pdf) kravy s živou hmotnosťou 602 kg a dojivosťou 28,5 l mlieka produkujú denne v priemere 6 137 litrov oxidu uhličitého (od 5 032 do 7 427 l). Špecifická hmotnosť CO2 je 1,951 kg.m3. To znamená že denne kravy produkujú od 9,82 do 14,449 kg oxidu uhličitého, v priemere 11,97 kg, čo predstavuje ročnú produkciu CO2 (EF-emisný faktor) 4 370,25 kg. Emisia metánu bola od 436 do 721 l, v priemere 587 l za 24 hodín. Po prepočítaní na emisný faktor pri špecifickej hmotnosti (0,707 kg.m3) to bolo 151,48 kg. Jedná sa o entericku emisiu, to zámenná že emisia z hnoja v tom nie je zahrnutá.

Na účely tohto príspevku boli prepočítané emisie metánu a oxidu dusného podľa metodiky Emissions from livestock and manure management, 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories pre kravy s rovnakou živou hmotnosťou aj dojivosťou. Okrem enterickej emisie sme stanovili emisiu aj z produkovaného hnoja a emisiu oxidu dusného. Emisiu metánu sme vypočítali z energie krmiva podávaného kravám, ktorú sme stanovili z potreby energie na záchovu, pohyb, dojivosť a plodnosť, pri stráviteľnosti krmiva 75 %. Enterická emisia bol rovnaká ako zistil spomínaný autor, 151,02 kg za rok. Po prepočte na dennú produkciu to bolo 585 l. Okrem tejto emisie sme stanovili emisiu z produkovaného hnoja, ktorá bola za rok 14,6 kg. To znamená, že celková emisia (EF) metánu od kravy s živou hmotnosťou 602 kg a dojivosťou 28,5 l mlieka denne bola 165,62 kg. Keď sme to premenili na CO2eq (x25), aby sa dala stanoviť uhlíková stopa, to bolo 4 140,5 kg CO2eq.

Okrem toho uniká z maštaľného hnoja, prípadne hnojovice oxid dusný. Výška emisie oxidu dusného je závislá od produkcie dusíka v exkrementoch kravy. Pri danej živej hmotnosti a dojivosti krava produkuje 133,64 kg dusíka ročne. Pri tejto produkcii dusíka a pri skladovaní maštaľného hnoja v hnojisku a hnojovice v skladovacej nádrži od kráv chovaných v maštali bez pastvy je EF N2O (produkcia za rok v kg) 1,05 kg, čo predstavuje 312,9 kg CO2eq.

Keď sa spočítajú všetky emisie skleníkových plynov prepočítaných na CO2eq tak krava so živou hmotnosťou 602 kg a ročnou dojivosťou 10 734 l mlieka zanecháva za sebou uhlíkovú stopu 8 832,65 kg CO2eq ročne (tabuľka 1). Pri pohľade na toto číslo sa dá konštatovať, že kravy sú významným prispievateľom  emisií skleníkových plynov. Toto je ale len subjektívny pohľad, ktorý je niekedy predmetom diskusie v spoločnosti a aj vo vedeckých kruhoch.

Tabuľka 1: Emisie skleníkových plynov a uhlíková stopa kravy so živou hmotnosťou 602 kg a s priemernou dojivosťou 28,5 l denne

Tabuľka 1

Chov hospodárskych zvierat nie je možný bez pestovania krmív. Prežúvavce skonzumujú veľké množstva objemových krmív, ktoré sa pre nich musia vypestovať. Rastliny rozvojom vegetatívnych orgánov (listy, stonky) asimilujú a premieňajú anorganické látky na organické zlúčeniny potrebné na rast. Pri fotosyntéze tvoria pomocou slnečnej energie organické látky z anorganických živín, najmä z atmosférického CO2. Z toho vyplýva, že pri pestovaní, hlavne objemových krmív pre zvieratá sa oxid uhličitý aj spotrebováva, čo otepľovanie spomaľuje. Tento fakt býva často opomínaný.

Pri znalosti uhlíkovej stopy kravy ale nepoznáme, koľko uhlíka z atmosféry sa spotrebúva počas rastu plodín potrebných pre život kráv. Na to aby sme stanovili množstvo rastlín potrebných pre kravu so živou hmotnosťou 602 kg a s  dojivosťou 28,5 l denne sme vypočítali potrebu živín (tabuľka 2) a na základe toho kŕmnu dávku.

Tabuľka 2: Potreba živín

Tabuľka 2

Zostavili sme klasickú kŕmnu dávku z glycidovej kukuričnej siláže, bielkovinovej lucernovej siláže, lúčneho sena a kŕmnej zmesi pre dojnice s dojivosťou nad 25 l (tabuľka 3).

Z ročnej potreby konzervovaných objemových krmív sa stanovilo, koľko zelenenej hmoty treba dopestovať, aby sa z nej vyrobilo dané množstvo siláže a sena. Počítalo sa s 5 % stratou pri zbere a ďalšou 15 %stratou pri konzervovaní (zvyškové dýchanie a kvasenie) objemových krmív. Kukurica na siláž sa zberá pri sušine, v ktorej sa aj silážuje. Lucerna sa zberá pri nižšom obsahu sušiny a necháva sa presušiť na vyšší obsah  pred silážovaním. V prípade, že sa lucerna kosí pri sušine 200 g/kg a silážuje sa pri sušine 350 g/kg je pomer zberanej a silážovanej lucerny 1:1,6. Rovnako sme postupovali aj pri lúčnom sene kde sme použili pomer 1:4. Kŕmna zmes pre dojnice s dojivosťou nad 25 l denne obsahuje 20% hrachu  a 10% bôbu (https://www.slov-lex.sk/static/prilohy/SK/ZZ/2006/440/20060701_3351114-2.pdf). Pri strukovinách použitých v kŕmnych zmesiach oproti zberaných sme použili pomer 1:2. Predpokladalo sa, že na 1 tonu zrna bolo vyprodukovaných 1,1 t slamy (Vyhláška MPaRV SR 338/2005, ktorou sa ustanovujú podrobnosti o postupe pre odber pôdnych vzoriek, spôsobe a rozsahu vykonávania agrochemického skúšania pôd, zisťovania pôdnych vlastností lesných pozemkov a o vedení evidencie hnojenia pôdy a stavu výživy rastlín na poľnohospodárskej pôde a na lesných pozemkoch)

Tabuľka 3: Potreba krmív

Tabuľka 3

Z množstva vyrobeného zeleného krmiva sa vypočítalo množstvo organických látok, ktoré obsahovali vybrané plodiny (tab.4). Použili sme obsah organických látok v jednotlivých krmivách z publikácie P. Petrikovič a kol.: Výživná hodnota krmív, I. časť , Publikácie VÚŽV 3, 2000.

Tabuľka 4: Obsah organickej látky v zelenom krmive

Tabuľka 4

Uhlík tvorí základný stavebný kameň všetkých organických zlúčenín a tým aj všetkých živých organizmov. Za predpokladu, že sa v organickej hmote rastlín tvorí uhlík vo výške 50 %, tak je možné stanoviť množstvo uhlíka, ktoré rastliny vyprodukujú. Druhým predpokladom je, že uhlík v nadzemnej časti rastliny je vytvorený asimiláciou pri fotosyntéze. Prepočtom je potom možné určiť koľko CO2 rastlina spotrebuje počas rastu.

Atómová hmotnosť atómu uhlíka je 12 a atómová hmotnosť kyslíka je 16, takže celkový počet atómovej hmotnosti CO2 je 44 (12 + (16 x 2) = 44). To znamená, že množstvo CO2 možno vyjadriť množstva uhlíka, ktoré obsahuje, vynásobením množstva CO2 číslom 0,2727 (12/44), napr. 1 kg CO2 obsahuje 0,2727 kg uhlíka, pretože toto je množstvo uhlíka v CO2 (https://ecometrica.com/assets/GHGs-CO2-CO2e-and-Carbon-What-Do-These-Mean-v2.1.pdf). Dá sa to aplikovať opačne, kedy sa stanovuje množstvo CO2 z uhlíka 44/12, čo je 3,6667.

Množstvo vyprodukovanej organickej hmoty a uhlíka a spotreba oxidu uhličitého zo vzduchu rastlinami potrebnými na kŕmenie kravy s živou hmotnosťou 602 kg a dojivosťou 28,5 l mlieka denne je v tabuľke 5.

Tabuľka 5: Množstvo C a spotreba CO2 v zelených rastlinách pre výrobu krmív ​

Tabuľka 5

Uhlíková stopa kravy so živou hmotnosťou 602 kg a dojivosťou 10 400 l je 8 832,65 kg CO2 eq. za rok, na druhej strane rastliny, ktoré sa musia dopestovať pre takúto kravu spotrebujú pri fotosyntéze 9 289,34 kg oxidu uhličitého. To znamená že rastliny potrebné pre výživu kravy spotrebujú zo vzduchu viac o 465 kg CO2 ako je produkcia CO2eq tejto kravy za rok. Z uvedeného vyplýva, že pri chove kráv je rovnováha kolobehu uhlíka zachovaná a jednoznačne tvrdiť, že kravy sú prispievateľom k globálnemu otepľovaniu nie je úplne korektné. V tejto prípadovej štúdií bol dusíkový cyklus v poľnohospodárstve zanedbaný.