Estudio de modelación de manejos alternativos en sistemas de cría vacuna de la Depresión de Laprida

Abstract

El objetivo del presente trabajo fue explorar alternativas específicas de intensificación (aumento de la carga animal y fertilización nitrogenada de pasturas) de sistemas de cría de la zona de la Depresión de Laprida, Buenos Aires, procurando mejoras tanto cuantitativas como de estabilidad de la producción y performance económica en condiciones de variabilidad interanual. La tesis comprende a) la evaluación y calibración del modelo biofísico de pasturas DairyMod para la simulación de pasturas de festuca (Festuca arundinacea Schreb) bajo las condiciones de producción, manejo y variabilidad climática locales. b) Evaluación del impacto sobre el sistema de producción de distintas estrategias de fertilización nitrogenada de pasturas implementadas realizando el manejo de las pasturas basado en conceptos de ecofisiología de pasturas (buenas prácticas de manejo, BPM). Las simulaciones incluyeron diferentes cargas animales (0,9, 1,1 y 1,3 cab/ha). c) Exploración de alternativas de análisis que posibiliten la identificación y cuantificación de oportunidades de mejora en la mejora de la oferta forrajera aplicando la metodología del cálculo del valor marginal del alimento extra (VMA), en sistemas de cría vacuna incluyendo el impacto de la variabilidad climática sobre la producción forrajera. Los resultados de la calibración del modelo de pasturas DairyMod mostraron que las acumulaciones de masa forrajera (AMF), observadas y simulados fueron coincidentes, siendo el rango para el desvío medio entre -136 y 288 kg MS/ha, y el error medio de predicción entre 25 y 32%, encontrándose las mayores diferencias en los tratamientos con riego. La eficiencia del modelo fluctuó entre 0,50 en otoño y valores mayores a 0,75 en el resto de los datos. La razón de varianza (0,87) y factor de corrección de desvíos (1,09) indican que la varianza de las AMF simuladas fue cercana a las medidas en los ensayos. Concomitantemente a la calibración se exploraron alternativas de mejora, simulándose un ensayo en función de la curva de referencia de N crítico, donde la AMF simulada tuvo una concordancia mayor con la registrada a campo en comparación a las simulaciones manteniendo el paramétro Nopt constante. El modelo logró representar adecuadamente las pasturas de festuca bajo condiciones edafoclimáticas y de manejo bien caracterizadas, posibilitando el uso del modelo para el análisis de distintos manejos de pasturas. La evaluación de las estrategias de fertilización nitrogenada resultó que la EUN de primavera fue de 20,1 kg MS/kg N posibilitando un rebrote temprano aún en años secos. La EUN de otoño fue 8,3 en los 90 días posteriores a la fertilización, aunque hubo también respuesta en el crecimiento de la siguiente primavera, resultando una EUN final de 20,8 kg MS/kg N. La producción de terneros y el MB se incrementó linealmente con la carga animal en los años “normales”. Ante condiciones de sequía, la fertilización en otoño o primavera en el 20% de la superficie incrementó la producción de terneros hasta el escenario de 1.1 cab/ha, y en el caso de fertilizar 40% de la superficie no se encontraron mejoras adicionales. El impacto negativo de las sequías en el planteo de 1.3 cab/ha no pudo ser compensado por ninguna de las opciones de fertilización. El MB fue afectado por las sequías, aunque en la alternativa de 1.1 cab/ha, las pérdidas se redujeron casi totalmente con la fertilización del 20% de la superficie en otoño o en primavera indistintamente. La modelación del valor marginal del alimento mostró un impacto positivo a partir de 1.1 cab/ha (por debajo este fue generalmente negativo), incrementándose junto con la carga animal. A 1,1 y 1,2 cab/ha tuvo mayor impacto la asignación de alimento adicional en otoño (VMA fluctuó entre 0,003 - 0,083 U$S/kg MS y entre 0,011 – 0,174 U$S/kg MS respectivamente), y a 1,3 cab/ha la provisión de alimento extra en invierno fue la condición dominante (VMA estuvo entre 0,017 y 0,194 U$S/kg MS). Las variables biofísicas fueron la fuente principal de variabilidad, mientras que los costos y precios de venta tuvieron un impacto mínimo. La tesis en su conjunto expone la importancia de integrar/escalar cuantitativamente a nivel de los sistemas de producción y también en términos económicos a los resultados de la investigación disciplinaria a escala de parcela, incorporando los efectos de la variabilidad climática, de modo de facilitar la reducción de la brecha entre la producción científica y la adopción en los emprendimientos comerciales.

The objective of this work was to explore specific alternatives (increasing stocking rate and N application to pastures) to intensify cow-calf systems from the Laprida Depression, Buenos Aires, by attempting to improve system productive and economic performance meanwhile decreasing their variability, all under interannual climatic effects. The present thesis includes a) To test the ability and flexibility of the biophysical pasture model DairyMod to represent herbage mass accumulation of tall fescue pastures (Festuca arundinacea Schreb) from Argentina under several environmental conditions that included different seasons, nitrogen levels and irrigation. b) To model the whole-farm responses from nitrogen pasture fertilization applied to tall fescue pastures with different strategies (season of application and % of the farm area fertilized) within a good practice pasture management. Virtual experimentation included different stocking rates (0.9, 1.1 and 1.3 head/ha) under interannual climatic variability. c) To estimate the combined marginal value of feed (the possible gross economic benefit of additional feed on offer during an annual cycle, MVF), with risk assessment under the expected variability of climate and input and output prices to define better management strategies to overcome feed gaps in livestock systems. DairyMod calibration showed that herbage mass accumulation of tall fescue pastures under a wide range of climatic and management conditions was simulated with reasonable accuracy. Across all datasets mean bias ranged from -136 and 288 kg DM ha-1 and with mean predicted error between 25 and 32%, irrigated data presented the highest deviation. Modelling Efficiency ranged from 0.5 in Autumn with values higher than 0.75 in the rest of the data. Prediction accuracy was also indicated by bias correction factor (1.09) and the variance ratio (0.87). Additionally, the model assumption that optimum N concentration stays constant through herbage mass accumulation was substituted with the application of a reference critical N dilution curve observed for temperate forage grasses, and both options were simulated. Modelled N concentration using a reference critical N dilution curve matched better field results. Nitrogen fertilization (100 kg/ha) applied in either autumn or spring yielded a nitrogen use efficiency (NUE) of 20.1 and 8.3 kg pasture DM/kg N applied, respectively. Autumn dressing also had within a carry-over for extra pasture growth in the following spring yielded an average final NUE of 20.8 DM/kg N applied. In Average years, weaner calf LW production and gross margin increased linearly as function of SR. Autumn and spring N fertilization to the 20% of the farm area in dry autumn and dry spring years, increased weaner calf LW production up to 1.1 SR, with no additional benefits when the 40% of the farm was fertilized. On 1.3 SR, with dry autumn and dry spring conditions decreased weaners production which was not mitigated by any of the N applications. Dry seasons reduced gross margin, which was compensated at SR 1.1 when nitrogen was applied to 20% of the farm both in autumn or spring. At SR 1.3, dry seasons reduced gross margins, and none of the N strategies were able to recover the conditions to those in Average years. The assessments of the marginal value of feed showed a positive impact of additional forage only above 1.1 head /ha and increased with SR, whereas at the low SR it was mostly negative. At 1.1 and 1.2 head/ha, allocating additional feed in autumn produced the highest return (0.04 and 0.08US$/kg DM) than feed provided at other times of the year (averaging 0.02 and 0.05 US$/kg DM). Otherwise, at SR 1.3 extra feed on winter was the dominant condition (MVF was within 0.017 and 0.194 US$/kgDM). Bio-physical variables of livestock demand and seasonality of pasture growth were the main drivers of the marginal value of feed variability. This thesis help to highlight the importance of scaling and integrating disciplinary research outputs to the whole system level modelling the key biophysical and economic system variables while the effects of climatic variability is also considered. Therefore it may contribute to fill the gap between research products and technological innovation by beef cattle producers.