Con el aumento de la población humana y de la demanda mundial de carne y leche a medida que las sociedades se vuelven más prósperas, la contribución directa e indirecta de la producción ganadera a las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y otros contaminantes es bien conocida y se ha convertido en el centro de una considerable atención política y mediática, así como de la preocupación pública

A pesar de estas preocupaciones, los rumiantes y sus productos seguirán desempeñando un papel importante en el suministro de alimentos ricos en nutrientes para muchas personas. También ofrecen un medio por el cual las plantas que no pueden ser digeridas por los seres humanos, por ejemplo, la hierba, pueden convertirse en proteínas comestibles por el ser humano y, por lo tanto, proporcionan un medio para producir alimentos en zonas no aptas para el cultivo debido a las malas condiciones del suelo o del clima

Nuevos piensos y sistemas de alimentación

El desarrollo de nuevos piensos y nuevos sistemas de alimentación del ganado ha sido un proceso continuo durante siglos. Mientras que muchos de los retos a los que se enfrentaba la sociedad en el pasado continúan hoy en día (por ejemplo, la seguridad alimentaria, la despoblación rural o la escasa sostenibilidad financiera de la agricultura de montaña), la cría de plantas en general sigue teniendo la tarea de hacer frente a las crisis medioambientales mundiales, como el cambio climático y la pérdida de biodiversidad. Este artículo se centra en los posibles pasos siguientes para los sistemas ganaderos de rumiantes alimentados con forraje

Diseñar dietas eficientes

Para ello, hemos asumido que los sistemas de producción de rumiantes a base de forraje, probablemente de hierba, constituirán el principal componente de la dieta. Sin embargo, también reconocemos que existe un continuo de tipos de producción(Figura 1) y definimos los sistemas de ganadería intensiva como aquellos en los que los animales son alimentados con una dieta diseñada para ser utilizada de la manera más eficiente posible

Figura 1 – Mapeo de los componentes centrales de los sistemas alternativos de ganadería de rumiantes
a las definiciones de producción intensiva,
semi-intensiva y extensiva, donde los arrendamientos temporales son <5 años y los pastos permanentes son >5 años.

Los sistemas semiintensivos son aquellos en los que las opciones de alimentación son menos limitadas, pero siguen estando diseñadas para apoyar una producción eficiente. Entre ellos se encuentran los pastos sembrados con especies forrajeras y cultivares específicos que se gestionan para optimizar la eficiencia del uso de los recursos alimenticios, o las zonas de pastos de larga duración que se gestionan para mejorar sus características nutricionales mediante aplicaciones de fertilizantes y regímenes de corte.

Medición del rendimiento de los animales

Las definiciones más sencillas de la eficiencia de la producción ganadera, como la eficiencia de la conversión de piensos (por ejemplo, kg de pienso/kg de producto) o las eficiencias individuales de los animales en el uso de la energía (por ejemplo, MJ de energía del producto producido/MJ de energía del pienso consumido) o del nitrógeno (N), muestran que el ganado rumiante (vacuno de carne y leche, ovino y caprino) es relativamente ineficiente en comparación con el monogástrico (porcino y avícola)

Sin embargo, juzgar a los rumiantes sólo por estos parámetros ignora la capacidad de estos animales para utilizar alimentos comestibles para el hombre y producir alimentos altamente nutritivos para las personas. Cuando sólo se incluyen cantidades mínimas de proteína comestible para el ser humano en los piensos, los rumiantes pueden ser muy eficientes a la hora de convertir los piensos comestibles para el ser humano en carne y leche comestibles para el ser humano, especialmente cuando se les ofrece una dieta basada en el forraje.

Más recientemente, se ha generalizado el uso de nuevas métricas de eficiencia, basadas en las pérdidas del sistema y no en las ganancias de producción. El ganado es responsable de aproximadamente el 14,5% (en equivalentes de CO2 (CO2-eq)) de las emisiones antropogénicas locales de gases de efecto invernadero, de las cuales aproximadamente el 44% es metano. Los rumiantes producen cantidades significativas de metano como subproducto de la fermentación microbiana y las mediciones de la intensidad de las emisiones de GEI (kg de CO2-eq/kg de producto) muestran que también son sistemáticamente más altas para los rumiantes que para los monogástricos

Emisiones de nitrógeno

La producción ganadera también contribuye directa e indirectamente a las emisiones de óxido nitroso por la gestión del estiércol y los purines, mediante el uso de fertilizantes de N y la deposición de N en las manchas de orina. El N excretado por el ganado también contribuye significativamente a la lixiviación indeseable de nitratos a las aguas subterráneas y a las emisiones de amoníaco a la atmósfera. A pesar de ser relativamente eficiente en la extracción de energía de fuentes que los animales monogástricos no pueden utilizar eficazmente (es decir, las fibras vegetales), el ganado rumiante es relativamente ineficiente en el uso de la proteína de la dieta para fines productivos (gN en el producto / ingesta de N). Las vacas lecheras suelen ser objeto de una gestión intensiva y, sin embargo, aproximadamente tres cuartas partes del N que consumen se excreta en lugar de convertirse en proteína láctea

Uso de tecnologías

Sin embargo, la amplia gama de eficiencias individuales de los animales (aproximadamente entre el 14 y el 45%) pone de manifiesto el potencial de mejora de la captación de proteínas alimentarias en la leche con una dieta animal adecuada y equilibrada con precisión. El uso de tecnologías, como la espectroscopia de infrarrojo medio, podría aplicarse para supervisar la eficiencia de producción y la salud de cada animal, midiendo la composición de la leche y alterando dinámicamente la ingesta de nutrientes mediante el suministro de diferentes alimentos para adaptar los suministros de proteínas y energía a las necesidades de ese animal en particular, por ejemplo.

Dietas equilibradas en aminoácidos

La capacidad de fermentar materiales fibrosos para extraer nutrientes energéticos (en particular, ácidos grasos volátiles) es una ventaja clave del ganado rumiante en comparación con el monogástrico. Gran parte de la proteína que los rumiantes digieren en el intestino delgado es proteína microbiana formada en el rumen, cuya producción depende de la eficacia de la fermentación. Esto complica la precisión con la que se puede alimentar al ganado rumiante con un equilibrio adecuado de aminoácidos en comparación con los cerdos y las aves de corral. El suministro y el equilibrio de los aminoácidos que se absorben en el intestino y se ponen a disposición de los tejidos productivos (es decir, los músculos y las glándulas mamarias) son los que determinan en última instancia la eficacia del crecimiento y la producción de leche. Los investigadores han sugerido que el mayor margen de mejora de la eficiencia del uso de las proteínas alimentarias en el ganado es garantizar un suministro óptimo de N degradable en el rumen, junto con la optimización de la eficiencia del uso del N para la síntesis de proteínas.

Producción ganadera sostenible

Se puede mejorar la producción de leche de las vacas lecheras de alto rendimiento suministrando fuentes de proteína que no se degraden completamente en el rumen, evitando así los procesos de incorporación del N del pienso a la proteína microbiana. Muchos piensos son subproductos de la producción de alimentos humanos (y de combustibles), como los granos secos de destilería y la harina de colza, mientras que otros, como la soja, pueden cultivarse específicamente para la alimentación del ganado. Sin embargo, reducir el uso de la soja cultivada y utilizada como alimento para animales es un objetivo clave para aumentar la sostenibilidad de la producción ganadera, lo que requerirá tanto el desarrollo de fuentes de proteínas de sustitución como la reducción de la cantidad de proteínas alimentadas al ganado.

Medición del rendimiento del sistema

El proceso de reducción de la intensidad de las emisiones de los rumiantes mediante dietas de mayor calidad puede atribuirse en parte a los cambios en la fermentación del rumen, si se consigue una dieta de mayor calidad proporcionando alimentos con almidón (granos de cereales) en sustitución de los alimentos con alto contenido en fibra. Sin embargo, la posibilidad de utilizar piensos con alto contenido en fibra, muchos de los cuales se producen como resultado de la producción de alimentos para humanos o que pueden cultivarse en lugares donde los alimentos para humanos no crecen bien, siempre ha hecho del ganado rumiante un valioso componente de la agricultura

Aunque se ha calculado que reducir el número de cabezas de ganado para disminuir su uso de alimentos comestibles para el ser humano tiene el potencial de reducir significativamente las emisiones agrícolas de GEI, especialmente las de metano, este análisis no incluía los pastos permanentes y parecía tratar todos los alimentos concentrados como igualmente negativos en términos de uso de energía alimentaria por parte del ganado

Utilización de las tierras agrícolas

Si bien es cierto que una parte de las tierras que se utilizan actualmente para la producción ganadera podrían destinarse a la producción de alimentos para el consumo humano, una parte importante de las tierras agrícolas de algunas zonas del Reino Unido (RU) y de otros países europeos se han clasificado como menos favorables debido a limitaciones relacionadas con factores abióticos, como el tipo de suelo, la topología y el clima

Evaluación del ciclo de vida

Las diferencias en la forma de alimentar al ganado (por ejemplo, en Estados Unidos, donde el pasto se utiliza principalmente para la producción de carne de vacuno, y se utiliza relativamente poco para otros tipos de ganado, en comparación con el noroeste de Europa, donde el pasto se utiliza más ampliamente para las vacas lecheras), significan que las medidas de la eficiencia del sistema también pueden diferir ampliamente en función de las métricas utilizadas para juzgarlo. La evaluación del ciclo de vida (ECV) es un enfoque que permite realizar comparaciones más holísticas y objetivas entre los distintos sistemas, permitiendo investigar las compensaciones y los efectos e impactos posteriores

Disminución de la producción de carne de vacuno de la cabaña lechera

Los investigadores han calculado que la intensificación de la producción lechera en el Reino Unido podría aumentar la huella de carbono de la producción de leche si disminuye la producción de carne de vacuno del rebaño lechero, como podría ocurrir si se utiliza semen sexuado para criar únicamente novillas de reposición, lo que indica que también hay que tener en cuenta las implicaciones y compensaciones más amplias del cambio de los sistemas de producción. Del mismo modo, un ACV inicial de la producción de leche en Costa Rica mostró que las explotaciones lecheras especializadas, en comparación con las explotaciones de doble propósito que producen tanto leche como carne de vacuno, producen leche con la menor huella ambiental cuando se considera el sistema de producción desde el nacimiento hasta la puerta de la granja. Sin embargo, al ampliar los límites del sistema se observó que las explotaciones de doble propósito de leche y carne de vacuno tenían la menor emisión de GEI para producir 1 kg de leche y 100 g de carne de vacuno.

Impacto de los cultivos anuales

Otra razón por la que la huella de carbono de la producción de leche en el Reino Unido puede aumentar es el cambio a cultivos anuales, como el ensilado de maíz. Los cultivos perennes, como los pastos permanentes, tienen menos requisitos de cultivo una vez establecidos. Los investigadores utilizaron métodos de ACV para demostrar que la elección del sistema de pastoreo, junto con una gestión eficiente del estiércol, podría reducir el impacto medioambiental de la producción de leche en el Reino Unido de forma significativa, logrando reducciones de hasta el 22% y el 40% en los potenciales de eutrofización y acidificación, respectivamente

Falta de datos sólidos

En el caso de los animales estabulados, existen varias opciones de gestión del estiércol para mitigar la emisión de contaminantes, pero su aplicación puede resultar costosa y no es tan útil para el ganado en pastoreo. En comparación, la elección cuidadosa de los materiales de pastoreo ofrece una forma relativamente rápida y barata de mejorar la eficiencia de la producción ganadera. Sin embargo, la falta de datos sólidos, especialmente para calcular la huella de carbono de los productos agrícolas, dificulta la capacidad de identificar las mejores opciones de mitigación de la contaminación.

Mejora de la eficiencia en el uso de los nutrientes

Reducir el uso de productos alimenticios cultivados de forma insostenible, como la soja y el aceite de palma, es otro objetivo clave para mejorar la sostenibilidad de la producción ganadera. Sin embargo, para lograrlo es necesario encontrar piensos alternativos que sustituyan parcial o totalmente estos valiosos ingredientes dietéticos y eviten el cambio de uso de la tierra que puede producirse para cultivarlos, ya que la producción ganadera mundial sigue aumentando. Un estudio destacó el papel de la mejora de las plantas forrajeras para producir más piensos de producción propia. Un componente clave de los pastos frescos es la fracción de carbohidratos solubles en agua (WSC). Aunque el aumento de la concentración dietética de WSC mediante el uso de ciertas variedades de raigrás perenne (Lolium perenne) ha dado lugar a mejoras en la producción de leche de las vacas lecheras, un hallazgo posiblemente más importante es la reducción de la excreción aparente de N en la orina de las vacas cuando son alimentadas con una dieta basada en raigrás de alto WSC, probablemente como resultado del aumento de la eficiencia del uso del N en el rumen tanto en los forrajes frescos como en los ensilados

El análisis de los datos recogidos en los experimentos de partición del N en el cuerpo entero con vacas lecheras alimentadas con dietas frescas a base de hierba ha demostrado que la excreción de N en la orina, expresada como proporción de la ingesta de N del alimento, se minimiza cuando la proporción de la dieta entera de WSC a N es mayor que aproximadamente 9 g/g(Figura 2). Por debajo de este valor, existe una relación negativa entre la proporción de WSC en la dieta y la excreción aparente de N en la orina. Aumentar el WSC de la dieta por encima de este valor no da lugar a una mayor reducción de la excreción de N en la orina.

Figura 2 – Relación entre la proporción en la dieta de las concentraciones de hidratos de carbono solubles en agua (WSC) y de nitrógeno (N) y la proporción
de la ingesta de N alimentario excretado en la orina en vacas lecheras alimentadas con dietas a base de raigrás fresco
.

Otra forma de reducir la contaminación por N es reducir los aportes de N, aunque esto debe hacerse de forma que permita mantener la productividad. En los sistemas de pastoreo, los aportes de N suelen ser cruciales para mantener la productividad de los pastos (aunque cada vez se reconoce más el valor de los tréboles y otras leguminosas en la fijación del N atmosférico). Sin embargo, los investigadores destacaron la relación negativa entre las concentraciones de WSC y CP de los pastos: a medida que se aplica más fertilizante de N, las concentraciones de CP de los pastos aumentan y las de WSC disminuyen. Así pues, aunque existe una fuerte correlación entre la aplicación de fertilizantes de N y la concentración de N en la hierba, el efecto de las aplicaciones de fertilizantes de N en la hierba sobre el suministro de proteína utilizable en el intestino delgado es relativamente escaso

Impacto de las leguminosas forrajeras

Los forrajes leguminosos ofrecen importantes beneficios de sostenibilidad para los sistemas ganaderos basados en el forraje, reduciendo la necesidad de aportaciones de fertilizantes sintéticos y mejorando la productividad del ganado rumiante. Sin embargo, sus elevadas concentraciones de N, pero bajas de WSC, suelen dar lugar a índices relativamente bajos de eficiencia en el uso del N, a menos que se combinen con ingredientes para piensos que ayuden a mejorar la eficiencia en el uso del N, como las gramíneas criadas para obtener elevadas concentraciones de WSC. Algunas leguminosas contienen compuestos secundarios que mejoran la eficiencia del uso del N al reducir la tasa de proteólisis. El trébol rojo (Trifolium pratense) contiene el complejo enzimático polifenol oxidasa, que se ha demostrado que reduce la degradación de las proteínas en el silo, así como en el rumen. La polifenoloxidasa cataliza la formación de quinonas en el material fresco que se une a las proteínas, reduciendo así la actividad de la proteasa y la lipasa. La reducción o la ralentización de la tasa de proteólisis del forraje puede aumentar la eficacia de la utilización de las proteínas del pienso con fines productivos.

Sistemas de alimentación alternativos

El ganado rumiante altamente productivo con dietas basadas en el forraje requiere una suplementación adicional para rendir al máximo de su potencial genético. Una gran proporción de los ingredientes de los concentrados puede consistir en subproductos de la producción de alimentos para el consumo humano, como las harinas de semillas oleaginosas, las pajas y los granos usados de cerveceros y destiladores, cuyo uso como valiosos alimentos para el ganado evita la necesidad de métodos alternativos de eliminación, como el vertido o el compostaje. Sin embargo, los cereales y otros ingredientes, como la soja, se utilizan con frecuencia para mejorar el suministro de energía en la dieta y el equilibrio de proteínas o aminoácidos. Para reducir la dependencia de la industria ganadera del uso de piensos cultivados especialmente como alimento para el ganado, es necesario identificar y desarrollar piensos alternativos.

La búsqueda de sistemas ganaderos más eficientes también ha despertado el interés por alimentos menos convencionales. Las macroalgas (algas marinas) se han utilizado para alimentar al ganado durante muchos siglos, ya sea mediante el pastoreo directo en las zonas costeras o mediante la recogida y el secado para su posterior alimentación. El valor nutricional para el ganado rumiante varía considerablemente en función del tipo (rojo, marrón o verde) y de la especie de alga, así como de los cambios estacionales. El contenido en minerales de varias especies, en particular, las convierte en un suplemento útil

Como valiosas fuentes de proteínas, ácidos grasos y minerales, las microalgas de diversos tipos y especies también ofrecen un gran potencial como suplementos alimentarios para el ganado. Su composición puede variar en función de las condiciones de cultivo, pero los métodos de producción y los costes limitan actualmente su uso generalizado en las dietas del ganado. No obstante, existe un creciente interés por el uso de algunas algas para reducir las emisiones de metano del ganado.

Otro nuevo alimento que está recibiendo la atención de la investigación y de los medios de comunicación son los insectos. A pesar del alto valor nutricional de muchos tipos de insectos, en muchos países hay que superar una serie de barreras antes de que haya una aceptación cultural suficiente para su consumo directo por parte de los humanos. Sin embargo, es probable que el uso de insectos como fuente de proteínas para el ganado tenga una acogida más favorable por parte de los consumidores

Un ámbito concreto en el que los piensos alternativos podrían desempeñar un importante papel en el futuro es el del suministro de aminoácidos. La soja y la harina de soja se utilizan mucho en las dietas del ganado por su alta concentración de proteínas, su perfil de aminoácidos útil, su buena digestibilidad y su baja concentración de fibra. Alternativas como los guisantes, que pueden cultivarse en lugares donde la soja no puede (como en el Reino Unido), tienen un perfil de aminoácidos similar al de la soja(figura 3) y ofrecen una fuente de proteínas más sostenible de producción propia.

Figura 3 – Perfiles de aminoácidos medios de los CP (g/g de aminoácidos totales) de insectos (Rumpold y Schlüter, 2013a), macroalgas (algas) (Makkar et al., 2016), harina de soja (Feedipedia, 2020b) y semillas de guisante (Feedipedia, 2020a). La suma media de aminoácidos en los CP fue de 78,4, 75,0, 86,1 y 83,9g/100g para los insectos, las macroalgas, la harina de soja y las semillas de guisante, respectivamente.

Las proteínas de los insectos pueden ofrecer una fuente similar de aminoácidos para el ganado (figura 3), lo que permitiría desarrollar sistemas que no compitan por la tierra y otros recursos utilizados directamente para la producción de alimentos humanos. Del mismo modo, la presión sobre las tierras de buena calidad utilizadas para producir piensos para el ganado podría aliviarse mediante el uso de otros recursos, como las aguas costeras y otras zonas acuáticas.Algunas microalgas, como la cianobacteria Arthrospira sp., tienen una alta concentración de proteínas y un buen perfil de aminoácidos esenciales, comparable al de la soja, aunque la composición nutricional depende en gran medida de las condiciones de cultivo. Por ello, suponiendo que se puedan desarrollar métodos eficientes para producirlas, las microalgas pueden ofrecer una excelente fuente de proteínas que podría contribuir a aumentar la eficiencia de la producción ganadera.

El futuro de los sistemas ganaderos

De cara a un futuro no muy lejano, el cambio climático provocará inevitablemente un cambio en los sistemas de producción de los rumiantes para el que hay que prepararse desde ahora. Aunque el aumento de las temperaturas tiene un efecto directo sobre los animales, una consecuencia potencialmente más grave será el efecto sobre la producción de forraje. Así, los cambios en la disponibilidad de agua y el aumento de la temperatura pueden exigir un cambio significativo en la forma de cultivar las especies forrajeras

Teniendo en cuenta que los programas de mejora de forrajes suelen tardar unos 15 años en producir una nueva variedad de rendimiento probado para su inclusión en las listas recomendadas, se necesitan urgentemente iniciativas de investigación en este ámbito. Sin forrajes viables, predecibles y de bajo coste, la producción ganadera basada en los pastos será insostenible para muchos. Además, dada la creciente necesidad de evitar conflictos con el uso de la tierra para la alimentación humana o la producción de bioenergía, es probable que el cambio a dietas más concentradas sea inaceptable para los responsables políticos o los consumidores.

Fuente: AFMA Matrix Vol. 31 No 1. Referencias disponibles a petición.