Módulo I: Proceso de engorde a corral y generación de estiércol

2. Materiales y métodos

2.2. Modelo desarrollado

2.2.1. Módulo I: Proceso de engorde a corral y generación de estiércol

En el primer módulo se describe la dieta del animal, su proceso de engorde y la relación con la generación del estiércol, del barro y de la ganancia de peso vivo.

1.a. Dieta

La ingesta diaria de alimento del ganado se expresa en términos de Materia Seca (

𝐶𝑂𝑁𝑆𝑈𝑀𝑂

𝑀𝑆) o de Energía Bruta (EB). El consumo de materia seca es la cantidad de alimento consumido, expresado en kg MS/día, una vez corregido por el contenido de agua de la dieta completa. La ingesta diaria de materia seca es del orden del 2 al 3% del peso corporal de los animales maduros o en crecimiento. La energía bruta es la energía que contienen los componentes orgánicos del alimento y que se libera a través de su oxidación, expresada en Mcal/día.

La materia seca consumida por el animal se modela como un porcentaje del Peso Vivo (PV) y se expresa mediante una función escalón (ver Figura 2.7.). Durante el primer mes, y considerando que los animales que ingresan son de destete de un rodeo de cría vacuna (aproximadamente 160-190 kg peso vivo), se incrementa el consumo de granos desde 0.5% a 2.5% del peso vivo. El acostumbramiento del animal a la dieta es estrictamente necesario dado que el

24 aumento brusco de su ingesta puede sufrir consecuencias en su salud (acidosis ruminal) e inclusive provocar su muerte (Miranda et al., 2013). A partir del segundo mes, el porcentaje es constante y el consumo de materia seca aumenta con el peso vivo.

Figura 2.7. Evolución en el consumo de materia seca (incremento de consumo respecto del peso vivo en porcentaje)

Parte del alimento consumido, y por ende de la energía, se pierde en heces, orina y gases. La energía contenida en los compuestos orgánicos que son realmente digeridos por el animal se denomina Energía Digestible (ED) y se obtiene restando a la energía bruta del alimento aquellas expulsadas por el animal (SCA, 1990). Para su cálculo, es habitual referir al término Digestibilidad (𝐷𝐼𝐺), entendido como la cantidad de materia seca consumida que se "degrada, digiere y absorbe" a lo largo del tracto digestivo y que se expresa como porcentaje de la energía bruta.

La digestibilidad es calculada en el modelo considerando la composición de la ración diaria que reciben los animales. Los componentes de la ración y los porcentajes de cada uno se obtuvieron de valores típicos locales (Machado et al., 2015). En función de las proporciones y la digestibilidad de cada componente, se realiza una combinación lineal para el cálculo de la digestibilidad de la ración, como se muestra en la Ecuación 2.5. La digestibilidad de los componentes se obtuvo de la bibliografía internacional (NCR, 2000).

𝐷𝐼𝐺 = 𝑃𝑟𝑜_𝐸𝑆∗ 𝐷𝑖𝑔_𝐸𝑆+ 𝑃𝑟𝑜_𝐺𝑀∗ 𝐷𝑖𝑔_𝐺𝑀+ 𝑃𝑟𝑜_𝑆𝑀∗ 𝐷𝑖𝑔_𝑆𝑀 (Ecuación 2.5.)

Donde:

𝐷𝑖𝑔𝐸𝑆= digestibilidad de expeller de soja con valor de 0.803, adimensional

𝐷𝑖𝑔𝐺𝑀= digestibilidad de grano de maíz con valor de 0.880, adimensional

𝐷𝑖𝑔𝑆𝑀 = digestibilidad de silo de maíz con valor de 0.614, adimensional

𝑃𝑟𝑜𝐺𝑀= proporción de expeller de grano de maíz en la ración en base a materia seca, adimensional

𝑃𝑟𝑜𝐸𝑆= proporción de expeller de soja en la ración en base a materia seca, adimensional

𝑃𝑟𝑜𝑆𝑀=proporción de expeller de silo de maíz en la ración en base a materia seca, adimensional

La Energía Metabolizable (𝐸𝑀) es la energía que el animal puede utilizar para su mantenimiento y producción y se calcula descontando a la energía digestible aquella que se pierde a través de los gases entéricos (principalmente el metano) y de la orina (particularmente la urea en los mamíferos) producidos por el animal (SCA, 1990). En rumiantes, el Contenido de Energía Bruta del alimento (𝐸𝐵𝑀𝑆) está en el orden de las 4.4 Mcal EB/kg MS cuando el mismo no contiene más de 5-6% de lípidos. Los valores típicos de digestibilidad para los rumiantes se mueven entre un 45 a 85% de la energía bruta, siendo los valores menores correspondientes a una dieta de pastoreo a campo de forrajes muy maduros o rastrojos secos de cosecha, el intermedio se da en una gran variante de condiciones de pastoreo y las mayores digestibilidades, a una dieta de engorde a corral a base de granos. Las pérdidas de energía en gases de fermentación (EBGASES) y en

orina (EBORINA) representan alrededor del 18% de la energía digestible (NCR, 2000).

El contenido de energía metabolizable del alimento (𝐸𝑀𝑀𝑆) y la energía metabolizable contenida en la ración diaria (𝐶𝐸𝑀𝑅𝐴𝐶𝐼𝑂𝑁) se expresan como:

𝐸𝑀_𝑀𝑆 = 𝐸𝐵_𝑀𝑆∗ 𝐷𝐼𝐺 ∗ 𝐸𝐵_{𝐺𝐴𝑆𝐸𝑆}∗ 𝐸𝐵_{𝑂𝑅𝐼𝑁𝐴} (Ecuación 2.6.)

𝐶𝐸𝑀𝑅𝐴𝐶𝐼𝑂𝑁 (𝑡) = 𝐸𝑀𝑀𝑆∗

𝐶𝑂𝑁𝑆𝑈𝑀𝑂

𝑀𝑆 (𝑡)

(Ecuación 2.7.)

Donde:

𝐶𝐸𝑀𝑅𝐴𝐶𝐼𝑂𝑁 (𝑡)= consumo diario de energía metabolizable de la ración, Mcal EM/animal/día 𝐸𝑀𝑀𝑆= contenido de energía metabolizable del alimento, Mcal EM/kg MS

𝐶𝑂𝑁𝑆𝑈𝑀𝑂𝑀𝑆 (𝑡) = ración diaria de alimento en base de materia seca, kg MS/animal/día 𝐸𝐵𝑀𝑆= contenido de energía bruta del alimento, Mcal EB/kg MS

26 𝐸𝐵𝑂𝑅𝐼𝑁𝐴= proporción de EB perdida en orina, adimensional

𝐷𝐼𝐺= digestibilidad de la ración, adimensional

La energía metabolizable disponible para el animal (𝐶𝐸𝑀𝑅𝐴𝐶𝐼𝑂𝑁), se distribuye entonces en energía necesaria para el mantenimiento, para la actividad y para el crecimiento. La formulación utilizada para estas energías en el modelo se sigue de NCR (2000).

La Energía Metabolizable para el Mantenimiento (EMMANTENIMIENTO) es aquella que necesita

el individuo para mantener un balance energético neutro (no gana ni pierde peso) y se calcula como una función del peso vivo del mismo según la Ecuación 2.8.

𝐸𝑀_{𝑀𝐴𝑁𝑇𝐸𝑁𝐼𝑀𝐼𝐸𝑁𝑇𝑂}(𝑡) =_𝐸𝑓0.077∗𝑃𝑉 (𝑡)0.75

𝑀𝐴𝑁𝑇𝐸𝑁𝐼𝑀𝐼𝐸𝑁𝑇𝑂 (Ecuación 2.8.) Donde:

𝐸𝑀𝑀𝐴𝑁𝑇𝐸𝑁𝐼𝑀𝐼𝐸𝑁𝑇𝑂 (𝑡)= energía metabolizable para mantenimiento, Mcal EM/animal/día 𝑃𝑉 = peso vivo, kg PV

𝐸𝑓𝑀𝐴𝑁𝑇𝐸𝑁𝐼𝑀𝐼𝐸𝑁𝑇𝑂 = eficiencia de mantenimiento, adimensional 0.077=coeficiente de conversión de unidades

La eficiencia de mantenimiento se calcula mediante un polinomio de tercer grado de la variable contenido de energía metabolizable del alimento (𝐸𝑀𝑀𝑆) cuyos coeficientes se ajustaron empíricamente a datos obtenidos a campo, expresados como (0.0278*𝐸𝑀𝑀𝑆3) - (0.2735*𝐸𝑀𝑀𝑆2) + (0.9406*𝐸𝑀𝑀𝑆) - 0.4334 (NCR, 2000).

La energía para la actividad (EMACTIVIDAD) se expresa como un porcentaje de la energía para

el mantenimiento y es la que necesita el individuo para el movimiento (pararse, caminar, comer, etc.), según la Ecuación 2.9.

𝐸𝑀_{𝐴𝐶𝑇𝐼𝑉𝐼𝐷𝐴𝐷}(𝑡) = 𝑓_{𝐴𝐶𝑇𝐼𝑉𝐼𝐷𝐴𝐷}∗ 𝐸𝑀_{𝑀𝐴𝑁𝑇𝐸𝑁𝐼𝑀𝐼𝐸𝑁𝑇𝑂}(𝑡) (Ecuación 2.9.) Donde:

𝐸𝑀𝐴𝐶𝑇𝐼𝑉𝐼𝐷𝐴𝐷 (𝑡) = energía metabolizable para la actividad, Mcal EM/animal/día 𝐸𝑀𝑀𝐴𝑁𝑇𝐸𝑁𝐼𝑀𝐼𝐸𝑁𝑇𝑂 (𝑡)= energía metabolizable para mantenimiento, Mcal EM/animal/día 𝑓𝐴𝐶𝑇𝐼𝑉𝐼𝐷𝐴𝐷 = factor de actividad, adimensional

27 Finalmente, la energía que se encuentra disponible para el crecimiento y que le permitirá al individuo ganar peso queda expresada como:

𝐸𝑀_{𝐶𝑅𝐸𝐶𝐼𝑀𝐼𝐸𝑁𝑇𝑂}(𝑡) = [𝐶𝐸𝑀_{𝑅𝐴𝐶𝐼𝑂𝑁}(𝑡) − (1 + 𝑓_{𝐴𝐶𝑇𝐼𝑉𝐼𝐷𝐴𝐷}) ∗ 𝐸𝑀_{𝑀𝐴𝑁𝑇𝐸𝑁𝐼𝑀𝐼𝐸𝑁𝑇𝑂}(𝑡)] ∗ 𝐸𝑓_{𝐶𝑅𝐸𝐶𝐼𝑀𝐼𝐸𝑁𝑇𝑂} (Ecuación 2.10.)

Donde:

𝐸𝑀𝐶𝑅𝐸𝐶𝐼𝑀𝐼𝐸𝑁𝑇𝑂 (𝑡)= energía metabolizable para crecimiento, Mcal EM/animal/día 𝐶𝐸𝑀𝑅𝐴𝐶𝐼𝑂𝑁 (𝑡)= energía metabolizable consumida, Mcal EM/animal/día

𝑓𝐴𝐶𝑇𝐼𝑉𝐼𝐷𝐴𝐷 = factor de actividad, adimensional

𝐸𝑀𝑀𝐴𝑁𝑇𝐸𝑁𝐼𝑀𝐼𝐸𝑁𝑇𝑂 (𝑡)= energía metabolizable para mantenimiento, Mcal EM/animal/día

𝐸𝑓𝐶𝑅𝐸𝐶𝐼𝑀𝐼𝐸𝑁𝑇𝑂= eficiencia de crecimiento o conversión para la ganancia de peso vivo, adimensional.

La eficiencia de crecimiento se calcula, al igual que la eficiencia de mantenimiento, ajustando un polinomio de tercer grado del contenido de energía metabolizable del alimento (𝐸𝑀𝑀𝑆) cuyos coeficientes se ajustaron empíricamente, expresados como (0.0382*𝐸𝑀𝑀𝑆3) - (0.3833*𝐸𝑀𝑀𝑆2) + (1.3525*𝐸𝑀𝑀𝑆) - 1.1811 (NCR, 2000).

La proteína presente en el alimento ingerido provee del nitrógeno que necesita el animal. El contenido de nitrógeno (

𝐶𝑂𝑁𝑆𝑈𝑀𝑂 𝑁𝐼𝑇𝑅Ó𝐺𝐸𝑁𝑂

𝑀𝑆) se calcula en función del contenido de este compuesto en cada componente de la ración y de la proporción de los componentes en la dieta.

𝐶𝑂𝑁𝑆𝑈𝑀𝑂 𝑁𝐼𝑇𝑅Ó𝐺𝐸𝑁𝑂𝑀𝑆 (𝑡) = 𝐶𝑂𝑁𝑆𝑈𝑀𝑂𝑀𝑆 (𝑡) ∗ (𝑃𝑟𝑜𝐺𝑀∗

𝑁𝐼𝑇𝑅Ó𝐺𝐸𝑁𝑂_𝐺𝑀+ 𝑃𝑟𝑜_𝐸𝑆∗ 𝑁𝐼𝑇𝑅Ó𝐺𝐸𝑁𝑂_𝐸𝑆 + 𝑃𝑟𝑜_𝑆𝑀∗ 𝑁𝐼𝑇𝑅Ó𝐺𝐸𝑁𝑂_𝑆𝑀)

(Ecuación 2.11.)

Donde:

𝐶𝑂𝑁𝑆𝑈𝑀𝑂 𝑁𝐼𝑇𝑅Ó𝐺𝐸𝑁𝑂𝑀𝑆 (𝑡) = ingesta de nitrógeno en la dieta, kg N/animal/día 𝐶𝑂𝑁𝑆𝑈𝑀𝑂𝑀𝑆 (𝑡) = ración diaria de alimento en base de materia seca, kg MS/animal/día

𝑃𝑟𝑜𝐺𝑀 = proporción de expeller de grano de maíz en la ración en base a materia seca, adimensional

𝑃𝑟𝑜𝐸𝑆 = proporción de expeller de soja en la ración en base a materia seca, adimensional

𝑃𝑟𝑜𝑆𝑀=proporción de expeller de silo de maíz en la ración en base a materia seca, adimensional 𝑁𝐼𝑇𝑅Ó𝐺𝐸𝑁𝑂𝐺𝑀 = porcentaje de nitrógeno en grano de maíz, adimensional

𝑁𝐼𝑇𝑅Ó𝐺𝐸𝑁𝑂𝐸𝑆 = porcentaje de nitrógeno en expeller soja, adimensional 𝑁𝐼𝑇𝑅Ó𝐺𝐸𝑁𝑂𝑆𝑀 = porcentaje de nitrógeno en silo de maíz, adimensional

I.b. Generación de estiércol y barro

El estiércol está conformado por las heces y la orina depositadas por el animal en el corral durante el proceso de engorde. En el modelo se calculan las variables Estiércol Seco (𝐸𝑆𝑇𝐼𝐸𝑅𝐶𝑂𝐿𝑆𝐸𝐶0) y Estiércol Húmedo (𝐸𝑆𝑇𝐼𝐸𝑅𝐶𝑂𝐿𝐻𝑈𝑀𝐸𝐷𝑂 ) y ambas se miden en el corral, utilizando la formulación propuesta por el ASAE (2005).

Se define estiércol seco como la masa seca del estiércol total generado en el feedlot. Puede indicarse en unidades de kg MS/día (variable) o en kg totales al finalizar el ciclo (stock: variable de estado). La ecuación para calcular el estiércol seco es la siguiente:

𝐸𝑆𝑇𝐼𝐸𝑅𝐶𝑂𝐿_{𝑆𝐸𝐶0}(𝑡) = (1 − 𝐷𝐼𝐺) ∗ 𝐶𝑂𝑁𝑆𝑈𝑀𝑂_𝑀𝑆(𝑡) (Ecuación 2.12.) Donde:

𝐸𝑆𝑇𝐼𝐸𝑅𝐶𝑂𝐿𝑆𝐸𝐶𝑂 (𝑡)= estiércol seco generado diariamente, kg MS/animal/día 𝐷𝐼𝐺 = digestibilidad de la ración, adimensional

𝐶𝑂𝑁𝑆𝑈𝑀𝑂𝑀𝑆 = ración diaria de alimento en base de materia seca, kg MS/animal/día

Se define estiércol húmedo como el volumen ocupado por el estiércol considerando el agua presente en el mismo. Para su cálculo se utiliza un coeficiente de barro (𝐶𝑜𝑒𝑓𝐵𝐴𝑅𝑅𝑂), el cual se adicionó en ausencia de datos locales y para evitar el uso de un modelo complejo clima dependiente. La variable estiércol húmedo se utiliza para calcular los costos y necesidades de maquinaria para la limpieza y el transporte delmismo, así como también para estimar el efecto que su acumulación en los corrales tiene sobre la respuesta animal en ganancia de peso diario (asociado a disconfort) (NCR, 2000). Puede indicarse en unidades de m3_{/animal/día (variable) o m}3

totales al finalizar el ciclo (stock: variable de estado).

𝐸𝑆𝑇𝐼𝐸𝑅𝐶𝑂𝐿_{𝐻𝑈𝑀𝐸𝐷𝑂}(𝑡) = 𝐸𝑆𝑇𝐼𝐸𝑅𝐶𝑂𝐿𝑆𝐸𝐶𝑂 (𝑡)

𝑃𝑟𝑜𝑝𝑀𝑆𝐸𝑆𝑇𝐼𝐸𝑅𝐶𝑂𝐿∗𝐶𝑜𝑒𝑓𝐵𝐴𝑅𝑅𝑂∗𝛾𝐸𝑆𝑇𝐼𝐸𝑅𝐶𝑂𝐿 (Ecuación 2.13.) Donde:

𝐸𝑆𝑇𝐼𝐸𝑅𝐶𝑂𝐿𝐻𝑈𝑀𝐸𝐷𝑂 (𝑡)= estiércol húmedo generado diariamente, m3/animal/día 𝐸𝑆𝑇𝐼𝐸𝑅𝐶𝑂𝐿𝑆𝐸𝐶𝑂 (𝑡) = estiércol seco generado diariamente, kg MS/animal/día 𝑃𝑟𝑜𝑝𝑀𝑆𝐸𝑆𝑇𝐼𝐸𝑅𝐶𝑂𝐿= proporción de MS en el estiércol con valor de 0.20, adimensional 𝐶𝑜𝑒𝑓𝐵𝐴𝑅𝑅𝑂= coeficiente estacional de heces en el estiércol con valor de 0.60, adimensional 𝛾𝐸𝑆𝑇𝐼𝐸𝑅𝐶𝑂𝐿= peso específico del estiércol en base húmeda con valor de 700 kg/m3.

Para el cálculo de las emisiones de óxido nitroso, es necesario describir y calcular la cantidad de nitrógeno presente en el estiércol de los animales. La estimación del Nitrógeno presente en el Estiércol (𝑁𝐸𝑆𝑇𝐼É𝑅𝐶𝑂𝐿) se obtiene de la suma de dos componentes: el Nitrógeno en Heces (𝑁𝐻𝐸𝐶𝐸𝑆) y el Nitrógeno presente en la Orina (𝑁𝑂𝑅𝐼𝑁𝐴). Se utiliza la formulación propuesta por el DCCEE (2008): 𝑁_{𝐻𝐸𝐶𝐸𝑆}(𝑡) = [(0.3∗(𝐶𝑂𝑁𝑆𝑈𝑀𝑂𝑀𝑆(𝑡)∗6.25∗(1−(𝐷𝐼𝐺+0.10)+ 0.105∗(𝐸𝑀𝑀𝑆∗ 𝐶𝑂𝑁𝑆𝑈𝑀𝑂𝑀𝑆 (𝑡)∗0.008)+0.0152∗ 𝐶𝑂𝑁𝑆𝑈𝑀𝑂𝑀𝑆 (𝑡))] 6.25 (Ecuación 2.14.) Donde:

𝑁𝐻𝐸𝐶𝐸𝑆 (𝑡)= nitrógeno excretado en heces, kg N/animal/día

𝐶𝑂𝑁𝑆𝑈𝑀𝑂𝑀𝑆 (𝑡) = ración diaria de alimento en base de materia seca, kg MS/animal/día 6.25 = factor de conversión de N a proteína bruta

𝐷𝐼𝐺 = digestibilidad de la ración, adimensional

𝐸𝑀𝑀𝑆 = contenido de energía metabolizable del alimento, Mcal EM/kg MS

En el caso de 𝑁𝑂𝑅𝐼𝑁𝐴, es dependiente de 𝑁𝐻𝐸𝐶𝐸𝑆 y de otras variables como el Consumo relativo para el mantenimiento (𝑅𝐸𝐿𝐴𝑇𝐼𝑉𝑂𝐶𝑂𝑁𝑆𝑈𝑀𝑂) y el almacenamiento de nitrógeno dentro del animal (𝑁𝑅𝐸𝑇𝐸𝑁𝐼𝐷𝑂) (Ecuaciones 2.15., 2.16. y 2.17.).

𝑅𝐸𝐿𝐴𝑇𝐼𝑉𝑂𝐶𝑂𝑁𝑆𝑈𝑀𝑂(𝑡) = 𝐶𝑂𝑁𝑆𝑈𝑀𝑂𝑀𝑆 (𝑡) / (1.185 + 0.00454 ∗ 𝑃𝐸𝑆𝑂 𝑀𝐸𝐷𝐼𝑂𝐴𝑁𝐼𝑀𝐴𝐿−

2.6 ∗ 10−6_{∗ 𝑃𝐸𝑆𝑂 𝑅𝐸𝐿𝐴𝑇𝐼𝑉𝑂}

𝐴𝑁𝐼𝑀𝐴𝐿2) 2

30 Donde:

𝑅𝐸𝐿𝐴𝑇𝐼𝑉𝑂𝐶𝑂𝑁𝑆𝑈𝑀𝑂(𝑡) = consumo diario respecto del consumo necesario para el mantenimiento, adimensional

𝐶𝑂𝑁𝑆𝑈𝑀𝑂𝑀𝑆 (𝑡)= ración diaria de alimento en base de materia seca, kg MS/animal/día 𝑃𝐸𝑆𝑂 𝑀𝐸𝐷𝐼𝑂𝐴𝑁𝐼𝑀𝐴𝐿 = peso medio animal, kg PV

𝑃𝐸𝑆𝑂 𝑅𝐸𝐿𝐴𝑇𝐼𝑉𝑂𝐴𝑁𝐼𝑀𝐴𝐿= peso relativo del animal teniendo en cuenta un peso de referencia, adimensional

𝑁

_{𝑅𝐸𝑇𝐸𝑁𝐼𝐷𝑂}

(𝑡) = [[(

0.0212 − 0.008 ∗

(𝑅𝐸𝐿𝐴𝑇𝐼𝑉𝑂

_{𝐶𝑂𝑁𝑆𝑈𝑀𝑂}

(𝑡) − 2) −

(

0.140−0.008∗(𝑅𝐸𝐿𝐴𝑇𝐼𝑉𝑂𝐶𝑂𝑁𝑆𝑈𝑀𝑂 (𝑡)−2) 1+ 𝐸𝑋𝑃(−6(𝑃𝐸𝑆𝑂 𝑅𝐸𝐿𝐴𝑇𝐼𝑉𝑂𝐴𝑁𝐼𝑀𝐴𝐿−0.4))

))] ∗ (𝐺𝑃𝑉 (𝑡) ∗ 0.92)]/6.25

(Ecuación 2.16.) Donde:

𝑁𝑅𝐸𝑇𝐸𝑁𝐼𝐷𝑂 (𝑡) = nitrógeno retenido en el cuerpo del animal, kg N/animal/día

𝑅𝐸𝐿𝐴𝑇𝐼𝑉𝑂𝐶𝑂𝑁𝑆𝑈𝑀𝑂 (𝑡) = consumo diario respecto del consumo necesario para el mantenimiento, adimensional

𝑃𝐸𝑆𝑂 𝑅𝐸𝐿𝐴𝑇𝐼𝑉𝑂𝐴𝑁𝐼𝑀𝐴𝐿 = peso relativo del animal teniendo en cuenta un peso de referencia, adimensional

𝐺𝑃𝑉(𝑡) = ganancia de peso vivo, kg PV/animal/día 6.25 = factor de conversión de N a proteína bruta

𝑁

_{𝑂𝑅𝐼𝑁𝐴}

(𝑡) = (𝐶𝑂𝑁𝑆𝑈𝑀𝑂 𝑁𝐼𝑇𝑅Ó𝐺𝐸𝑁𝑂

_𝑀𝑆

(𝑡)) − 𝑁

_{𝑅𝐸𝑇𝐸𝑁𝐼𝐷𝑂}

(𝑡)

−

𝑁

_{𝐻𝐸𝐶𝐸𝑆}

(𝑡) − (1.1 ∗

10−4

∗

𝑃𝐸𝑆𝑂 𝑀𝐸𝐷𝐼𝑂𝐴𝑁𝐼𝑀𝐴𝐿0.75

6.25

) (Ecuación 2.17.)

Donde:

𝑁𝑂𝑅𝐼𝑁𝐴 (𝑡)= nitrógeno excretado en orina diariamiente, kg N/animal/día

𝐶𝑂𝑁𝑆𝑈𝑀𝑂 𝑁𝐼𝑇𝑅Ó𝐺𝐸𝑁𝑂𝑀𝑆 (𝑡) =ingesta de nitrógeno en la dieta, kg N/animal/día 𝑁𝐻𝐸𝐶𝐸𝑆 (𝑡)= nitrógeno excretado en estiércol, kg N/animal/día

𝑁𝑅𝐸𝑇𝐸𝑁𝐼𝐷𝑂(𝑡) = nitrógeno retenido en el cuerpo del animal, kg N/animal/día 𝑃𝐸𝑆𝑂 𝑀𝐸𝐷𝐼𝑂𝐴𝑁𝐼𝑀𝐴𝐿 = peso medio del animal, kg PV

31 Finalmente entonces, el 𝑁𝐸𝑆𝑇𝐼É𝑅𝐶𝑂𝐿queda expresado según la siguiente Ecuación 2.18. Puede indicarse en unidades de kg N/día (variable) o kg N totales al finalizar el ciclo (stock: variable de estado).

𝑁

_{𝐸𝑆𝑇𝐼É𝑅𝐶𝑂𝐿}

(𝑡) = 𝑁

𝐻𝐸𝐶𝐸𝑆

(𝑡) + 𝑁

𝑂𝑅𝐼𝑁𝐴

(𝑡) (Ecuación 2.18.)

Donde:

𝑁𝐸𝑆𝑇𝐼É𝑅𝐶𝑂𝐿(𝑡) = nitrógeno excretado en estiércol diariamente, kg N/día 𝑁𝑂𝑅𝐼𝑁𝐴 (𝑡)= nitrógeno excretado en orina, kg N/día

𝑁𝐻𝐸𝐶𝐸𝑆 (𝑡)= nitrógeno excretado en heces, kg N/día

El estiércol húmedo se acumula en el corral hasta su limpieza y, si se considera una distribución homogénea, puede medirse una Altura de Estiércol (ℎ𝐸𝑆𝑇𝐼É𝑅𝐶𝑂𝐿). Cuando ocurre la limpieza, dependiendo del método de limpieza y si el suelo no es de cemento, se debería contemplar un porcentaje de tierra que pueda ser removido (ℎ𝐸𝑆𝑇𝐼𝐸𝑅𝐶𝑂𝐿+𝑇𝐼𝐸𝑅𝑅𝐴) , que además de aumentar el volumen requiere ser repuesto regularmente, incurriendo en costos de material y operativos. Por simplificación en esta versión inicial del modelo, no se consideró remoción de tierra desde el corral, tomándose un valor de 0. La mezcla forma un piso que aumenta su altura a lo largo del proceso y que afecta el bienestar animal, disminuyendo la respuesta productiva y también aumentando la morbilidad y la mortalidad de los animales (Mader, 2003; NCR, 2000).

El modelo calcula la altura de barro dado que es una variable que afecta a la ganancia de peso vivo del animal y, por ende a las emisiones y al beneficio económico del sistema. Biancolín y Couderc (2015) estimaron la Altura de Barro (ℎ𝐵𝐴𝑅𝑅𝑂) acumulado en función de medir su existencia originada en la cantidad y categoría de animales, dieta y tamaño de los corrales. En su estimación estos autores asumieron una conversión directa de volumen a altura. Sin embargo, en términos prácticos, la acumulación es afectada por las condiciones de temperatura, humedad y viento que generan pérdida de agua del estiércol.

En una primera aproximación, el modelo considera un factor empírico denominado Coeficiente de Secado (𝐶𝑜𝑒𝑓𝑆𝐸𝐶𝐴𝐷𝑂) constante a lo largo del ciclo y un Coeficiente de Compactación (𝐶𝑜𝑒𝑓𝐶𝑂𝑀𝑃𝐴𝐶𝑇𝐴𝐶𝐼𝑂𝑁), que considera el pisoteo de los animales. Este coeficiente se calcula ajustando un polinomio de tercer grado a la altura de estiércol más tierra (ℎ𝐸𝑆𝑇𝐼𝐸𝑅𝐶𝑂𝐿+𝑇𝐼𝐸𝑅𝑅𝐴) cuyos coeficientes se ajustaron empíricamente, expresados como (0.00001 *

32 (ℎ𝐸𝑆𝑇𝐼𝐸𝑅𝐶𝑂𝐿+𝑇𝐼𝐸𝑅𝑅𝐴3) -0.0049 * (ℎ𝐸𝑆𝑇𝐼𝐸𝑅𝐶𝑂𝐿+𝑇𝐼𝐸𝑅𝑅𝐴2 + 0.8384 * ℎ𝐸𝑆𝑇𝐼𝐸𝑅𝐶𝑂𝐿+𝑇𝐼𝐸𝑅𝑅𝐴 - 7.1451)/100 (Machado et al., 2015). El modelo puede ser mejorado considerando coeficientes de secado estacionales.

La ecuación de altura de barro (ℎ𝐵𝐴𝑅𝑅𝑂) será entonces:

Donde:

ℎ𝐵𝐴𝑅𝑅𝑂(𝑡)= altura de barro diaria, cm/día

ℎ_{𝐸𝑆𝑇𝐼𝐸𝑅𝐶𝑂𝐿+𝑇𝐼𝐸𝑅𝑅𝐴}(𝑡)= altura de estiércol y tierra, cm/día 𝐶𝑜𝑒𝑓_{𝑆𝐸𝐶𝐴𝐷𝑂}= coeficiente de secado, adimensional

𝐶𝑜𝑒𝑓𝐶𝑂𝑀𝑃𝐴𝐶𝑇𝐴𝐶𝐼𝑂𝑁= coeficiente de compactación obtenido de ajustar un polinomio de grado tres, adimensional

1.c. Proceso de engorde a corral y ganancia de peso vivo

Con la dieta considerada y descripta anteriormente, la gradualidad de la ración y la distribución de energía metabolizable, puede explicarse el proceso de engorde a corral considerando la Ganancia de Peso Vivo (GPV) diaria del animal. La ganancia de peso vivo representa el aumento de peso promedio por día, se expresa como kg PV/animal/día, y se calcula en el modelo según la formulación de NCR (2000) (Ecuación 2.20.)

𝐺𝑃𝑉 (𝑡) =𝐸𝑀𝐶𝑅𝐸𝐶𝐼𝑀𝐼𝐸𝑁𝑇𝑂(𝑡)

𝐶𝐸𝑅 (𝑡) (Ecuación 2.20.) Donde:

𝐺𝑃𝑉(𝑡)= ganancia de peso vivo diaria, kg PV/animal/día

𝐸𝑀𝐶𝑅𝐸𝐶𝐼𝑀𝐼𝐸𝑁𝑇𝑂(𝑡)= energía metabolizable para crecimiento, Mcal EM/animal/día

𝐶𝐸𝑅(𝑡) = conversión energética de retención, Mcal/kg PV

El peso vivo del animal entonces queda expresado como

ℎ𝐵𝐴𝑅𝑅𝑂(𝑡)=ℎ𝐸𝑆𝑇𝐼𝐸𝑅𝐶𝑂𝐿+𝑇𝐼𝐸𝑅𝑅𝐴(𝑡)∗ (1− 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑆𝐸𝐶𝐴𝐷𝑂) ∗ (1− 𝐶𝑜𝑒𝑓𝐶𝑂𝑀𝑃𝐴𝐶𝑇𝐴𝐶𝐼𝑂𝑁) (Ecuación 2.19.)

33 𝑃𝑉(𝑡) = 𝑃_𝑖+ 𝐺𝑃𝑉_{𝐴𝐶𝑈𝑀𝑈𝐿𝐴𝐷𝐴}(𝑡) (Ecuación 2.21.)

Donde:

𝑃𝑉(𝑡)= peso del animal en el día 𝑡, kg PV

𝑃𝑖= peso inicial del animal, 190 kg PV

𝐺𝑃𝑉𝐴𝐶𝑈𝑀𝑈𝐿𝐴𝐷𝐴(𝑡) = ganancia de peso vivo acumulada en el día 𝑡, kg PV/animal/día

La Conversión Energética de Retención (𝐶𝐸𝑅) se define como una función que relaciona el peso vivo con la conversión de la energía retenida en el animal por efecto de una mayor proporción de grasa en su composición a medida que aumenta su peso, en unidades de Mcal/kg PV. 𝐶𝐸𝑅 se calcula ajustando un polinomio lineal del peso vivo a los datos (NCR, 2000), expresada como (0.0096 * 𝑃𝑉(𝑡)) + 1.0978

La ganancia de peso vivo del animal varía con la altura de barro en el corral. Cuando la altura de barro aumenta, el ganado tiende a moverse menos para alimentarse y reducen la ganancia diaria de peso por el estrés acarreado, ya que tratan de encontrar el lugar más cómodo y permanecer allí (Pordomingo, 2009; Mader, 2003). Además, esto genera condiciones de disconfort que aumentan la tasa de morbilidad/mortalidad. En el modelo la representación de este efecto posibilita la evaluación de la implicancia de la limpieza sobre las variables ambientales y económicas. De esta manera permite valorar a los ganaderos y otras partes interesadas los resultados económicos (además de los ambientales en cuanto a GEI), de una mejor práctica de limpieza del corral.

En el modelo, se considera una afectación de la ganancia de peso vivo a partir de una altura de barro de 8 cm (Cámara Argentina de Feedlots, 2016; NCR, 2000), mediante un coeficiente de afectación de ganancia de peso vivo (Variación de Peso Vivo, 𝑉𝐴𝑅𝐼𝐴𝐶𝐼Ó𝑁_{𝑃𝐸𝑆𝑂 𝑉𝐼𝑉𝑂}) que se expresa en función de la altura de barro (Machado et al., 2015), ajustando un polinomio de primer grado a los datos de campo (Ecuación 2.22. y 2.23.).

Donde:

𝑉𝐴𝑅𝐼𝐴𝐶𝐼Ó𝑁𝑃𝐸𝑆𝑂 𝑉𝐼𝑉𝑂 (𝑡) = afectación de la altura de barro en la ganancia de peso vivo, polinomio lineal, adimensional

ℎ𝐵𝐴𝑅𝑅𝑂(𝑡)= altura de barro diaria, cm/día

Donde:

𝐺𝑃𝑉𝐵𝐴𝑅𝑅𝑂(𝑡) = ganancia de peso vivo en el día t con efecto de la altura de barro, kg PV/animal/día 𝐺𝑃𝑉(𝑡)= ganancia de peso vivo en el día t, kg PV/animal/día

𝑉𝐴𝑅𝐼𝐴𝐶𝐼Ó𝑁𝑃𝐸𝑆𝑂 𝑉𝐼𝑉𝑂 (𝑡) = afectación de la altura de barro en la ganancia de peso vivo, polinomio lineal, adimensional.

In document Modelación de las emisiones de GEI de un sistema feedlot y análisis de mitigación por manejo del estiércol (página 36-47)