Artėjant žolinių pašarų, šieno ir siloso gamybos sezonui ir svarstant, kokias technologines priemones naudoti, kad jie būtų geros maistinės vertės, svarbu atsižvelgti į gamtos tausojimą, teršalų patekimo į aplinką mažinimą ir šiltnamio efektą sukeliančių veiksnių švelninimą.

Klimato kaita yra viena iš opiausių pasaulio problemų. Dėl žemės ūkio ekonominės veiklos pagaminamos šiltnamio efektą sukeliančios dujos (ŠESD) yra susijusios su dirvožemiu, gyvulininkyste, augalų auginimu ir biomasės deginimu. Gyvulininkystės sektoriuje išskiriamos pagrindinės ŠESD yra anglies dioksidas (CO₂), metanas (CH₄) ir azoto oksidas (NO₂).

Dėl žmogaus veiklos išmetamų ŠESD žemės ūkis laikomas didžiausiu metano gamintoju. Manoma, kad gyvulininkystės sektoriuje susidaro apie 18 proc. visų antropogeninių (žmogaus veiklos) šiltnamio efektą sukeliančių dujų. Dėl ekstensyvios gyvulininkystės produkcijos gamybos tam pačiam kiekiui pieno ar mėsos pagaminti reikia didesnio gyvulių skaičiaus, o tai sudaro prielaidas didesniam ŠESD, ypač metano, susidarymui ir patekimui į aplinką.

Žemės ūkio sektoriui tenka didžioji dalis į aplinką patenkančio amoniako (NH₃) – koroziją sukeliančių dujų, kurios taip pat didina oro taršą. Patekęs į vandenį ar dirvožemį amoniakas daro žalą aplinkai, sukeldamas rūgštėjimą ir neigiamus ekosistemos pokyčius. Amoniakas, kaip ir kitos ŠESD, susidaro gyvūnų virškinamajame trakte, virškinant pašaruose esančias maisto medžiagas, valant mėšlą ir laikant jį sistemose bei įterpiant į dirvožemį.

Pagrindiniai dujų išlakų šaltiniai žemės ūkyje

Gyvulininkystės sektorius. Daugiausia ŠESD išskiria galvijininkystė. Didžiąją jų dalį sudaro metanas, susiformuojantis dėl didžiajame prieskrandyje ir žarnyne vykstančios žolinių ir kitų pašarų fermentacijos, kurią inicijuoja anaerobiniai mikroorganizmai. Anaerobiniai mikrobai skaido pašarą prieskrandyje, kad galvijai galėtų įsisavinti jame esančias maisto medžiagas.

Virškinimo procesas nėra 100 proc. efektyvus, todėl dalis maisto energijos prarandama su išmatomis ar šlapimu, kita dalis – kaip metanas ir kiti medžiagų apykaitos produktai. Didesnis pašarų pasisavinimas ir virškinimo pagerinimas ne tik sumažintų dujų susidarymą ir išmetimą, bet ir pagerintų gyvūnų produktyvumą. Nemažas ŠESD kiekis susidaro gaminant silosuotus pašarus ir juos naudojant šėrimui. Todėl ieškoma būdų, kaip sušvelninti dujų emisiją gyvulininkystėje.

Augalininkystės sektorius. Bene pati opiausia problema yra dirvožemio nitrifikacija ir denitrifikacija, dėl kurios išsiskiria azoto oksidas (N₂O). Nitrifikacija yra biologinis procesas, kai aerobiniai mikrobai amonį (NH₄) oksiduoja į nitritus (NO₃), o pastarieji oksiduojami iki azoto dioksido (NO₂). Denitrifikacija yra biologinis procesas, kai anaerobiniai mikrobai redukuoja nitratus į azoto dujas (N₂).

Mėšlo tvarkymas ir naudojimas. Tai aktualu tiek gyvulininkystės, tiek augalininkystės sektoriui. Mėšlo irimas, dėl kurio išsiskiria metanas ir azoto oksidas, yra labai svarbus ŠESD emisijos atžvilgiu. Lakiųjų azoto junginių (amoniako, metano ar azoto oksido) susidarymui ir patekimui į aplinką mažinti gali būti naudojamos įvairios techninės biologinės ir cheminės priemonės.

Siloso gamyba. Geresnis pašaro virškinimas ir jo pasisavinimas ne tik padidina gyvūnų produktyvumą, bet ir sumažina dujų susidarymą bei jų išmetimą į aplinką. Pagrindinis veiksnys, siekiant pagerinti gyvūnų produktyvumą, yra jų šėrimas aukštos kokybės pašarais. Melžiamų karvių ir penimų galvijų paros davinio didžiąją dalį (70–80 proc.) sudaro žali augalai (miglinės pupinės žolės, kukurūzai, vienmečių grūdinių augalų mišiniai ir kt.) bei iš jų tvartiniam laikotarpiui pagaminti konservuoti pašarai – silosas. Todėl siloso kokybė tampa labai svarbi galvijų mitybai ir kartu ŠESD emisijos požiūriu.

Žolėje ir kituose žaliuose augaluose esančios maisto medžiagos – angliavandeniai ir jų frakcijos, baltymai ir jų sudedamosios dalys – keičiasi siloso fermentacijos metu. Vandenyje tirpūs angliavandeniai (cukrus) fermentuojami į pieno rūgštį, lakiąsias riebalų rūgštis (LRR, pagrindinės jų – acto, sviesto ir propiono) bei etanolį, augalų ląstelių sienelėse esanti hemiceliuliozė – į tirpius angliavandenius.

Augalų baltymai skaidomi į įvairias nebaltymines azotines medžiagas (peptidus, aminorūgštis, aminus, amoniaką).

Pasikeitimų lygis priklauso nuo silosuojamų augalų cheminės sudėties ir silosavimo sąlygų (naudojamos silosavimo technologijos ir silosavimo priedai). Žalios masės vytinimas, prieš ją silosuojant, taip pat daro didelę įtaką cheminės sudėties pokyčiams ir fermentacijos produktų kiekiui bei sudėčiai. Be visų siloso fermentacijos metu susidarančių produktų, gaminasi anglies dioksidas (CO₂), metanas (CH₄) ir kiti lakūs organiniai junginiai, kurie patenka į atmosferą gaminant, laikant silosą ir šeriant juo gyvulius.

Didžiausias dujų kiekis susidaro ir išsiskiria pirmosiomis siloso fermentacijos dienomis. Didžiausias anglies dvideginio (CO₂) kiekis, apie 50 proc. viso jo kiekio, išsiskiria per pirmąsias 12 val. po silosuotos masės hermetizavimo arba anaerobinės fermentacijos pradžios. Kita dalis anglies dvideginio (apie 40 proc.) susidaro ir išsiskiria pirmą, o jo formavimasis baigiasi apie trečią siloso fermentacijos dieną.

Silosuojamos žaliavos vytinimas mažina anglies dvideginio (CO₂) susidarymą siloso fermentacijos metu ir jo išskyrimą į aplinką. Metanas (NH₄) formuojasi vėlesniu siloso fermentacijos laikotarpiu ir didesnis jo kiekis yra randamas praėjus 20– 50 dienų nuo silosavimo pradžios. Diazoto monoksidas (N₂O) formuojasi per pirmąsias 10 siloso anaerobinės fermentacijos dienų. N₂O išlieka silose ilgai ir patenka į aplinką tik tada, kai nuimama hermetizuojanti plėvelė, pradedant jį naudoti šėrimui.

Dujų išlakų susidarymas per fermentaciją

Nors siloso gamybos teorinis pagrindimas atrodo paprastas, siloso kokybę ir saugumą lemia daug veiksnių. Nekontroliuojamas kenksmingų mikroorganizmų augimas silose gali padidinti pašaro maisto medžiagų nuostolius ir pakenkti gyvūnų sveikatai. Siloso kaitimas ir žalingų mikroorganizmų kaupimasis turi įtakos pašarų saugumui vėlesnėse stadijose ir sumažina pieno ir mėsos produktų laikymo (saugojimo) terminą, jei gyvūnai buvo šeriami nekokybišku silosu.

Siloso gamyba, kaip ir žolių ar kitų žalių augalų auginimas ir jų priežiūra iki derliaus nuėmimo, turi daug etapų. Kiekvienas siloso gamybos etapas, kaip žolynų pjovimas lauke, smulkinimas, pakrovimas į transporto priemones, vežimas į saugyklas, jų užpildymas ir uždengimas, turi būti atliekamas kruopščiai. Pavyzdžiui, jei netvarkingos silosuojamos žaliavos gabenimo priekabos arba jos neatsakingai pripildomos smulkintos masės, vežant į tranšėjas galima patirti net 20–25 proc. nuostolių, nes smulkinta masė išsibarstys.

Bet kuriame iš šių etapų patirtus didesnius ar mažesnius nuostolius galima valdyti ir mažinti gedimo procesus sukeliančių dujų išskyrimą į aplinką. Mažiausi mechaniniai nuostoliai patiriami gaminant silosą dideliuose ritiniuose.

Bene vienas atsakingiausių siloso gamybos tarpsnių yra jo fermentacija, kuri prasideda užpildžius, suslėgus ir hermetizavus žalią masę, t. y. sukrovus ją į talpyklas ir sandariai uždengus specialia siloso plėvele. Fermentacija baigiasi pasiekus tinkamą siloso rūgštingumą, kuris daugiausia priklauso nuo silosuojamų augalų rūšies ir sausųjų medžiagų kiekio juose.

Fermentacijos metu pasigamina ne tik organinės rūgštys – pieno, acto, propioninė ir kt., bet ir alkoholiai, amoniakas, taip pat išsiskiria įvairios dujos. Didžiausias dujų kiekis susidaro ir išsiskiria pirmomis siloso fermentacijos dienomis, tik suslėgus ir uždengus tranšėją ar apvyniojus ritinį plėvele. Tai atsitinka silosuojant visus žalius augalus, įskaitant žoles, kukurūzus, vienmečius grūdinius augalus.

Dujų susidaryti gali daugiau, jei siloso saugyklų užpildymas ir sandarinimas užsitęsia, jei silosuojama per drėgna žaliava ir jei ji netinkamai hermetizuota. Kartais labai gerai hermetizuotame ir tinkamai apvyniotame plėvele silose dujų susidarymą parodo išsipūtusi plėvelė. Vis dėlto daugeliu atvejų per siloso fermentaciją pasigaminusios dujos nuolat nuteka pro plėvelę, todėl jų išsiskyrimas nėra akivaizdus.

Didžiąją dalį siloso dujų sudaro anglies dioksidas (CO₂), kuris formuojasi dėl augalų ląstelių kvėpavimo ir pradeda kauptis nupjautuose augaluose dar prieš hermetizuojant siloso talpyklą. Anglies dioksidas nenustoja kauptis per siloso fermentaciją, kai jau yra atliktas silosuojamos masės hermetizavimas. Anglies dioksido koncentracija didžiausia būna pirmąsias dvi siloso fermentacijos paras ir gali siekti 200–400 l/t silosuojamos žaliavos.

Kitą dalį dujų sudaro metanas, azoto oksidai, kurių didžioji dalis gaminasi silose pirmosiomis jo fermentacijos dienomis. Daugeliu atvejų šie kiekiai nėra dideli, jie išskiriami į aplinką su išmetamu anglies dioksido srautu ir patenka į atmosferą. Iš vienos tonos silosuojamos žalios masės gali susidaryti apie 2–5 l metano dujų.

Jei augaluose yra daug nitratų, tuomet fermentuojantis silosui nemažas jų kiekis gali būti paverčiamas nitritu ir amoniaku, azoto oksidu (NO – bespalvės dujos) arba azoto dioksidu (NO₂ – rausvai rudos sunkiosios dujos).

Metanas (NH₄) kelia susirūpinimą, nes jis ypač stiprus – sugauna maždaug 30 kartų daugiau saulės radiacijos, palyginti su anglies dioksidu. Vis dėlto siloso fermentacijos metu susidaro palyginti mažas jo kiekis, o didžioji metano dalis generuojama galvijų didžiajame prieskrandyje, kuriame esantys mikrobai fermentuoja augalines medžiagas.

Nerimą kelia ir azoto oksidas – tai yra kitos stiprios šiltnamio efektą sukeliančios dujos, kurios išsiskiria iš mėšlo jo laikymo metu ir (arba) paskleidus jį dirvoje.

Antrinės siloso fermentacijos pavojai

Kita labai aktuali problema yra siloso aerobinis gedimas arba vadinamoji antrinė fermentacija. Atidarius saugyklą ir į silosą patekus oro, aerobiniai mikroorganizmai (mielės ir pelėsiniai grybai, enterobakterijos, bacilli bakterijos), gavę deguonies, vėl tampa aktyvūs ir gadina pašarus. Galima išskirti du aerobinio gedimo etapus.

Visų pirma, mielės, gavusios deguonies, pradeda skaidyti silose esantį cukrų ir pieno rūgštį, pagamindamos anglies dvideginį, vandenį ir pakeldamos pašaro temperatūrą. Kartais aktyvios tampa ir acto rūgšties bakterijos, skaidydamos pieno rūgštį į acto rūgštį, anglies dvideginį ir vandenį. Dėl sumažėjusio rūgščių kiekio padidėja siloso pH, pašaras pradeda kaisti, dėl to aktyvios tampa silosą gadinančios bacilli bakterijos.

Šiuo etapu aktyvūs pasidaro ir kiti aerobiniai mikroorganizmai – pelėsiai ir enterobakterijos. Tokiomis sąlygomis ilgiau pabuvęs silosas sukaista, pelija, pūva ir dėl to patiriami dideli maisto medžiagų nuostoliai, kartais didesni už nuostolius fermentacijos (rūgimo) metu. Gendant pašarui į aplinką išmetamas ne tik anglies dvideginis (CO₂), bet ir kitos dujos – amoniakas (NH₃), metanas (CH₄) ir lakūs organiniai junginiai, kurių kiekis yra glaudžiai susijęs su sausųjų medžiagų nuostoliais tiek per fermentaciją, tiek aerobinio gedimo metu.

Lakūs organiniai junginiai susidaro silose per fermentaciją, veikiant įvairiems mikroorganizmams ir atmosferos orui, atidarius siloso saugyklas pašarams paimti, pašarų maišymo operacijų metu, taip pat – iš saugyklų išimtų pašarų krūvose ir ėdžiose.

Lakieji organiniai junginiai:

• alkoholiai – etanolis, metanolis, propanolis, butanolis, heksanolis;
• esteriai – metilo acetatas, etilo acetatas, propilo acetatas, butilo acetatas, izoamilacetatas, heksilo acetatas, etilo propionatas, propilpropionatas, etilbutiratas, propilbutiratas, butilbutiratas, etilheksanoatas, propilo heksanoatas;
• aldehidai – acetaldehidas, heksenalis, heptanalis, fenilo acetoaldehidas, benzaldehidas, dekanalis;
• ketonai – acetonas, pentanonas, cikloheksanonas, oktanonas, metilfenilketonas.

Geros gamybos praktikos svarba

Gerinant siloso fermentacijos rodiklius ir mažinant maisto medžiagų nuostolius pašarų gamybos ir naudojimo metu, galima sušvelninti išskiriamų ŠESD kiekius. Užsienio šalių ir LSMU Gyvulininkystės institute atlikti ilgamečiai moksliniai tyrimai ir praktinė patirtis rodo, kad siloso kokybę ir mitybinę vertę, mažinant maisto medžiagų nuostolius, gali pagerinti įvairūs silosavimo priedai.

Siloso fermentacijai pakreipti teisinga linkme ir šio pašaro kokybei gerinti bei maisto medžiagų nuostoliams mažinti bene plačiausiai pastaraisiais metais yra naudojami biologiniai gyvų pieno rūgštį produkuojančių bakterijų priedai (inokuliantai). Tinkamai parinktas inokuliantas gali ne tik pagerinti siloso fermentacijos rodiklius ir pašarų kokybę, bet turi potencialą reikšmingai sumažinti žalingų aerobinių mikroorganizmų, mielių ir pelėsių kiekį ir jų aktyvumą, kartu padidinti atsparumą aerobiniam gedimui imant silosą iš saugyklų ir jam būnant ėdžiose.

Biologiniai priedai, gerindami siloso kokybę, padidina pašarų suėdimą ir maisto medžiagų virškinimą bei pasisavinimą. Taip pat nustatyta, kad siloso fermentacijai gerinti pridėtos gyvos pieno rūgšties bakterijos virškinamajame trakte atlieka probiotikų funkciją. Tai gerina pašarų maisto medžiagų panaudojimą ir didina melžiamų karvių produktyvumą ir pieno kokybę. Taip pat intensyvina pieno ūkio veiklą ir leidžia sušvelninti ŠESD (ypač metano) išsiskyrimą vienam litrui ar kilogramui pieno pagaminti.

Vis dėlto reikia atkreipti dėmesį, kad esminis vaidmuo, gaminant kokybiškus pašarus, tenka geros gamybos praktikai: tai laiku pjaunama žolė, tinkamas jos vytinimas ir suslėgimas tranšėjoje ar ritinyje, idealus siloso masės hermetizavimas. Būtina vengti užteršimo žemėmis. Ne mažiau svarbus veiksnys – taisyklingai išimti silosą iš saugyklų, kad būtų sumažintas saugykloje liekančios masės aerobinis gedimas.

Taigi, geros fermentacijos, gerai virškinamų ir didelės maistinės vertės silosuotų pašarų gamyba, paros davinio subalansavimas pagal maisto medžiagų poreikį, turint tikslą pagerinti pašarų maisto medžiagų efektyvumą produkcijos vienetui gauti, ir gyvūnų produktyvumo didinimas bei teisingas mėšlo tvarkymas yra esminiai veiksniai, galintys sušvelninti ŠESD susidarymą ir jų emisiją į aplinką gyvulininkystės sektoriuje.