Determination of optimum manure management system for greenhouse gas emissions mitigation in dairy cattle farms

Süt sığırı işletmelerinde kapasite artışına bağlı olarak gübre miktarlarında da artışlar meydana gelmekte ve buna bağlı olarak çevre kirliliğinin boyutu da artmaktadır. Bu nedenle gübre gibi hayvansal atıkların çevresel açıdan kabul edilebilir bertaraf yöntemlerinin kullanılması oldukça önem kazanmıştır. Farklı gübre yönetim sistemleri ve sera gazı emisyonlarını azaltma stratejileri arasından en uygun olanının seçimi ise ekonomik olma, çevresel etkileri azaltma ve işletme sahipleri tarafından benimsenebilme gibi birçok kriteri içermektedir. Süt sığırcılığında çevreci ve sürdürülebilir bir gübre yönetimi için gübre kaynaklı sera gazı emisyonuna ilişkin tutum ve uygulamaların belirlenmesi, işletme sahipleri tarafından benimsenebilir en uygun emisyon azaltma stratejilerinin geliştirilmesi gerekmektedir. Bu çalışmanın temel amacı, araştırma alanında süt sığırcılığı işletmelerindeki mevcut gübre yönetim aşamalarını (toplama, depolama ve değerlendirme) sera gazı emisyonuna etkileri yönünden değerlendirmek, işletmeler tarafından benimsenebilecek emisyon azaltıcı gübre yönetim altyapı ve uygulamalarına ilişkin stratejiler geliştirmek ve böylece sosyal, çevresel ve ekonomik anlamda sürdürülebilir bir gübre yönetimini ortaya koymaktır. Bu amaçla, ilk olarak Küçük Menderes Havzası’nda yer alan İzmir’in Tire ve Ödemiş ilçelerinde faaliyet gösteren ve kapasitesi 50 Büyükbaş Hayvan Birimi (BBHB)’nden az olmayan 143 adet örnek süt sığırcılığı işletmesinde gübre yönetim altyapı ve uygulamaları belirlenmiştir. Sonra, örnek işletmelerin genelinde (%77.6) gübre sıyırıcı sistemi ve depolama yapısının bulunmadığı, yani modern gübre yönetimine sahip olmadığı tespit edilmiştir. Daha sonra, örnek işletmelerde gübre yönetiminden kaynaklı metan (CH4) gazı emisyonları IPCC’nin ikinci yaklaşımına göre tahminlenmiştir. Ödemiş ilçesindeki işletmeler için tahminlenen toplam metan gazı emisyonu (21.18 kg CH4. yıl-1), Tire ilçesine (6.62 kg CH4. yıl-1) göre daha yüksek çıkmıştır. Bu durum, Ödemiş ilçesindeki işletmelerde hayvan sayısının (166 107 Baş) Tire ilçesindekine (109 692 Baş) göre daha fazla ve aynı zamanda Ödemiş’teki modern gübre yönetimine sahip işletme oranının (%15.6) Tire’deki işletme oranına (%27.8) göre daha düşük olmasından kaynaklanmıştır. Son olarak, örnek işletmelerin gübreden kaynaklanan sera gazı emisyonuna ilişkin tutumlarını belirlemek için bir tutum ölçeği geliştirilmiştir. Bu ölçek kullanılarak faktör ve kümeleme analizleri yapılmıştır. Bu analizlere göre örnek işletmeler; “Çevreciler”, “Yenilikçiler” ve “Çevreye ve Yeniliklere Düşük Duyarlılar” olarak üç gruba ayrılmıştır. Ayrıca, Analitik Hiyerarşi Süreci (AHP) yöntemi kullanılarak örnek işletme sahiplerinin bulamaç formdaki gübrenin değerlendirilmesine yönelik tercihleri belirlenmiştir. Bu tercihler, sırasıyla; gübrenin biyogaz olarak, kompostlanarak ve seperasyon ile katı ve sıvı gübre formlarına ayrılarak değerlendirilmesidir. Bununla birlikte, örnek işletmelerde her bir gübre yönetim aşaması için uygulanabilecek sera gazı emisyon azaltıcı stratejiler tanımlanmıştır. Sürdürülebilirliğin sosyal, ekonomik ve çevresel boyutların her biri için hedef işletme grupları belirlenmiştir. Bu hedef gruplar için, tanımlanan modern gübre yönetim stratejilerinin sürdürülebilir biçimde uygulanmasına yönelik öneriler sunulmuştur.Depending on the increase in the capacity of dairy cattle enterprises, there is an increase in the amount of fertilizers and accordingly the size of the environmental pollution increases. For this reason, it has become very important to use environmentally acceptable disposal methods of animal wastes such as manure. The selection of the most suitable one among different manure management systems and greenhouse gas emission reduction strategies includes many criteria such as being economical, reducing environmental impacts and being adopted by dairy farmers. For an environmentally friendly and sustainable manure management in dairy farming, it is necessary to determine the attitudes and practices regarding the greenhouse gas emissions originating from manure, and to develop the most appropriate emission reduction strategies that can be adopted by the dairy farmers. The aim of this study is to is to evaluate the existing manure management stages (collection, storage and evaluation) in dairy cattle farms in terms of their effects on greenhouse gas emissions, to develop strategies for emission-mitigation manure management infrastructure and practices that can be adopted by farms, and thus to demonstrate a sustainable manure management in social, environmental and economic terms. For this purpose, first of all, manure management infrastructure and practices were determined in 143 sample dairy farms operating in Tire and Ödemiş districts of İzmir located in the Küçük Menderes Basin and with a capacity of not less than 50 Cattle Units (BBHB). Then, it was determined that the sample enterprises did not have a manure scraper system and storage structure in general (%77.6), that is, they did not have modern manure management. After that, methane (CH4) gas emissions from manure management in the sample dairy farms were estimated according to the second approach of the IPCC. Estimated total methane gas emission (21.18 kg CH4. y-1) for the dairy farms in Ödemiş district is higher than that of Tire district (6.62 kg CH4. y-1). This is due to the fact that the number of livestock (166 107 animal) in the dairy farms in Ödemiş district is higher than the one in Tire district (109 692 animal), and at the same time, the ratio of dairy farms with modern manure management in Ödemiş (%15.6) is lower than the ratio of dairy farms in Tire (%27.8). Finally, an attitude scale was developed to determine the attitudes of sample dairy farms towards greenhouse gas emissions from manure. The factor and clustering analyzes were performed using this scale. According to these analyses, sample dairy farms are; They are divided into three groups as “Environmentalists”, “Innovators” and “Low Sensitive to Environment and Innovations”. In addition, using the Analytical Hierarchy Process (AHP) method, the preferences of the sample dairy farmers for the evaluation of manure in slurry form were determined. These preferences, respectively; It is the evaluation of manure as biogas, composting and separation into solid and liquid manure forms by separation. In addition, greenhouse gas emission mitigation strategies that can be applied for each manure management stage have been defined in sample dairy farms. Target dairy farm groups have been determined for each of the social, economic and environmental dimensions of sustainability. For these target groups, recommendations for the sustainable implementation of the defined modern manure management strategies are presented