Ibland närmar sig mjölkforskaren Michel Wattiaux sin forskning som en polis vid ett trafikstopp. Han använder en andningsanalysator för att kontrollera problematiska produkter från jäsning.

Förra våren, forskaren vid University of Wisconsin – Madison började använda en specialiserad enhet för att mäta metan som andas ut eller höjs av en grupp Holsteins och tröjor. Det var det första steget i en pågående studie av mjölkforskare, ingenjörer och agronomer för att se hur en konras ras och foderförbrukning påverkar växthusgaserna som genereras av hennes tarm och hennes gödsel.

Växthusgaser, som samlas i atmosfären och fångar solens strålning, är en stor fråga för mejeriindustrin. Metan är ett bekymmer eftersom det är särskilt starkt - det fångar cirka 30 gånger så mycket strålning som koldioxid gör - och en ko genererar mycket av det i hennes vommen, den enorma magkammaren där mikrober jäser upp till 200 kg. av växtmaterial. Oroande är också lustgas, ytterligare en potent växthusgas som släpps ut från gödsel under lagring och efter att den har spridits i fältet.

Den amerikanska mejeriindustrin har satt upp ett mål att minska sina utsläpp av växthusgaser med 25 procent till år 2020, och UW – Madison -forskare hjälper till att identifiera strategier för att uppnå det.

Provtagning av kornas andetag var det första i en sekvens av experiment som utformats för att mäta växthusgasutsläpp vid tre kritiska punkter:från koens andetag, från hennes gödsel under lagring, och från åkern där hennes gödsel sprids. Forskarna tittar på hur tre variabler - ras av ko, typ av ensilage som matas, och relativa fodermängder i kosten - påverkar utsläppen av växthusgaser vid varje punkt.

Även om versioner av vart och ett av dessa experiment har gjorts fristående på UW - Madison campus, Wattiaux säger att detta är första gången de tre har integrerats så att utsläpp från en ko och hennes gödsel kan spåras från ladugård till gödsellagring till åker.

"Det här är första gången vi gör näringsdelen, gödselförvaringsdelen och fältapplikationsdelen i följd, och lägg sedan ihop allt för att ge mejeriindustrin i Wisconsin ett fast antal för hur mycket metan och lustgas som kommer ut från deras gårdar beroende på ras, typen av kost och mängden foder i kosten, " han säger.

För det första experimentet, som började i juni och pågick i fyra månader, forskare utfodrade 24 Holsteins och Jerseys med en ranson som inkluderade antingen alfalfasilage eller majssilage, de två primära fodermedel som matas på mjölkgårdar i Wisconsin, tillsammans med lite spannmål. Vissa kor fick stora mängder foder i förhållande till spannmål, medan andra fick mindre ensilage och mer spannmål. Forskare tog regelbundet prov på varje ko som andades ut med hjälp av GreenFeed -systemet, ett analysverktyg utformat för att bestämma daglig metanemission.

"Det tappar lite sött foder för att locka henne att hålla näsan mot det, "Wattiaux förklarar." Utrustningen suger in luften, mäter luftflödet, mäter koncentrationen av metan och uppskattar sedan mängden metan. "

I det andra experimentet, gödseln från korna samlades upp och hölls på fat i två månader för att simulera gödsellagring på en mjölkgård. Doktoranden Elias Uddin samarbetade med professor i biologisk systemteknik Rebecca Larson för att mäta utsläpp av både metan och lustgas från varje fat i 60 dagar.

Det tredje experimentet började i slutet av oktober för att simulera gödseln efter skörden som sprider sig typiskt för många Wisconsin-gårdar. Forskare applicerade den lagrade gödseln på 24 åkermarker vid Arlington Agricultural Research Station. Under övervakning av agronomer Greg Sandford och Randy Jackson, ett team av studenter började övervaka utsläppen från tomterna i höstas och kommer att återupptas i vår.

Wattiaux tror att resultaten från denna forskning kommer att vara användbara för forskare som skapar beslutsmodeller från hela gården som producenter använder för att förutsäga resultatet av olika hanteringsmetoder. Han liknar det med programvara som Wisconsin's SnapPlus, som jordbrukare använder för att minimera förlust av jord och näringsämnen från sina åkrar.

"I SnapPlus, du tillhandahåller fältegenskaperna, till exempel läge och metoder för lutning och grödor, och modellen ger ditt 'T', din acceptabla jordförlust, så du kan se till att hålla dig under det, "säger han." Jag tror att vi går åt samma håll med denna forskning. En modell kan beräkna en acceptabel nivå av växthusgasutsläpp och ge information om hur man håller sig under den totala genom att använda nya tekniker inom området, nya tekniker för lagring och nya tekniker för utfodring. "