ESAV - DZERV - Teses de doutoramento (após aprovadas pelo júri)
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- ESTIMAÇÃO DE PARÂMETROS GENÉTICOS DA PRODUÇÃO DE LEITE E PROLIFICIDADE EM OVINOS SERRA DA ESTRELA POR ANÁLISE BAYESIANA COM MÉTODOS DE MONTE CARLO E CADEIAS DE MARKOVPublication . Oliveira, JorgeOs ovinos Serra da Estrela são animais rústicos, bem adaptados às condições em que são explorados, conjugando boas características produtivas e reprodutivas (e. g. produção de leite e prolificidade). É considerada a principal raça ovina leiteira do país (cerca de 100000 reprodutores), com 2 variedades: Branca (em maior número) e Preta. Os principais produtos resultantes da exploração destes animais são o leite (através da sua transformação em Queijo Serra da Estrela) e a carne (através da comercialização de borregos com 30 a 40 dias de idade), ambos de Denominação de Origem Protegida (DOP). A estimação de parâmetros genéticos das populações animais autóctones é o primeiro passo no estabelecimento de programas de selecção ou de conservação. A abordagem bayesiana (que seguimos nesta tese) é actualmente já uma referência inquestionável na estimação de parâmetros genéticos e não genéticos. Associada aos métodos de Monte Carlo com cadeias de Markov (MCMC), permite a descrição de problemas complexos associados às características específicas da produção animal. O objectivo principal desta tese é a estimação conjunta dos parâmetros genéticos e não genéticos da prolificidade (PROL) e da produção de leite padronizada aos 120 dias (PL120), no capítulo 6, e a estimação dos componentes de variância genética dos parâmetros (A, B e C) da função de Wood (1967), que descreve a curva de produção de leite em ovinos Serra da Estrela, no capítulo 7. Na primeira fase, numa abordagem bayesiana, utilizámos um modelo animal misto categórico-linear para as características PROL e PL120, sendo a primeira associada a uma variável subjacente contínua, através do aumento de dados. No segundo estudo, implementámos um esquema bayesiano hierárquico com o modelo não linear de Wood, na modelação da curva de lactação. As médias posteriores estimadas dos parâmetros genéticos para as variedades Branca/Preta foram, respectivamente, para as características PROL e PL120: 0,06/0,07 e 0,12/0,14 para as heritabilidades; 0,09/0,10 e 0,14/0,18 para as repetibilidades; 0,44/0,28 para as correlações genéticas aditivas; 0,83/0,85 para as correlações ambientais permanentes e -0,01/-0,02 para as correlações residuais. As estimativas médias posteriores para as variedades Branca/Preta foram, respectivamente, para os parâmetros A, B e C: 0,09/0,11; 0,21/0,24 e 0,17/0,14 para as heritabilidades e 0,10/0,12; 0,39/0,40 e 0,19/0,17 para as repetibilidades. As correlações genéticas aditivas entre os parâmetros são médias a elevadas, excepto entre B e C, para a variedade Branca, que é quase nula. A correlação residual é média (0,55) entre os parâmetros A e B, alta (0,90) entre A e C e baixa (0,14 a 0,22) entre B e C. Dos resultados deste estudo, podemos concluir que existe possibilidade de progresso genético para a produção de leite com consequente aumento na prolificidade. Não obstante as heritabilidades dos parâmetros da curva de produção de leite possuírem valores médios baixos, a capacidade de alteração genética da curva de lactação é assegurada, também, pelas correlações genéticas positivas entre os parâmetros da curva. The Serra da Estrela sheep breed is a very rustic population, well adapted to the natural conditions. It also conjugates good productive and reproductive characteristics (i.e. milk production and prolificacy). This breed is considered as the best Portuguese milk sheep breed. The national reproductive population of this breed is, nowadays, around 100,000 animals, with both the White and Black strains. The Black strain is composed by a smaller number of individuals, although it is considered as the most productive. The main products resulting for the exploitation of these animals are milk (transformed in the famous Serra da estrela cheese) and meat (due to the commercialization of the lamb with about 30 days old). Both of them are Protected Designation of Origin (PDO). The estimation of genetic parameters in the autochthonous animal populations is the first basic step to establish selection programs and for conservation purposes. Bayesian approach (like in this thesis) is nowadays a reference in estimation of the genetic and non-genetic parameters. Linked to the Monte Carlo Markov chain methods, it allows the description of complex problems from the animal production real world. In particular, the main goal of this thesis is the joint estimation of genetic and non-genetic parameters for prolificacy (PROL) and standard 120 days milk yield (PL120) in chapter 6, and the estimation of the genetic variance components for the Wood (1967) parameters (A, B and C), that describe lactation curve of Serra da Estrela sheep breed in chapter 7. In a first stage, we used, in a Bayesian approach, a threshold-linear mixed animal model, which combine PROL and PL120. The first trait was associated with a latent continuous variable through data augmentation. In a second analysis, we implemented a hierarchical Bayesian scheme with non-linear Wood function modelling lactation curve. The estimated posterior means of the genetic parameters for the White/Black strains were, respectively, to the PROL and PL120 variables: 0.06/0.07 and 0.12/0.14 for heritability; 0.09/0.10 and 0.14/0.18 for repeatability; 0.44/0.28 for the additive genetic correlations; 0.83/0.85 for the permanent environmental correlations and –0.01/-0.02 for the residual correlations. The genetic and non-genetic parameters for the White/Black strains, concerning the Wood parameters (A, B and C) were, respectively: 0.09/0.11; 0.21/0.24 and 0.17/0.14 for heritability; and 0.10/0.12; 0.39/0.40 and 0.19/0.17 for repeatability. Genetic correlations between parameters are intermediary to high, with the exception for B-C, in the White strain that is almost zero. The residual correlations are middle values (0.55) between A and B parameters, high (0.90) for A-C par and lower (0.14 to 0.22) between B and C. From the results of this study, we can conclude that is possible to achieve genetic progress for milk yield with positive genetic correlation in prolificacy. By the other hand, in spite of the heritabilities of curve parameters have low mean values, the genetic capacity of changing milk production curve is assured, also by the genetic positive correlations between Wood parameters.
- Emissões de amoníaco e de gases com efeito de estufa em instalações e gestão de efluentes de bovinicultura no NW de PortugalPublication . Pereira, J.No NW de Portugal, nunca foi quantificada com exactidão a contribuição do sector da bovinicultura leiteira intensiva para a emissão de amoníaco (NH3) e de gases com efeito de estufa (GEE), assim como o efeito das medidas mitigadoras disponíveis na redução das emissões a partir dos efluentes pecuários. Os objectivos desta Tese foram: obter factores de emissão de NH3 para o sistema de alojamento de bovinos leiteiros; distinguir ao nível das instalações quais os gases emitidos consoante o tipo de dejecção bovina, tipo de pavimento e em que condições de temperatura essas emissões de NH3 e GEE (óxido hiponitroso - N2O, dióxido de carbono - CO2 e metano - CH4) são mais relevantes; estudar o efeito global do pré-tratamento do chorume por separação mecânica e adição de inibidores de nitrificação sobre as emissões de NH3, óxido nítrico (NO), N2O, CO2 e CH4 e dinâmica do N mineral após aplicação ao solo; estimar as emissões gasosas de compostos de azoto (N) e de CH4 provenientes das etapas de gestão dos chorumes utilizando um modelo de cálculo e identificar medidas que possam contribuir para a mitigação dessas mesmas emissões. No capítulo 1 apresenta-se uma breve introdução quanto ao contributo da bovinicultura leiteira para as emissões gasosas. No capítulo 2 efectuou-se uma revisão bibliográfica sobre os processos associados à emissão de NH3 em vacarias, tendo sido abordados os processos metabólicos que conduzem à excreção de N pelos bovinos e a transformação destes compostos excretados da fracção orgânica em compostos inorgânicos dos quais resultam as emissões gasosas de N. De seguida, foram identificados os mecanismos de formação e os factores que regulam a emissão e transporte de NH3 para o exterior das vacarias, assim como técnicas de medição destas emissões em edíficios naturalmente ventilados. A identificação dos compostos excretados, processos de transformação e os mecanismos que regulam a emissão de NH3 em vacarias permitem que estes mesmos possam ser controlados de forma a reduzir as emissões de NH3 com origem nesta etapa de gestão dos chorumes. Os resultados dos estudos realizados na parte experimental desta Tese são apresentados e discutidos nos capítulos 3 a 7. Medições realizadas durante um ano no sistema de alojamento de bovinos leiteiros do NW de Portugal (capítulo 3) mostraram que a emissão média em vacarias com estabulação livre com cubículos foi de 43,7 g N-NH3 cabeça normal-1 dia-1, sendo a contribuição dos parques exteriores de 26,6 g N-NH3 cabeça normal-1 dia-1. As emissões de NH3 neste sistema de alojamento representaram um factor de emissão médio de 9,5% do N total excretado ou de 2,3 kg N t-1 de leite produzido. Em condições de simulação da deposição de dejecções de recria, vacas secas e vacas em lactação num pavimento sólido de vacarias a temperaturas entre 5 e 35 ºC (capítulo 4), a gestão dos chorumes contribui, além de emissões de NH3, também com importantes emissões de GEE, as quais são particularmente elevadas em condições de temperaturas elevadas. O incremento da temperatura conduziu ao aumento significativo das emissões acumuladas de NH3, as quais ultrapassaram 100% do N da ureia presente na urina para os três tipos de dejecções. As emissões acumuladas (120 h) de N2O + CH4 (expressas em equivalente-CO2) não diferiram significativamente entre os três tipos de dejecções e entre as temperaturas de 5, 15 e 35 ºC. No entanto, à temperatura de 25 ºC, as emissões acumuladas de N2O + CH4 das dejecções da recria/vacas secas e das vacas em lactação foram, respectivamente, 500 e 350% mais elevadas que nos restantes níveis de temperatura. Em modelos à escala de pavimentos em ripado e sólido (não inclinado) de vacarias naturalmente ventiladas (capítulo 5), ocorreram emissões elevadas de NH3 e GEE a partir dos dois tipos de pavimento quando a temperatura média interior de vacarias aumentou de 5 a 25 ºC. Estas emissões foram particularmente importantes em condições de temperatura elevada e com pavimento sólido. Este estudo sugere que em situações (regiões ou épocas do ano) com temperaturas médias iguais ou superiores a 15 ºC, devem ser introduzidas medidas adicionais de mitigação da emissão de NH3. As emissões acumuladas de NH3, N2O, CH4, CO2 e GEE não foram significativamente diferentes entre os dois tipos de pavimento (ripado e sólido) quando a temperatura do ar interior de vacarias naturalmente ventiladas for inferior a 15 ºC. Contudo, a temperaturas iguais ou superiores a 15 ºC, a presença de um pavimento sólido vai aumentar significativamente as emissões acumuladas de NH3 (em 36%), N2O (em 185%), CO2 (em 44%) e GEE, comparativamente à existência de um pavimento em ripado. As emissões acumuladas de N2O + CH4 (expressas em equivalente-CO2) aumentaram significativamente com o aumento da temperatura mas não foram significativamente diferentes entre os dois pavimentos. Dada a cinética das emissões gasosas, a gestão do intervalo de tempo (0-72 h) entre as limpezas sucessivas dos pavimentos, realizadas com base na temperatura local do ar, pode ainda contribuir para reduzir as emissões. Num ensaio de incubação aeróbia realizado em meio laboratorial (capítulo 6), a adição dos inibidores de nitrificação DCD e DMPP às fracções de chorume (obtidas por separação mecânica) e chorume bruto não mostrou um efeito negativo sobre as emissões gasosas de N e, tendo em consideração que a sua aplicação em conjunto com o chorume bruto e/ou fracção líquida permitirá em condições reais a preservação de N no solo na forma de N amoniacal durante um maior período de tempo, reduzirá o risco de perda de N nítrico pelos processos de lixiviação ou desnitrificação, e desta forma aumentará a disponibilidade de N para as culturas. O fraccionamento do chorume e a adição de inibidores de nitrificação podem contribuir de forma determinante para a melhoria da gestão dos chorumes ao nível da exploração e aumento da eficiência e valor fertilizante dos chorumes ou fracções aplicadas ao solo. A aplicação de um modelo de estimativa das emissões gasosas (capítulo 7) mostrou que a gestão dos chorumes em explorações de bovinicultura leiteira do NW de Portugal contribuiu em média com emissões de NH3 e de CH4 de, respectivamente, 7,4 kg N-NH3 e 42,3 kg CH4 por tonelada de leite produzido. Observou-se que relativamente aos gases emitidos, as emissões de NH3 tiveram origem especialmente nas instalações e na aplicação ao solo enquanto as emissões de CH4 foram originadas fundamentalmente durante o armazenamento. Medidas como o aumento da produtividade de leite e a optimização do teor de proteína bruta na dieta alimentar reduzem significativamente as emissões gasosas ao nível da exploração. Com base nos resultados obtidos sugerem-se e discutem-se várias medidas práticas que podem contribuir para a mitigação dessas mesmas emissões nas explorações leiteiras do NW de Portugal.