Measurement of antimethanogenic potential and animal productivity of modern cultivars of the tropical legume, Leucaena leucocephala in beef cattle

Abstract

As a contributor to greenhouse gas emissions, it is critical for agriculture sector to reduce its carbon footprint. Knowing that methane from livestock represents 70% of agricultural emissions, developing strategies to mitigate methane production is essential to make the sector more sustainable. In tropical regions, feeding Leucaena leucocephala to beef cattle

seems to be a natural and efficient strategy to reduce methane emissions. Moreover, this legume shrub provides high quality feed that boosts animal productivity. The potential for expansion of this legume is massive and greatly supported by the release of new cultivars. However, better knowledges on their methane abatement potential and their animal productivity were needed to accelerate the expansion of this promising crop.

The main objectives of this study were (1) to confirm and quantify the reduction in methane emissions by beef cattle fed with diets containing modern cultivars of Leucaena and (2) to confirm and quantify the animal performance improvement allowed by feeding Leucaena. Four diets were offered to growing steers: they contained 0 (control), 18, 36 or 48% of Leucaena (dry matter basis). The basal diet consisted of Chloris gayana hay. Methane emissions were measured in open-circuit respiration chambers and liveweight gains were recorded weekly. Adding Leucaena in the diet strongly decreased ( P <0.001) daily methane emissions by 15.0, 19.7 and 21.6% respectively for 18, 36 and 48% of Leucaena inclusion, according to a quadratic relationship. The tannins and/or mimosine contained in the legume seems to be responsible for this abatement, but this must be clarified by further investigations. Leucaena inclusion in the diet enhanced ( P <0.001) animal productivity: the highest daily liveweight gain was 0.46 kg which is, however, below expectations. The poor quality of the basal diet (5.12% of crude protein) is the cause of this low weight gain but also perhaps mimosine toxicity. The new knowledges acquired by this study should contribute to the expansion of Leucaenapastures in northern Australia, allowing the beef industry to reduce its carbon footprint while improving its productivity.

En tant que contributeur aux émissions de gaz à effet de serre, il est essentiel que le secteur agricole réduise son empreinte carbone. Sachant que le méthane provenant de l’élevage représente 70 % des émissions agricoles, il est primordial d'élaborer des stratégies pour atténuer la production de méthane afin de rendre ce secteur plus durable. Dans les régions tropicales, nourrir les bovins viandeux avec du Leucaena leucocephala semble être une stratégie naturelle et efficace pour réduire les émissions de méthane. De plus, cet arbuste appartenant à la famille des légumineuses produit du fourrage de haute qualité qui augmente la productivité des animaux. Le potentiel d'expansion de cette légumineuse est énorme et grandement soutenu par l'introduction de nouvelles variétés sur le marché. Cependant, de meilleures connaissances sur leur potentiel de réduction du méthane et leur productivité animale étaient nécessaires pour accélérer l'expansion de cette culture prometteuse. Les principaux objectifs de cette étude étaient (1) de confirmer et de quantifier la réduction des émissions de méthane des bovins viandeux nourris avec une ration contenant des variétés modernes de Leucaena et (2) de confirmer et quantifier l'amélioration des performances animales permise par l’introduction du Leucaena dans la ration. Quatre rations ont été distribuées aux animaux en croissance : elles contenaient 0 (blanco), 18, 36 ou 48% de Leucaena (sur base de la matière sèche). Le régime de base était composé de foin C hlo ris g a y a na . Les émissions de méthane ont été quantifiées dans des chambres de respiration en circuit ouvert et la prise de poids était mesurée chaque semaine. L'ajout de Leucaena à la ration a fortement diminué ( P <0,001) les émissions quotidiennes de méthane par 15,0, 19,7 et 21,6% respectivement pour 18, 36 et 48% d’inclusion de Leucaena, selon une relation quadratique. Les tanins et/ou la mimosine présents dans la légumineuse semblent être responsables de cette réduction, mais cela devrait être clarifié par des recherches supplémentaires. L'inclusion de Leucaena dans la ration a amélioré ( P <0,001) la productivité animale : le gain de poids vif quotidien le plus élevé a été de 0,46 kg, ce qui est toutefois inférieur aux attentes. La mauvaise qualité de la ration de base (5,12% de protéines brutes) est à l'origine de cette faible prise de poids mais également une probable intoxication à la mimosine. Les nouvelles connaissances acquises par cette étude devraient contribuer à l'expansion des pâturages de Leucaena dans le nord de l'Australie, permettant à l'élevage bovin de réduire son empreinte carbone tout en améliorant sa productivité.