Studies on sustainable feedstuffs in livestock productions of inner areas in Centre-South Italy

The thesis work carried out within the Doctoral Course in Agricultural Technology and Biotechnology aimed to emphasize, by the means of a multidisciplinary approach, the role of animal nutrition in a geographical area particularly suited to agriculture and livestock productions such as Centre-South Italy. In inner hilly and mountainous areas, frequently characterized by phenomena of fragility, land degradation and abandonment, it seems essential to analyse the contribution that animal nutrition is able to provide in terms of sustainability of animal production, in order to identify the best strategies to limit the depletion of natural resources, and to enhance the production both from qualitative and quantitative point of view. The thesis work has been developed in five sections. Firstly, the main characteristics and the evolution over a period of thirty years of two pasture areas of the Molise region have been studied, thanks to both literature review and field trials. Pasture is indeed not only an important feed source but also it is involved in the protection of biodiversity as well as it provides ecosystem services. The investigated sites, both in Isernia province, are located in the municipalities of Frosolone, whose transhumance roads have been recognized in 2019 by UNESCO as Intangible Cultural Heritage, and in the Montenero Val Cocchiara municipality, awarded by Natura 2000 Network as a Site of Community Interest. In the second Chapter, the cultivation in suitable territories of an innovative variety of tobacco, Nicotiana tabacum L. cv. Solaris, internationally patented to produce biofuel has been investigated. Starting from the point of view of circular bioeconomy, the main characteristics of the biomass obtained from the cv. Solaris and its consequent use as innovative forage for animal feed or source of biomethane has been examined. Furthermore, the introduction of Solaris co-products in livestock diet was investigated. Specifically, in Chapter 3, a preliminary study allowed to test the storage attitude of biomass of cv. Solaris through ensiling practice. Then, the effects of the dietary introduction of this innovative forage have been tested on the main parameters of growth and health and welfare status of dairy heifers also monitored in their follow-up. Subsequently, in Chapter 4, a second co-product of cv. Solaris, i.e., seed cake obtained from the cold pressing of tobacco seeds, was included in the diet of growing lambs as a partial substitute of soybean meal, in order to evaluate its effects on the productive performance of the animals. Finally, in the last Chapter the introduction of pea bean in the diet of broilers was tested as an alternative to soybean. Besides evaluating the productive performances of two different genotypes of animals, the two selected diets were also compared from an economic and environmental point of view by the means of the interactive Global Livestock Environmental Assessment Model (GLEAM-i by FAO), to define the trade-off between the best management strategies of breeding and the environment protection. Accordingly, it seems essential that a synergic and multidisciplinary approach is needed in order to achieve more sustainable livestock farming practices ensuring animal welfare and productions, environment protection, and modern livestock enterprise.

Nell’ambito del Dottorato di Ricerca in Tecnologie e Biotecnologie Agrarie, attraverso un approccio multidisciplinare, il lavoro di ricerca condotto ha avuto come principale obiettivo quello enfatizzare il ruolo della nutrizione animale in zone particolarmente vocate all’attività agricola e all’allevamento, come quelle del Centro-Sud Italia. In tale contesto è apparso fondamentale analizzare il contributo che l’alimentazione animale è in grado di fornire al settore delle produzioni animali anche in termini di sostenibilità, al fine di limitare i fenomeni di degrado delle risorse naturali, valorizzando così le produzioni non solo dal punto di vista quali-quantitativo ma anche in funzione del possibile impatto ambientale, rendendo cioè eco-compatibile l’intero settore agrario ed alimentare in aree considerate fragili e minacciate da abbandono. Il lavoro di tesi condotto si suddivide in cinque sezioni. Nel primo Capitolo, data l’importanza del pascolo quale fonte alimentare, e quale strumento per la tutela della diversità animale e vegetale, nonché fonte di servizi ecosistemici, grazie ad un’approfondita ricerca bibliografica e a successivi rilievi in campo, sono state studiate le principali caratteristiche e l’evoluzione, nel corso di un trentennio, di due delle principali aree pascolive della regione Molise. I siti di indagine, entrambi situati nella provincia di Isernia, hanno interessato i comuni di Frosolone che, insieme alla pratica della transumanza, è stato riconosciuto nel 2019 dall’UNESCO come parte del Patrimonio Culturale Immateriale dell’Umanità, e di Montenero Val Cocchiara riconosciuto dalla Rete Natura 2000 come Sito di Interesse Comunitario. Nel secondo Capitolo sono state approfondite le potenzialità della coltivazione in territori vocati di un’innovativa varietà di tabacco, Nicotiana tabacum L. cv. Solaris, brevettata a livello internazionale per la produzione di biocarburante. Partendo dal punto di vista della bioeconomia circolare sono state investigate le principali caratteristiche della biomassa ottenuta dalla cv. Solaris, e la sua conseguente destinazione d’uso quale foraggio innovativo per l’alimentazione animale o fonte di biometano. L’introduzione dei co-prodotti della cv. Solaris nella dieta degli animali di interesse zootecnico è stata ulteriormente approfondita nelle successive sezioni della tesi. Nello specifico, nel Capitolo 3 uno studio preliminare ha permesso di testare la conservabilità della biomassa di cv. Solaris tramite l’insilamento. Quindi, è stato studiato l’effetto dell’introduzione di tale prodotto innovativo nell’alimentazione di manze in accrescimento sui principali parametri di crescita e dello stato di salute e di benessere degli animali nel breve periodo e nel follow-up. Successivamente, nel Capitolo 4, un secondo co-prodotto della cv. Solaris, ovvero il panello ottenuto dalla spremitura a freddo dei semi di tabacco, è stato incluso nella dieta di agnelli in accrescimento come parziale sostituto della farina di estrazione di soia, al fine di verificarne gli effetti sulle performance produttive degli animali. Infine, nell’ultimo Capitolo, si è testata l’introduzione del pisello proteico nella dieta di polli da carne, in sostituzione del seme integrale di soia. Oltre alla valutazione delle performance produttive degli animali, le due diete selezionate sono state confrontate anche dal punto di vista economico e ambientale, al fine di proporre un compromesso tra le migliori strategie di gestione dell’allevamento e di protezione dell’ambiente. Concludendo, con il presente lavoro, si è evidenziato come un approccio sinergico e multidisciplinare sia necessario ai fini della realizzazione di pratiche di allevamento sostenibili che tutelino il benessere degli animali, l’ambiente, e dell’imprenditoria agricola.