Search

Many life cycle assessment (LCA) studies comparing environmental impacts of different beef production systems are incomplete as they exclude biodiversity impacts and soil carbon stock changes. This study aims to assess the environmental impact of ruminant production on semi-natural grasslands or so-called high nature value (HNV) farms at the European level. We collected data for 24 HNV farms in Europe (in Finland, Estonia and France). The studied farms are extensive beef, sheep and goat production systems. We used LCA to assess the potential environmental impact of HNV farms according to global warming potential (GWP100), eutrophication, fossil fuels and water use, by using the Solagro carbon calculator and OpenLCA software. Results showed that HNV farming systems have the potential to maintain unique biodiversity, act as carbon sinks, reduce greenhouse gas emissions and reduce nutrient losses and water use while producing animal-derived food. There were significant differences between HNV farms among countries in their greenhouse gas emissions at the farm level (tCO2eq ha-1) and N inputs (kg N ha-1). Better regional understanding of the environmental impact performance of HNV farming systems in relation to sustainable ruminant production will be achieved as the undergoing study progresses.

openaire: EC/H2020/819202/EU//SOS.aquaterra Funding Information: This study was funded by the European Research Council under the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme (grant agreement no. 819202), the Aalto University School of Engineering Doctoral Programme, Maa- ja vesitekniikan tuki ry and the project TREFORM funded by the Academy of Finland (grant no. 339834). Publisher Copyright: © 2022, The Author(s). Many livestock and aquaculture feeds compete for resources with food production. Increasing the use of food system by-products and residues as feed could reduce this competition. We gathered data on global food system material flows for crop, livestock and aquaculture production, focusing on feed use and the availability of by-products and residues. We then analysed the potential of replacing food-competing feedstuff—here cereals, whole fish, vegetable oils and pulses that account for 15% of total feed use—with food system by-products and residues. Considering the nutritional requirements of food-producing animals, including farmed aquatic species, this replacement could increase the current global food supply by up to 13% (10–16%) in terms of kcal and 15% (12–19%) in terms of protein content. Increasing the use of food system by-products as feed has considerable potential, particularly when combined with other measures, in the much-needed transition towards circular food systems.

Agriculture is expected to feed an increasing global population while at the same time meeting demands for renewable energy and the supply of ecosystem services such as provision of nutrient cycling and carbon sequestration. However, the current structure of the agricultural system works against meeting these expectations. The spatial separation of crop and livestock farms has created negative environmental consequences, and bioenergy production has created a trade-off between food and energy production. In this paper, we explore the opportunities for ecological intensification at a regional scale made possible by combining food and energy production. We built three scenarios representing farming systems including biogas production using grass biomass and manure. These scenarios included the following: (a) The current system with energy production (CSE) from non-edible agricultural biomasses (CSE). (b) Agroecological symbiosis (AES) identical to CSE except with 20% of the arable cropping area converted to clover-grasses for use in biogas production. (c) Agroecological symbiosis with livestock (AES-LST) where the available grass biomass (20% as in the AES) is fed to livestock and manure then used as a feedstock in biogas production. In each scenario, nutrients were circulated back to crops in the form of digestate. The supply of soil functions (primary production for food and energy, provision of nutrient cycling, and climate mitigation) and impacts on water quality through nutrient losses in these three scenarios were then compared to the current system. Integrating biogas production into food production resulted in an increased supply of nutrient recycling, reduced nutrient losses, and increased carbon inputs to the soils indicating enhanced climate mitigation. Food production was either not affected (CSE), increased (AES-LST), or decreased (AES), and biogas was produced in substantial quantities in each scenario. Our study demonstrated potential synergies in integrating food and energy production without compromising other ecosystem services in each scenario.

Microalgae are a diverse group of microorganisms that are an interesting alternative feed resource for ruminant production. Microalgae species with high protein concentration and adequate amino acid (AA) composition can be used to substitute conventional protein feeds, whereas species with high carbohydrate or lipid concentration can be used to supply energy. Microalgal polyunsaturated acids and short-chain fatty acids have potential to improve the nutritive value of ruminant milk and meat for human consumption and mitigate enteric methane emissions. Microalgae composition is very plastid in comparison to conventional ruminant feeds and it can be influenced relatively easily by environmental conditions, such as nutrient supply. Microalgae also contain many compounds, especially carbohydrates and cell coverings, which are not usually found in ruminant feeds. Standard feed evaluation methods involving the use of crucibles or nylon bags (detergent fibre method, in vitro digestibility and in vivo rumen incubation) suit poorly to the analysis of microalgae with microscopic particle size. This paper attempts to give a general overview of the nutritive value (protein, lipids and carbohydrates) of microalgae for ruminant feeding applications and the possibilities to tailor microalgae composition for a certain ruminant feeding objectives. In addition, the key knowledge gaps related to the nutritive value of microalgae for ruminant nutrition are identified.

Many animal feeds compete for resources with human food production. The current use of food system by-products and residues as feed could potentially be increased to reduce the competition. We gathered a harmonised global food system material flow database for crop, livestock and aquaculture production including the availability of food system by-products. This allowed us to analyse the potential to replace the food-competing feedstuff, here cereals, whole fish, vegetable oils and pulses, that currently account for 11% of total feed used globally, with available food system by-products. While considering the nutritional requirements in animal production, we found that the replacement could free food-grade feeds for human consumption and increase the current food supply in kcal by 11-17% (6-11% if the use of crop residues is not accounted for) and in terms of protein 11-15% (9-14%). Our results thus indicate that the increased feed use of by-products has considerable potential, particularly when used in combination with other measures, in the much needed transition towards more sustainable and circular food systems.

This experiment was conducted to evaluate different microalgae species as protein supplements in the nutrition of lactating dairy cows in comparison to soya bean meal. Four multiparous lactating Finnish Ayrshire cows (112 days in milk) were used in a balanced 4 × 4 Latin square study. Cows were fed separately fixed amount of cereal-sugar beet pulp based concentrate (12.5 kg/d) and grass silage ad libitum. Experimental treatments consisted of four isonitrogenous protein supplements: soya bean meal (SOY), Spirulina platensis (SPI), Chlorella vulgaris (CHL) and a mixture of C. vulgaris and Nannochloropsis gaditana (1:1 on dry matter (DM) basis; CHL-NAN). The substitution of soya bean meal by microalgae did not affect the quantity of total DM intake (DMI), but changed the composition of DMI by decreasing the concentrate:forage ratio of the diet (P=0.054) owing to the poorer palatability of microalgae. Intake of methionine was increased (P

Mikrolevät ovat mikroskooppisen pieniä yksisoluisia eliöltä. Ne kasvavat nopeasti muuntaen valon energiaa ja hiilidioksidia runsaasti valkuaista ja välttämättömiä omega-rasvahappoja sisältäväksi biomassaksi.Mikrolevistä lypsylehmien valkuaisrehuna on vähän tutkimustietoa. Tässä tutkimuksessa selvitettiin mikrolevien vaikutusta lypsylehmien rehun syöntiin, maidontuotantoon ja maidon rasvahappokoostumukseenrypsiin ja soijaan verrattuna. Viikin opetus- ja tutkimustilan navetassa tehtiin kaksi ruokintakoetta osana EAKR:n rahoittamaa Algae Foods –projektia. Kokeessa 1 oli 8 ay-lehmää, joiden poikimisesta oli kokeen alkaessa 186 pv. Koemallina oli toistettu 4x4 latinalainen neliö. Kontrolliruokinnassa lehmät saivat väkirehuna vilja-leikeseosta ilman valkuaislisää. Isonitrogeenisinä viljaleikkeen valkuaistäydennyksinä olivat rypsirouhe, Spirulina platensis-leväjauho tai näiden seos vastaten 2,5 kg:n rypsirouheannosta/pv. Väkirehuannos oli 12 kg/pv. Kokeessa 2 oli 4 ay-lehmää, joiden poikimisesta oli 112 pv. Koemallina oli 4x4 latinalainen neliö. Isonitrogeenisinä vilja-leikeseoksen valkuaistäydennyksinä olivat soijarouhe, Spirulina platensis, Chlorella vulgaris sekä Chlorella vulgariksen ja Nannochlorpsis gaditanan seos vastaten 1,8 kg:n soijarouheannosta/pv. Väkirehuannos oli 12,5 kg/pv. Molemmissa kokeissa lehmät saivat nurmisäilörehua vapaasti. Valkuaistäydennys lisäsi suuntaa-antavasti eläinten säilörehun syöntiä (+0,80 kg ka/pv) ja energiakorjattua maitotuotosta (+0,97 kg/pv; koe 1).Mikrolevät, etenkin Nannochloropsis, heikensivät väkirehun maittavuutta perinteisiin valkuaisrehuihin verrattuna. Lehmät kuitenkin kompensoivat vähäisempää väkirehun syöntiä lisäämällä säilörehun syöntiä, joten koko dieetin kuiva-aineen syönneissä ei ollut eroa koeruokintojen välillä (koe 1 keskimäärin 23,0 kg ka/pv, koe 2 keskimäärin 21,5 kg ka/pv). Rypsin tai soijan korvaaminen mikrolevällä ei vaikuttanut maitotuotokseen (koe 1 keskimäärin 27,3 kg/pv, koe 2 keskimäärin 30,6 kg/pv). Rypsi- ja Spirulina-ruokintojen välillä ei ollut eroa maidon rasvapitoisuudessa eikä rasvatuotoksessa (koe 1). Sen sijaan soijan korvaaminen mikrolevällä lisäsi maidon rasvapitoisuutta (+0,19 %-yksikköä; koe 2). Spirulinaruokinta lisäsi maidon rasvapitoisuutta ja -tuotosta Chlorella-ruokintoihin verrattuna (+0,32 %-yksikköä, +210 g/pv; koe 2). Rypsin lipidit sisälsivät runsaasti cis-9 18:1-rasvahappoa (43 % rasvahapoista), soijan 18:2n-6 (50 %), Spirulinan 16:0 ja 18:3n-6 (46 %, 20 %), Chlorellan 18:2n-6 (49 %) ja Nannochloropsiksen cis-9 16:1 ja 20:5n-3 (EPA) (36 %, 19 %). Erot mikrolevien rasvahappokoostumuksessa heijastuivat maitorasvaan. Spirulina lisäsi maitorasvan 18:3n-6-pitoisuutta ja Chlorella 18:2n-6-pitoisuutta. Nannochloropsiksen lisääminen Chlorella-ruokintaan kolminkertaisti maitorasvan EPA-pitoisuuden (0,07 vs. 0,21 % rasvahapoista). Kaiken kaikkiaan muutokset maitorasvan koostumuksessa olivat kuitenkin pieniä, sillä tutkitut valkuaisrehut sisälsivät suhteellisen vähän lipidejä (alle 40 g/kg ka rasvahappoja). Tulosten perusteella mikrolevien maidontuotanto-ominaisuudet vastaavat rypsiä ja soijaa lypsylehmien nurmisäilörehu-viljapohjaisessa ruokinnassa.

Palkoviljat ovat kiinnostava vaihtoehto heinäkasveille karkearehuna typensitomiskykynsä ja suuren biomassan tuotantopotentiaalinsa vuoksi. Lisäksi palkoviljojen ja viljakasvien seosviljelyn on raportoitu vaikuttavan positiivisesti maidontuotantoon, maatilan talouteen ja ympäristöön. Tässä tutkimuksessa selvitettiin härkäpapu-kevätvehnäsäilörehun (Vicia faba – Triticum aestivum) vaikutusta lypsylehmien rehun syöntiin, ravintoaineiden hyväksikäyttöön ja maidontuotantoon, kun sillä korvattiin osa nurmisäilörehusta. Kokeessa oli 8 ay-lehmää, joiden poikimisesta oli kokeen alkaessa kulunut 100 päivää. Koemallina oli toistettu 4x4 latinalainen neliö. Koeasetelmaltaan 2x2 faktoriaalisen kokeen koekäsittelyinä olivat säilörehun kasvilaji ja väkirehun raakavalkuaispitoisuus. Säilörehuvaihtoehdot olivat timotei-nurminatarehu (Phleum pratense – Festuca pratensis) (Nurmi) ja seos, jossa puolet nurmisäilörehun kuiva-aineesta korvattiin härkäpapu-kevätvehnäsäilörehulla (Nurmi-härkäpapu -seos). Kevätvehnän osuus härkäpapusäilörehussa oli vain noin 10 % kuiva-aineesta. Väkirehuannos (13 kg/pv) sisälsi rypsirouhetta joko 2,0 tai 3,5 kg, jolloin väkirehun raakavalkuaispitoisuus oli vastaavasti 175 tai 200 g/kg ka. Ruokinta toteutettiin erillisruokintana ja lehmät saivat säilörehua vapaasti. Nurmisäilörehun ja nurmi-härkäpapusäilörehuseoksen raakavalkuaispitoisuudet olivat 155 ja 160 g/kg ka, NDF-pitoisuudet 517 ja 477 g/kg ka ja in vitro D-arvot 678 ja 642 g/kg ka. Molempien rehujen säilöntälaatu oli hyvä. Härkäpapusäilörehun heikommasta sulavuudesta huolimatta nurmisäilörehun korvaaminen osittain härkäpapusäilörehulla ei vaikuttanut lypsylehmien kuiva-aineen syöntiin, maito-, rasva- tai valkuaistuotokseen. Rypsiannostuksen lisääminen pienensi maidon rasvapitoisuutta ja -tuotosta (-2,15 g/kg ja -90 g/pv), minkä seurauksena myös energiakorjattu maitotuotos pieneni suuntaa antavasti (-1,3 kg/pv). Rypsiannostuksen lisääminen myös lisäsi molemmilla säilörehukäsittelyillä maidon ureapitoisuutta (+3,75 mg/100ml) ja heikensi rehutypen hyväksikäyttöä maidontuotantoon (-1,65 %-yksikköä). Ureapitoisuuden lisääntyminen oli kuitenkin merkitsevästi suurempaa härkäpapuruokinnalla kuin puhtaalla nurmiruokinnalla. Nurmisäilörehun korvaaminen osittain härkäpapusäilörehulla lisäsi pötsin ammoniakkipitoisuutta (+2,45 mmol/l). Rypsiannostuksen lisääminen vähensi pötsin voihappopitoisuutta nurmiruokinnalla, mutta ei härkäpapuruokinnalla. Muut erot pötsin VFA-pitoisuuksissa olivat vähäisiä. Nurmisäilörehuun verrattuna härkäpapuruokinta vähensi plasman NEFA-pitoisuutta (-0,015 mmol/l) ja lisäsi plasman histidiini-, leusiini- ja valiinipitoisuuksia (+10, +11 ja +20 μmol/l, vastaavasti). Tulosten perusteella nurmisäilörehusta voidaan korvata puolet heikommin sulavalla härkäpapu-kevätvehnäsäilörehulla ilman, että lypsylehmien maitotuotos heikkenee. Tässä kokeessa pienempi rypsiannos (2 kg) osoittautui paremmaksi, sillä suurempi annos (3,5 kg) ei lisännyt kuiva-aineen syöntiä eikä maitotuotosta, vaan sen sijaan vähensi maidon rasvapitoisuutta ja heikensi typen hyväksikäyttöä maidontuotantoon.

Mikrolevät ovat kiinnostava valkuaisrehuvaihtoehto huomattavan suuren kasvupotentiaalinsa ja suuren valkuaispitoisuutensa (jopa 700 g/kg ka) vuoksi. Mikrolevien aminohappokoostumus on lähes rypsin ja soijan veroinen levien pienempää histidiinipitoisuutta lukuun ottamatta. Mikrolevistä lypsylehmien rehuna on vain vähän tutkimustietoa. Tässä tutkimuksessa selvitettiin mikrolevien vaikutusta lypsylehmien valkuaisen hyväksikäyttöön perinteisiin valkuaisrehuihin, rypsiin ja soijaan, verrattuna. Osana EAKR:n rahoittamaa Algae Foods-projektia tehtiin kaksi ruokintakoetta. Kokeessa 1 oli 8 ay-lehmää, joiden poikimisesta oli kokeen alkaessa kulunut 186 pv. Koemallina oli toistettu 4x4 latinalainen neliö. Kontrolliruokinnassa lehmät saivat väkirehuna vilja-leikeseosta ilman valkuaislisää. Isonitrogeenisinä vilja-leikkeen valkuaistäydennyksinä olivat joko rypsirouhe, Spirulina platensis leväjauho tai niidenseos vastaten 2,5 kg:n rypsiannosta/pv. Väkirehuannos oli 12 kg/pv. Kokeessa 2 oli 4 ay-lehmää, joiden poikimisesta oli 112 pv. Koemallina oli 4x4 latinalainen neliö. Isonitrogeenisinä vilja-leikeseoksen valkuaistäydennyksinä olivat soijarouhe, Spirulina platensis, Chlorella vulgaris sekä Chlorella vulgariksen ja Nannochlorpsis gaditanan seos vastaten 1,8 kg:n soija-annosta/pv. Väkirehuannos oli 12,5 kg/pv. Molemmissa kokeissa lehmät saivat nurmisäilörehua vapaasti. Valkuaistäydennys lisäsi typensaantia kokeessa 1 (+92 g/pv), mutta kokeessa 2 käsittelyiden välillä ei ollut eroa typensaannissa. Valkuaistäydennys ei vaikuttanut maidon valkuaispitoisuuteen eikä -tuotokseen (koe 1). Rypsin korvaaminen Spirulinalla heikensi suuntaa-antavasti valkuaistuotosta (-45,5 g/pv, koe 1), mutta maidon valkuaispitoisuudessa ei havaittu eroja. Soija- ja mikroleväruokintojen välillä ei ollut eroja maidon valkuaispitoisuudessa eikä -tuotoksessa (koe 2). Kokeessa 1 sekä valkuaistäydennys että rypsin korvaaminen Spirulinalla lisäsivät pötsin ammoniakkipitoisuutta (+3,17 ja +0,56 mmol/l), ja typen eritystä virtsaan (+7,5 ja +6,3 %-yksikköä) sekä vastaavasti vähensivät typen eritystä maitoon (-4,3 ja -1,65 %-yksikköä). Kun eri levälajeja verrattiin soijaan ja toisiinsa, rehuvalkuaisen hyväksikäytössä ei havaittu eroja (koe 2). Kummassakaan kokeessa valkuaislähde ei vaikuttanut mikrobivalkuaisen tuotantoon eikä eläinten typpitaseeseen. Molemmissa kokeissa typen hyväksikäyttö maitovalkuaisen synteesiin oli hyvällä tasolla, lähes 30 %, kaikilla koeruokinnoilla. Valkuaistäydennys lisäsi lähes kaikkien välttämättömien aminohappojen pitoisuuksia valtimoveressä ja monien näistä osalta myös maitorauhasen aminohappojen otto lisääntyi (koe 1). Spirulinan rypsiä pienempi histidiinipitoisuus heijastui valtimoveripitoisuuteen ja maitorauhasen histidiinin ottoon, jotka pienenivät mikrolevän osuuden lisääntyessä (koe 1). Kokeessa 2 maitorauhasen histidiinin otossa ei havaittu eroja. Näiden tulosten perusteella useimmat Spirulinan valkuaisen hyväksikäyttöä kuvaavat muuttujat olivat hieman rypsiä heikompia. Sen sijaan soijan ja eri mikrolevälajien välillä ei ollut eroa valkuaisen hyväksikäytössä.

Ruminant-based food production faces currently multiple challenges such as environmental emissions, climate change and accelerating food-feed-fuel competition for arable land. Therefore, more sustainable feed production is needed together with the exploitation of novel resources. In addition to numerous food industry (milling, sugar, starch, alcohol or plant oil) side streams already in use, new ones such as vegetable and fruit residues are explored, but their conservation is challenging and production often seasonal. In the temperate zones, lipid-rich camelina (Camelina sativa) expeller as an example of oilseed by-products has potential to enrich ruminant milk and meat fat with bioactive trans-11 18:1 and cis-9,trans-11 18:2 fatty acids and mitigate methane emissions. Regardless of the lower methionine content of alternative grain legume protein relative to soya bean meal (Glycine max), the lactation performance or the growth of ruminants fed faba beans (Vicia faba), peas (Pisum sativum) and lupins (Lupinus sp.) are comparable. Wood is the most abundant carbohydrate worldwide, but agroforestry approaches in ruminant nutrition are not common in the temperate areas. Untreated wood is poorly utilised by ruminants because of linkages between cellulose and lignin, but the utilisability can be improved by various processing methods. In the tropics, the leaves of fodder trees and shrubs (e.g. cassava (Manihot esculenta), Leucaena sp., Flemingia sp.) are good protein supplements for ruminants. A food-feed production system integrates the leaves and the by-products of on-farm food production to grass production in ruminant feeding. It can improve animal performance sustainably at smallholder farms. For larger-scale animal production, detoxified jatropha (Jatropha sp.) meal is a noteworthy alternative protein source. Globally, the advantages of single-cell protein (bacteria, yeast, fungi, microalgae) and aquatic biomass (seaweed, duckweed) over land crops are the independence of production from arable land and weather. The chemical composition of these feeds varies widely depending on the species and growth conditions. Microalgae have shown good potential both as lipid (e.g. Schizochytrium sp.) and protein supplements (e.g. Spirulina platensis) for ruminants. To conclude, various novel or underexploited feeds have potential to replace or supplement the traditional crops in ruminant rations. In the short-term, N-fixing grain legumes, oilseeds such as camelina and increased use of food and/or fuel industry by-products have the greatest potential to replace or supplement the traditional crops especially in the temperate zones. In the long-term, microalgae and duckweed of high-yield potential as well as wood industry by-products may become economically competitive feed options worldwide.

Two experiments were conducted to evaluate microalgae as a protein supplement in the nutrition of lactating dairy cows in relation to unsupplemented and rapeseed meal supplemented diets. In both experiments multiparous Finnish Ayrshire cows were fed separately fixed amount of cereal-sugar beet pulp based concentrate (11 kg/d in Exp. 1 and 12 kg/d in Exp. 2), and grass silage ad libitum. In Exp. 1, six cows (212 days in milk; DIM) were used in a replicated 3 × 3 Latin square. Diets were supplemented isonitrogenously with rapeseed meal (pelleted rapeseed supplement, RSS), mixture of Spirulina platensis and Chlorella vulgaris microalgae (1:1 on dry matter (DM) basis; ALG) or a mixture of RSS and ALG (1:1 on crude protein (CP) basis; RSS-ALG). In Exp. 2, four intact cows and four rumen cannulated cows (190 DIM) were used in a replicated 4 × 4 Latin square. Treatments consisted of basal diet without protein supplement (NEG) or supplemented similarly as in Exp. 1 with the exception of RSS-ALG and ALG containing only S. platensis. Protein supplementation increased fibre and N digestibility but did not affect dry matter intake (DMI) or milk yield. The substitution of rapeseed by microalgae did not affect total DMI or milk yield in neither of the experiments, but changed the quality of DMI in Exp.2 by linearly decreasing concentrate:forage ratio of the diet due to poorer palatability of microalgae. The efficiency of N utilisation (NUE) in milk production varied from moderate (Exp. 1) to high (Exp. 2), and in Exp. 2 was decreased by both protein supplementation and microalgae inclusion in the diet. Protein supplementation or microalgae inclusion in the diet did not affect ruminal pH or major volatile fatty acids in Exp. 2, but both increased ruminal NH3-N concentration. There was likely a shortage of N for rumen microbes on NEG in Exp. 2 as indicated by low milk urea N and increased microbial N flow on protein supplemented diets. In both experiments, only minor differences were observed in plasma metabolites when microalgae substituted rapeseed. Even though arterial histidine concentrations were high, arterial histidine and carnosine concentrations (Exp. 1 and 2) and milk protein yields (Exp. 2) decreased by microalgae inclusion suggesting that histidine supply may become suboptimal on microalgae supplemented diets. Experiments demonstrated the suitability of microalgae as protein supplement for dairy cows, however, the protein value of microalgae is likely slightly lower than that of rapeseed meal. Two experiments were conducted to evaluate microalgae as a protein supplement in the nutrition of lactating dairy cows in relation to unsupplemented and rapeseed meal supplemented diets. In both experiments multiparous Finnish Ayrshire cows were fed separately fixed amount of cereal-sugar beet pulp based concentrate (11 kg/d in Exp. 1 and 12 kg/d in Exp. 2), and grass silage ad libitum. In Exp. 1, six cows (212 days in milk; DIM) were used in a replicated 3 × 3 Latin square. Diets were supplemented isonitrogenously with rapeseed meal (pelleted rapeseed supplement, RSS), mixture of Spirulina platensis and Chlorella vulgaris microalgae (1:1 on dry matter (DM) basis; ALG) or a mixture of RSS and ALG (1:1 on crude protein (CP) basis; RSS-ALG). In Exp. 2, four intact cows and four rumen cannulated cows (190 DIM) were used in a replicated 4 × 4 Latin square. Treatments consisted of basal diet without protein supplement (NEG) or supplemented similarly as in Exp. 1 with the exception of RSS-ALG and ALG containing only S. platensis. Protein supplementation increased fibre and N digestibility but did not affect dry matter intake (DMI) or milk yield. The substitution of rapeseed by microalgae did not affect total DMI or milk yield in neither of the experiments, but changed the quality of DMI in Exp.2 by linearly decreasing concentrate:forage ratio of the diet due to poorer palatability of microalgae. The efficiency of N utilisation (NUE) in milk production varied from moderate (Exp. 1) to high (Exp. 2), and in Exp. 2 was decreased by both protein supplementation and microalgae inclusion in the diet. Protein supplementation or microalgae inclusion in the diet did not affect ruminal pH or major volatile fatty acids in Exp. 2, but both increased ruminal NH3-N concentration. There was likely a shortage of N for rumen microbes on NEG in Exp. 2 as indicated by low milk urea N and increased microbial N flow on protein supplemented diets. In both experiments, only minor differences were observed in plasma metabolites when microalgae substituted rapeseed. Even though arterial histidine concentrations were high, arterial histidine and carnosine concentrations (Exp. 1 and 2) and milk protein yields (Exp. 2) decreased by microalgae inclusion suggesting that histidine supply may become suboptimal on microalgae supplemented diets. Experiments demonstrated the suitability of microalgae as protein supplement for dairy cows, however, the protein value of microalgae is likely slightly lower than that of rapeseed meal.

Mikrolevät ovat fotosynteesiin kykeneviä mikroskooppisen pieniä yksisoluisia eliöitä. Niitä voidaan hyödyntää muun muassa biopolttoaineiden tuotannossa, ihmis- ja eläinravitsemuksessa, lannoitteiden raaka-aineena ja jätevesien puhdistuksessa. Mikrolevät kasvavat nopeasti, niiden vaatimat kasvuolosuhteet ovat vaatimattomat ja tuottavuus maa-alaa kohden on suuri. Nämä ominaisuudet ovat erityisen kiinnostavia maapallon viljelypinta-alan ollessa rajallinen, väestömäärän lisääntyessä ja eläinperäisten tuotteiden kysynnän kasvaessa. Mikrolevien valkuaispitoisuus on suuri ja ne sisältävät runsaasti ihmis- ja eläinravitsemuksen kannalta tärkeitä aminohappoja sekä omega-rasvahappoja ja muita monityydyttymättömiä rasvahappoja. Mikrolevät sisältävät raakavalkuaista keskimäärin 500–700 g/kg ka, hiilihydraatteja 100–200 g/kg ka ja lipidejä 50–200 g/kg ka, joskin lajien välinen vaihtelu on suurta. Märehtijöiden ravinnoksi mikrolevät soveltuvat koostumuksensa perusteella hyvin. Sen sijaan yksimahaisten ravitsemuksessa mikrolevien käyttöä saattaa rajoittaa niiden suuri nukleiinihappo- ja selluloosapitoisuus. Mikrolevien käyttöä lisäravinteena ja niiden vaikutusta maidon ja lihan tuotantoon ja näiden koostumukseen on tutkittu jossain määrin. Sen sijaan vähemmän tutkittu aihe on se, voidaanko mikrolevillä korvata ruokinnan valkuaisrehuja. Ruokinnan sisältäessä levää märehtijöiden kuiva-aineen syönnin on raportoitu sekä vähenevän että pysyvän ennallaan. Suurimmassa osassa tutkimuksista vaikutuksia ei ole havaittu maitotuotoksessa eikä maidon valkuaispitoisuudessa. Sen sijaan maidon rasvapitoisuuden väheneminen ja maidon rasvahappokoostumuksessa tapahtuneet muutokset ovat tyypillisiä ruokinnan levälisän vaikutuksia. Monityydyttymättömien rasvahappojen määrä lisääntyy ja tyydyttyneiden rasvahappojen vähentyy. Jo melko pieni pitoisuus levää rehuannoksessa (10 g/kg ka) on ollut riittävän suuri aiheuttamaan muutoksia maidon rasvapitoisuudessa ja rasvan koostumuksessa. Nämä muutokset johtuvat mikrolevien sisältämästä dokosaheksaeenihaposta (DHA), joka aiheuttaa linolihapon ja linoleenihapon epätäydellisen biohydrogenaation pötsissä. Tällöin biohydrogenaation välituotteiden määrä lisääntyy. Osalla näistä välituotteista on osoitettu olevan maitorauhasen lipidiaineenvaihduntaa estävä vaikutus. Muutoksia tapahtuu myös pötsin mikrobistossa. Levälisän on havaittu alentavan myös metaanintuotantoa in vitro -kokeissa, mutta tätä tulosta ei ole onnistuttu toistamaan in vivo -kokeissa. Yksimahaisten eläinten ravitsemuksessa levälisän ei ole raportoitu vaikuttavan elopainoon eikä rehuhyötysuhteeseen. Sen sijaan lihan ja kananmunien rasvahappokoostumuksessa on havaittu samanlaisia muutoksia kuin maidossakin. Sikojen sperman laadun ja kananmunien hedelmöittymisen on havaittu paranevan. Myös vasikoiden, lihasikojen ja munijakanojen suoliston maitohappobakteerien määrän on raportoitu lisääntyvän.

Palkoviljat voivat tehostaa kotimaista maidontuotantoa ja lisätä valkuaisrehujen omavaraisuutta. Lisäksi eri palkoviljalajeilla on tärkeä merkitys osana viljelykiertoa. Palkoviljasta voidaan hyödyntää pelkät siemenet tai koko kasvuston voi korjata kokoviljasäilörehuna. Palkoviljojen säilömistä vaikeuttaa kasvuston pieni kuiva-aine- ja sokeripitoisuus ja suuri puskurikapasiteetti. Tässä kokeessa tutkittiin valkolupiinin (Lupinus albus L.) säilöntää seoksena kevätvehnän kanssa. Säilörehun raaka-aineena oli Ludic-valkolupiini ja Amaretto-kevätvehnä, jotka kasvatettiin seoksena. Rehut korjattiin kahdessa kasvuvaiheessa vehnän ollessa taikinatuleentumisen alussa (1) ja lopussa (2) 13. ja 27.8.2012. Niiton jälkeen kasvilajeista yhdistettiin kaksi seosta, joista toisessa oli 1/3 valkolupiinia + 2/3 vehnää ja toisessa 2/3 valkolupiinia + 1/3 vehnää. Rehut säilöttiin ilman esikuivausta 1,5 litran laboratoriosiiloihin. Säilöntäainekäsittelyt olivat painorehu (PR) eli ei säilöntäainetta, muurahaishappo (MH) 4 l/tn 100 %:na happona, natriumnitriitin ja heksamiinin (heksametyleenitetramiinin) seos (NaHe) 3 l/tn ja homofermentatiivinen maitohappobakteerivalmiste (LAB) 1x106 pmy/g. Siilot avattiin kolmen kuukauden säilönnän jälkeen, jolloin rehuista otettiin analyysinäytteet ja niiden aerobista stabiilisuutta mitattiin 12 päivän ajan. Painorehun säilönnällinen laatu oli huono voihappokäymisen vuoksi. Suurimmat määrät mitattiin kasvuasteella 1 valkolupiinin osuuden ollessa 1/3. Voihappokäymisen vuoksi myös painorehun pH- ja ammoniakkiarvot olivat suuret ja jäännössokerin määrä pieni. Kaikki säilöntäainekäsittelyt paransivat rehun laatua painorehuun verrattuna, mutta säilöntäaineiden välillä oli selkeitä eroja. MH-rehujen laatu oli huono, sillä kaikissa rehuissa esiintyi runsasta voihappokäymistä ja osassa rehuista pH oli kohonnut. NaHe-rehujen laatu oli hyvä, jota osoitti käymistuotteiden pienet pitoisuudet. Biologinen säilöntäaine (LAB) tuotti kasvuasteella 1 molemmista seoksista hyvää rehua ilman voihappoa. Sen sijaan kasvuasteen 2 rehujen laatu oli huono voihappokäymisen takia. pH-arvot olivat voihappo-käymisestä huolimatta pieniä, mutta ammoniakkipitoisuudet olivat suuria. Etikkahapon pitoisuus oli kaikissa koerehuissa alle 20 g/kg ka ja kaikki rehut olivat aerobisesti stabiileja. Valkolupiini- kevätvehnäseoksen säilöntä on tämän kokeen perusteella haastavaa. Suurimmat voihappomäärät mitattiin painorehussa aikaisemman kasvuasteen seoksissa. Painorehun huono laatu oli odotettavissa rehukasvin säilöntäominaisuuksien takia. MH-rehujen laatu oli poikkeuksellisen huono vaikka MH-käsittely laski rehumassan pH:n heti säilöntäainekäsittelyn yhteydessä erittäin alas (noin 3,6). LAB-käsittely toimi hyvin aikaisessa kehitysvaiheessa, mutta tulos oli huono myöhemmin korjatussa rehussa. Paras ja tasaisin rehun laatu saatiin NaHe-käsittelyllä. NaHe-rehujen laatu oli pienen voihappo-, etikkahappo- ja ammoniakkipitoisuuden perusteella hyvä vaikka pH olikin joissain rehuissa melko korkea.