Estimation of enteric and manure-derived methane emissions in sheep and goats in Ankara Province

Abstract

Since livestock account for most of Türkiye’s agricultural greenhouse gas emissions, strategies for estimating livestock emissions must be developed. Methane emissions per animal category were estimated in this study using the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) Tier 2 method for enteric and manure methane (CH4) emissions in two sheep breeds (Akkaraman and Anatolian Merino) and three goat breeds (Hairy, Angora, Saanen) raised in Ankara province, Türkiye. Average enteric CH4 emission factor (EF) was 9.61 kg CH4 head-1 yr-1, with the highest value of 10.86 kg CH4 head-1 yr-1 in Hairy goats, and lowest 8.55 kg CH4 head-1 yr-1 in Anatolian Merino. Estimated gross energy (GE) was highest in Hairy goats (30.10 MJ head-1 day-1), and lowest in Anatolian Merino (21.73 MJ head-1 day-1). Average dry matter intake (DMI) was 1.40 kg DM head-1 day-1. The total average volatile solids (VS) excretion was estimated at 0.95 kg DM head-1 yr-1, and the average methane emission factor (EF) for animal manure was 0.46 kg CH4 head-1 yr-1. Total mean VS estimate was twice as much as the IPCC default values, and the CH4 EF for animal manure was higher than the IPCC default values. The current study's estimates will be helpful in the creation of the national methane inventory. In case more detailed data are collected to improve population data, subcategories may be expanded, and subgroups may vary by region.

Keywords

• Emission factor
• Enteric
• Goat
• Manure
• Methane
• Sheep

References

1. Aguilera, J. F., & Molina-Alcaide, E. (2021). Enteric methane production in adult sheep of the Segureña breed fed diets containing alkali-treated olive cake. Small Ruminant Research, 194, 106295. https://doi.org/10.1016/j.smallrumres.2020.106295
2. Aktaş, Z., Kaygısız, A., & Sinan, B. A. Ş. (2012). Kahramanmaraş yetiştirici şartlarında Türk Saanen keçilerinin süt verim özellikleri, bazı meme ölçüleri ve SHS arasındaki ilişkiler. KSÜ Doğa Bilimleri Dergisi, 15(4), 7-17.
3. Aktaş, A. H., Dursun, Ş., Halıcı, İ., Demirci, U., Akil, K., & Büyükbaş, L. (2016). Orta Anadolu merinosu koyunların yetiştirici şartlarındaki ergin canlı ağırlıkları ve bazı döl verimi özellikleri. Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi, 13(3).
4. Altın, T. (2001). Koyunlarda süt veriminin laktasyon boyunca değişimi ve farklı yöntemlere göre tahmin edilmesi. Yuzuncu Yıl University Journal of Agricultural Sciences, 11(2), 1-7.
5. Arslan, O., & Bağdatlı. M.C. (2021). Ankara ili içme suy kalite parametrelerinin coğrafi bilgi sistemleri (CBS) ortamında farklı enterpolasyon yöntemleri kullanılarak modellenmesi. Master’s thesis, Nevşehir Hacı Bektaş Veli Universitesi.
6. Aşkan, R., & Aygün, T., (2020). Determination of milk yield traits and some components of milk in Akkaraman crossbred ewes maintained at rural conditions, J. Anim. Prod.,61 (1), 23-31, https://doi.org/10.29185/hayuretim.683693
7. Bell, M. J., Eckard, R. J., & Cullen, B. R. (2012). The effect of future climate scenarios on the balance between productivity and greenhouse gas emissions from sheep grazing systems. Livestock Science, 147(1-3), 126-138. https://doi.org/10.1016/j.livsci.2012.04.012
8. Bhatt, R. S., Sahoo, A., Sarkar, S., Saxena, V. K., Soni, L., Sharma, P., & Gadekar, Y. (2021). Dietary inclusion of nonconventional roughages for lowering enteric methane production and augmenting nutraceutical value of meat in cull sheep. Animal Feed Science and Technology, 273, 114832. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2021.114832

9. Bhatta, R., Ehishi, O., & Kurihara, M., (2007). Measurement of methane production from ruminants. Asian Australas. J. Anim. Sci. 20, 1305–1318.
10. Bolacali, M., & Kucuk, M. (2012). Fertility and milk production characteristics of Saanen goats raised in Muş region. Kafkas Üniversitesi Veteriner Fakültesi Dergisi, 18(3). https://doi.org/10.9775/kvfd.2011.4895
11. Boztepe, S. (2013). Anadolu Merinosu koyunlarında meme tipleri ile meme özellikleri, süt verimi ve bileşenleri arasındaki ilişkiler. Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi, 10(2), 58-69.
12. Ceyhan, A., & Karadağ, O. (2009). Marmara Hayvancılık Araştırma Enstitüsünde yetiştirilen Saanen keçilerin bazı tanımlayıcı özellikleri. Journal of Agricultural Sciences, 15(02), 196-203. https://doi.org/10.1501/tarimbil_0000001091
13. Çolakoğlu, N., & Özbeyaz, C. (1999). Akkaraman ve Malya koyunlarının bazı verim özelliklerinin karşılaştırılması. Tr. J. Veterinary and Animal Sciences. 23, 351-360.
14. Dağ, B., Boztepe, S., & Özbayat, H. İ. (2000). Akkaraman koyunlarında bazı çevresel faktörlerinin kimi verim özelliklerine etkileri ve bu özelliklerin tekrarlanma dereceleri. Hayvancılık Araştırma Dergisi, 10(1-2), 11-16.
15. Danandeh Mehr, A., Sorman, A.U., Kahya, E., & Hesami Afshar, M. (2020). Climate change impact on meteorological drought using SPIand SPEI: case study of Ankara, Turkey. Hydrological Sciences Journal, 65(2), 254-268. https://doi.org/10.1080/02626667.2019.1691218
16. Dellal, G., Cengiz, F., & Cedden, F. (2002). Anadolu Merinosu, Akkaraman, Ile de France x Anadolu Merinosu (F1) ve Ile de France x Akkaraman (F1) Melezi koyunlarda ilk kırkım canlı ağırlığı ve kirli yapağı verimi. Yuzuncu Yıl University Journal of Agricultural Sciences, 12(2), 69-72.
17. Erol, H, Özdemir P, Odabaş, E, Şenyüz, H. H, Ünal, N, & Behrem, S. (2017). Enstitü ve yetiştirici koşullarında Ankara keçilerinde çeşitli verim özelliklerinin araştırılması. Lalahan Hay. Arş. Enst. Dergisi. 57 (1), 1-12.
18. Erol, H. Ünal N, Ünal M., & Akçadağ H. İ. (2014). Gen kaynağı olarak koruma altında yetiştirilen Ankara keçilerinde önemli verim özellikleri. Ankara Üniv Vet Fak Derg, 61, 211-216.
19. Erol, H., Akçadağ, H.İ., Ünal, N., & Akçapınar, H. (2012). Ankara Keçilerinde süt verimi ve oğlaklarda büyümeye etkisi. Ankara Ünv. Vet. Fak. Derg. 59, 129-134.
20. Esen, F., & Özbey, O. (2002). Akkaraman, Sakız x Akkaraman melez (F1) koyunlarda döl ve süt verim özellikleri. Turkish J. Vet. Anim. Sci, 26(3), 503-9.
21. Erişir, Z., & Gürdoğan, F. (2004). Ekstansif şartlarda kıl keçilerinin döl ve süt verim özellikleri. Fırat Üniversitesi Doğu Araştırmaları Dergisi, 2(3), 109-112.
22. Erten, Ö., & Yılmaz, O. (2013). Ekstansif koşullarda yetiştirilen kıl keçilerinin döl ve süt verimi özelliklerinin araştırılması. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Veteriner Fakültesi Dergisi, 24(3), 105-107.
23. EPA (Environment Protection Agency) (2023). United States Environment Protection Agency Report. https://www.epa.gov Access date: 10.11.2024.
24. FAO (Food and Agriculture Organisation). (2006). Livestock's long shadow environmental ıssues and options. http://www.fao.org/3/a-a0701e.pdf Acces date: 03.11.2018.
25. Gürsoy, O. (2006). Economics and profitability of sheep and goat production in Turkey under new support regimes and market conditions. Small Ruminant Research, 62(3), 181-191. https://doi.org/10.1016/j.smallrumres.2005.08.013
26. Hristov, A. N., Ott, T., Tricarico, J., Rotz, A., Waghorn, G., Adesogan, A., Dijkstra, J., Montes, F., Oh, J., Kebreab, E., Oosting, S.J., Gerber, P.J., Henderson, B., Makkar, H.P.S., & Firkins, J.L., (2013). Mitigation of methane and nitrous oxide emissions from animal operations: III. A review of animal management mitigation options. J. Anim. Sci. 91, 5095–5113. https://doi.org/1 10.2527/jas.2013-6585
27. IPCC, (2006). Guidelines for national greenhouse gas ınventories. Volume 4: Agriculture, forestry and other land use. Chapter 10. Emission from livestock and manure management. https://www.ipcc-nggip Access date: 03.11.2018.
28. IPCC, (2019). Refinement to the 2006 IPCC guidelines for national greenhouse gas ınventories. Ed: Calvo Buendia, E., Tanabe, K., Kranjc, A., Baasansuren, J., Fukuda, M., Ngarize S., Osako, A., Pyrozhenko, Y., Shermanau, P. & Federici, S. (eds). Published: IPCC, Switzerland. Access date: 16.12.2019.
29. Kahraman, M., & Yüceer-Özkul, B. (2020). Akkaraman, Bafra ve Bafra x Akkaraman F1 koyunlarda süt verimi ve bazı süt kalitesi özellikleri. Eurasian J Vet Sci, 36(2), 86-95. https://doi.org/10.15312/EurasianJVetSci.2020.264
30. Koyuncu, M. (1990). Köy koşullarında yetiştirilen Kıl keçilerinde kıl verimleri bazı kıl özellikleriyle canlı ağırlık ve vücut ölçüleri arasındaki ilişkiler. Master Thesis. Uludağ Unv. Agr. Fak. https://acikerisim.uludag.edu.tr/entities/publication/00b837cc-ae00-4122-9baf-1202b679536c.
31. Lima, P. R., Apdini, T., Freire, A. S., Santana, A. S., Moura, L. M. L., Nascimento, J. C. S., Rodrigues R. T. S., Dijkstra, J., Garcez Neto, A. F., Queiroz, M. A. A., & Menezes, D. R. (2019). Dietary supplementation with tannin and soybean oil on intake, digestibility, feeding behavior, ruminal protozoa and methane emission in sheep. Animal Feed Science and Technology, 249, 10-17. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2019.01.017
32. Johnson, K. A., & Johnson, D. E. (1995). Methane emissions from cattle. Journal of Animal Science, 73, 2483-2492.
33. Malik, P. K., Kolte, A. P., Baruah, L., Saravanan, M., Bakshi, B., & Bhatta, R. (2017). Enteric methane mitigation in sheep through leaves of selected tanniniferous tropical tree species. Livestock science, 200, 29-34. https://doi.org/10.1016/j.livsci.2017.04.001
34. Moeletsi, M. E. & Tongwane, M. I. (2015). 2004 methane and nitrous oxide emissions from manure management in South Africa. Animals, 5(2), 193-205. https://doi.org/10.3390/ani5020193
35. Özmen, Ö., Kul, S., & Gök, T. (2015). Elazığ ilinde halk elinde yetiştirilen Akkaraman ırkı koyun ve kuzularına ait bazı verim özellikleri. F.Ü. Sağ. Bil. Vet. Dergisi. 29 (2), 81-85.
36. Patra, A. K., & Lalhriatpuii, M. (2016). Development of statistical models for prediction of enteric methane emission from goats using nutrient composition and intake variables. Agriculture, Ecosystems & Environment, 215, 89-99. https://doi.org/10.1016/j.agee.2015.09.018
37. Patra, A. K., Lalhriatpuii, M., & Debnath, B. C. (2016). Predicting enteric methane emission in sheep using linear and non-linear statistical models from dietary variables. Animal Production Science, 56(3), 574-584. https://doi.org/10.1071/AN15505
38. Peşmen, G. (2005). Bolu şartlarında yetiştirilen dişi Saanen keçilerinde çeşitli beden ölçülerinden yararlanarak canlı ağırlığın tahmin edilmesi. Master’s thesis, Afyon Kocatepe Üniversitesi, Sağlık Bilimleri Enstitüsü.
39. Sam, Ş., Uslu, Y., Çetin, M., & Yılmaz, O. (2024). Kıl Keçilerinde vücut ölçüleri kullanılarak canlı ağırlık tahmini üzerine bir çalışma. Hayvan Bilimi ve Ürünleri Dergisi, Journal of Animal Science and Products. 7, 299-111, 2667-4580.
40. Soren, N. M., Sejian, V., Terhuja, M., & Dominic, G. (2017). Enteric methane emission in sheep: Process description and factors influencing production. Sheep production adapting to climate change, 209-233. https://doi.org/10.1007/978-981-10-4714-5_10
41. Steinfeld, H., Gerber, P., Wassenaar, T., Castel, V., Rosales, M., & De Haan, C. (2006). Livestock’s long shadow: environmental issues and options. Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO), Rome, Italy. 408 pg. Available at: http://www.fao.org/
42. Storm, I.M.L.D., Hellwing, A.L.F., Nielsen, N.I., & Madsen, J. (2012). Methods formeasuring and estimating methane emission from ruminants. Animals. 2, 160–183. https://doi.org/10.3390/ani2020160 Şireli, H. D. (1996). Tüm yönleriyle Akkaraman koyunu. Master Thesis, Ankara Ünv, Agricultural Faculty. Ankara.
43. Tölü, C., Savaş, T., & Yurtman, İ. Y. (2009). Türk Saanen keçilerinde canlı ağırlık ve değişimi üzerinde değerlendirmeler. Hayvansal Üretim, 50(1).
44. Tölü, C., Yurtman, İ. Y., & Savaş, T. (2010). Gökçeada, Malta ve Türk Saanen keçi genotiplerinin süt verim özellikleri bakımından karşılaştırılması. Hayvansal Üretim, 51(1), 8-15.
45. TUIK, (2018). Turkey greenhouse gas ınventory,1990 to 2016. Annual report for submission under the framework convention on climate change. Ankara-Turkey.
46. Tuncer, S. S., & Cengiz, F. (2018). Akkaraman, Anadolu Merinosu, Ile de France x Akkaraman (G1) ve Ile de France x Anadolu Merinosu (G1) melezlerinde yapağı verim ve özellikleri. Yuzuncu Yıl University Journal of Agricultural Sciences, 28(3), 353-357.
47. Vatansever, H., & Akçapınar H., (2006). Growth, reproduction and mohair characteristics of Angora Goats of different origines which bred at Lalahan Livestock Research Institute. Lalahan H.AE Derg. 46 (2), 1-11.
48. Yertürk, M., & Odabasıoglu, F. (2007). Doğu ve Güneydoğu Anadolu Bölgesinde yetiştirilen Renkli Tiftik keçilerinin yarı entansif sartlarda verim özelliklerinin araştırılması. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Veteriner Fakültesi Dergisi, 18(2), 45-50.
49. Zervas, G., & Tsiplakou, E. J. A. E. (2012). An assessment of GHG emissions from small ruminants in comparison with GHG emissions from large ruminants and monogastric livestock. Atmospheric Environment, 49, 13-23. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2011.11.039
50. Zhou, J. B., Jiang, M. M., & Chen, G. Q. (2007). Estimation of methane and nitrous oxide emission from livestock and poultry in China during 1949–2003. Energy Policy, 35(7), 3759-3767.