Agronomie 23 (2003) 235-247
DOI: 10.1051/agro:2002087

Modelling Productivity and Nitrate Leaching in a Simulated Dairy Farm

Cairistiona Frances Elizabeth Topp^a and Malcolm B. McGechan<sup>b

a</sup>  Agricultural and Food Economics Department, Management Division, SAC Auchincruive, Ayr, KA6 5HW, UK
^b  Land Management Department, Environment Division, SAC Edinburgh, Bush Estate, Penicuik, Edinburgh, EH26 0PH, UK

(Received 18 March 2002; accepted 2 July 2002)

Abstract
Dairy farmers are faced with the challenge of balancing trade-offs between productivity, and hence profitability, and protection of the environment. An integrated simulation model of the dairy system has been used to explore impacts of varying fertiliser application rates and stocking densities on these trade-offs. The winter requirement for silage was found to be an important determinant of the carrying capacity throughout the year. Increasing fertiliser application rates tends to increase the carrying capacity and also reduce the degree of variability between years. However, nitrate leaching and denitrification losses increase as fertiliser and stocking rates increase. The losses from a permanent pasture tend to be higher than those observed for ley pastures. Congregation of cows in small areas results in substantial increases in leaching losses and hence increased risk of environmental damage compared to an even spatial distribution over the whole area. The modelling framework provides a tool with which to explore optimum management strategies on a practical dairy farm.

Résumé
Simulation de la productivité et des pertes nitriques dans un système d'élevage laitier modélisé. Les producteurs de lait sont confrontés au problème de l'établissement de l'équilibre entre la productivité, et par conséquent la rentabilité, et la préservation de l'environnement. Un modèle de simulation intégré du système laitier a été employé pour étudier l'impact de différentes doses d'engrais et de charge en animaux sur ces équilibres. Les besoins en ensilage pour l'hiver se sont avérés être une cause déterminante de la charge en bétail pour l'ensemble de l'année. L'augmentation des doses d'engrais a tendance à accroître la capacité de charge et à également réduire la variabilité interannuelle. Cependant, les pertes par lixiviation et par dénitrification augmentent avec les applications d'engrais et la charge en bétail. Les pertes à partir des prairies permanentes tendent à être plus importantes que celles observées pour les prairies temporaires. Le groupement des vaches sur des espaces réduits induit des augmentations de pertes par lixiviation et, par conséquent, a de plus grands risques de dommages environnementaux comparativement à une distribution spatiale plus uniforme, couvrant les zones entières. Le modèle fournit un outil qui permet d'explorer les stratégies optimales de gestion en production laitière.

Key words: systems model / silage production / economic performance / nitrogen leaching

Mots clés : modèle de systèmes / production d'ensilage / performance économique / lessivage d'azote

Correspondence and reprints: Cairistiona Frances Elizabeth Topp
    e-mail: K.Topp@au.sac.ac.uk

Communicated by Gérard Guyot (Avignon, France)

© INRA, EDP Sciences 2003