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Applicato per la prima volta nel 2001, in un allevamen-

to del Minnesota (Usa), con l’o-biettivo di migliorare il livello di benessere animale, il sistema di stabulazione su lettiera com-post per vacche da latte si è ormai diffuso consistentemente a livello internazionale. Nelle stalle dove è applicata tale so-luzione, conosciute con il nome statunitense “compost barn”, l’intera superficie della zona di riposo, priva di suddivisioni interne, è destinata ad una par-ticolare tipologia di lettiera che

è costituita da deiezioni anima-li e da una quota di materiale organico variabile, in compo-sizione e quantità, a seconda delle caratteristiche climatiche del luogo di applicazione e delle modalità di gestione. Lo strato di lettiera così costituito viene lavorato con un mezzo meccanico, dotato tipicamente di un erpice a denti fissi, allo scopo di inumare le deiezioni fresche e garantire una costan-te aerazione del substrato. Le lavorazioni, che devono essere effettuate frequentemente e con

regolarità, favoriscono l’instau-razione di processi di degra-dazione aerobici ed incremen-tano l’evaporazione dell’acqua dal substrato garantendo alle bovine una superficie asciutta e confortevole.Oltre che negli Stati Uniti, que-sta soluzione è affermata in Paesi ad elevata vocazione zo-otecnica come Israele, Olanda e Danimarca dove, attualmen-te, è considerata una valida alternativa ai sistemi di stabula-zione libera tradizionali, inclu-se le cuccette (Klaas e Bjerg,

2011). Rispetto a queste ultime infatti, la lettiera compost offre numerosi vantaggi documen-tati nella letteratura scientifica internazionale che riguardano principalmente il benessere animale.

Vantaggi documentatiLa riduzione delle superfici dure e scivolose, abbinata alla

Compost barn, una soluzione amica del benessereDal calo delle patologie podali e delle mastiti al miglioramento delle performance riproduttive e della longevità, i vantaggi della stabulazione su lettiera compost sono molteplici. Ma dove questa tecnica si è imposta vengono tuttavia applicate precise tecniche gestionalilorenzo leso1, Maurizio uberti2, Matteo barbari11Dipartimento di gestione dei sistemi agrari, alimentari e forestali (gesaaf), università di firenze2Veterinario libero professionista

Foto sopra

Una compost barn nello Stato del Kentucky (Usa). L’area di riposo è dotata di un generoso impianto di ventilazione del tipo HVLS (da Bewley et al., 2012)

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pressoché totale eliminazione di scalini e dislivelli all’interno dei locali di stabulazione, si tra-duce in una netta diminuzione delle patologie podali e delle lesioni a carico degli arti (Fulwi-der et al., 2007; Lobeck et al., 2011). L’assenza di manufatti

metallici nelle aree destinate al riposo e la semplificazione del layout di stalla consento-no di ridurre drasticamente le restrizioni comportamentali tipiche della stabulazione su cuccetta con effetti positivi nei riguardi del comportamento

delle bovine e delle interazioni sociali all’interno della mandria (Enders e Barberg, 2007). Al-cune sperimentazioni condotte recentemente negli Stati Uniti hanno evidenziato un migliora-mento delle performance ripro-duttive ed un incremento delle

longevità in bovine stabulate su lettiera compost (Barberg et al., 2007). Altri vantaggi deri-vanti da tale sistema di stabula-

Il sistema di stabulazione su lettiera compost per vacche da latte si è ormai diffuso consistentemente a livello internaziona-

le. Garantire la neutralità del bilancio tra acqua apportata dalle deiezioni animali ed acqua evaporata dal substrato è la chiave per una gestione ottimale di questo tipo di stabulazione. Il mancato rispetto di tale condizione, infatti, è destinato a determinare una scarsa ed incostan-

te igiene degli animali, ma anche un notevole incremento del fabbisogno di materiali da lettiera e quindi dei costi di gestione

Foto sopra

Lavorazione della lettiera. Interessante notare la liberazione di vapore acqueo (da Bewley et al., 2012)

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zione sono da ricercare nella gestione degli effluenti. La forte evaporazione di acqua dalla lettiera consente di ridurre sen-sibilmente le dimensioni delle strutture di stoccaggio dei reflui con conseguente abbattimento dei costi relativi alle fasi di trat-tamento, stoccaggio ed utilizzo agronomico. Tuttavia i vantag-gi offerti dalla lettiera compost, siano essi connessi al benesse-re animale o alle caratteristiche degli effluenti, possono essere ottenuti soltanto tramite una corretta gestione che, come ve-dremo, non è priva di criticità (Klaas e Bjerg, 2011).

Criteri gestionaliLe condizioni igieniche della lettiera, e quindi indirettamente

anche quelle degli animali, di-pendono fortemente dal conte-nuto di umidità del substrato, il cui livello ottimale è compreso tra il 40 ed il 60% (Janni et al., 2007; Bewley et al., 2012). Sebbene tra i sistemi appli-cati nei diversi Paesi vi siano differenze apprezzabili che riguardano i requisiti dimensio-nali della lettiera ed i materiali organici utilizzati, l’obiettivo principale della gestione delle aree di stabulazione su lettiera compost è certamente quello di favorire l’evaporazione dell’ac-qua. Una vacca in lattazione arriva a produrre più di 50 l/giorno di deiezioni con un con-tenuto di sostanza secca pari al 12-13% (Barbari, 1988). Nel caso di lettiere integrali, ovvero

in assenza di sistemi meccanici di evacuazione, per mantenere costante nel tempo il contenuto di umidità risulterebbe neces-sario asportare, tramite eva-porazione, una quantità di ac-qua pari a circa 40 l/capo* giorno (Klaas et al., 2010). La realizzazione di corsie di alimentazione dotate di siste-mi meccanici di asportazione dei reflui può ridurre il carico di deiezioni sulla lettiera del 30-40% (Villettaz Robichaud et al., 2011). Nel caso di let-tiera nella sola zona di riposo è quindi possibile considerare un apporto di deiezioni pari a circa 32-35 l/capo* giorno e, di conseguenza, un fabbi-sogno evaporativo superiore ai 25 l/capo* giorno. Garantire

la neutralità del bilancio tra ac-qua apportata dalle deiezioni animali ed acqua evaporata dal substrato è la chiave per una gestione ottimale di questo tipo di stabulazione. Il mancato rispetto di tale condizione, in-fatti, è destinato a determinare una scarsa ed incostante igie-ne degli animali, ma anche un notevole incremento del fabbi-sogno di materiali da lettiera e quindi dei costi di gestione.

Parametri ambientaliFatte queste premesse, è conveniente analizzare, sep-pure brevemente, i meccanismi che regolano l›evaporazione dell›acqua dalla lettiera com-post al fine di comprendere le tecniche gestionali sviluppate

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nei Paesi in cui tale soluzione è ormai affermata.Durante l›evaporazione, le mo-lecole di acqua che si trovano sulla superficie esposta all›aria passano dalla fase liquida a quella gassosa. Tale processo avviene spontaneamente, ma richiede elevati quantitativi di energia che è ottenuta sottra-endo calore all›ambiente cir-costante. La quantità di acqua evaporata, dunque, dipende in primo luogo dalla disponibilità energetica dell›ambiente o, in altri termini, dalla temperatura. Ad alte temperature ambientali corrispondono elevati poten-ziali evaporativi. Oltre che dalla temperatura, la quantità di acqua asportata con l›evaporazione è influen-

zata dal contenuto di umidità dell›aria. A pressione atmosfe-rica, infatti, la spontaneità del passaggio alla fase gassosa è caratteristica anche del proces-so inverso, la condensazione. È la differenza di velocità tra i due processi a determinare il quantitativo di acqua evapo-rata nell’unità di tempo. Tale differenza è funzione del livello di saturazione dell’aria, meglio conosciuto come umidità rela-tiva. Alla saturazione dell’aria, o ad umidità relativa pari a 100%, la quantità di acqua che passa allo stato gassoso è uguale a quella che ritorna alla fase liquida. In tale situazione dunque, non vi sono apparenti scambi idrici tra le due fasi e, in termini pratici, non è possi-

bile asportare acqua dalla let-tiera per evaporazione. Altre caratteristiche dell›ambiente in grado di influire sul processo evaporativo sono da ricerca-re nella velocità dell’aria e nell›irraggiamento solare. La velocità dell›aria che scorre a ridosso della superficie della lettiera, e quindi anche dell’ac-qua, ha l›effetto di sostituire l›aria satura di vapore adia-cente al substrato con aria pro-veniente da zone più distanti che generalmente ha un tenore di umidità inferiore. Tuttavia, se da un lato l’incremento di velo-cità dell’aria è sicuramente po-sitivo poiché in grado di favo-rire l’evaporazione dell’acqua, dall’altro bisogna considerare che una velocità dell’aria ec-

cessiva, specie a temperature ambientali molto basse, è desti-nata a determinare un’ingente sottrazione di calore dalla let-tiera limitando di conseguenza l’energia disponibile per il pro-cesso evaporativo e per quelli di degradazione della sostan-za organica (Smits e Aarnink, 2009). La ventilazione è comunque da considerare uno degli aspetti di maggiore rilevanza per quan-to riguarda la gestione delle aree di stabulazione su lettiera compost. I sistema di ventila-zione attiva, con riferimento particolare ai già ampiamente diffusi destratificatori o venti-latori HVLS (High Volume Low Speed), possono rappresenta-re un valido strumento per ga-

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rantire un adeguato ricambio d’aria all’interno dei ricoveri ed incrementare l’evaporazione di acqua dalla lettiera. Ciò nono-stante, le caratteristiche degli edifici destinati ad ospitare le aree di stabulazione su lettiera compost rivestono un interesse ancora maggiore poiché in grado di modificare sostanzial-mente, oltre alla ventilazione, altre importanti caratteristiche dell›ambiente interno, tra cui l›irraggiamento solare. Come già discusso, uno dei principali fattori in grado di li-mitare l›asportazione di acqua dalla lettiera è la disponibilità energetica dell›ambiente in cui avviene il processo evapo-rativo. La radiazione solare è un›importante fonte di energia che può essere utilizzata per favorire l›evaporazione. Le co-perture opache utilizzate per la

realizzazione dei ricoveri zoo-tecnici «tradizionali», però, im-pediscono alla luce di raggiun-gere direttamente l›ambiente interno. L›utilizzo di serre con copertura trasparente per la re-alizzazione di ricoveri zootec-nici, pratica già diffusa in Olan-da, consente l›irraggiamento diretto delle superfici interne. Questo tipo di struttura, inol-tre, garantisce un controllo ot-timale della ventilazione ed un elevato livello di illuminamento che, sebbene ampiamente sot-tovalutato, ha importanti effetti nei confronti della salute e del comportamento degli animali. L›applicazione delle serre nel settore della zootecnia da lat-te sta riscuotendo un discreto interesse anche in Italia, dove si stanno sviluppando strutture dotate di specifici sistemi per l›ombreggiamento e la ventila-

zione in grado di garantire, an-che durante il periodo estivo, condizioni ambientali idonee alle bovine in produzione.Per quanto le caratteristiche de-gli edifici e la ventilazione pos-sano rivestire un forte interesse, temperatura e contenuto di umidità dell›aria sono da con-siderare come fattori limitanti del potenziale evaporativo dell›ambiente a cui è esposta la lettiera compost. Nelle zone a clima temperato, infatti, le condizioni tipiche del periodo invernale, caratterizzato da basse temperature e tassi di umidità relativa sostenuti, deter-minano alcune problematiche relative al controllo dell’umidità della lettiera. Tuttavia, oltre ai parametri ambientali, anche le caratteristiche della lettiera sono in grado di modificare sensibilmente l’asportazione di acqua per evaporazione.

La lettieraIl processo evaporativo coin-volge le molecole di acqua contenute nella lettiera che si trovano a contatto con l’aria. E’ ovvio quindi come la superfi-cie della lettiera sia da ritenere il principale parametro in gra-do di modificare il quantitativo totale di acqua asportata per evaporazione. Come ampia-mente documentato nella let-teratura internazionale, infatti, garantire ad ogni bovina una superficie di lettiera adeguata al potenziale evaporativo è un requisito fondamentale per il corretto funzionamento di tale sistema di stabulazione (Janni et al., 2007). Nelle compost barn, i valori ottimali di spa-

zio per capo relativi alla sola zona di riposo possono variare da un minimo di 8-9 m2/capo fino ad un massimo di oltre 25 m2/capo (Klaas e Bjerg, 2011). I motivi che determina-no tale ampio campo di varia-zione sono da ricercare nella numerosità dei fattori in grado di modificare il bilancio idri-co della lettiera. I processi di degradazione della sostanza organica che si svolgono all’in-terno del substrato per opera di una vasta flora microbica pos-sono produrre notevoli quantità di energia. L’incremento di tem-peratura della lettiera che ne consegue favorisce fortemente l’evaporazione dell’acqua. Ol-tre a rappresentare un valido strumento per il controllo del contenuto di umidità, l’attività di degradazione che si svolge all›interno della lettiera consen-te di limitare la proliferazione di microrganismi patogeni, sia tramite un effetto diretto dovuto all›intensa competizione biolo-gica, sia tramite un effetto in-diretto derivato dall›incremento di temperatura. Al fine di favorire la popolazione mi-crobica «utile», è necessario mantenere all’interno della lettiera condizioni ottimali per la crescita di tale tipologia di organismi. In questo senso i fat-tori di maggiore interesse sono la disponibilità di ossigeno ed il rapporto carbonio/azoto del substrato, oltre ovviamente a temperatura ed umidità. Trami-te una corretta gestione delle aree di stabulazione, tali para-metri possono essere mantenuti entro livelli ottimali.Le lavorazioni di rimescolamen-

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to ed aerazione della lettiera, che devono essere effettuate con una frequenza di almeno una volta al giorno, favorisco-no l›evaporazione, consento-no di incorporare le deiezioni fresche e, soprattutto, di ap-portare ossigeno al substrato. Quest›ultimo aspetto assume un›importanza centrale ed è l›elemento caratterizzante del sistema di stabulazione su let-tiera compost. Analogamente ad un normale processo di compostaggio, la presenza di ossigeno all›interno della lettiera porta ad una rapida degradazione della sostanza organica che rilascia ingenti quantitativi di energia sottofor-ma di calore. Se gestita cor-rettamente, la lettiera compost

dovrebbe presentare, ad una profondità di circa 20 cm, una temperatura superiore a 40°C (Bewley et al., 2012). Naturalmente l’ossigeno è solamente uno dei numerosi elementi utilizzati dalla flora microbica della lettiera. Seppu-re con un approccio estrema-mente semplificato, si possono considerare il contenuto di car-bonio e di azoto come fattori limitanti della crescita dei mi-crorganismi. Di grande interes-se risulta essere il rapporto tra questi elementi, detto rapporto carbonio/azoto o rapporto C/N, per cui si possono consi-derare ottimali valori compresi tra 25:1 e 30:1 (Bewley et al., 2012). Le deiezioni prodotte dalle bovine presentano tipi-

camente elevati tenori di azoto che quindi risulta ampiamente disponibile. Un contenuto ec-cessivo di questo elemento, tuttavia, può inibire l’attività microbica con rapido peggio-ramento delle condizioni del-la lettiera ed incremento delle emissioni ammoniacali. Al fine di mantenere il rapporto carbo-nio/azoto entro valori adegua-ti, alla lettiera possono essere aggiunte matrici organiche ad elevato contenuto di carbonio. I materiali di elezione per questo tipo di gestione sono i residui della lavorazione del legno: segatura, trucioli e cippato. Il costo elevato di questi materia-li, segatura in particolare, ha spinto un gruppo di ricerca sta-tunitense a sperimentare alcuni

materiali alternativi. I risultati ot-tenuti sono incoraggianti ed in-dicano che, con una gestione appropriata ed adeguati spazi per capo, è possibile mantene-re le condizioni igieniche della lettiera utilizzando una vasta gamma di matrici organiche. Per poter essere considerato adatto a questo tipo di utilizzo, però, un materiale da lettiera deve presentare un’integrità strutturale che consenta di so-stenere il peso degli animali, una dimensione massima delle particelle di 2,5 cm, un conte-nuto di umidità inferiore al 25% ed un buon potere adsorbente (Shane et al., 2010). L’ultima caratteristica che è necessario esaminare è la profondità della lettiera. Fino

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ad ora abbiamo considerato l’incremento della superficie di contatto con l’aria uno strumen-to per mantenere sotto control-lo il contenuto di umidità della lettiera. Tuttavia bisogna consi-derare che la superficie su cui avviene l’evaporazione è coin-volta anche da una dispersione termica la cui intensità è funzio-ne, soprattutto, della temperatu-ra dell’aria. Al fine di garantire l’energia necessaria al passag-gio di fase dell’acqua e man-tenere una temperatura adatta a sostenere la crescita della flora batterica “utile”, il calore prodotto dai processi di de-gradazione della sostanza or-ganica deve essere mantenuto all’interno del substrato (Smits e Aarnink, 2009). In tal senso la profondità della lettiera gioca un ruolo fondamentale poiché in grado di modificare diretta-mente l’estensione della superfi-cie esposta all’aria per unità di volume. Con una profondità di 1 m, per un volume di substrato pari a 1 m3, risulterà esposta all’aria, e quindi allo scambio termico, una superficie di 1 m2. Il rapporto tra superficie e volume, dunque, risulta uguale a 1 m2/m3. Passando ad una profondità di 0,25 m tale rap-porto risulterà pari a 4 m2/m3. Seppure banale, questo esem-pio è utile per capire la natura esponenziale della relazione che lega la profondità alla superficie esposta per unità di volume e quindi, indiretta-mente, anche a temperatura e contenuto di umidità della let-tiera. Così come la superficie per capo, infatti, la profondità assume una rilevanza tale da

rappresentare un elemento di-stintivo dei sistemi di stabula-zione su lettiera compost diffusi nel mondo.

Tipologie differentiLa soluzione statunitense, che è la prima in ordine cronologi-co ad essere stata applicata, prevede superfici per capo re-lativamente ridotte abbinate a profondità del substrato eleva-te. Per motivi che sono ricondu-cibili alle caratteristiche clima-tiche della zona settentrionale degli Stati Uniti, per favorire l’evaporazione si sfrutta princi-palmente il calore prodotto dai processi di degradazione della sostanza organica. Valori tipici di superficie relativa alla sola area di riposo si possono indi-viduare in circa 10 m2/capo mentre la profondità delle let-tiere può arrivare fino a 1,2 m. I materiali ampiamente più utilizzati sono la segatura ed i trucioli di legno (Janni et al., 2007). Tipicamente nelle com-post barn americane, la lettiera esausta viene asportata dalle aree di stabulazione due volte all’anno, in primavera ed in autunno (Bewley et al., 2012). Nella tipologia sviluppata in Israele invece, lo spazio per capo è molto ampio, general-mente compreso tra 15 e 20 m2/capo per le stalle dotate di

sistemi di asportazione dei re-flui in corsia di alimentazione, ed oltre 25 m2/capo nel caso di lettiere integrali (Klaas et al., 2010). Le superfici elevate, ma anche le caratteristiche del clima israeliano, caratterizzato da temperature elevate e ridotti tassi di umidità, consentono di mantenere la lettiera in adegua-te condizioni igieniche senza l’utilizzo di materiali assorbenti. In alcuni allevamenti, durante il periodo estivo, gli elevati tassi di evaporazione consentono di aggiungere periodicamente alla lettiera i liquami provenien-ti dalle corsie di alimentazione riducendo in tal modo i costi di stoccaggio e spandimento delle deiezioni (Klaas e Bjerg, 2011). Attualmente la stabu-lazione su lettiera compost è indicata come la soluzione più apprezzata negli allevamenti di vacche da latte israeliani. Altre soluzioni di notevole in-teresse sono state sviluppate in Olanda dove, è doveroso segnalarlo, l’Università di Wa-geningen sta portando avanti un’intensa attività di ricerca che ha consentito di individua-re alcuni interessanti sistemi di stabulazione libera alternativi alla cuccetta (Galama, 2011). Tra queste vi sono due tipolo-gie di lettiera compost appli-cabili nella zona climatica del

Nord Europa. La prima, simile alla soluzione israeliana per le superfici messe a disposizio-ne di ogni animale, prevede l’utilizzo come materiale da lettiera di compost ottenuto dalla frazione organica dei ri-fiuti urbani o da scarti vegetali. Questo tipo di lettiera ha una profondità minima di 0,5 m. La seconda, definita come lettiera “composting”, ha una profondi-tà più elevata (0,8-1 m) ed è composta da deiezioni animali e materiali lignocellulositici, in particolare cippato di legno. Un sistema di aerazione forza-ta integrato nella pavimentazio-ne al di sotto della lettiera, che è stato sviluppato nell’ambito di un progetto di ricerca finan-ziato dall’Unione Europea, ga-rantisce un costante apporto di ossigeno al substrato con con-seguente instaurazione di pro-cessi di degradazione aerobici fortemente esotermici. Le eleva-te temperature che raggiungo-no gli stati profondi di questo tipo di substrato (fino a 55°C) incrementano sensibilmente l’evaporazione dell’acqua e contribuiscono a limitare la proliferazione di microrganismi patogeni. Questa soluzione consentirebbe di mantenere gli animali in adeguate condizioni igieniche con superfici di lettie-ra molto ridotte, pari a circa 8-9 m2/capo. n

La bibliografia citata è disponi-bile presso gli autori

Foto a Fianco

Una compost barn olandese. La struttura del ricovero è una serra con copertura in film plastico trasparente. Si nota l’elevato livello di illuminamento interno