MILK AND CULL COWS TRAITS, PRODUCTIVITY AND ENVIRONMENTAL FOOTPRINT OF PUREBRED HOLSTEIN AND 3-BREED ROTATIONLA CROSSBREEDING COWS FROM VIKING RED, MONTEBELIARDE AND HOLSTEIN SIRES

In the last decade, the interest of the research in crossbreeding systems has grown due to the beneficial effects in improving functional traits, such as fertility, longevity and health related traits. Among crossbreeding programs, a scheme involving Viking Red, Montebeliarde and Holstein (HO) sires, marketed as ProCROSS, had risen a growing interest from the dairy sector. Therefore, this thesis aimed at comparing the performances of purebred HO and crossbred cows originated within this crossbreeding scheme in terms of mineral composition of milk, carcass attributes and value of cull cows, body traits and production efficiency and individual environmental footprint of cows reared in two different dairy farming systems. In the first chapter, the detailed mineral profiles of milk from purebred HO and four generations of crossbred (CR) cows were compared. Individual milk samples were collected from 120 multiparous cows and analyzed for macrominerals, essential and environmental microminerals. This study has evidenced that the milk mineral profile of CR was comparable to that of milk from HO cows, while variations in the macro- and micromineral profiles were greater among different CR generations than between purebreds and crossbreds. The second chapter aimed at comparing carcass attributes and value of cull cows derived from the ProCROSS program compared to that of purebred HO cows. Data, collected on 1814 cull cows kept in one herd and slaughtered in four slaughterhouses, concerned the weights, fleshiness and fatness scores, the overall value and the price of carcasses. The study revealed that the carcasses of the crossbred cull cows were heavier, better graded for fleshiness and fatness, reached higher prices, and had a total value nearly €100 greater than the carcasses of their purebred HO herd-mates. The third chapter dealt with the comparison between purebred HO and CR cows with respect to a set of body measurements and body condition score (BCS), used as predictors of the net energy requirements for maintenance (NEm), and to production traits based on milk and milk nutrients yields used together with NEm to predict metrics of cows' production efficiency. Data were collected on 791 cows and used to compute NEm based on metabolic weight (NEm_MW) and on body protein mass (NEm_PM). This study evidenced that differences in milk production between the CR and purebred cows were no longer significant when referred to body composition of cows, suggesting that the crossbreds and purebreds have the same productive ability and efficiency per unit of body protein mass. The fourth chapter explored the effects of the ProCROSS crossbreeding program on the individual environmental footprint of cows using an individual Life Cycle Assessment (LCA) derived approach. Data on 564 cows concerned herd life and lifetime production traits, body weights and measures, used to estimate feed intake and energy requirements; thse data were used together with collective herd data regarding farm management traits to compute the following impact categories: global warming potential, acidification and eutrophication potentials and land occupation. Compared to purebred HO cows, CR had longer herd life and productive days, greater production of fat plus protein in life and per day of life, greater BCS and carcass value (+20%). Hence, emissions of CR cows resulted nominally greater for lifetime but lower per day of life and per kg of fat plus protein yielded in the whole career. Moreover, CR cows had lower emissions per unit of gross income and tended to have greater income over feed costs per unit of impact. The results evidenced that, compared to HO, crossbred cows had improved milk composition qualities, carcass attributes and health condition at culling, different body composition but comparable production efficiency, and lower emissions per fat plus protein and per unit of gross income.

Nell'ultimo decennio, l'interesse della ricerca nei sistemi di incrocio è aumentato grazie agli effetti benefici sul miglioramento di caratteri funzionali, come fertilità, longevità e caratteri legati alla salute. Tra i programmi di incrocio, uno schema che utilizza tori di razza Viking Red, Montebeliarde e Holstein (HO), commercializzato come ProCROSS, ha suscitato un crescente interesse nel settore lattiero-caseario. Pertanto, questa tesi mira a confrontare le prestazioni di vacche di razza pura HO e di vacche meticce (CR) originate all'interno di questo schema di incrocio in due diversi allevamenti lattiero-caseario. Nel primo capitolo sono stati confrontati i profili minerali del latte di vacche di razza pura HO e di quattro generazioni di CR. Sono stati raccolti campioni di latte da 120 vacche e ne sono stati analizzati i macrominerali, i microminerali essenziali e ambientali. Questo studio ha evidenziato che il profilo minerale del latte delle CR era paragonabile a quello del latte di vacche HO, mentre le variazioni nei profili macro e microminerali del latte erano maggiori entro le diverse generazioni di CR rispetto a quello tra HO e CR. Nel secondo capitolo vengono confrontate le caratteristiche e il valore della carcassa di vacche da riformare ottenute all’interno dello schema d’incrocio ProCROSS rispetto a quelle delle vacche di razza pura HO. I pesi, i punteggi su carnosità e grasso, il valore complessivo e il prezzo delle carcasse sono stati raccolti da 1814 vacche allevate in una mandria e macellate in quattro macelli. Le carcasse delle CR sono risultate più pesanti, meglio classificate per carnosità e grassezza, con prezzi più elevati e un valore totale di quasi € 100 superiore rispetto alle carcasse delle HO. Nel terzo capitolo sono stati confrontati un insieme di misurazioni corporee, stima delle riserve corporee (BCS), fabbisogni energetici di mantenimento (NEm), caratteri di produzione del latte e rese utilizzati per prevedere delle metriche di efficienza produttiva tra vacche di razza pura HO e CR. I dati sono stati raccolti su 791 vacche e utilizzati per calcolare NEm in base al peso metabolico e alla massa proteica corporea. Questo studio ha evidenziato che le differenze nella produzione di latte tra la CR e le HO non sono rilevanti se riferite alla composizione corporea delle vacche, suggerendo che CR e HO abbiano la stessa capacità produttiva ed efficienza per unità di massa proteica corporea. Il quarto capitolo riporta uno studio sugli effetti dello schema d’incrocio ProCROSS sull'impronta ambientale individuale delle vacche utilizzando un approccio derivato dalla valutazione del ciclo di vita (LCA). Sono stati collezionati dati da 564 vacche su vita produttiva, produzione di latte in vita, pesi e misure corporee utilizzati per stimare l’ingestione alimentare e il fabbisogno energetico; questi dati sono stati utilizzati insieme ai dati collettivi sulla mandria relativi alle caratteristiche di gestione dell'allevamento per calcolare 4 categorie di impatto. Rispetto alle vacche di razza pura HO, le CR hanno vissuto più a lungo e più giorni produttivi, hanno prodotto più grasso e proteina nel latte in vita e per giorno di vita, esibendo un BCS più alto e un più elevato valore della carcassa (+20%). Le emissioni sono risultate perciò nominalmente maggiori sull’intera vita ma inferiori per giorno di vita, per kg di grasso e proteine prodotti e per unità di reddito lordo, e infine hanno raggiunto un maggiore reddito netto rispetto ai costi di alimentazione per unità di impatto. Dai risultati di questa tesi si evince dunque che, rispetto alle HO, le vacche meticce hanno migliore qualità della composizione del latte, caratteristiche della carcassa e condizioni di salute al momento della macellazione, hanno poi diversa composizione corporea ma un’efficienza produttiva comparabile e minori emissioni per grasso più proteine e per unità di reddito lordo.