Environmental and economic impacts of feeding strategies in Costa Rican dairy farms.


  • Juan Pablo Iñamagua-Uyaguari Centro Agronómico Tropical de Investigación y Enseñanza, CATIE.
  • Andreas Jenet Centro Agronómico Tropical de Investigación y Enseñanza, CATIE.
  • Leonardo Gabriel Alarcón-Guerra Centro Agronómico Tropical de Investigación y Enseñanza, CATIE.
  • Sergio José Vilchez-Mendoza Centro Agronómico Tropical de Investigación y Enseñanza, CATIE.
  • Francisco Casasola-Coto Centro Agronómico Tropical de Investigación y Enseñanza, CATIE.
  • Michael A Wattiaux Universidad de Wisconsin - Madison, Departamento de Ciencia Láctea. Wisconsis, Estados Unidos.




tropical dairy farms, income over feed cost, feeding cost, GHG emissions, methane, nitrous oxide.


The aim of this study was to analyze feeding practices in Costa Rica’s dairy farms and their influence on greenhouse gas emissions (GHG). Methane (CH4), nitrous oxide (N2O), and income over feed cost (IOFC) were evaluated. This study was carried out at 104 dairy farms, which were distributed within a range of altitude from 1000 to 2400 meters above sea level. Using cluster analysis based on type of feed, grazing period, areas of forage and pastures; four feeding strategies were identified, which included different proportions of feed categories in daily rations. Emissions expressed as carbon dioxide equivalent per kilo of fat and protein corrected milk (CO2eq/FPCM) were higher for forage feeding strategies and lower for farms found in higher altitudes. Concentrate feed accounted for the higher cost in all feeding strategies, and represented more than 50% in the intensive concentrate based production system, whereas the costs of fertilizers were higher in pasture based feeding strategies. Income from milk sales was higher for the concentrate based feeding strategy. However, IOFC was the same for all feeding strategies in spite of the large differences in daily milk production. Feeding strategies influenced GHG emissions and feeding costs. Feeding strategies associated with lower GHG emissions within the farm were more dependent from external inputs.


Download data is not yet available.


Amador, M., J.C. Rodríguez, y A. Arroyo. 2010. Dinámica del rendimiento y digestibilidad del king grass en tres frecuencias de corte. Tierra Trop. 6:63-69.

Baars, R. 1998. Nutrition management, nitrogen efficiency, and income over feed cost on dairy farms in Costa Rica. J. Dairy Sci. 81:801-806.

Balzarini, M.G., L. Gonzalez, M. Tablada, F. Casanoves, J.D. Rienzo, y C.W. Robledo. 2008. Manual de usuario, versión 2008. Editorial Brujas, Córdoba, ARG.

Bannink, A., J.L. Ellis, N. Mach, J.W. Spek, and J. Dijkstra. 2013. Interactions between enteric methane and nitrogen excretion in dairy cows. Advances in Anim. Biosci. 4:19-27. doi: 10.1017/S2040470013000277

Bargo, F., L.D. Muller, J.E. Delahoy, and T.W. Cassidy. 2002. Performance of high producing dairy cows with three different feeding systems combining pasture and total mixed rations. J. Dairy Sci. 85:2948-2963. doi: 10.3168/jds.S0022-0302(02)74381-6

Buza, M.H., L.A. Holden, R.A. White, and V.A. Ishler. 2014. Evaluating the effect of ration composition on income over feed cost and milk yield. J. Dairy Sci. 97:3073- 3080. doi: 10.3168/jds.2013-7622.

Chacón, A.R., J. Montenegro, y J. Sasa. 2009. Inventario nacional de gases con efecto invernadero y absorción de carbono en Costa Rica en el 2000 y 2005. Instituto Metereológico Nacional, San José, CRC.

Chacón-Hernández, P.A., y C.F. Vargas-Rodríguez. 2010. Consumo de Pennisetum purpureum cv. King Grass a tres edades de cosecha en caprinos. Agron. Mesoam. 21:267-274.

Conover, W.J. 1999. Practical nonparametric statistics. John Wiley & Sons, Inc., NY, USA.

Cottle, D., J. Nolan, and S. Wiedemann. 2011. Ruminant enteric methane mitigation: a review. Anim. Prod. Sci. 51:491-514.

Dong, H., J. Margino, T.A. McAllister, J.D. Hatfield, D.E. Johnson, K.R. Lassey, M.A. de Lima, A. Romanovskaya, D. Bartram, D. Gibb, and J.H. Jr. Martin. 2006. Emission from livestock and manure management. In: S. Eggleston et al., editors, 2006 IPCC Guidelines for national greenhouse gas inventories. Vol 4, Agriculture, forestry and other land use. Intergovernmental panel on Climate Change, Hayacama, JPN. p. 10.7-10.82.

Di Rienzo J.A., F. Casanoves, M.G. Balzarini, L. González, M. Tablada, y C.W. Robledo. 2014. InfoStat, versión 2008. Grupo InfoStat, FCA, Universidad Nacional de Córdoba, ARG.

FAOSTAT. 2014. Food and Agriculture Organization of the United Nations. Statistical Database. http:// faostat3.fao.org/browse/R/RL/S (Consultado 13 de junio 2014).

Gollnow, S., S. Lundie, A.D. Moore, J. McLaren, N. van Buuren, P. Stahle, K. Christie, D. Thylmann, and T. Rehl. 2014. Carbon footprint of milk production from dairy cows in Australia. Int. Dairy J. 37:31-38. doi: 10.1016/j.idairyj.2014.02.005

Hardie, C.A., M. Wattiaux, M. Dutreuil, R. Gildersleeve, N.S. Keuler, and V.E. Cabrera. 2014. Feeding strategies on certified organic dairy farms in Wisconsin and their effect on milk production and income over feed costs. J. Dairy Sci. 97:4612-4623. doi:10.3168/jds.2013- 7763

Houghton, J.T., L.L. Meira Filho, B.A. Callander, N. Harris, A. Kattenberg, and K. Maskell. 1996. Climate change 1995. The science of climate change. Cambridge University Press, Cambridge, GBR.

IDF (International Dairy Federation). 2010. A common carbon footprint approach for dairy: The IDF guide to standard lifecycle assessment methodology for the dairy sector. International Dairy Federation, Brussels, BEL.

IMN (Instituto Metereológico Nacional). 2014. Factores de emisión de gases efecto invernadero. San José, CRC.

Jiménez-Castro, J.P., y J.A. Elizondo-Salazar. 2014. Balance de nitrógeno en fincas para la producción de leche en Costa Rica. Agron. Mesoam. 25:151-160.

Johnson, K.A., and D.E. Johnson. 1995. Methane emissions from cattle. J. Animal Sci. 73:2483-2492.

Madriz, J.A. 2013. Situación actual y perspectivas del sector lácteo costarricense: visión de la Cámara Nacional de Productores de Leche. Comunicación presentada en: XX Congreso Nacional lechero. 4-5 dic. San Carlos, CRC.

MAG (Ministerio de Agricultura y Ganadería). 2013. Concepto NAMA fincas ganaderas. MAG, San José, CRC.

Mata, L. 2011. Tabla de composición de materias primas usadas en alimentos para animales. Centro de Investigaciones en Nutrición Animal (CINA), San José, CRC.

MIDEPLAN (Ministerio de Planificación Nacional y Política Económica). 2010. Plan Nacional de Desarrollo 2011- 2014. “María Teresa Obregón Zamora”, MIDEPLAN, San José, CRC.

MINAET (Ministerio de Ambiente, Energía y Telecomunicaciones). 2009. Estrategia nacional de cambio climático. Editorial Calderón y Alvarado S.A., San José, CRC.

Montenegro, J., y S. Abarca. 2001. Importancia del sector agropecuario costarricense en la mitigación del calentamiento global. MAG/IMN, San José, CRC.

Mora, C.V. 2001. Fijación, emisión y balance de gases de efecto invernadero en pasturas en monocultivo y en sistemas silvopastoriles de fincas lecheras intensivas de las zonas altas de Costa Rica. Tesis MSc, CATIE, Turrialba, CRC.

Mora, M.A., y C.B. Figueroa. 2005. Producción de forraje y calidad nutricional de variedades de Pennisetum purpureum en la Meseta Central de Costa Rica. Agron. Mesoam. 16:37-43.

NRC (National Research Council). 2001. Nutrient requirements of dairy cattle. 7 rev. ed. 2001. The National Academies Pres, USA.

Oenema, O., N. Wrage, G. Velthof, J.W. Groenigen, J. Dolfing, and P. Kuikman. 2005. Trends in global nitrous oxide emissions from animal production systems. Nutr. Cycl. in Agroecosyst. 72:51-65. doi: 10.1007/s10705-004-7354-2

Ortiz, M.E. 2009. Atlas digital de Costa Rica 2008. CD-Rom. Instituto Tecnológico de Costa Rica, Cartago, CRC.

Patel, M., E. Wredle, G. Börjesson, R. Danielsson, A.D. Iwaasa, E. Spörndly, and J. Bertilsson. 2011. Enteric methane emissions from dairy cows fed different proportions of highly digestible grass silage. Acta Agriculturae Scandinavica: Section A. Anim. Sci. 61:128-136. doi:10.1080/09064702.2011.616216.

Sánchez, J.M., L. Piedra, y H. Soto. 1998. Calidad nutricional de los forrajes en zonas con niveles bajos de producción de leche, en la zona norte de Costa Rica. Agron. Costarricense 22(1):69-76.

Sánchez, J.M., y H. Soto. 1996. Estimación de la calidad nutricional de los forrajes del cantón de San Carlos. I. Materia seca y componentes celulares. Rev. Nutr. Anim. Trop. (Costa Rica) 3(1):3-1

Sánchez, J.M., y H. Soto. 1999a. Calidad nutricional de los forrajes de una zona con niveles medios de producción de leche en el trópico húmedo del norte de Costa Rica. Agron. Costarricense 23(2):165-171.

Sánchez, J.M., y H. Soto. 1999b. Niveles de energía estimada en los forrajes de un distrito de mediana producción lechera, Fortuna de San Carlos, en la zona norte de Costa Rica. Agron. Costarricense 23(2):179-185.

Schils, R.L.M., J. Eriksen, S.F. Ledgard, T.V. Vellinga, P.J. Kuikman, J. Luo, S.O. Petersen, and G.L. Velthof. 2013. Strategies to mitigate nitrous oxide emissions from herbivore production systems. Animal 7(Supplements1):29-40. doi:10.1017/ S175173111100187X

Scott, R. 1986. Cheesemaking practice. 2 ed. Springer Science, USA.

Sehested, J., T. Kristensen, and K. Søegaard. 2003. Effect of concentrate supplementation level on production, health and efficiency in an organic dairy herd. Livest. Prod. Sci. 80:153-165. doi:10.1016/S0301- 6226(02)00317-2

SEPSA (Secretaría Ejecutiva de Planificación Sectorial Agropecuaria). 2013. Política de estado para el sector agroalimentario y el desarrollo rural costarricense 2010-2021. SEPSA/MAG. San José, CRC.

Soto, C., A. Valencia, R.D. Galvis, and H.J. Correa. 2005. Effects of the cutting age and the level of nitrogen fertilization over the energetic and proteic value of the grass ‘kikuyo’ (Pennisetum clandestinum). Rev. Colom. Cienc. Pecu. 18:17-26.

Van Horn, H., A. Wilkie, W. Powers, and R. Nordstedt. 1994. Components of dairy manure management systems. J. Dairy Sci. 77:2008-2030.

Van Middelaar, C.E., P.B.M. Berentsen, J. Dijkstra, J.A.M. van Arendonk, and I.J.M. de Boer. 2014. Methods to determine the relative value of genetic traits in dairy cows to reduce greenhouse gas emissions along the chain. J. Dairy Sci. 97:5191-5205. doi:10.3168/jds.2013-7413

Villalobos, L., J. Arce, y R. WingChing. 2013. Producción de biomasa y costos de producción de pastos estrella africana (Cynodon nlemfuensis), kikuyo (Kikuyuocloa clandestina) y ryegrass perenne (Lolium perenne) en lecherías de Costa Rica. Agron. Costarricense 37(2): 91-103.

Villalobos, L., y J.M. Sánchez. 2010. Evaluación agronómica y nutricional del pasto ryegrass perenne tetraploide (Lolium perenne) producido en lecherías de las zonas altas de Costa Rica. II. Valor nutricional. Agron. Costarricense 34(1):43-52.

Villarreal, M. 1992. Evaluación comparativa de ratana (Ischaemum ciliare) como especie forrajera. Agron. Costarricense 16(1):37-44.

Wolf, C.A. 2010. Understanding the milk-to-feed price ratio as a proxy for dairy farm profitability. J. Dairy Sci. 93:4942-4948. doi:10.3168/jds.2009-2998

Yan, T., C.S. Mayne, and M.G. Porter. 2006. Effects of dietary and animal factors on methane production in dairy cows offered grass silage-based diets. International Congress Series 1293:123-126. doi:10.1016/j. ics.2006.02



How to Cite

Iñamagua-Uyaguari, J. P., Jenet, A., Alarcón-Guerra, L. G., Vilchez-Mendoza, S. J., Casasola-Coto, F., & Wattiaux, M. A. (2015). Environmental and economic impacts of feeding strategies in Costa Rican dairy farms. Agronomía Mesoamericana, 27(1), 1–17. https://doi.org/10.15517/am.v27i1.21874