ESTUDIO A TRAVÉS DEL MODELO CPM DE LA PRODUCCIÓN DE LECHE DE VACAS ALIMENTADAS CON RACIONES DE DIFERENTES FORRAJES

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1 ESTUDIO A TRAVÉS DEL MODELO CPM DE LA PRODUCCIÓN DE LECHE DE VACAS ALIMENTADAS CON RACIONES DE DIFERENTES FORRAJES Milk Production Study of Dairy Cows Fed with Rations of Different Forage Sources Using the CPM Model Gregorio Núñez Hernandez 1, Jesús Payán García 1 ; Oscar Ruiz Barrera 2 y Claudio Arzola Álvarez 2 1 Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP). Campo Experimental La Laguna. Blvd. José Santos Valdez No Pte. Col. Centro , Cd. Matamoros Coahuila, México. 2 Uinversidad Autónoma de Chihuahua, Facultad de Zootecnia y Ecología. Km.1 Perif. Fco. R. Almada. Cd. Chihuahua, Chihuahua, México. 1 Facultad de Agricultura y Zootecnia, Universidad Juárez del Estado de Durango, Domicilio Conocido, Ej. Venecia, Dgo. Apdo Postal 1-142, Gómez Palacio, Dgo. Autor para correspondencia nunez.gregorio@inifap.gob.mx RESUMEN La producción de leche de vacas Holstein alimentadas con raciones de diferentes forrajes se evaluó usando el modelo CPM. En el experimento 1, se evaluaron raciones con: 1) ensilado de maíz, 2) ensilado de sorgo normal, 3) ensilado de sorgo de nervadura café, y 4) ensilado de sorgo de nervadura café asociado con maíz. En el experimento 2, se evaluaron: 1) heno de alfalfa, 2) ensilado de avena, 3) ensilado de trigo y 4) ensilado de trigo asociado con veza de invierno. En el experimento 3, se evaluaron: 1) heno de alfafa, 2) ensilado de maíz 8285, 3) ensilado de maíz H-368, y 4) ensilado de maíz H-441. Las raciones fueron integralmente proporcionadas para tener más de 5 % de rechazo. Las raciones también incluyeron heno de alfalfa, harina de sangre y pescado, grano de destilería, sorgo y maíz rolado, semilla de algodón, megalac, bicarbonato de sodio, vitaminas y minerales. Cada experimento consistió de cuatro períodos de 10 días de adaptación y cinco días de toma de datos. Los diseños experimentales fueron cuadros latinos 4 x 4. Se analizaron los forrajes para proteína cruda, fibra detergente neutro, fibra detergente ácido, lignina y digestibilidad in vitro. La producción de leche simulada con el modelo CPM se relacionó significativamente (r 2 =0.69) con la producción de leche obtenida en los experimentos (P<0.05). Las mayores producciones de leche se obtuvieron con raciones con forrajes con menores concentraciones de fibra detergente neutro, fibra detergente ácido y mayor digestibilidad in vitro de la materia seca como heno de alfalfa y ensilado de maíz. El modelo señaló en todos los casos que el principal factor limitante de la producción de leche fue el consumo de energía metabolizable. Palabras Clave: Producción de leche, forrajes, alimentación, modelos. SUMMARY Holstein dairy cows were fed rations with different forages to evaluate milk production using the CPM model. In experiment 1, rations evaluated contained: 1) corn silage, 2) normal sorghum silage, 3) brown midrib sorghum silage, and 4) brown midrib sorghum associated with corn silage. In experiment 2, forages evaluated were: 1) alfalfa hay, 2) oat silage, 3) wheat silage and 4) wheat and winter veza silage. In experiment 3, forages were: 1) alfalfa hay, 2) corn silage 8285, 3) corn silage H-368, and 4) corn silage H-441. Rations also included alfalfa hay, blood meal, fish meal, brewers grain, rolled corn and sorghum grains, cotton seed, megalac, sodium bicarbonate, vitamins and minerals. Each experiment consisted of four periods of ten days adaptation and five days to record data. Experimental designs were latin squares 4 x 4. Forages were analyzed for crude protein, neutral detergent fiber, acid detergent fiber, and in vitro digestibility. Simulated milk production with the CPM model was significantly related (r 2 =0.69) with milk production obtained in the experiments (P<0.05). Higher milk productions were obtained with rations containing forages lower in neutral detergent fiber, acid detergent fiber and higher in vitro dry mater digestibility as alfalfa hay and corn silage. The model indicated that the main limiting factor for milk production was the metabolizable energy intake. Keywords: Milk production, fodder, feeding, models. INTRODUCCIÓN La producción de leche se ha relacionado con el consumo de las raciones y sus propiedades nutricionales, dentro de las cuales destacan su valor energético y proteínico. En sistemas intensivos de producción de leche de bovino, los forrajes contribuyen con 40 a 60 % del consumo de materia seca de las va- 25

2 VOLUMEN 13 NÚMERO cas en producción, alrededor del 50 % de la energía y proteína, y el 80 % de la fibra. Los forrajes pueden afectar el consumo de materia seca de las raciones debido al espacio y tiempo que ocupa la fibra en el rumen. En relación al valor energético de los forrajes, este está asociado principalmente al contenido y tipos de carbohidratos (Mertens, 1998; Allen, 2001). Respecto al valor proteínico, la proteína de los forrajes es altamente degradable y se utiliza principalmente para la síntesis de proteína microbiana. Esta síntesis está también influenciada por la presencia de carbohidratos fermentables y fibra digestible de los forrajes (Allen, 1996). Lo anterior señala la importancia que tiene los forrajes en las raciones en el consumo de materia seca, fermentación ruminal y metabolismo (Wangsness et al., 1981). El conocimiento del consumo, digestión y metabolismo de los rumiantes ha avanzado notablemente en los últimos años. Sin embargo, la aplicación integral de todo este conocimiento es difícil debido a que ha sido generado de manera separada, y a que existen diferentes escenarios en la producción del ganado lechero. Una alternativa es la utilización de modelos que integran conceptos e información cuantitativa obtenida en experimentos científicos y que pueden simular el comportamiento del ganado con diferentes opciones de alimentación. Existen varios modelos con gran potencial para su utilización en la alimentación del ganado lechero que se pueden aplicar a diversas condiciones de producción. En estos modelos destaca el modelo CPM Cornell Pennsylvania Minner Dairy que es una aplicación práctica del Cornell Net Carbohydrate and Protein System o modelo CNCPS (Fox et al., 2000). Este modelo consiste en una serie de ecuaciones y coeficientes que describen las funciones fisiológicas del ganado como consumo de alimento, fermentación de proteínas y carbohidratos en el rumen, digestión y absorción intestinal, producción de calor, utilización de nutrientes para mantenimiento, crecimiento, lactancia y gestación, así como excreción de los mismos. A través de este modelo es posible estudiar la producción de leche de vacas alimentadas con raciones con diferentes fuentes de forraje. El objetivo del presente estudio fue evaluar a través del modelo CPM el efecto de diferentes forrajes en la ración en la producción de leche de vacas altas productoras MATERIALES Y MÉTODOS En el establo de la Facultad de Agronomía y Zootecnia de La Universidad Juárez del Estado de Durango en México, se realizaron tres experimentos utilizando raciones con diferentes fuentes de forraje. En el experimento 1, se evaluaron raciones con las siguientes fuentes principales de forraje: 1) ensilado de maíz, 2) ensilado de sorgo normal, 3) ensilado de sorgo de nervadura café, y 4) ensilado de sorgo de nervadura café asociado con maíz. La cosecha del maíz se efectuó cuando la línea de leche tuvo un avance de 1/3 en el grano de maíz y el sorgo estuvo en estado de grano masoso. En la asociación de maíz con sorgo de nervadura café se intercaló un surco de cada cultivo. En el experimento 2, las raciones tuvieron las siguientes fuentes principales de forrajes: 1) heno de alfalfa, 2) ensilado de avena, 3) ensilado de trigo y 4) ensilado de trigo asociado con veza de invierno. Los cultivos se cosecharon en estado de grano masoso y en el caso de la asociación de trigo con veza de invierno se utilizaron 50 y 40 kg de cada cultivo, respectivamente. En el experimento 3, se evaluaron raciones con las siguientes fuentes principales de forraje: 1) heno de alfalfa, 2) ensilado de maíz 8285, 3) ensilado de maíz H-368, y 4) ensilado de maíz H-441. La cosecha del maíz para los ensilados se efectuó cuando el grano presentó un avance en la línea de leche de 1/3 y el heno de alfalfa al inicio de la floración. En los tres experimentos, las raciones se proporcionaron de manera integral a libre acceso tres veces al día (8:00, 14:00 y 19:00 h) para tener al menos un 5 % de rechazo. En todas las raciones también se incluyó heno de alfalfa, harina de sangre, harina de pescado, grano de destilería, sorgo y maíz rolado, semilla de algodón, megalac, bicarbonato de sodio, vitaminas y minerales. Se emplearon vacas Holstein de segundo y tercer parto con 75 a 80 días en lactancia y peso de 550 a 620 kg en los experimentos. En los tres experimentos, las raciones se formularon para proteína cruda (PC), fibra detergente neutro (FDN) y energía neta de lactancia (EN L ) de acuerdo al peso vivo y nivel de producción de leche de los animales. En el experimento 1, los forrajes constituyeron de % de las raciones, en el experimento 2 de 45 a 50 % y en el experimento 3 de 47 a 50 %. En general, las raciones tuvieron de 15 a 16 % de proteína cruda, 32 a 34 % de fibra detergente neutro, 39 a 40 % de carbohidratos no estructurales y energía neta de lactancia estimada con el modelo de 1.70 a 1.75 Mcal/kg MS en los tres experimentos. En todos los experimentos, los animales fueron alojados en corrales individuales con sombras, pisos de concreto y tierra, bebederos automáticos y comederos con objeto de determinar los consumos de alimento en forma individual. El peso de las vacas se determinó al inicio y al final de cada período. Durante los períodos de colección de datos experimentales, diariamente se tomaron muestras de los forrajes ofrecidos y el alimento no consumido por los animales. Cada experimento consistió de cuatro períodos experimentales de 10 días de adaptación y cinco días de toma de datos de consumo de materia seca (CMS) y producción de leche (PL). El diseño experimental fue cuadro latino 4 x 4 en todos los experimentos. Las unidades experimentales estuvieron compuestas por una vaca. Los procedimientos estadísticos se realizaron con el programa SAS. Las comparaciones entre tratamientos se efectuaron a través de la prueba de la diferencia mínima significativa (P<0.05). Se realizaron los análisis de laboratorio de proteína cruda de acuerdo a la AOAC (1984) y FDA, FDN, lignina y digestibilidad in vitro de acuerdo a los procedimientos de Goering y Van Soest (1970). Las otras variables de los alimentos requeridos 26

3 PRODUCCIÓNPECUARIA para efectuar las simulaciones se obtuvieron de la base de datos del modelo CNCPS como en el caso de Hristov et al. (2004) en estudios similares. La ordeña se realizó en forma mecánica tres veces al día a las 7, 13 y 18 h. En cada ordeña se registró la producción de leche y se tomaron muestras para determinar el porcentaje de grasa. Las condiciones ambientales promedio durante el experimento fueron temperaturas medias de 20 a 25 C y humedad relativa de 50 a 55 %. RESULTADOS Y DISCUSIÓN En el experimento 1, el ensilado de maíz presentó un porcentaje bajo de proteína cruda, y porcentajes altos de fibra detergente neutro, fibra detergente ácido y lignina (Cuadro 1). Por otra parte, el sorgo normal tuvo concentraciones normales de proteína cruda, y concentraciones altas de fibra detergente neutro, lignina, así como una baja digestibilidad in vitro. Los ensilados de sorgo de nervadura café y la asociación de maíz con sorgo de nervadura café también tuvieron concentraciones altas de fracciones fibrosas, pero su contenido de lignina fue menor al sorgo normal. Las vacas alimentadas con las raciones de los diferentes ensilados tuvieron (P>0.05) consumos de materia seca por día (P>0.05) y una producción de leche corregida al 3.5 % de grasa similares entre las raciones evaluadas (Cuadro 2). En el experimento 2, el heno de alfalfa tuvo una alta concentración de proteína cruda, concentraciones bajas de fracciones fibrosas, pero un contenido alto de lignina. Los ensilados de trigo tuvieron concentraciones regulares de proteína cruda y fracciones fibrosas. El ensilado de avena, tuvo un porcentaje bajo de proteína cruda, concentraciones altas de fracciones fibrosas y lignina. En este experimento, no hubo diferencias entre tratamientos (P>0.05) en el consumo de materia seca de la ración y en la producción de leche corregida a 3.5 % de grasa. En el experimento 3, los ensilados de maíz se caracterizaron por tener concentraciones bajas de proteína cruda y concentraciones altas de fibra detergente neutro y fibra detergente ácido (Cuadro 1). Al igual que en el experimento anterior, el heno de alfalfa tuvo una concentración alta de proteína cruda, concentraciones bajas de fracciones fibrosas y alto contenido de lignina. En este experimento, el consumo diario de materia seca, al igual que la producción de leche corregida a 3.5 % de grasa fueron similares entre tratamientos (P>0.05) (Cuadro 2). Es probable que no se detectaran diferencias en producción de leche debido a limitantes estadísticas (número de vacas) al analizar los experimentos de manera individual. Por esta situación, se procedió a efectuar el análisis de los datos en conjunto y a través del modelo CPM. El análisis de los tres experimentos en conjunto a través del modelo CPM indicó (P<0.05) que la producción de leche simulada se relacionó significativamente (r 2 =0.69) con la producción de leche observada en los experimentos con las vacas lecheras (P<0.05). Los análisis de correlación indican que la producción de leche observada o simulada se correlacionaron significativamente de manera negativa (r=0.84;p<0.01; 4=0.78;P<0.01, respectivamente) con la concentración de fibra detergente neutro (Cuadro 3). La Figura 2 muestra que el contenido de fibra detergente neutro explicó el 77 % de la variación en la producción de leche simulada con el modelo y el 61 % de la producción de leche observada. De esta Figura se infieren disminuciones en la producción de leche a razón de kg de leche diarios por cada aumento porcentual en la concentración de fibra detergente neutro de los forrajes en la ración. En general, se observaron las menores producciones de leche en las raciones con forrajes que tenían concentraciones de fibra detergente neutro mayores de 55 %. En relación a la calidad nutricional de los forrajes evaluados, la alfalfa utilizada fue de primera clase por sus valores altos de proteína cruda y concentraciones bajas de fibra ácido detergente y fibra detergente neutro, mientras que los ensilados de maíz se pueden considerar como forrajes de regular calidad nutricional debido a sus altas concentraciones en fibra y regular digestibilidad in vitro. El sorgo de nervadura café se considera de mejor calidad nutricional debido principalmente a sus bajas concentraciones de lignina. El ensilado de trigo utilizado fue un forraje de calidad regular en base a sus concentraciones de fibra, lignina y digestibilidad in vitro. Los ensilados de sorgo forrajero y avena, se consideran forrajes de regular a baja calidad nutricional por sus altas concentraciones de fibra y bajas digestibilidades in vitro. No hubo relaciones entre las concentraciones de proteína cruda, fibra detergente neutro, fibra detergente ácido, lignina o digestibilidad in vitro, pero esta variable se correlacionó negativamente con las concentraciones de fibra detergente neutro (-0.71;P<0.05) y fibra detergente ácido (r=- 0.72;P<0.05) como se observa en el Cuadro 3. En varios estudios se ha observado que se obtienen producciones menores de leche cuando se utilizan en las raciones forrajes con más fibra neutro detergente como en el presente estudio. Grant et al. (1995) reportó que la producción de leche más baja se obtuvo con una ración de ensilado de sorgo que tenía una concentración de 59 % de fibra detergente neutro en comparación a raciones de ensilado de maíz, sorgo de nervadura café o alfalfa con valores de fibra neutro detergente de 55.4, 60.4 y 40.0 %, respectivamente. En el caso del ensilado de sorgo de nervadura café, aunque tuvo una concentración similar de fibra detergente neutro, su contenido de lignina fue menor. En este experimento, se observó un consumo menor de materia seca en las vacas alimentadas con la ración de ensilado de sorgo normal. Aydin et al. (1999) indican que la menor producción de leche se obtuvo con una ración de ensilado de sorgo normal con un contenido de 51 % de fibra detergente neutro, en comparación a raciones con ensilados de sorgo de nervadura café, alfalfa o ensilado de maíz con concentraciones de fibra detergente neutro de 50.4, 39.4, y 41 %, respectivamente. Al igual, que en el experimento anterior, se observa un menor consumo de materia seca con la ración de ensilado 27

4 VOLUMEN 13 NÚMERO de sorgo normal. El ensilado de sorgo de nervadura café tuvo una mayor tasa de digestión de la fibra detergente neutro (4.9 vs 3.3) y más digestibilidad de la misma (64.6 vs 56.5 %). El estudio de Oliver et al. (2004) es consistente con los estudios anteriores y muestra también una producción menor de leche con una ración con ensilado de sorgo normal con 58.1 % de fibra detergente neutro en comparación a raciones de sorgos de nervadura café con 50.2 y 48.2 % de fibra detergente neutro o ensilado de maíz con 46.1 % de fibra detergente neutro. En este experimento no hubo diferencias en consumo de materia seca, pero el ensilado de sorgo normal tuvo menor tasa de digestión y fibra menos digestible en el rumen. En relación a los ensilados de cereales de grano pequeño, Khorasani et al. (1993) observaron una tendencia a producciones menores de leche con ensilados de cebada, avena y triticale con 50.6, 60.8 y 54.3 % de fibra detergente neutro en comparación a una ración con heno de alfalfa con 45.6 % fibra detergente neutro en vacas altas productoras. Estos resultados se asociaron a consumos menores de materia seca. Sin embargo, con vacas a mitad de la lactancia no se observó ninguna tendencia en producción de leche. El porcentaje de los forrajes evaluados en los estudios mencionados varío de 15 a 60 % de las raciones. En el presente estudio, los forrajes evaluados constituyeron del 44 al 77 % del forraje en las raciones. Nocek y Russell (1988) indican que la producción de leche se relacionó con el consumo de materia seca, consumo de energía neta de lactancia, consumo de carbohidratos, consumo de carbohidratos disponibles en el rumen y consumo de proteína cruda. Todas estas variables se relacionan con las fracciones fibrosas de los forrajes. En particular, la fibra detergente neutro incluye la celulosa, hemicelulosa y lignina que son las substancias menos digestibles de los forrajes (Conrad et al., 1984). Además, la digestibilidad de la FDN de los forrajes es variable. Varios estudios han relacionado negativamente la concentración y digestibilidad de la FDN con el consumo y valor energético de los forrajes (Varga et al., 1998). Briceño et al. (1987) indican relaciones entre el contenido de FDN y la fuente de forraje en el consumo de materia seca y la producción de leche. La relación negativa entre el porcentaje de FDN de los forrajes y el consumo de energía metabolizable (r=-0.86;p<0.05) indica que la concentración de FDN de los forrajes afectó la producción de leche a través de su efecto en el valor energético en los diferentes forrajes. Al respecto, en las actuales estimaciones de energía de los forrajes a través de ecuaciones sumativas se considera este efecto mediante la inclusión de contenido y digestibilidad de la fibra detergente neutro (Fox et al., 2000). - El efecto de la concentración de la fibra detergente neutro de los forrajes en las raciones se atribuyó a su relación con el consumo de energía metabolizable. - Las menores producciones de leche se observaron con raciones de forrajes con concentraciones de fibra detergente neutro menor de 55 % como ensilados de sorgo, avena y algunos maíces. CONCLUSIONES - La producción de leche se correlacionó negativamente con la concentración de fibra detergente neutro de los forrajes en las raciones. 28

5 PRODUCCIÓNPECUARIA CUADROS Y FIGURAS Cuadro 1. Composición química y digestibilidad in vitro de los forrajes empleados en las raciones evaluados con vacas lecheras en los tres experimentos. PC= Proteína cruda; FDN= Fibra detergente neutro; FDA= Fibra detergente ácido; Lig= Lignina; Div= Digestibilidad in vitro; NC= nervadura café. 29

6 VOLUMEN 13 NÚMERO Cuadro 2. Consumo de materia seca, producción de leche y producción de leche simulada por experimento y tratamiento CMS= Consumo de materia seca; PL= Producción de leche corregida a 3.5 % de grasa; NC= Nervadura Café; a = diferencias no significativas a una P<0.05. Cuadro 3. Coeficientes de correlación entre variables nutricionales y la producción de leche. CMS= Consumo de materia seca; PC= Proteína cruda; FDN= Fibra detergente neutro; FDA= Fibra detergente ácido; Div= Digestibilidad in vitro; PM= Proteína metabolizable; EM= Energía metabolizable; PL= Producción de leche; PLM= Proteína metabolizable para la producción de leche. 30

7 PRODUCCIÓNPECUARIA Figura 1. Relación entre la producción de leche simulada con el modelo CPM y la producción de leche observada. Figura 2. Relación entre la concentración de fibra detergente neutro y la producción de leche observada y simulada con el modelo CPM. 31

8 VOLUMEN 13 NÚMERO LITERATURA CITADA Allen, M Formulating Lactating Cow Diets for Carbohydrates. Department of Animal Science, Michigan State University, In Proceedings of the 5th Western Dairy Management Conference. Las Vegas, Nevada. Pp Allen, M. S Relationship between forage quality and dairy cattle production. Animal Feed Science Technology. 59: AOAC Official Methods Analyses. (14thd) Assoc. Official Analyst. Chem. Washington, D. C. Aydin, G., R. J. Grant, and J. Orear Brown midrib sorghum in diets for lactating dairy cows. J. Dairy Sci. 82: Briceno, J. V., H. H. Van Horn, B. Harris Jr., and C. J. Wilcox Effects of neutral detergent fiber and roughage source on dry matter intake and milk yield and composition of dairy cows. J. Dairy Sci. 70: Conrad, H. R., W. P. Weiss, W. O. Odwongo, and W. L. Shockey Estimating net energy lactation from components of cell solubles and cell walss. J. Dairy Sci. 67: Fox, D., G. Tylutki, M. E. Van Amburg, L. E. Chase, A. N. Pell, T. R. Overton, L. O. Tedeschi, C. N. Rasmussen, and V. M. Durbal The net carbohydrate and protein system for evaluating herd nutrition and nutrient excretion. Animal Science. Mimeo 213. Cornell University. 236 p. Goering, H. K. and P. J. Van Soest Forage fiber analysis (apparatus, reagents procedures and some applications). USDA-ARS Agric. Handbook No Grant, R. J., S. G. Haddad, K. J. Moore, and J. F. Pedersen Brown midrib sorghum silage for midlactation dairy cows. J. Dairy Sci. 78: Hristov, A.N., W.J. Price, and B. Shafii A meta-analysis examining the relationship among dietary factors, dry matter intake, and milk and milk protein yield in dairy cows. J. Dairy Sci. 87: Khorasani, G. R., E. K. Okine, J. J. Kennelly, and J. H. Helm Effect of whole crop cereal grain silage substituted for alfalfa silage on performance of lactating dairy cows. J. Dairy Sci. 76: Mertens, D. R Balancing forage carbohydrates. In Proc. 4-State Forage Feeding and Management Conference. March 5-6, 1998, Chula Vista, Wisconsin Dells, WI. Pp University of Wisconsin-Extension. University of Wisconsin Madison. Nocek, J.E., and J.B. Russell Protein and energy as an integrated system. Relationship of ruminal protein and carbohydrate availability to microbial synthesis and milk production. J. Dairy Sci. 71: Oliver, A. L., R. J. Grant, J. F. Pedersen, and J. O Rear Comparison of brown midrib-6 and sorgum and corn silage in diets of lactating dairy cows. J. Dairy Sci. 87: Varga, G. A., H. M. Dann, and V. A. Ishler The use of fiber concentrations for ration formulation. J. Dairy Sci. 81: Wangsness, P. J. and L. D. Muller Maximum forage for dairy cows: Review. J. Dairy Sci. 64: