Informe técnico final ALISOS - Nasdap.ejgv.euskadi.net

Informe final de proyectoOptimización de la dieta de ganado vacuno para una producciónsostenible y de calidadCentro: NEIKERParticipantes: Pilar Merino (pmerino@neiker.net)Haritz Arriaga, Miriam Pinto,Gregorio Salcedo, Sergio CalsamigliaEntidades participantes:IES La GranjaUniversidad Autónoma de BarcelonaAño 2006Informe técnico final ALISOS1

Tabla 1.- Composición química de las muestras de alimentosMuestra Alimento pH MS (%)PB(% MS)Cenizas(% MS)FND(% MS)FAD(% MS)2845-1 Mezcla húmeda 60.35 14.30 7.91 66.352845-2Pienso altaproduccion 89.69 21.40 8.77 19.93 10.372845-4 Silo hierba 4.27 27.00 12.002845-6 Silo maíz 4.04 36.87 8.90 3.69 66.85 23.512845-7 Pulpa remolacha 91.62 8.20 10.83 42.80 22.902845-8 Alfalfa 87.32 17.00 9.39 73.38 49.602890 Mezcla húmeda 85.75 16.10 8.75 66.992927-2 Pienso 91.23 22.01 8.10 31.38 16.092927-3 Hierba 57.95 11.61 9.28 80.53 39.192927-4 Silo hierba 50.76 13.43 9.343108-1 Mezcla seca 89.97 19.10 8.75 70.643108-3 Silo hierba 4.32 27.30 14.70 9.13 54.59 35.883108-4 Paja 89.65 4.90 5.29 76.49 48.303248-1 Mezcla 67.04 17.71 9.69 75.01 24.763248-2 Pienso 91.57 18.19 5.63 26.80 11.543248-4 Silo Hierba 4.66 32.89 10.72 9.61 72.90 48.253248-5 Pulpa remolacha 90.22 8.34 6.04 57.46 27.563248-6 Alfalfa 89.12 21.32 16.22 41.84 27.263248-8 Heno de hierba 87.80 7.17 6.23 84.34 44.553289-1 Pienso 92.03 19.50 6.49 32.08 19.493289-2 Alfalfa 92.36 13.20 7.62 56.08 49.253289-3 Silo hierba 26.65 10.50 9.90 63.703322-1 Mezcla húmeda 61.00 17.00 7.76 70.293322-3 Silo hierba 4.43 30.64 10.02 8.52 70.81 35.83Técnicas de producción de gasesAdemás de la composición nutricional habitual, se procedió a caracterizar dichasmuestras mediante la técnica de producción de gas in vitro (Tilley y Ferry, 1963;Aufrere, 1982), una de las técnicas de laboratorio alternativas más extendidas para laestimación del valor nutritivo de los alimentos destinados a la alimentación animal.Dicha técnica se basa en las relaciones empíricas encontradas precisamente entre lacantidad de gas producido y la digestibilidad de los alimentos (Khazaal et al., 1995;Chenost et al., 2001). Para ello se pesó por triplicado 0.5 gramos de cada una de lasmuestras de alimento objeto de estudio, se introdujeron en sendas botellas y acontinuación se añadió liquido ruminal de ovino y una solución tampón (McDougall,Informe técnico final ALISOS4

1948). Las botellas se mantuvieron en un baño a 39ºC para que tenga lugar la digestión,y se midió la producción de gas a las 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14, 16, 20, 24,28, 30, 34, 36, 48, 60, 72 y 96 horas (Figuras 1 a 6). En particular, la técnica puesta apunto en Neiker (García-Rodríguez et al., 2005) se basa en la metodología propuestapor Menke y Steingass (1988), con las innovaciones introducidas posteriormente conrelación a la utilización de transductores de presión semi-automáticos (Theodorou et al.,1994; Mauricio et al., 1999).Los volúmenes de gas acumulado se corrigieron para el contenido en materia seca de lasmuestras de alimento y posteriormente se ha hecho el ajuste a un modelo tripleexponencial o múltipool que trata precisamente de ajustar la producción de gas a las tresfracciones principales del alimento: la primera corresponde a los hidratos de carbonosolubles; la segunda corresponde a la fracción no soluble pero potencialmentedegradable (básicamente la FND); y la tercera corresponde a la producción de gasobtenida a partir de la digestión de los microorganismos.y = A*(1-exp(-c*tiempo))+B*(1-exp(-k*(tiempo-lag1)))+ M*(1-exp(-z*(tiempo-lag2)))Dondey = producción acumulada de gas (ml) en tiempo tA, B, M = asíntota de producción de gas obtenida a partir de los hidratos de carbonosolubles, FND y microorganismos, respectivamente.C, K, Z = es la tasa fraccional de producción de gas obtenida a partir de los hidratos decarbono solubles, FND y microorganismos, respectivamente.Lag 1 = representa la fase “lag” o tiempo transcurrido antes de que comience lafermentación de la FND (h)Lag 2 = representa la fase “lag” o tiempo transcurrido antes de que comience ladigestión de los microorganismos (h)Para ello se empleó el PROC NLIN (SAS).Determinación de la digestibilidad de la FND a partir del contenido existente en elresiduo de las botellas después de la digestión in vitro (96 h)El residuo obtenido al final de la incubación se filtró con ayuda de vacío y se empleó lamicrotécnica de Pell y Schofield (1993) con el objeto de determinar la digestibilidad dela FND, la fracción insoluble pero potencialmente degradable del forraje. Para ello seañade en cada botella 45 ml de solución FND, y a continuación se introducen en unautoclave a 105°C durante 1 hora para que el detergente elimine los microorganismosque van adheridos a la muestra y el resto del contenido del residuo que no es fibra. Unavez transcurrido ese tiempo y enfriados, se filtra el contenido sobre crisoles de vidrio deporosidad 1, se lavan 3 veces con 50 ml de agua destilada muy caliente para quitar eljabón de la FND, se aclaran con etanol y acetona, y se deja que se evaporen con ayudade la campana. Después de secar en una estufa a 100º durante 8 horas, se dejan secar enuna campana unos 45’ hasta obtener peso constante y a continuación se cuantifica lacantidad de FND residual, y por diferencia con la cantidad inicial se determina ladigestibilidad de la FND.Informe técnico final ALISOS5

Modelo animal (Herrero 1997)El objetivo de la técnica de producción de gases es precisamente calcular losparámetros que requiere DYNAFEED para su funcionamiento (Tabla 2), de modo quese puedan emplear como inputs en DYNAFEED (Herrero et al., 2002) para estimar laingestión voluntaria (Dry Matter Intake, kg/d) y energía metabolizable ingerida (MESuply, MJ/d) que haría un determinado animal tipo a partir de estos tipos de forrajes.El modelo animal de Herrero requiere para su ejecución de los siguientes parámetros:- FND, PB y Cenizas- Tasa de degradación de la FND (Rate B CHO):- Digestibilidad de la FND (B CHO):B CHO = FNDalimento – FNDfinal de producción de gas- Contenido en Hidratos de carbono solubles (A CHO)A CHO = 100-(FND+PB+GB+Cenizas)- Rate A CHOLas salidas que nos interesan son:- la Ingestión voluntaria diaria (kg MS / dia)- EM ingerida (MJ /dia)- Producción lechera potencialA partir de la EM ingeridaA partir de la PB ingerida- Ganancia media diaria (Body weight change, kg /d)ResultadosComo consecuencia de la técnica de producción de gases se obtuvieron dos series dedatos (3 botellas x muestra x serie) relativos al volumen de gas acumulado a lo largo de96 horas. En la figura 1 se puede observar como ejemplo los datos relativos a unamuestra de mezcla húmeda (2845-1)300.00275.00250.00225.00200.00175.00150.00125.00100.0075.0050.0025.000.001 8 15 22 29 36 43 50 57 64 71 78 85 92Botella 22Botella 23Botella 24Botella 2-61Botella 2-62Botella 2-63Figura 1.- Cinéticas de producción de gas obtenidas a lo largo de 96 horas a partir de la Muestra2845 en cada una de las 3 botellas incubadas en 2 series (1 y 2) diferentes.Informe técnico final ALISOS6

En todas las series se incluye siempre como patrón una muestra de alfalfa (Figura 2)para verificar la validez del análisis. En esta ocasión se observaron diferenciassignificativas en el patrón de degradación. Así, si bien las producciones registradas enlas botellas de la primera serie se encontraron dentro del rango normal para esta muestrade alfalfa, en las botellas correspondientes a la segunda serie se registraron unasproducciones significativamente inferiores.300.00275.00250.00225.00200.00175.00150.00125.00100.0075.0050.0025.000.001 8 15 22 29 36 43 50 57 64 71 78 85 92Botella 85Botella 86Botella 87Botella 2-58Botella 2-59Botella 2-60Figura 2.- Cinéticas de producción de gas obtenidas a lo largo de 96 horas a partir de una muestrade alfalfa empleada como patrón en cada una de las 3 botellas (Serie 1: números 85, 86 y 87; Serie2: números 58, 59 y 60) incubadas en 2 series (1 y 2) diferentes.De hecho, la producción de gas obtenida exclusivamente a partir del propio líquidoruminal en ausencia de alimento fue significativamente inferior en la segunda serie(Figura 3), lo que podría poner de manifiesto la presencia de una menor poblaciónmicrobiana en la segunda serie (nº 85, 86 y 87). Este hecho podría haber limitado ladegradación del alimento con relación a su degradabilidad potencial, por lo que sedecidió prescindir de las producciones de gas obtenidas en la segunda serie a la hora deajustar los datos a los modelos matemáticos.Informe técnico final ALISOS7

Mezcla 3248 1 167.57 0.09 104.03 0.03 1.56 50.00 0.09 -1.75Mezcla húmeda 2743 5 125.34 0.15 150.45 0.04 2.66 50.00 0.15 -3.58Mezcla húmeda 2845 1 55.85 0.12 121.20 0.12 -1.80 141.74 0.03 4.00Mezcla húmeda 2890 1 129.90 0.15 124.01 0.04 0.17 53.42 0.15 -0.38Mezcla húmeda 3006 1 63.46 0.09 189.89 0.09 0.39 103.20 0.03 -4.00Mezcla húmeda 3322 1 172.76 0.11 36.93 0.04 -2.36 130.23 0.04 -0.43Mezcla seca 3108 1 33.78 0.03 119.33 0.03 -15.27 190.00 0.11 1.80Paja 2743 4 97.98 0.04 42.77 0.04 12.34 187.65 0.04 -3.00Paja 3108 4 154.41 0.04 118.70 0.04 -0.45 50.00 0.04 -5.99Pienso 2927 2 161.29 0.11 51.97 0.11 -2.88 121.93 0.03 2.50Pienso 3248 2 82.21 0.01 199.58 0.09 3.21 121.56 0.09 -8.06Pienso 3289 1 256.95 0.09 68.53 0.02 7.69 44.85 0.09 -5.16Pienso alta prod 2845 2 73.22 0.09 260.00 0.09 0.48 175.60 0.00 -0.50Pulpa remolacha 2845 7 230.91 0.11 84.64 0.00 -82.48 120.00 0.11 2.26Pulpa remolacha 3248 5 111.96 0.09 93.71 0.09 -0.44 190.00 0.09 1.63Silo de hierba 2845 4 132.89 0.03 114.25 0.14 1.67 42.70 0.14 -6.98Silo de hierba 3108 3 49.78 0.05 190.04 0.05 -4.57 103.44 0.05 4.95Silo de hierba 3248 4 38.63 0.03 149.57 0.03 0.71 50.00 0.03 -14.19Silo de hierba 3289 3 143.95 0.05 51.95 0.05 -7.63 118.02 0.05 0.50Silo de hierba 3322 3 56.52 0.05 192.29 0.05 0.27 54.25 0.05 -4.53Silo de maiz 2845 6 289.81 0.08 52.60 0.08 5.50 148.70 0.00 1.94A continuación se incluye para cada conjunto de tipos de alimentos la representacióngráfica de la producción de gas a la que dan lugar estos parámetros450.00AlfalfaHierba, heno y mezcla400.00450.00350.00300.00250.00200.00150.00100.0050.000.000 12 24 36 48 60 72 84 96alfalfa2845-83006-53248-63289-2400.00350.00300.00250.00200.00150.00100.0050.000.000 12 24 36 48 60 72 84 96alfalfa3248-82927-33248-1Figura 4.- Representación grafica de las ecuaciones obtenidas para la cinéticas de producción de gas enlas muestras de alfafa (Figura a) y de hierba, heno y mezcla (Figura b)Las muestras de las distintas alfalfas analizadas presentarían un patrón dedegradabilidad muy similar entre todas ellas, así como con la muestra empleada comoInforme técnico final ALISOS9

testigo, habiendo una variabilidad máxima en el volumen de gas acumulado después de96 horas de un 8,29%. En general, la alfalfa parece presentar unas tasas de degradaciónmuy rápidas durante las primeras 18 horas, alcanzándose prácticamente la asíntota paralas 24 horas.De la aparente similitud entre las distintas muestras se podría concluir una ciertahomogeneidad en cuanto a la calidad de las alfalfas empleadas independientemente desu origen. Sin embargo, ese hecho resulta en cierto modo sorprendente si se tienen encuenta las diferencias observadas en el valor de los distintos parámetros (por ejemplo elvalor de A en las muestras de alfalfa oscila entre 98 y 135; el valor de B entre 50 y 113;etc.). Pero más aún si se consideran las diferencias observadas en la composiciónnutritiva de las diferentes muestras empleadas: por ejemplo, el contenido en FNDabarcaba un rango comprendido entre el 42 y el 73%.Por otro lado, la muestra de hierba analizada (2927-3, Figura 4) presentó una cinéticaintermedia entre la de un heno de hierba (3248-8, Figura 4) y la mezcla (3248-1, Figura4), todas ellas con unas tasas de degradación inferior, más lentas que la de la alfalfa,pero con un volumen acumulado de gas significativamente superiores (18 al 24%).Meclas humedas y seca450.00Pienso, paja y pulpa de remolacha450.00400.00350.00300.00250.00200.00150.00100.0050.000.000 12 24 36 48 60 72 84 96alfalfa2743-52845-12890-13006-13322-13108-1400.00350.00300.00250.00200.00150.00100.0050.000.000 12 24 36 48 60 72 84 96alfalfa2743-43108-42927-23248-23289-12845-22845-73248-5Figura 5.- Representación grafica de las ecuaciones obtenidas para la cinéticas de producción de gas enlas muestras de mezclas unifeed (Figura a) y de pienso, paja y pulpaRespecto a las mezclas unifeed se observa una importante variabilidad en las cinéticasestimadas de producción de gas, las cuales se pueden estimar de hasta en un 16% entreel valor máximo (3006-1) y mínimo (2890-1) registrado. Su representación graficasugiere una cinetica de degradación muy similar a la ofrecida por los piensos (azul,Figura 5b)Las pulpas de remolacha (2845-7, Figura 5b), un recurso habitualmente rico en hidratosde carbono solubles, resultaron ser los alimentos que produjeron una mayor cantidad degas (400 ml), superando los 300 ml a las 18 horas de incubación. No así, las muestras depaja (2743-4), con un importante contenido fibroso que requiere de un mayor periodo depermanencia en el rumen hasta que comienza su degradación por la flora microbiana.En este sentido destacar que la cinética observada para la paja fue muy similar a la delheno de hierba de la Figura 4b.Informe técnico final ALISOS10

Silos de hierba y de maiz400.00350.00300.00250.00200.00150.00100.0050.000.000 12 24 36 48 60 72 84 96alfalfa2845-43108-33248-43289-33322-32845-6Figura 5- Representación grafica de las ecuaciones obtenidas para la cinéticas de producción de gas en lasmuestras de silos de hierba (verde) y de maíz (amarillo)Por último, con relación a las muestras de silo (Figura 6), mientras que el silo de maíz(2845-6) estaría relacionado con los mayores volúmenes de producción de gas, los silosde hierba (3108-3) fueron los productos que presentaron un mayor rango de variación.Este hecho estaría en principio de acuerdo con las importantes diferencias observadas enla CAPV en la calidad de los silos de las diferentes explotaciones5.-Valoración económica de los costes y los beneficios derivados de lasmodificaciones en la dieta.Se llevó a cabo la valoración económica de las dietas ensayadas experimentalmente,resultando un coste de 2.7 € y de 1.91€ respectivamente para las dietas intensiva ysemiintensivas respectivamente. Teniendo en cuenta el volumen de leche producido encada dieta, tenemos que es mayor el margen resultante en la dieta semiintensiva, con3.73 € de beneficio respecto a 3.5 € en dieta intensiva.6.- Transferencia de resultados obtenidos a servicios de asesoramientodel sector ganadero y a instituciones públicas con intereses en el sectorHasta la fecha los resultados del proyecto se han ido presentando a diversos congresos,tanto nacionales como internacionales, estando pendiente la elaboración depublicaciones internacionales. Por otra parte, los resultados del proyecto se enmarcandentro de la tesis a presentar por Haritz Arriaga, becario del Departamento de Industriadel Gobierno Vasco.Informe técnico final ALISOS11

7.- Información científicaPublicaciones Científicas InternacionalesAutores (p.o. de firma): Merino P, Arriaga H, Salcedo G, Pinto M and Calsamiglia STítulo: Dietary modification in dairy cattle: field measurements to assess the effect onammonia emissionsArtículos de DivulgaciónRelación entre el N aportado en la alimentación y las pérdidas de N al entorno. Enba,Mayo 2006, nº 133, pp 13-16Informe técnico final ALISOS12