Modelaje de la Fermentación Ruminal y Requerimientos Nutricionales de Ganado Bovino con el CNCPS

1. Modelaje de la Fermentación Ruminal y Requerimientos Nutricionales de Ganado Bovino con el CNCPS Luis O. Tedeschi y Danny G. Fox Cornell University FMVZ-UADY, Xmatkuil, Yucatán 11 al 15 de octubre de 2004

2. Propósito del modelo • Mejorar la eficiencia de conversión de nutrientes en dietas del ganado a alimentos para consumo humano • Mejorar la nutrición de ganado conduce a mayor productividad y reduce el consumo de escasos recursos e impactos ambientales indeseables • La sostenibilidad requiere de costos bajos de alimentación por unidad de rendimiento • Hay de considerar los factores que afectan al comportamiento de cada finca

3. ¿Por qué modelos matemáticos? • Existe amplia variación en los tipos de ganado, los alimentos, y los ambientes de producción ganadera • Hay muchas variables que contar… • Son complejos los procesos biológicos y las ecuaciones requeridas para cada uno • Es decir, las interacciónes son complejas… • Permiten la integración de análisis económico de respuestas a los procesos biológicos

9. Aplicaciones del modelo CNCPS • Herramienta • pedagógicapara estudiantes y consultores • para diseñar e interpretar experimentos • Aplicar resultados de las investigaciones • Desarrollar tablas de requerimientos nutricionales • Diagnosticar y mejorar programas nutricionales • Planificar el manejo de nutrientes (ej., finca)

10. El CNCPS es una herramienta para comprender mejor la nutrición de rumiantes, para estimular el intelecto e intuición, y para mejorar la capacidad de simulación mental

11. Software que utiliza el CNCPS • CNCPS v. 5.0 y 6.0 • CPM LECHERO v. 2 y v. 3 • Productos de la industria de alimentos: ej., el sistema Dalex • Componentes del modelo NRC para gdo de carne (1996) • Componentes del modelo NRC para gdo lechero (2001)

12. ¿Dónde se obtiene información sobre el modelo CNCPS? • Visitar nuesto sitio internet: http://www.cncps.cornell.edu • Más de 50 artículos científicos publicados (ver sitio) • Cornell Animal Science Bulletin 213 (boletín técnico) • CD-ROM con el programa de computadora CNCPS, artículos de revistas científicas, y el Boletín 213

13. Objectivos de la presentación • Resumir la estructura del CNCPS para computar los requerimientos y la oferta de nutrientes para satisfacer los requerimientos • Describir cómo el modelo ruminal utiliza conocimiento sobre la fermentación ruminal para pronosticar la digestión de alimentos • Proveer información respecto a futuras estructuras del modelo CNCPS

14. 1er paso: Pronosticar requerimientos • Requerimientos • para mantenimiento son pronosticados por grupo racial y condiciones ambientales • para crecimiento son computados para cualquier tamaño corporal maduro para una productividad de vida óptima • Los requerimientos pronosticados varian con • los días de gestación • el rendimiento de leche esperado • Se pronotican las reservas corporales y flujos de energía para evaluar el estado positivo o negativo de balance energético

15. 2do paso: Pronosticar ofertas • Computar fracciones de carbohidratos y proteína de cada alimento disponibles para fermentación ruminal • Se utiliza un modelo ruminal mecanístico para pronosticar crecimiento microbial y absorpción de energía y proteína de cada alimento • Computar digestibilidad intestinal, NDT, y PM

16. El modelo tiene que diagnosticar con precisión el comportamiento animal antes de ser utilizado para identificar cambios de dieta que mejorarían el comportamiento

17. Precisión de pronósticos de crecimiento

18. Crecimiento, gdo de carne

19. Ganado lactante

20. Pronósticos de los requerimientos del animal: Mantenimiento

21. Peso corporal Estado fisiológico No lactante Lactante Compensación Aclimatización Previas temperaturas Estrés de calor o frío Aislamiento externo Condición del pellejo Viento (velocidad) Grosor de la piel Aislamiento externo Condición corporal Edad Factores que afectan al mantenimiento

22. Cámaras calorimétricos del USDA en Beltsville, Maryland

23. Requerimientos para mantenimiento • Vaquillas lecheras = SBW0.75 x 0.086 • Vacas lecheras = SBW0.75 x 0.080 • Ganado de carne = SBW0.75 x 0.077 • Hay que incluir metabolismo basal más un 10% para actividad física

29. Pronósticos de los requerimientos del animal: Crecimiento

30. Pronósticos de ENcr requerido en EE. UU. • Genotipo: más de 80 grupos raciales • Sex • Novillos castrados para engorda, vaquillas y toros • Vaquillas de reemplazo • Toros • Vacas • Combinaciones de implantes • Sistemas de alimentación

31. Establecer la meta para el contenido de grasa corporal

32. Grupo racial vs. grasa corporal

33. Pronosticar requerimiento para crecimiento • Las ecuaciones NRC de 1984 para castrados de mediano tamaño corporal describen la curva de crecimiento de bovinos con base en 20 años de datos sobre composición corporal en la Univ. de California • Ajustes al sistema base debido a la amplia variabilidad en tamaño corporal

34. Composición de proteína:nacimiento a madurez

35. Composición de grasa:nacimiento a madurez

36. Cálculo de EqSBW en base al peso estandar de referencia (SRA) EqSBW = PCactual x (SRW / FW) SRW: 435 kg @ 25% EBF 462 kg @ 27% EBF 478 kg @ 28% EBF

37. Cálculo de ENc requerido ENc = 0.0635 x EqEBW0.75 x EBG1.097

38. Requerimiento de Energía Neta: Un ejemplo

39. Pronósticos de los requerimientos del animal: Reservas corporales

40. Computar las reservas corporales • Pronosticar los suplementos requeridos para alcanzar la meta de condición corporal y • Pronosticar la cantidad de alimento reemplazado por las reservas

41. Cambios en condición corporal durante lactación Modified from Mao et al. (2004)

42. Reservas de energía en diferentes estados de condición corporal (CC) Contenido de grasa corporal cambia 7.54% por unidad de CC (lechero): 1 Mcal sustituye a 0.82 Mcal ENL y 1 Mcal ENL en la dieta provee (1/0.644) x 0.75 = 1.16 Mcal EN de las reservas

43. Reserva corporal: Un ejemplo Considerar una vaca lactante que pesa 600 kg con condición corporal de grado 3 • Si el balance energético es -3 Mcal ENL/d, perderá 1 grado de CC en 67 días (246×0.82/3) • Siel balance energético es +3 Mcal ENL/d, ganará 1 grado de CC en 70 días (246/(3/0.644×0.75)

44. Pronósticos de los requerimientos del animal: Gestación y lactación

45. Gestación y lactación • Computar los requerimientos de gestación conforme con el peso esperado al nacer y número de días post-concepción • Computar los requerimientos de lactación conforme con la composición y cantidad de leche producida

46. Pronósticos de las ofertas de energía y nutrientes: El rumen

47. Fracciones de carbohidratos y proteína utilizadas por el modelo ruminal del CNCPS • A = rápida degradación en el rumen • azúcares, proteína soluble • B = degración más lenta en el rumen • almidones, FDN disponible • C = no disponible para digestión ruminal • lignina, proteína FDA

48. Análisis químico de alimentos para determinar fracciones de carbohidratos y proteína • Materia seca • Cenizas • FDN • Extracto etéreo • Lignina • Almidón • Proteína bruta • Proteína bruta soluble • N no-proteíco • Proteína FDN • Proteína FDA

50. Fracciones de carbohidratos (CHO) Acido orgánico y azúcares CHO A (kdrápido) CHO libres de N (por diferencia) Almidón y fibra soluble CHO B1 (kdmediano) CHO B2 (kdlento) FDN FDN CHO C (no disponible) Lignina