Simulación de los requerimientos nutricionales y balance energético de vacas adultas en un pastizal templado del norte
Simulación de los requerimientos nutricionales y balance energético de vacas adultas en un pastizal templado del norte
Tianqi Yu1 
Ruirui Yan1* 
Xiaoping Xin1* 
Xiaoying Zhang2 Guomei Yin3- 1Laboratorio Estatal Clave de Utilización Eficiente de Tierras Cultivables Áridas y Semiáridas en el Norte de China, Instituto de Recursos Agrícolas y Planificación Regional, Academia China de Ciencias Agrícolas, Beijing, China
- 2Centro de Extensión de Tecnología Agrícola Hulun Buir, Hailar, China
- 3Instituto de Investigación de Pastizales de la Academia de Ciencias Agrícolas y Ganaderas de Mongolia Interior, Hohhot, China
El equilibrio entre el forraje y el ganado es un componente importante de la gestión de los pastizales naturales, y lograr un equilibrio entre la demanda de energía nutritiva de los animales domésticos y el suministro de energía de los pastizales es el principal reto en la gestión de los pastizales forrajeros. Este estudio se llevó a cabo en el rancho Xieertala en la ciudad de Hulunbuir, Mongolia Interior. Utilizando los modelos GRAZPLAN y GrazFeed, examinamos el balance energético forraje-ganado durante diferentes períodos de pastoreo y etapas fisiológicas del crecimiento del ganado en condiciones naturales de pastoreo. Se utilizaron datos sobre las condiciones de las pasturas, los factores climáticos, la alimentación suplementaria y las características del ganado, para analizar la energía metabolizable (EM), la energía metabolizable para el mantenimiento (EM)m), y la ingesta total de energía metabolizable (MEI)total) de ganado de pastoreo. Los resultados mostraron que el balance energético entre el forraje y los animales difirió para las vacas adultas en diferentes etapas fisiológicas. En el período inicial de lactancia, aunque el MEItotal era más grande que YOm, no cumplía con el requisito para ME. MEItotal fue mayor que la EM durante la mitad de la lactancia, pero todavía había un desequilibrio energético en los períodos de lactancia temprana y tardía. Al final del período de lactancia, MEItotal podría cumplir con los requisitos de ME de abril a septiembre. Las vacas adultas lactantes en gestación con o sin terneros no pudieron satisfacer sus necesidades de EM, especialmente en el período seco, a pesar de que la MEItotal era más grande que YOm. Las vacas adultas en diferentes etapas fisiológicas mostraron diferencias en la ingesta diaria de forraje y en el metabolismo de la proteína cruda microbiana ruminal (MCP), y la ingesta de forraje por parte de las vacas no gestantes disminuyó de la siguiente manera: lactancia temprana > mitad de la lactancia > lactancia tardía, lactancia de las vacas preñadas > período seco. Para la degradación, digestión y síntesis de MCP ruminal, las vacas de lactancia temprana fueron similares a las del grupo de lactancia media, pero ambas fueron más altas que las del grupo de lactancia tardía, mientras que las vacas preñadas tuvieron una mayor degradación, digestión y síntesis de MCP en el período de lactancia en relación con el período seco. En el caso de las vacas lactantes, especialmente las que tienen terneros, las necesidades energéticas de pastoreo, el metabolismo de las emisiones de metano y la producción de calor fueron más altas en agosto, con un mayor gasto energético en invierno. En general, la energía de pastoreo, las emisiones de metano y la producción de calor por parte de las vacas secas fueron bajas. En el contexto del cambio climático global y la degradación de los pastizales, los administradores deben adoptar diferentes estrategias de acuerdo con las etapas fisiológicas del ganado para garantizar un equilibrio entre el forraje y el ganado y la utilización y el desarrollo sostenibles de los pastizales.
1 Introducción
Los pastizales desempeñan un papel importante en el mantenimiento y desarrollo de la seguridad ecológica nacional, la ganadería y la seguridad alimentaria (1). Con la mejora de los niveles de vida en China, la estructura dietética de los residentes ha cambiado (2), como se manifiesta en una reducción del consumo de raciones alimentarias y un aumento significativo de la demanda de productos pecuarios (3). Dadas las compensaciones entre el pastoreo, la conservación de los ecosistemas de pastizales y la urbanización, China enfrenta desafíos para equilibrar la oferta y la demanda de forraje. La producción de carne por unidad de superficie de pastizales en China es actualmente sólo el 30% de la media mundial (4), mientras que la demanda de productos pecuarios está aumentando; China necesitará entre 3 y 12 millones de hectáreas de pastizales adicionales entre 2020 y 2050 para satisfacer la creciente demanda (5). Hasta la fecha, los pastizales naturales siguen siendo la principal fuente de pasto forrajero (6), pero la degradación y reducción de los pastizales en China ha llevado a la disminución de las funciones ecológicas de los pastizales naturales (7, 8), y las dificultades de restauración han seguido aumentando (9).
La región de Mongolia Interior representa 1/4 de la superficie de pastizales de China. La capacidad de carga de la zona de pastizales superó los 120 millones de SU en 2019 (la más alta de China), mientras que la oferta de pastizales en la región de Mongolia Interior es de solo 50 millones de SU, y es difícil que los pastos naturales satisfagan la demanda local. Aunque los pastizales en China han aumentado a lo largo de los años, solo las provincias de Heilongjiang, Yunnan, Zhejiang y Fujian han podido lograr un equilibrio entre forraje y ganado (10). A pesar de haber implementado proyectos de restauración ecológica, incluida la devolución de tierras de cultivo a pastizales, la rehabilitación de pastizales degradados y el control de roedores de pastizales (11), la región de Mongolia Interior tiene una de las mayores brechas de capacidad de transporte de pastizales y es una de las provincias más grandes de China (10). Como resultado, la degradación extensiva de los pastizales y la tensión entre la oferta y la demanda de ganado y pastizales se han convertido en problemas importantes en el manejo de los pastizales naturales en la región (12, 13). La optimización de la toma de decisiones es particularmente importante en este contexto y se espera que mejore el equilibrio forrajero-ganadero. Sin embargo, los ecosistemas de pastizales en el norte de China están impulsados por factores abióticos estocásticos (principalmente precipitaciones), y la productividad de los pastizales es altamente impredecible (9), lo que hace que las relaciones espaciales y temporales entre los pastizales y el ganado sean muy complejas. Los recursos de pastizales se caracterizan por su variabilidad espacial y temporal, y la heterogeneidad espacial y la dinámica temporal de la cantidad y calidad del forraje son importantes para la producción ganadera (14). Los pastizales de China generalmente tienen abundante forraje en el verano y el otoño, pero la falta de forraje en el invierno y la primavera, y la variación temporal en el forraje disponible tiene un impacto mucho mayor en el ganado que la variación espacial en el forraje. Si no se considera completamente la variación estacional, la determinación de la capacidad de carga del ganado mediante la estimación de la producción total de forraje (11) no resuelve eficazmente el problema de la sobrecarga estacional de los pastizales. Se ha demostrado que el método tradicional de nutrientes digestibles totales (TDN) es difícil de adaptar a la mayoría de los escenarios debido a las diferencias fisiológicas entre el ganado, y este método ha sido reemplazado por el sistema de energía metabolizable (EM), que es la forma más efectiva de equilibrar los requerimientos nutricionales del ganado (15, 16).
Las técnicas de diagnóstico para determinar el balance energético forrajero-ganadero pueden optimizar la utilización de los recursos y reducir la grave degradación de los pastizales, al tiempo que ayudan a mantener el desarrollo sostenible de los ecosistemas de pastizales (17). La herramienta de apoyo a la toma de decisiones GRAZPLAN, que se basa en modelos de producción de pastos y animales, es de aplicación universal para simular procesos biológicos en sistemas de pastoreo, y proporciona ecuaciones generales de predicción de las necesidades energéticas y proteicas de todo tipo de ovejas y bovinos con cualquier condición fisiológica. Alternativamente, GrazFeed es una herramienta confiable para calcular los requerimientos nutricionales del ganado, y al predecir la ingesta de alimentos en función de las descripciones proporcionadas por el usuario para obtener la condición del ganado en pastoreo, puede ayudar a los ganaderos a implementar estándares de alimentación (18-20).
Situada en la parte oriental de la Región Autónoma de Mongolia Interior, la pradera de Hulunbuir es una de las praderas naturales más grandes del mundo y una importante barrera ecológica en China; Esta región es muy sensible al cambio climático (21-23) y también se enfrenta a la degradación de los pastizales (24). En este estudio, que se basó en las prácticas actuales de ganadería local de pastizales, una encuesta a pastores y mediciones de la productividad de los pastizales y la producción ganadera, se utilizaron los modelos GrazFeed y GRAZPLAN para (1) investigar la demanda de energía del ganado local en diferentes etapas fisiológicas y en diferentes momentos y (2) explorar el balance energético entre los pastizales y el ganado durante el período de pastoreo en los pastizales de Hulunbuir para proporcionar una base teórica para Utilización eficiente de los pastizales y la ganadería a escala de pastizales.
2 Materiales y métodos
2.1 Visión general del área de estudio
El área de estudio fue el Rancho Xieertala, Ciudad de Hulunbuir, Mongolia Interior, China (N49°19′, E120°03′, altitud 628 m). Tiene un clima continental templado semiárido, con una temperatura media anual de -5 a -2 °C, una precipitación media anual de 350-400 mm (concentrada de julio a septiembre), una temperatura acumulada anual ≥10 °C de 1.580-1.800 °C, y un período libre de heladas de aproximadamente 110 días. Topográficamente, el área de estudio es una planicie alta ondulada con suelos calcáreos de castaño negro y oscuro, y la vegetación está dominada por plantas mésicas y áridas. El tipo de vegetación representativo es la estepa de pradera templada. Las plantas dominantes incluyen Stipa baicalensis, Leymus chinensis, Carex pediformis y Filifolium sibiricum. Las condiciones básicas del área de estudio se muestran en la Figura 1. Los datos de distribución de los recursos de pastizales se obtuvieron del Centro de Datos de Recursos y Ciencias Ambientales de la Academia China de Ciencias (RESDC),1 y los datos meteorológicos se obtuvieron del Centro de Servicios de Datos Meteorológicos de China.2 Xieertala Ranch es un colectivo estatal típico de hogares profesionales conjuntos o hogares profesionales de tamaño mediano con diferentes escalas de alimentación y diferentes métodos de alimentación para la cría de ganado lechero. De acuerdo con el nivel actual de cría de ganado lechero en China, un modo de cría familiar descentralizado y un modo de cría colectiva administrado por el Estado son típicos. La temporada de pastoreo en el área de estudio es relativamente corta. Por lo tanto, la ganadería en la zona requiere siega y alimentación suplementaria, y este patrón se ha practicado durante cientos de años (25). En 2006 se introdujo en la región una moratoria sobre el pastoreo de primavera; El pastoreo se produce del 1 de junio al 1 de octubre de cada año, lo que somete a los pastizales a una mayor presión de pastoreo y provoca diversos grados de degradación.
Figura 1. Distribución de los pastizales en Mongolia Interior, ubicación del área de estudio y condiciones climáticas.
2.2 Métodos de investigación
2.2.1 Modelos de investigación
En este estudio se utilizó el modelo australiano GrazFeed con el sistema de apoyo a la decisión GRAZPLAN (19, 20), en el que se localizan los parámetros del modelo en base a la investigación de CSIRO. Los datos de la encuesta y los datos medidos de los ensayos controlados se incorporaron al modelo, y las condiciones climáticas, el estado de los pastizales, el estado del ganado y la alimentación suplementaria en el área de estudio se introdujeron para el cálculo y análisis del modelo.
Con este modelo, se realizó un análisis detallado del punto de equilibrio de los requerimientos energéticos metabólicos del ganado en diferentes meses, revelando el balance energético para el sistema forrajero-ganadero local. El marco del modelo se muestra a continuación (Figura 2) y los parámetros de entrada específicos del modelo se muestran en la Tabla 1.
Figura 2. Modelo de diagnóstico del balance energético de pastizales y ganadería.
Tabla 1. Parámetros de entrada del modelo.
2.2.2 Tipos de datos del modelo
El conjunto de datos incluye: (1) un estudio de los recursos de pastizales (área de pastizales, tipo de pastizales, productividad de pastizales y medición de la calidad de los nutrientes) con datos de estudios de campo; (2) recopilación de datos sobre la cría de ganado por parte de los hogares de pastoreo (peso del ganado, edad del ganado, condición corporal del ganado y suplementación del ganado) con datos de encuestas de pastos; y (3) datos climáticos (temperatura máxima, temperatura mínima, temperatura media, precipitaciones, velocidad del viento, etc.) del Centro de Servicios de Datos Meteorológicos de China.3
2.2.3 Análisis de datos
Analizar el balance energético de las vacas en diferentes períodos de tiempo en la región de Hulunbuir, basado en la dinámica del pasto y las condiciones climáticas de la dehesa Xieertala, el balance entre la energía metabolizable (EM) y la ingesta total de energía metabolizable MEItotal se calculó para vacas adultas de 500 kg en diferentes estadios fisiológicos en base a las fórmulas y algoritmos pertinentes proporcionados por el modelo GrazFeed y el modelo GRAZPLAN. Además, se calculó el consumo de alimento, la proteína cruda microbiana ruminal (PCM), la energía metabolizable de metano, la energía consumida por el pastoreo y la producción de calor de las vacas en diferentes períodos de tiempo. Los datos se visualizaron utilizando Origin 2023.
3 Resultados
3.1 Requerimientos energéticos de vacas adultas no gestantes en diferentes estadios fisiológicos
Durante el período de pastoreo de mayo a septiembre, el MEItotal de vacas adultas no preñadas al inicio de la lactancia fue mayor que la EMm (Figura 3A), pero esto no cumplió con el requerimiento de energía metabolizable (EM) del ganado en pastoreo. La brecha entre el ME y el MEItotal de vacas adultas no preñadas al principio de la lactancia fue pequeña a finales de la primavera (mayo-junio) y se amplió en julio. Las vacas adultas no preñadas a mitad de la lactancia (70 días) tuvieron un mayor MEItotal que la EM en el verano (junio-agosto) para satisfacer las necesidades del ganado, pero aún así no pudieron satisfacer sus necesidades de EMm de septiembre a mayo (Figura 3B). Durante el período de lactancia media (150 días), la EMm y los requisitos de EM podrían satisfacerse de abril a octubre (Figura 3C). A pesar de que el MEItotal de vacas adultas no preñadas disminuyó significativamente al final de la lactancia (Figura 3E), aún pudo cumplir con el ME y la EMm necesidades de ganado de mayo a agosto, y la EM fue casi igual a la EMm (Figura 3D). Sin embargo, el MEItotal de vacas adultas no preñadas en diferentes estadios fisiológicos de octubre a abril no pudieron cumplir con la EMm o las necesidades de ME.
Figura 3. Análisis de ME, MEmy MEItotal en diferentes etapas fisiológicas en vacas adultas no gestantes. (A) Lactancia temprana. (B) Mitad de la lactancia (70 días). (C) Mitad de la lactancia (150 días). d) Lactancia tardía. (E,F) YO, YOmy MEItotal en diferentes etapas fisiológicas de las vacas. ME: energía metabolizable; MEm, energía metabolizable para el mantenimiento; MEItotal, ingesta total de energía metabolizable.
Los requerimientos energéticos de las vacas adultas no preñadas variaron considerablemente en las diferentes etapas fisiológicas; el MEItotal de vacas fue esencialmente la misma al principio de la lactancia y a la mitad de la lactancia (70 días) y luego disminuyó a mitad de la lactancia (150 días) y al final de la lactancia (Figura 3E). El MEm El requerimiento de vacas adultas no preñadas alcanzó su máximo a la mitad de la lactancia (70 días), pero también fluctuó mucho (Figura 3F). En las vacas adultas no preñadas, las necesidades de EM disminuyeron desde el inicio de la lactancia hasta el final de la lactancia, y los requerimientos de energía fluctuaron más a la mitad de la lactancia (70 días) (Figura 3G).
3.2 Necesidades energéticas de vacas adultas preñadas en diferentes estadios fisiológicos
Durante el período de pastoreo (mayo a septiembre), el MEItotal de vacas adultas preñadas lactantes con y sin terneros fue mayor que la EMm, y no se pudo cumplir con el requisito de ME de pastoreo de ganado (Figuras 4A a C), mientras que el MEItotal de las vacas secas preñadas no pudieron cumplir con el MEm incluso en septiembre (Figura 4C). Para vacas preñadas con terneros, MEItotal y la EM aumentaron en agosto, pero para las vacas sin terneros y las vacas secas, la EMtotal y la EM disminuyó después de mayo (Figuras 4B, C). El MEItotal, YO y YOm de las vacas adultas preñadas con o sin terneros fueron similares, pero fueron mucho mayores que las de las vacas secas (Figuras 4D-F). Este estudio reveló la misma tendencia para las vacas adultas preñadas y las vacas adultas no preñadas de octubre a abril, lo que indica que la MEItotal no pudo conocermem o las necesidades de ME.
Figura 4. YO, YOmy MEItotal para vacas adultas preñadas en diferentes estadios fisiológicos. (A) Vaca adulta preñada lactante (con ternero). (B) Vaca adulta preñada lactante (sin ternero). C) Vaca seca adulta preñada. (D-F) YO, YOmy MEItotal para vacas adultas, preñadas, lactantes y secas. ME: energía metabolizable; MEm, energía metabolizable para el mantenimiento; MEItotal, ingesta total de energía metabolizable.
3.3 Ingesta de materia seca forrajera en diferentes estadios fisiológicos en vacas adultas
Las vacas adultas en diferentes etapas fisiológicas exhibieron diferentes características de ingesta de materia seca de forraje. Específicamente, el consumo de materia seca de forraje por parte de las vacas no preñadas disminuyó de la siguiente manera: lactancia temprana > mitad de la lactancia > lactancia tardía (Figura 5A), y el rango de consumo de materia seca de forraje fue de 10.43 a 18.24 kg MS/d, 8.90 a 15.57 kg MS/d y 5.55 a 9.71 kg MS/d durante los períodos de lactancia temprana, mitad de lactancia y lactancia tardía, respectivamente. El consumo de materia seca forrajera por parte de las vacas preñadas fue mayor durante la lactancia que durante el período seco (Figura 5B). Durante la lactancia, el consumo de materia seca de forraje varió de 10,22 a 18,99 kg MS/d de abril a octubre, mientras que durante el período seco, el consumo de materia seca de forraje varió de 5,00 a 8,76 kg MS/d de abril a octubre.
Figura 5. Ingesta de materia seca forrajera por vacas adultas en diferentes etapas fisiológicas. (A) Vacas lactantes no preñadas (sin ternero). B) Vacas preñadas. Yof, ingesta de alimento.
3.4 Degradación, digestión y síntesis de MCP en diferentes etapas fisiológicas en vacas adultas
La degradación, digestión y síntesis de MCP ruminal en vacas no gestantes y vacas preñadas adultas fueron similares al principio y a mitad de la lactancia y fueron mayores que al final de la lactancia (Figura 6A). La degradación, digestión y síntesis de MCP por vacas lactantes preñadas con terneros y vacas lactantes preñadas sin terneros fueron similares. En general, la degradación, digestión y síntesis de MCP por parte de las vacas preñadas fue mayor durante la lactancia que durante el período seco (Figura 6B).
Figura 6. Degradación, digestión y síntesis de MCP en diferentes estadios fisiológicos en vacas adultas. (A) Vacas adultas no preñadas. (B) Vacas adultas preñadas. MCP: proteína bruta microbiana ruminal.
3.5 Pastoreo, metabolismo del metano y necesidades energéticas de vacas adultas en diferentes etapas fisiológicas de la vida
Las vacas adultas lactantes con terneros tuvieron mayores necesidades de energía de pastoreo y mayores emisiones de metano metabolizable en agosto que las vacas adultas sin terneros. En otros meses, las vacas adultas lactantes con o sin terneros tuvieron requerimientos de energía de pastoreo, metabolismo de emisión de metano y producción de calor similares. Las vacas adultas secas tuvieron menores requerimientos de energía de pastoreo, menor energía metabolizable para las emisiones de metano y menor producción de calor (HP) que las vacas lactantes. Además, la energía consumida por las vacas en movimiento fue menor en verano y mayor en primavera, otoño e invierno (ver Figura 7).
Figura 7. Pastoreo, metabolismo del metano y requerimientos energéticos de vacas adultas en diferentes etapas fisiológicas. (A) Energía requerida para el pastoreo de vacas adultas en diferentes etapas fisiológicas y períodos de pastoreo. (B) Energía requerida para el metabolismo del metano en diferentes etapas fisiológicas y períodos de pastoreo. (C) Energía requerida para la producción de calor (HP) en diferentes etapas fisiológicas y períodos de pastoreo. (D) Energía requerida para el movimiento en diferentes etapas fisiológicas y períodos de pastoreo.
4 Discusión
4.1 Requerimientos energéticos de vacas no gestantes en diferentes estadios fisiológicos
El MEItotal de las vacas adultas no preñadas fue menor que el requerimiento de EM durante la lactancia temprana, más alto que el requerimiento de EM durante la temporada alta de pasturas al principio de la lactancia, y se mantuvo más alto que el requerimiento de EM durante la mayor parte de la temporada de pasturas al final de la lactancia, lo que indica que a medida que terminaba la lactancia, las vacas pasaron gradualmente de no poder satisfacer sus necesidades de EM a ser capaces de satisfacer sus necesidades de EM. Los resultados mostraron que el MEItotal de las vacas de carne pasaron gradualmente de no cumplir con el requisito de EM a cumplir con el requisito de EM al finalizar la lactancia. Esta transición no se debió a un cambio en el MEItotal durante la lactancia, sino a una disminución de la necesidad de EM al finalizar la lactancia y a que la EM alcanzara un nivel similar al de la EMm. Las características fisiológicas de las vacas adultas conducen a cambios en la EM y la EMm necesidades en diferentes etapas (26). Las vacas al principio de la lactancia y a mitad de la lactancia deben satisfacer las demandas de alta producción de leche, lo que crea un aumento en el requerimiento de EM (27). En particular, el requerimiento de EM es más alto a aproximadamente 70 °C durante la lactancia y fluctúa mucho, lo que puede resultar en MEItotal no poder cumplir con el requisito de EM; por lo tanto, se debe considerar la suplementación con forraje. Las vacas lactantes tardías aún pueden satisfacer sus necesidades metabólicas a pesar de una disminución en el MEItotal Durante el verano y, por lo tanto, el invierno, se debe considerar la alimentación suplementaria.
La variación estacional de los recursos es una causa importante del desequilibrio entre la ingesta de energía y la demanda de las vacas. Los cambios estacionales en los pastizales afectan directamente el suministro y el contenido nutricional del forraje, lo que afecta la ingesta de energía por parte del ganado vacuno. En este estudio, se observó una grave disminución de la MEItotal en vacas adultas no preñadas pastando desde finales de otoño hasta principios de primavera; el MEItotal de vacas durante este período ya era inferior a la EMm lo que provocaría una pérdida de peso si no se suplementara el forraje. Los factores estacionales en los ecosistemas de pastizales afectan directamente la disponibilidad de forraje (28). En el verano se produce un mayor crecimiento de pasto, lo que facilita que las vacas satisfagan sus necesidades energéticas en esta época del año (29). Los recursos restringidos de pastizales en invierno dan como resultado un MEI insuficientetotal. Por lo tanto, los ganaderos locales deben equilibrar el suministro de energía y el mantenimiento mediante la suplementación durante los diferentes períodos reproductivos (30). Por ejemplo, los gerentes pueden alimentar más a las vacas lactantes tempranas para satisfacer sus mayores necesidades energéticas o ajustar su ciclo reproductivo para que la lactancia temprana ocurra lo más cerca posible de la temporada alta de forraje.
4.2 Demanda y suministro de energía para vacas preñadas en diferentes estadios fisiológicos
Encontramos que el MEItotal de las vacas gestantes no cumplirían con el requisito de EM durante todo el año si las vacas dependieran solo del pastoreo; incluso era difícil para las vacas cumplir con su MEm necesidades de octubre a abril. Por lo tanto, se debe considerar la alimentación suplementaria al principio y al final de la temporada de pastoreo para las vacas gestantes para evitar la pérdida de peso. En el caso de las vacas secas preñadas, hubo una gran diferencia entre el MEItotal y las necesidades de ME en todas las épocas del año, y MEItotal no cumplió con el MEm durante los tres meses de la temporada de pastoreo. Por lo tanto, además de la alimentación suplementaria al principio y al final del período de pastoreo, también es deseable la alimentación suplementaria durante otros períodos de pastoreo.
El MEItotal de las vacas secas preñadas no pueden cumplir con el requisito de EM porque el MEItotal es demasiado baja en energía en este período. Además, el agotamiento de las proteínas almacenadas en el cuerpo durante el período seco tiene un impacto negativo en la salud durante la reproducción y la lactancia posteriores. Los gerentes deben prestar más atención a la ingesta nutricional de las vacas secas y seleccionar dietas apropiadas para la suplementación. Las dietas preperinatales deben contener más proteínas metabolizables y energía que las dietas tempranas del período seco, pero la energía y la fibra deben controlarse para garantizar una ingesta adecuada después del parto (31). Sin embargo, los estudios han demostrado que la reducción de la duración del período seco no afectó la salud o la fertilidad del ganado, lo que significa que la reducción de la duración del período seco puede ser propicia para el uso eficiente de los recursos de los pastizales (32).
4.3 Cambios en la ingesta de alimento en diferentes etapas fisiológicas en vacas
La ingesta de alimento, la digestión y los requerimientos energéticos cambiaron durante las diferentes etapas fisiológicas. Los estudios han demostrado que para las vacas no preñadas, la ingesta de materia seca de forraje es mayor al principio de la lactancia que en otros períodos, y estas vacas requieren más energía para apoyar la producción de leche (33); Como resultado, el consumo de materia seca forrajera es mayor. Esto está relacionado con la necesidad de más energía durante la lactancia temprana para hacer frente a las preparaciones fisiológicas para la lactancia y la producción temprana de leche, lo que significa que al principio del ciclo de lactancia, es posible que se requiera más forraje rico en energía para garantizar una nutrición, un rendimiento y una salud adecuados durante el ciclo de producción. De manera similar, la ingesta de materia seca de forraje es mayor para las vacas preñadas durante la lactancia porque se requiere energía adicional para apoyar la producción fetal durante la preñez. Es posible que los gerentes deban proporcionar alimento más abundante para garantizar la productividad. Además, la variabilidad estacional de los recursos juega un papel clave en el consumo de forraje (34). De mayo a septiembre, los recursos de pastizales son abundantes y la vegetación crece rápidamente. La ingesta real de forraje por parte de las vacas durante este período es alta, especialmente para las vacas de lactancia temprana y media. Sin embargo, de octubre a abril, los recursos de pasto se vuelven limitados y la disponibilidad de forraje disminuye, lo que resulta en una reducción significativa en la ingesta de forraje por parte de las vacas. Este cambio estacional en los recursos afecta directamente a la ingesta energética de las vacas. El estado fisiológico de las vacas también afecta a su ingesta de forraje. Las vacas lactantes necesitan satisfacer altas demandas de producción y reproducción de leche, por lo que sus requerimientos energéticos son mayores; En consecuencia, su consumo de forraje en los pastizales también es mayor. Por el contrario, las vacas secas tienen menores requerimientos energéticos y un menor consumo de forraje.
4.4 Cambios en la degradación, digestión y síntesis de MCP por vacas en diferentes estadios fisiológicos
Los cambios en la degradación de MCP y la digestión de las vacas en diferentes etapas fisiológicas tienen efectos importantes sobre la ingesta de energía y el metabolismo. Demostramos que la degradación, la digestión y la síntesis de MCP fueron relativamente estables durante la lactancia temprana y la mitad de la lactancia; sin embargo, la degradación, digestión y síntesis de MCP disminuyó durante la lactancia tardía, lo que implicó que las vacas requirieran alimento más fácilmente degradado y absorbido en esta etapa fisiológica para satisfacer sus requerimientos energéticos. Las vacas lactantes tardías a menudo se enfrentan al desafío de recuperar el peso posparto y comenzar una nueva ronda de preñez, por lo que necesitan niveles de energía más altos para mantener la función corporal y apoyar el embarazo. En el manejo del ganado, comprender los requerimientos energéticos y las características digestivas de las vacas en diferentes etapas fisiológicas es fundamental para desarrollar estrategias de alimentación adecuadas. Esto incluye la selección de los tipos de forraje apropiados y las prácticas de alimentación para garantizar que las vacas reciban la energía que necesitan mientras se mantiene la sostenibilidad de la granja.
4.5 Cambios en el pastoreo, el metabolismo del metano y las necesidades energéticas de las vacas en diferentes etapas fisiológicas
Los estudios han demostrado que las vacas requieren más energía metabolizable del metano durante los meses de verano y que el metano producido en el tracto gastrointestinal del ganado rumiante representa una pérdida importante en el proceso de utilización de energía del cuerpo; Representa el 10% de la energía total de los piensos y entre el 87 y el 89% de la producción intestinal de metano proviene del rumen (35). Estudios relacionados han demostrado una correlación positiva entre la producción de metano y la ingesta de alimento para el ganado (36). El metano es un importante gas de efecto invernadero, y la reducción de las emisiones de metano del ganado puede reducir tanto el efecto invernadero como las pérdidas de energía del ganado. Las dietas ricas en almidón a base de cereales reducen inmediatamente las emisiones de metano, mientras que las dietas a base de forraje provocan un aumento de las emisiones de metano (35). En las praderas del norte de China, el crecimiento más vigoroso de los pastizales se produce en agosto; Por lo tanto, el ganado forrajea más durante este período, y una mayor ingesta de alimento explica los cambios en la energía del metabolismo del metano y la ingesta de alimento (37). La alimentación frecuente en condiciones de pastoreo también requiere más energía, mientras que los recursos limitados de pastos al principio y al final del período de pastoreo dan lugar a un mayor movimiento del ganado, lo que aumenta aún más su consumo de energía (29).
Los resultados de los modelos indican que la producción de calor por parte de las vacas es mayor en el verano que en la primavera o el otoño durante el período de pastoreo porque los rumiantes están activos durante el día y durmiendo o inactivos por la noche, y se produce más calor durante el día que durante la noche (38). Después de la alimentación, la fermentación ruminal y la absorción de nutrientes en el tracto digestivo conducen a la acumulación de grandes cantidades de calor metabólico (39). Cuando la temperatura ambiente está cerca de la temperatura corporal de los mamíferos, la única vía viable para la pérdida de calor es la evaporación; Si la temperatura ambiente excede la temperatura corporal, el flujo de calor se invierte, el animal pasa a una fase de eliminación de calor y los animales domésticos gastan más energía para mantener su temperatura corporal (40). Debido a que el ganado es más tolerante al frío, sus mecanismos termorreguladores le ayudan a mantener la homeostasis en condiciones invernales. La producción de calor es relativamente baja en invierno, especialmente en climas secos y fríos, y es relativamente fácil para los animales mantener su equilibrio térmico (41).
4.6 Efectividad y limitaciones de los modelos de balance forrajero-ganadero
Los métodos para evaluar el equilibrio forrajero-ganadero siguen siendo controvertidos (42, 43), pero los científicos contemporáneos ya no se basan únicamente en la teoría simplista del equilibrio para calcular este equilibrio (44). Para comprender la relación entre el manejo de forraje y la producción ganadera, se están utilizando modelos (45) y curvas de oferta de forraje (46) para evaluar el balance forrajero-ganadero de los pastizales. Sin embargo, estos estudios no han logrado capturar adecuadamente el impacto del cambio climático en la oferta de forraje. Para tener en cuenta la adaptación del ganado a los pastizales y la influencia de los factores abióticos, los científicos han utilizado modelos de teledetección para monitorear la biomasa aérea y evaluar el equilibrio forrajero-ganado en regiones de pastizales extensivos (42), pero este enfoque se limita a evaluar el potencial de pastoreo en todas las regiones y no se puede utilizar para evaluar el estado del ganado durante varios períodos de pastoreo. Solo los modelos de simulación dinámica pueden capturar interacciones complejas entre el ganado y la dinámica del suministro de alimentos a lo largo del tiempo, aunque estos modelos son muy complejos y requieren datos de entrada extensos (47). Estos modelos mejoran nuestra comprensión de la variación estacional en las necesidades de energía metabólica del ganado y el desequilibrio entre la oferta y la demanda en Hulunbuir, y proporcionan estrategias de gestión eficaces para los agricultores y ganaderos locales que pueden mejorar la eficiencia de la producción y promover la gestión sostenible de los pastizales en el contexto de entornos estacionales cambiantes. Aunque el presente estudio integró múltiples puntos de datos para evaluar la demanda de energía metabólica y la ingesta del ganado local en Hulunbuir, la precisión y la practicidad del modelo aún pueden mejorarse. En primer lugar, la recopilación de datos puede mejorarse mediante la inclusión de datos sobre el rendimiento del crecimiento del ganado y la calidad de los pastizales. La recopilación de datos se vio limitada por los métodos de encuesta que tenían dificultades para cubrir de manera exhaustiva la región de Hulunbuir, lo que puede haber introducido un sesgo en los resultados. En segundo lugar, los modelos pueden necesitar más refinamiento y una mejor parametrización para reflejar las necesidades del ganado en diferentes condiciones locales, lo que puede requerir más observaciones. Por último, la aplicación del modelo puede estar limitada por el alcance y la calidad de los datos disponibles, así como por la región específica en la que se utiliza el modelo. Esta limitación podría afectar a la precisión y aplicabilidad de los resultados del modelo. La recopilación y validación de datos más exhaustivas, junto con una mayor optimización y validación del modelo, apoyarán la implementación de decisiones eficientes y sostenibles de manejo de pastizales y ganado en la región de Hulunbuir.
5 Conclusión
El MEItotal de vacas adultas en diferentes estadios fisiológicos fue mayor que la EMm a finales de la primavera y principios del otoño del período de pastoreo. El MEItotal de vacas lactantes tempranas fue inferior al requerimiento de EM, mientras que el MEItotal en los períodos medio y tardío de lactancia fue mayor que el requerimiento de EM. El MEItotal de las vacas adultas preñadas no satisfacían las necesidades de EM. De octubre a abril, este estudio reveló que el MEItotal de vacas adultas fue significativamente menor que la EMm y las necesidades de EM, y había un desequilibrio entre la oferta y la demanda de energía.
El requisito de ME y MEItotal en el caso de las vacas no preñadas, la ingesta de materia seca forrajera y la degradación, digestión y síntesis de la MCP ruminal disminuyeron gradualmente desde el inicio de la lactancia hasta la lactancia media y el final de la lactancia, y el período de lactancia fue más largo que el período seco para las vacas preñadas.
Las vacas lactantes adultas preñadas tuvieron un MEItotal que era mayor que el MEm y reducir el requerimiento de EM durante el período de pastoreo desde finales de la primavera hasta principios del otoño (mayo-septiembre). Durante el período seco, el MEItotal, disminuyó el consumo de alimento, la degradación, digestión y síntesis de MCP, el consumo de energía de pastoreo, la energía del metabolismo del metano y la HP de las vacas preñadas. Este estudio mejorará nuestras respuestas a los cambios climáticos y de recursos en los pastizales de Hulunbuir y contribuirá a la gestión sostenible de los ecosistemas de pastizales y a la producción ganadera.
Declaración de disponibilidad de datos
Las contribuciones originales presentadas en el estudio están incluidas en el artículo/material complementario, las consultas adicionales pueden dirigirse a los autores correspondientes.
Contribuciones de los autores
TY: Metodología, Redacción – borrador original. RY: Curación de datos, metodología, supervisión, redacción, revisión y edición. XX: Conceptualización, Curación de datos, Metodología, Redacción – revisión y edición. XZ: Supervisión, Validación, Redacción – revisión y edición. GY: Metodología, Supervisión, Redacción – revisión y edición.
Financiación
El/los autor/es declara(n) que se recibió apoyo financiero para la investigación, autoría y/o publicación de este artículo. Este estudio contó con el apoyo financiero de la Fundación Especial para el Programa Nacional de Investigación Básica de Ciencia y Tecnología de China (2021YFD1300503, 2021YFF0703904), la Fundación de Ciencias Naturales de China (32371781, 32130070), la Financiación Especial para Sistemas Modernos de Tecnología Agrícola del Ministerio de Agricultura de China (CARS-34) y los Fondos de Investigación Fundamental para la Institución Científica Central sin Fines de Lucro (1610132024003).
Conflicto de intereses
Los autores declaran que la investigación se llevó a cabo en ausencia de relaciones comerciales o financieras que pudieran interpretarse como un posible conflicto de intereses.
Nota del editor
Todas las afirmaciones expresadas en este artículo son únicamente las de los autores y no representan necesariamente las de sus organizaciones afiliadas, ni las del editor, los editores y los revisores. Cualquier producto que pueda ser evaluado en este artículo, o afirmación que pueda ser hecha por su fabricante, no está garantizado ni respaldado por el editor.
Notas
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Palabras clave: manejo de pasturas, balance energético, pastizales de Hulunbuir, balance forrajero-ganadero, manejo ganadero
Cita: Yu T, Yan R, Xin X, Zhang X y Yin G (2024) Simulación de los requerimientos nutricionales y el balance energético de vacas adultas en un pastizal templado del norte. Frente. Vet. Sci. 11:1414096. doi: 10.3389/fvets.2024.1414096
Editado por:
Izhar Hyder Qazi, Universidad Shaheed Benazir Bhutto de Ciencias Veterinarias y Animales, Pakistán
Revisado por:
Xiangjin Shen, Academia China de Ciencias (CAS), China
Lin Zhang, Academia China de Ciencias (CAS), China
Derechos de autor © 2024 Yu, Yan, Xin, Zhang y Yin. Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de la Licencia Creative Commons Attribution License (CC BY). .
*Correspondencia: Ruirui Yan, yanruirui@caas.cn; Xiaoping Xin, xinxiaoping@caas.cn
Renuncia: Todas las afirmaciones expresadas en este artículo son únicamente las de los autores y no representan necesariamente las de sus organizaciones afiliadas, ni las del editor, los editores y los revisores. Cualquier producto que pueda ser evaluado en este artículo o afirmación que pueda hacer su fabricante no está garantizado ni respaldado por el editor.
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