Dinámica del nitrógeno amoniacal y ph ruminales en vacas a pastoreo

Introducción

La pradera es el recurso más utilizado en los sistemas de producción animal en el Sur de Chile. Los sistemas de producción de leche basados en pradera son los más económicos debido a los menores costos de: alimentación, mano de obra, infraestructura y residuos asociados a su uso. En estos sistemas, las praderas se caracterizan por ser de composición nutricional cuya materia seca (MS) fluctúa entre 18-24%, la energía metabolizable (EM) 2,6 Mcal/kg MS, la proteína cruda (PC) 18-25% MS y la fibra detergente neutro entre 40-50% MS. Esta pradera permite satisfacer los requerimientos de una vaca con una producción de 25 litros/día aproximadamente, cuando se ofrece sin restricción.

Los indicadores de la calidad nutricional varían durante el año, tanto que el contenido de MS fluctúa entre 14 y 25% MS, la EM entre 2,3 y 2,9 Mcal/kg de MS y el contenido de proteína cruda entre 18 y 29% MS. Por su parte el contenido de fibra detergente neutro de la pradera, presenta las menores concentraciones durante el invierno y va aumentando hacia el verano, influenciando el contenido de energía de ésta y el consumo de MS de la vaca en pastoreo.

En estas praderas, la proteína cruda es degradada en gran medida por los microorganismos ruminales, lo que genera grandes concentraciones de nitrógeno amoniacal (N-NH₃), que atraviesa la pared ruminal y es convertido mayoritariamente en urea el hígado. Por otro lado, la fermentación de los carbohidratos no estructurales, y gran parte de los estructurales, se asocia a grandes variaciones diarias en el pH ruminal al generar un aumento en la tasa de producción de ácidos grasos volátiles (AGVs) en rumen.

La suplementación con concentrado permite corregir en parte las deficiencias de la pradera, aumentar el consumo de materia seca, disminuir las pérdidas de reservas corporales para lograr una producción de leche económicamente rentable.

Para que la vaca utilice eficientemente los nutrientes de la dieta, es fundamental que el rumen esté sano y que reúna las condiciones de pH, humedad, fuerza iónica y potencial de oxidorreducción apropiados para el proceso de digestión fermentativa que realizan los microorganismos ruminales. Estas condiciones son fuertemente afectadas por la alimentación, particularmente por el volumen de ingesta de pradera, la cantidad de concentrado, la calidad del forraje y del suplemento ingerido y el balance de los nutrientes en el rumen.

La información sobre las características de la fermentación ruminal es abundante en animales en confinamiento y escasa en animales en pastoreo. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo es evaluar la digestión ruminal en el ganado lechero en pastoreo, estudiando las variaciones diarias en las concentraciones de nitrógeno amoniacal y pH ruminal, para así prever la respuesta a los diferentes manejos nutricionales a que son sometidos estos animales.

pH ruminal

El pH ruminal es una condición muy dinámica que en un momento está dada por el equilibrio entre las tasas de producción y remoción de AGVs obtenidos de la fermentación de los forrajes, los suplementos ingeridos en las últimas horas y la adición de soluciones tampón al rumen a través de la saliva.

Existe una gran variabilidad en los valores de pH (rango fisiológico entre 5,6 - 7,0), así como en los productos de la fermentación ruminal en vacas lecheras consumiendo dietas altas en forrajes frescos dentro de ciclo de pastoreo de 24 horas. En éstas praderas de alta digestibilidad, valores de pH de ruminal de 5,8 a 6,6, son asociados a un aumento en el flujo de nitrógeno microbial al intestino delgado, un aumento en la producción de AGVs, un aumento en la ingestión de alimento y la productividad de la vaca lechera, sin estar asociada a un cuadro de acidosis subaguda.

En primavera o en otoño, las praderas presentan una alta fermentación de los carbohidratos consumidos, generando pronunciadas variaciones del pH ruminal. Estas variaciones, pueden ser explicadas por comportamiento alimenticio de las vacas, la periodicidad del consumo de materia seca y el proceso de rumia. Las variaciones diarias del pH, muestran un alza previa a la primera suplementación con concentrado en la mañana, para luego descender hasta el valor más bajo aproximadamente 12 horas después. Sin embargo, en otro experimento en el sur de Chile donde se evaluó el efecto de la suplementación con concentrado sobre el pH y la concentración nitrógeno amoniacal de vacas lecheras a pastoreo primaveral y alimentadas con una oferta de pradera ad-libitum (Figura 1), mostró una curva bifásica para el pH, con un segundo alza aproximadamente 8 horas posterior a la alimentación de la mañana, atribuida a la rumia del medio día, para luego caer nuevamente posterior a la ordeña de la tarde donde los animales tenían acceso a un segunda porción de concentrado con carbohidratos de fermentación rápida y al efecto del pastoreo del atardecer.

Estas declinaciones rápidas y pronunciadas en el pH ruminal, habrían sido causa del acceso de las vacas a nuevas asignaciones de pradera en estados vegetativos inmaduros y llenos de hojas después de cada ordeña, y una menor salivación por parte de los animales durante el pastoreo. Por su parte, los periodos de alza corresponderían a los tiempos de rumia previos a las ordeñas.

Figura 1. Variación diaria del pH ruminal (X ± DE) en vacas en pastoreo primaveral, sin suplementación y suplementadas con 6 kg/día de concentrado amiláceo.

La variación del pH ruminal durante el curso del día está también influenciada por la cantidad de carbohidratos fermentables de la dieta. Las vacas que recibieron dietas con concentrado, mantuvieron el pH bajo por un periodo de tiempo más prolongados que vacas alimentadas con sólo forraje.

El promedio diario del pH de vacas en pastoreo varía significativamente con la cantidad de forraje que consumen y con las características nutritivas de éste. En un experimento de pastoreo en otoño, donde se estudió el efecto de la oferta de pradera (25,5 v/s 38,5 kg/MS/vaca/día) y el tipo de concentrado (amiláceo v/s fibroso), sobre las variaciones diarias del pH y amonio ruminal (Figura 2), los resultados no evidenciaron diferencias entre los valores de pH a dos ofertas de pradera (6,11 y 6,14 para alta y baja oferta, respectivamente) y siendo coincidentes con los escasos antecedentes en la literatura al respecto.

Figura 2. Variación diaria del pH ruminal (X ± DE) en vacas en pastoreo otoñal alimentadas con 2 tipos de concentrados (amiláceo v/s fibroso).

Ha sido señalado que la suplementación con concentrados en base a fibra o en base a almidón, no afecta el pH ruminal de vacas lecheras a pastoreo suplementadas con cantidades moderadas (menores a 5 kg al día) de concentrado. Sin embargo, en el de otoño el concentrado fibroso disminuyó más el pH que el concentrado amiláceo, lo que puede ser explicado por la diferencia de la dinámica de fermentación que tiene los ingredientes de los concentrados, donde el concentrado rico en fibra digestible generaría una mayor cantidad de materia orgánica potencialmente fermentable en el rumen, aumentando la producción total de AGVs y haciendo que el pH sea menor con este tipo de suplemento.

Nitrógeno amoniacal en rumen

En animales rumiantes hasta un 50% de la proteína presente en la dieta puede ser catabolizada a péptidos y amoníaco, por los microorganismos ruminales. Los péptidos y una parte del amoníaco producido a partir de la proteólisis pueden ser utilizados por bacterias ruminales para producir proteína bacteriana. Se considera a la concentración de N-NH₃ ruminal es un predictor de la eficiencia de conversión del nitrógeno consumido en nitrógeno microbiano.

La captación del N-NH₃por parte de las bacterias ruminales depende entre otros factores, de la sincronización entre la degradación de los hidratos de carbono y la degradación de la proteína. Cuando faltan hidratos de carbono para el crecimiento microbiano, como ocurre con las praderas de otoño e invierno y aquellas vegetativas de primavera ricas en proteína degradable en rumen, se produce un desbalance entre las cantidades de nitrógeno y energía disponibles en rumen y/o una a sincronía entre las tasas de producción de energía y de N-NH₃ para la síntesis de proteína microbiana.

Cuando la captación del nitrógeno por parte de los microorganismos es menor que el N-NH₃ liberado, la concentración de amonio aumenta en el líquido ruminal. El exceso de amonio es absorbido y transportado al hígado donde es convertido a urea y excretado por la orina, aunque una parte vuelve nuevamente al rumen y otra difunde libremente a la leche, llegando a ser hasta un 2,5% del nitrógeno encontrada en ésta. Por otra parte, cuando el consumo de proteína no degradable de la dieta hace que la absorción de aminoácidos en el intestino delgado supere las necesidades para las funciones metabólicas del animal, éstos son metabolizados en el hígado, agravando el problema.

La suplementación estratégica de vacas en pastoreo con concentrados energéticos generalmente aumenta el consumo de materia seca, mejora la eficiencia de utilización del nitrógeno de la pradera, al sincronizar la disponibilidad de energía y proteína en dicho compartimiento y por ende, optimiza la eficiencia productiva de la vaca lechera.

La mayoría de los microorganismos ruminales dependen de los carbohidratos del alimento como fuente de energía para maximizar la utilización del amoníaco y producir proteína microbiana. Al respecto, es señalado que el requisito óptimo para el crecimiento microbiano se lograría cuando la concentración de N-NH₃ en rumen es de 3 mmol/L, situación difícil de mantener en vacas a pastoreo consumiendo praderas de alta digestibilidad.

El estudio de pastoreo en primavera (Figura 3) muestra que la suplementación con concentrado disminuyó las concentraciones de N-NH₃ en todos los muestreos y ubicándoles dentro del rango aceptable para el medio ambiente ruminal (3 a 9 mM/L). La menor concentración diaria observada por efecto de la suplementación con 6 kg/día de concentrado, estuvo probablemente asociada a un mejoramiento de la utilización del N-NH₃en rumen y/o una reducción de la proteína total de la dieta, ya que el suplemento concentrado tenía una menor concentración de proteína cruda que la pradera (13% y 22,4% de PC MS, respectivamente). Además, se observó concentraciones más estables durante el día en las vacas que recibieron suplementación.

Figura 3. Variación diaria de la concentración de nitrógeno amoniacal (X ± DE) en vacas en pastoreo primaveral, sin suplementación y suplementadas con 6 kg/día de concentrado amiláceo.

Los estudios que evalúan el efecto de la oferta de pradera sobre parámetros ruminales son escasos en la literatura y en general no muestran diferencias para las distintas ofertas estudiadas. La Figura 4, muestra los resultados experimentales de un ensayo de pastoreo otoñal, que estudió el efecto de la oferta de pradera (15,0 v/s 22,6 kg/MS/vaca/día) y el tipo de concentrado (amiláceo v/s fibroso), sobre las variaciones en las concentraciones medias diarias de N-NH₃en vacas lecheras. Las concentraciones de amonio en las vacas que recibieron una menor oferta de pradera (18,5 mM/L) fueron mayores que en aquellas que recibieron una mayor oferta (9,7 mM/L) y superiores al rango fisiológico para un adecuado funcionamiento ruminal, probablemente como resultado de un mayor consumo de forraje en estado vegetativo (mayor contenido de hojas) y con un mayor contenido de proteína cruda.

Figura 4. Variación diaria de la concentración de nitrógeno amoniacal (X ± DE) en vacas en pastoreo otoñal, alimentadas con 2 ofertas contrastantes de pradera (25,5 v/s 38,5 kg/MS/vaca/día).

Finalmente se puede decir que las vacas lecheras en pastoreo muestran pronunciadas variaciones en el pH ruminal, descendiendo éste hasta a un valor más bajo aproximadamente 12 a 14 horas después de la ordeña de la mañana y mostrando un alza aproximadamente 8 horas posterior a la alimentación de la mañana, cuando los animales tienen acceso a un segunda ración de concentrado durante la ordeña de la tarde, y/o disponen de una nueva franja de pradera para el pastoreo del atardecer.

Durante el pastoreo, las vacas lecheras muestran aumentos permanentes en las concentraciones diarias de N-NH₃ en rumen y la suplementación con 6 kg concentrado/vaca al día, la disminuye hasta rangos aceptables para el medio ambiente ruminal.

El conocimiento de las influencias del pH y el N-NH₃ en los rumiantes son importantes al idear estrategias de alimentación, que permitan evaluar la sincronización de los carbohidratos y nitrógeno fermentables en el rumen. Conociendo ambas variables, pH ruminal y amoníaco ruminal, el nutricionista puede idear estrategias de alimentación y determinar dietas que tenga una alta eficiencia de utilización de los nutrientes, haciendo que los márgenes productivos sean mayores y retornando beneficios al productor. También podrá implementar medidas de manejo con el fin de optimizar el uso de nutrientes presentes en la pradera y el forraje conservado y disminuir la cantidad de suplemento en la dieta.

Dinámica del nitrógeno amoniacal y ph ruminales en vacas a pastoreo

Priya Chemicals

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