Нормирование клетчатки дойных коров в системах NRC и CNSPS: показатель peNDF

NDF (нейтрально детергентная клетчатка) сегодня рассматривается как самый подходящий параметр для характеристики клетчатки, потому что NDF содержит самые важные составляющие стенок клеток растений (целлюлоза, гемицеллюлоза и лигнин) и, тем самым, делает возможным разделение углеводов на структурные и неструктурные (FC, NFC). Большой вызов в кормлении высокопродуктивных коров – обеспечить потребность животных в энергии и при этом предоставить рубцу достаточное количество волокнистых веществ, чтобы была возможна нормальная стабильная работа рубца.

Значение клетчатки для здоровья и продуктивности дойных коров

расслоение содержимого рубца

Расслоение содержимого рубца

При этом нужно понимать процесс жевания жвачки, который обуславливает образование слюны и с помощью ее буферных веществ управляет кислотностью содержимого рубца. Из-за ограниченного потребления корма рационы высокопродуктивных коров богаты высокопереваримыми неструктурными углеводами (NFC), чья ферментация ведет к образованию в рубце большого количества пропионовой кислоты с сильным кислотным действием.

И, наоборот, ферментация NDF происходит медленнее и в меньшем масштабе. Содержание клетчатки и концентрации энергии находятся в обратной зависимости. Кроме того, клетчатка играет важную функцию при образовании слоев содержимого рубца (мат из грубых частиц, который плавает на жидкости с мелкими частицами).

Минимальное количество клетчатки нужного качества и физической формы особенно важно для:

Потребность в клетчатке зависит от уровня продуктивности, свойств клетчатки, массы, буферной емкости корма и частоты кормления.

Если количество структурной клетчатки ниже критического значения, снижается время жевания жвачки и, как следствие, – секреция слюны. Из-за этого снижается показатель рН и соотношение ацетата к пропионату, что ведет к снижению содержания молочного жира. Низкое содержание NDF в рационе влияет на здоровье рубца и здоровье коровы. Краткосрочно слишком мало клетчатки ведет к субклиническому ацидозу или клиническому ацидозу. Долгосрочно недостаточное обеспечение клетчаткой ведет к проблемам с копытами и смещению сычуга.

Содержание NDF и показатель рН рубца имеют обратную зависимость, поскольку NDF (из грубых кормов), с одной стороны, имеет структурное действие и стимулирует секрецию слюны. С другой стороны, NDF ферментируется медленнее и меньше, чем NFC.

Потребность дойных коров в NDF

Для типичных высокопродуктивных рационов в США (кормление ПСР, достаточный размер частиц грубого корма, кукуруза в качестве концентрированного корма) NRC установлено минимальное содержание NDF на уровне 25% в сухом веществе, и максимальное количество NFC на уровне 44% в сухом веществе, при условии, что из 25% общего NDF 19% поступают из грубых кормов.

NDF: ≥ 25% в сухом веществе (при этом 19% из грубых кормов)

NFC: ≤ 44% в сухом веществе.

Если в рационе доля NDF из грубых кормов ниже этого показателя, минимально необходимое количество NDF (в сухом веществе) повышается на 2% на каждый недостающий 1% NDF из грубого корма, а максимальное количество NFC снижается также на 2% (см. таблицу 1).

Таблица 1. Рекомендации по минимальному содержанию NDF (в % СВ) и максимальному содержанию NFC 1) (в % СВ) в зависимости от доли NDF из грубых кормов (NRC 2001)
NDF из грубых кормов Минимальное содержание NDF Максимальное содержание NFC
19 25 44
18 27 42
17 29 40
16 31 38
15 33 36
1) NFC = 100 – NDF – XP – XL – XA

Эти гранично допустимые показатели по NDF являются абсолютным минимумом, а не оптимальными для коровы. Более высокая потребность в NDF особенно проявляется в ситуациях, когда скармливается концентрированный корм с более низкой стабильностью крахмала, когда размер частиц грубых кормов меньше, когда из грубого корма получается меньше 19% NDF и когда рацион скармливается не в виде TMR, а компоненты рациона скармливаются по-отдельности (см. Таблицу 1)

Влияние обеспечения дойных коров клетчаткой на активность жевания жвачки, содержание жира в молоке и показатель pH в рубце

Чтобы описать влияние различного обеспечения клетчаткой дойных коров, учитываются различные параметры, а именно, активность жевания жвачки, содержание жира в молоке и показатель рН в рубце.

Многочисленные исследования по влиянию кормового сырья на активность жвачки были проведены BALCH (1971), SUDWEEKS et al. (1981) und NØRGAARD (1986) sowie NØRGAARD et al. (2008). По анализу MERTENS (1997) активность жевания жвачки составляла от 200 до 230 минут на кг NDF из длинных грубых кормов, при этом эта активность жевания жвачки снижалась с растущим потреблением корма (158 минут при 17,6 кг СВ). Разработанная DE BRABANDER et al. (1999, 2002) система для оценки физической структуры в кормлении дойных коров базируется на реакции содержания жира в молоке на недостаточное обеспечение структурой.

Показатель рН содержимого рубца или его постпрандиальные и диурнальные вариации очень точно отзеркаливают обеспечение клетчаткой (Allen 1997). Разработанная DE BRABANDER et al. (1999, 2002) более точная характеристика и оценка обеспечения клетчаткой была проверена MEYER et al. (2002) на её применимость в кормлении высокопродуктивных коров (с травяным силосом в качестве основного корма). При этом было получено, что для рационов с травяным силосом в качестве единственного основного корма, в целом существует переоценка «структурного действия», если в качестве оценочных критериев берутся время жевания жвачки, колебания показателя рН в рубце и реакция содержания жира в молоке.

В частности, химическим путем определенного содержания NDF недостаточно для того, чтобы описать структурное действие, то есть ее влияние на активность жвачки, секрецию слюны и, тем самым, показатель рН содержимого рубца.

Физически эффективная нейтрально детергентная клетчатка peNDF

На структурное действие в большой мере дополнительно влияют физические свойства, такие как размер частичек и плотность. Для этих характеристик MERTENS (1997) ввел понятие «физически эффективная нейтрально детергентная клетчатка» (peNDF, physically effective NDF). Эти свойства определяют в большей мере здоровье животных, рубцовую ферментацию, интермедиарный обмен веществ и выработку молочного жира. На основании многочисленных данных из специализированной литературы MERTENS (1997) определил показатели для физической эффективности (pef, physical effectiviness factor), при чем активность жевания жвачки длинного сена из злаковых трав принималась как стандарт с показателем 1.

В зависимости от класса грубого корма (сено, силос) или ботанического происхождения (злаковые травы, бобовые травы, кукурузный силос) и физической формы (степень измельчения длинная, короткая, размолотая и т.д., это называется длина измельчения), были получены категории показателей pef по отношению к 1, то есть показатели между 1 и 0 (таблица 2. Содержание peNDF рассчитывается из pef, умноженного на содержание NDF).

Таблица 2. Приблизительное содержание peNDF в кормах
Корм NDF (% СВ) Остаток на 1,18-мм сите peNDF
Стандарт 100 1.00 100
Сено злаковых 65 0.98 63.7
Сено бобовых 50 0.92 46.0
Силос бобовых, грубое измельчение 50 0.82 41.0
Силос бобовых, мелкоизмельченный 50 0.67 33.5
Кукурузный силос 51 0.81 41.5
Пивная дробина 46 0.18 8.3
Зерно кукурузы 9 0.48 4.3
Соевые оболочки 67 0.03 2.0
Соевый шрот 14 0.23 3.2
Мертенс, 1997

Доля физически эффективной NDF очень часто определяется с помощью пенсильванского сита (PSPS) (LAMMERS et al. 1996, KONONOFF et al. 2003, YANG & BEAUCHEMIN 2006). Форма набора сит, разработанная KONONOFF et al. (2003) состоит из трех сит с диаметром 19,0, 8,0 и 1,8 мм.

Потребность в клетчатке часто оценивается по определенному содержанию жира в молоке (MERTENS 1997, DE BRABANDER et al. 1999, 2002). За это говорят такие причины как экономические показатели, простое измерение и основанная на физиологии взаимовлияние на здоровье и продуктивность.

Так здоровье может ухудшиться из-за низкого содержания клетчатки и при еще нормальном содержании жира в молоке, так что показатель рН в рубце нужно рассматривать как показатель, на который можно опираться с точки зрения физиологии (MERTENS 1997). SUDWEEKS et al. (1981) и NØRGAARD (1986) установили, что при активности жвачки 30 минут на кг СВ общего рациона наиболее гарантированно можно наблюдать нормальное содержание жира в молоке.

MERTENS (1997) вывел потребность в peNDF на основании мета-анализа литературных данных, а также на основании содержания жира в молоке и показателя рН содержимого рубца.

График 1 . Влияние содержания peNDF на содержание жира в молоке или на показатель рН в рубце (по Мертенсу, 1997)

Влияние содержания peNDF на содержание жира в молоке

На графике 1 указана взаимосвязь между содержанием peNDF (в % СВ) и содержанием жира в молоке (%) или показателем рН в рубце из этого мета-анализа, которая была отображена в обратной регрессионной модели. Интерсепт (пунктирные линии) указывает, что в этих данных асимптотическое плато для содержания молочного жира составляет 4,32%, а значение рН в рубце составляет 6,67, поэтому эти значения больше нельзя увеличивать за счет повышения физически эффективной NDF.

Однако определение потребности в клетчатке не может быть основано на точном значении, а зависит от того, какое содержание молочного жира или значение pH рубца рассматривается или определяется как нижний предел. Модель обратной регрессии показывает сильное увеличение содержания молочного жира или значения pH в содержимом рубца с увеличением содержания peNDF в диапазоне низких содержаний peNDF, которое все больше ослабевает при высоких значениях peNDF.

Чтобы достичь уровня молочного жира 3,2, 3,4, 3,6 и 3,8%, согласно формуле (1) на рисунке 6 необходимы уровни peNDF 15,3, 18,6, 23,7 и 32,9%. MERTENS (1997) утверждает, что содержание молочного жира в 3,4% является подходящим индикатором минимального содержания peNDF, в настоящем метаанализе это будет 18,6% peNDF.

Взаимосвязь между peNDF и рН рубца также анализировали с использованием того же принципа. Эта связь достигла асимптотического плато с pH = 6,67. Взаимная регрессия приводит к резкому увеличению pH с низким содержанием peNDF и наоборот, т.е. показатель рН особенно чувствителен, когда содержание клетчатки низкое.

Уравнение регрессии (2) дает значения pH 5,9, 6,0, 6,1 и 6,2 с содержанием peNDF 18,6, 21,3, 25,1 и 30,4% СВ. Из этой зависимости также не может быть получена абсолютная потребность в клетчатке, так как помимо физической эффективности клетчатки на показатель рН влияют содержание NFC, обработка зерна, наличие буферов и потребление корма. Тем не менее, MERTENS (1997) утверждает, что для значения pH 6,0 требуется более высокое содержание peNDF, чем при содержании молочного жира на уровне 3,4% (21,3 против 18,6% peNDF).

ЗЕБЕЛИ и соавт. (2008), в дополнение к системе peNDF — также основанной на мета-анализе обширных литературных данных — с одной стороны, определил порог для подострого ацидоза рубца (SARA), а именно средний рН рубца <6,16, и в то же время значение pH <5,8 не должно превышать период 5,24 часа в сутки (таблица 3).

Таблица 3. Ограничение нормального показателя рН в рубце и при субклиническом ацидозе рубца (ZEBELI et al. 2008)
Показатель рН рубца Среднее значение Нижняя граница Верхняя граница
Средний показатель за день
Нормальная ферментация 6.32 6.16 6.49
Субклинический ацидоз 5.98 5.82 6.14
Длительность рН <5,8 (часов в день)
Нормальная ферментация 2.98 1.62 5.24
Субклинический ацидоз 9.02 5.47 15.54
Метаанализ: 45 экспериментов, 187 случаев лечения

С другой стороны, потребность в peNDF также была получена из полученной кривой значений pH в зависимости от содержания peNDF (модель, обозначенная прерывистой линией). Асимптотическое плато с pH 6,27 было достигнуто при содержании 31,2% peNDF (график 2) и, таким образом, оно значительно выше значения 18,6-21,3%, приведенного MERTENS (1997).

График 2. Отношение между средним значением рН и длительностью показателя рН со значением < 5,8, а также влияние peNDF на показатель рН в рубце (по ZEBELL et al. 2008).

Отношение между средним значением рН и длительностью показателя рН

Основной причиной этого несоответствия является порог возникновения ацидоза. Если в модели MERTENS (1997) устанавливается критический показатель рН 6,16, как у ZEBELI и соавт. (2008), а не 6,0, потребность в peNDF составляет 28,0%, что не слишком сильно отличается от вышеуказанного значения 31,2%.

Однако когда речь идет о значении рН в рубце, кроме содержания peNDF большое значение также играют содержание разлагаемого в рубце крахмала и уровень потребления корма, как видно из следующей формулы (ZEBELI et al. 2008) :

pH = 6,05 + 0,044 x peNDF — 0,0006 x peNDF² — 0,017  × RDSG — 0,016 × DMI

 R2 = 0,66; RMSE = 0,11

 pH = среднее значение pH в содержимом рубца

 peNDF = физически эффективная нейтрально детергентная клетчатка NDF (% от СВ, определенный с помощью пенсильванских сит согласно KONONOFF et al. 2003)

 RDSG = rumen degradable starch from grain, разлагаемый в рубце крахмал из зерна, (% от СВ)

 DMI = dry matter intake, потребление сухого вещества  (кг / день)

STEINGASS & ZEBELI (2008) вывели требуемое содержание peNDF в зависимости от потребления корма и содержания разлагаемого в рубце крахмала из этого уравнения и с учетом периода значения pH <5,8 в содержании рубца, чтобы получить среднее значение pH 6,27 (таблица 4).

Таблица 4. Необходимое содержание peNDF (% в СВ) в зависимости от дневного потребления корма (кг СВ/голову) и содержания расщепляемого в рубце крахмала (% СВ) (STEINGASS & ZEBELI (2008))
Расщепляемый крахмал (% СВ) Потребление корма (кг СВ/день)
18 20 22 24 26
10 28.5 29.2 29.9 30.7 31.4
14 30.0 30.8 31.5 32.2 32.9
18 31.6 32.3 33.0 33.8 34.5
22 33.1 33.8 34.6 35.3 36.0

Результаты показывают, что как при увеличении потребления корма, так и при более высоком содержании в рационе расщепляемого в рубце крахмала, существует повышенная потребность в peNDF, поскольку возникает большее количество ферментируемого вещества, будь то в результате увеличения потребления корма или в результате большего количества ферментируемого крахмала. Необходимая потребность в peNDF составляет значения от 28 до 36% (STEINGASS & ZEBELI 2008).

Однако более высокие уровни NDF в общем рационе могут оказать негативное влияние на потребление корма. MERTENS (1994) определил максимальное потребление 12,5 г NDF на кг массы тела. Это граничное значение, за пределами которого потребление корма физически регулируется поглощающей способностью рубца («рубец заполнен»). Напротив, потребление корма с низким содержанием NDF (то есть с высокой концентрацией энергии) контролируется физиологически посредством потребности в энергии (система потребления NDF-NEL согласно MERTENS 1994).

ЗЕБЕЛИ и соавт. (2008) также оценили влияние содержания peNDF в рационе в отношении потребления корма и конверсии корма и обнаружили три диапазона значений (График 3).

График 3. влияние содержания peNDF на потребление корма и конверсию корма (по ЗЕБЕЛИ и соавт.2008)

Влияние содержания peNDF на потребление корма

Потребление корма немного увеличивается до содержания peNDF 21,6%. С 21,6 до 31,9% наблюдается незначительное снижение, а дальше потребление корма резко падает. Это согласуется с моделью потребления кормов MERTENS (1994). Однако это также означает, что существует только узкий диапазон между физиологически оптимальным содержанием клетчатки в рубце и концентрацией энергии, необходимой для снабжения коровы энергией, и что высокопроизводительных коров можно кормить только грубым кормом высокого качества (STEINGASS & ZEBELI 2008).

Взаимосвязь между содержанием peNDF и конверсией корма является отражением взаимосвязи потребления корма с очень похожими границами. До содержания peNDF 17,1% конверсия корма (г молочного жира на кг СВ корма) не зависит от содержания клетчатки. Она улучшается при значении peNDF между 17,1 и 32,4%. Однако с 32,4% peNDF конверсия корма значительно ухудшается, поскольку потребление корма и выход молока заметно уменьшаются из-за этого содержания клетчатки.

При таком рационе потребности в энергии у высокопроизводительных коров не могут быть полностью удовлетворены. Однако ZEBELI et al. (2008) также вывели из имеющихся данных, что усвояемость NDF увеличивается с увеличением значения pH в содержимом рубца. Низкое содержание peNDF, необходимое для высокого выхода молока, также означает, что — из-за более низкого значения pH — усвояемость веществ из волокон ниже.

Принимая во внимание все эти аспекты, такие как значение pH в содержимом рубца, риск ацидоза, усвояемость клетчатки, потребление корма, содержание молочного жира и выход молока, а также конверсия корма, ZEBELI et al. (2008) пришли к выводу, что содержание peNDF в рационе высокопродуктивных коров должно составлять от 30 до 33% от СВ.

Выводы

Пояснения показывают, что анализ клетчатки (структурных волокон) по методу детергента представляет собой значительный прогресс, поскольку он позволяет разделять углеводы на клетчатку и не клетчатку. Это точное разделение имеет большое физиологическое значение в рационе жвачных. С другой стороны, при определении сырой клетчатки — из-за неподходящих растворителей — определенные части волокон (гемицеллюлоза и части лигнина) растворяются и, таким образом, неправильно назначаются безазотистым экстрактивным веществам (то есть не содержащим клетчатку углеводам).

Невозможно точно перевести значение сырой клетчатки в другие фракции, поскольку степень растворения компонентов волокон в рамках анализа сырой клетчатки различается для отдельных групп ботанических видов (злаковые травы, бобовые, сложноцветные и зонтичные). В системе CNCPS разделение на углеводы, не содержащие клетчатку и углеводы, содержащие клетчатку, базируется на детергентном методе, где NDF и ADL играют основную роль.

Разделение белка на фракции также требует анализа NDF и ADF, а также азота, содержащегося в этих волокнах, и представляет из себя части белка, расщепляющиеся в рубце средне, медленно и не разлагающиеся.

Физически эффективная NDF является очень подходящим параметром для оценки физиологически необходимого обеспечения структурой жвачных животных, поскольку этот показатель в значительной степени охватывает и фактическую и структурно эффективную клетчатку.

NDF также играет важную роль в регулировании потребления корма, поскольку она определяет наполнение рубца. Если принять во внимание оба аспекта – и физиологическую потребность в клетчатке для жвачных (значение рН в рубце, риск ацидоза) и энергопотребление высокопроизводительных молочных коров (усваиваемость клетчатки, потребление корма, содержание молочного жира и выход молока, а также конверсия корма), следует ориентироваться на показатель peNDF в рационе для высокопроизводительных коров на уровне от 30 до 33% СВ (ЗЕБЕЛИ и др. 2008).


Автор статьи: Леонард Грубер, учебный и исследовательский центр Раумберг-Гумпенштайн. Перевод Елены Бабенко специально для softagro.com


С нетерпением жду отзывы и комментарии. Большое Вам спасибо!

Нашли этот материал полезным? Поделитесь с коллегами в соцсетях или отправьте ссылку прямо на почту!

Подписывайтесь на наш телеграм-канал, чтобы первыми получать уведомления о выходе новых материалов.

Telegram-канал →

Получите бесплатный доступ к интернет-курсу "Нормы и рационы кормления сельскохозяйственных животных"

14 комментариев "Нормирование клетчатки дойных коров в системах NRC и CNSPS: показатель peNDF"

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

  1. Спасибо, Елена. Информация очень интересная, познавательная. Готовлюсь к семинару, эта статья как раз в тему

  2. Как всегда, Елена огромное вам спасибо за прекрасную статью, взглянем на рационы по новому, через призму реNDF, а также включу этот показатель для составления рационов!

  3. Доброе утро. Елена, в очередной раз хочу поблагодарить Вас за предоставленную информацию в понятной и доступной форме.

  4. Очень полезная статья. Все толково разъяснено и понятно. Большое спасибо.

  5. Спасибо Елена! Как всегда полезно и познавательно!

  6. Классная статья, прям зашла на ура!
    Елена меня интересует, есть ли в программе Hybrimin этот показатель peNDF ? Если есть то достаточно ли данных NDF и ADF для его расчёта? Спасибо за ответ!

    • Андрей, здравствуйте, в HYBRIMIN® Futter5 есть NDF, NDFom, eNDF, peNDF, tNDF, dNDF, uNDF.
      Чтобы рассчитать физически эффективную НДК (peNDF), нужно знать NDF и коэффициент (пример коэффициентов в таблице 2), а подход тот же, что и при определении структурной клетчатки из немецкой системы кормления (разработанную др. Хофманном еще в ГДР), за той разницей, что вместо сырой клетчатки используется НДК, ну и коэффициенты свои (но очень похожи, кстати).

  7. Елена, очень благодарна Вам за полезную для меня информацию.

  8. Спасибо, Елена! Отличная статья.

  9. Елена, в статье написано: «Потребность в клетчатке зависит от уровня продуктивности, свойств клетчатки, массы, буферной емкости корма и частоты кормления.» Уточните пожалуйста, от массы чего или кого зависит эта самая потребность.

    • Андрей, массы животного.

  10. Добрый день.
    Есть ли специализированные программы по расчету рационов с учетом показателей NDF, ADF и NFC? В типовых программах по кормлению встречал в основном расчеты по сырой клетчатке.
    Заранее спасибо.
    Благодарю за статью.

    • Анатолий, да, конечно, я в последние годы программ без NDF вообще не встречала, в любой программе они есть.

  11. Отличная статья, спасибо!

 
Встретили непонятные показатели и термины в статье? Обучающий курс «Кормление коров» поможет Вам разобраться с ними и узнать о кормлении коров всё, что необходимо для того, чтобы кормить своих коров сбалансированно, экономически выгодно и с пользой для здоровья стада