Metabolic and nutritional characteristics of beef cows during pre-calving and lactation periods

Abstract

In this thesis, three chapters were prepared based on studies with Nellore cow-calf pairs. Two studies were developed in grazing conditions and a third study was developed in a feedlot facility. In the first chapter, the study aimed to evaluate how metabolic and hormonal traits change over time, their relationship to performance, and determine if these factors differ according to the parity order of grazing beef cows. Thirty-six pregnant Nellore cows (12 nulliparous, 12 primiparous, and 12 multiparous) were used. The study started at 60 d prepartum until 203 d of lactation. The initial body weight (BW) and final BW were higher for multiparous cows (P > 0.05). An interaction occurred between parity and day (P <.0001) for body condition score. Nulliparous and primiparous body condition score were reduced from -60 prepartum to 30 postpartum, then stabilized 60 postpartum (P < 0.05), while multiparous maintained body condition score from -60 days until 60 days postpartum (P > 0.05). Calf BW, final BW, and average daily gain did not differ between parities (P > 0.05). Effect of day (P < 0.05) was detected for non-esterified fatty acids, triglycerides, total cholesterol, LDL, VLDL, progesterone, and insulin. An interaction was observed between parity and days for glucose, HDL, β-hydroxybutyrate, creatinine and IGF-1 (P < 0.05). Parity affected serum urea nitrogen, total proteins, albumin, and globulins (P < 0.05). Parity and day relative to calving did not impact total T3 and T4 (P > 0.05). Hormonal and metabolic profile is strongly influenced by the stage of lactation. Time effects (pre-partum and lactation period) were more pronounced in nulliparous since they displayed more unbalanced metabolic and hormonal traits and lowered BCS pre- and postpartum. In the second chapter, the study aimed to evaluate the effect of parity order on milk yield (MY) and composition over time of grazing beef cows and to evaluate nonlinear models to describe the lactation curve. Thirty-six pregnant Nellore cows (12 nulliparous, 2 years; 12 primiparous, 3 years; and 12 multiparous, 4−6 years) were included in the study. Assigning calving day as day 0, milking was performed using a milking machine to estimate MY on days 7, 14, 21, 42, 63, 91, 119, 154, and 203. Dummy variable analyses were applied to estimate its effects on MY, composition (kg and percentage), afternoon/morning, and afternoon/total proportions. Since multiparous had higher MY than nulliparous and primiparous, two different groups were used for lactation curve analysis: Mult (multiparous) and Null/Prim (nulliparous and primiparous). The MY estimated by the BR-Corte (2016) (Nutrient Requirements of Zebu and Crossbred Cattle) equation was compared with the observed values from this study. Five nonlinear models proposed by Wood (1967) (WD), Jenkins & Ferrell (1984) (JF), Wilmink (1987) (WK), Henriques et al., (2011) (HR) and Cobby & Le Du (1978) (CL) were evaluated. Models were validated using an independent dataset of multiparous and primiparous cows. The estimates for the parameters a, b, and c of the CL equation were compared between groups and the BR- Corte equation using model identity methodology. Nulliparous and primiparous displayed similar MY (P>0.05), however, multiparous cows had an average MY of 0.70 kg/d greater than nulliparous and primiparous (P<0.05). Milk protein and total solids were higher for multiparous cows (P<0.05). Effect of days in milking was found for milk fat, protein, and total solids (P<0.05). The yield of all milk components was higher for multiparous than nulliparous and primiparous. The afternoon/morning and afternoon/total proportion of milk production were not affected by parities and days in milking (P>0.05), with an average of 0.76 and 0.42, respectively. The BR-Corte equation did not estimate correctly MY (P<0.05). The equations of WD, WK, and CL had the best estimative of MY for both Mult and Null/Prim datasets. The equations had very similar Akaike’s information criterion with correction and mean square error of prediction. In the third chapter, the study aimed to measure dry matter intake and digestibility of Nellore cows fed chopped sugarcane or Brachiaria decumbens. grass in the feedlot during the peripartum. Ten pregnant multiparous Nellore cows, with average body weight (BW) of 500±30 was used in this experiment. Cows were randomly divided into two treatments: ad libitum supply of sugarcane and B. decumbens grass. The sugarcane protein content was corrected with urea to reach the protein level of the B. decumbens Cows received a 35% CP supplement during the pre-partum phase in the amount of 1 kg/animal/d and mineral mixed (MM) ad libitum. Cows were fed twice a day (7:00h and 15:00h) and intake was adjusted to allow minimal orts without DMI (dry matter intake) restriction. Intake was calculated by manually weighing the offered feeds and collected orts. The intake measurements started from 24 days before the expected calving date until 24 days postpartum. To evaluate intake and digestibility, a trial was run for 9 days on day 14 before the estimated parturition date and 14 days after parturition. The DMI was similar during pre-partum days except for the parturition that had a decrease of 30% of DMI (P<0.05). During pre-partum, the CP and digestible OM intake were higher (P<0.05) for the sugarcane cows, but apNDF and iNDF intake were higher for B. decumbens cows (P<0.05). An interaction occurred between treatments and day for DMI, in which B. decumbens cows had higher DMI than sugarcane cows after 17 days post-partum (P<0.05). Effect of day was also found, where B. decumbens cows started to increase DMI after 17 days in kg per day and in % of BW. Total DM, OM, CP, apNDF, and iNDF intake were higher for B. decumbens cows during postpartum. Digestibility of DM, OM, and CP was higher for sugarcane cows (P<0.05) at the pre-partum and postpartum period. In summary, the DMI during pre-partum did no change regardless the roughage source, except for a severe decrease at parturition day. The DMI started to increase after 17 days post-partum for the B. decumbens treatment. Keywords: Bos indicus. Gestation. Physiology. Nutrition

Para esta tese, três capítulos foram elaborados com base em estudos com pares de vacas- bezerros da raça Nelore. Dois estudos foram desenvolvidos em condições de pastejo e um terceiro estudo foi desenvolvido em confinamento. No primeiro capítulo, o estudo teve como objetivo avaliar como as características metabólicas e hormonais mudam ao longo do tempo, sua relação com o desempenho e determinar se esses fatores diferem de acordo com a ordem de parto de vacas de corte em pastejo. Foram utilizadas 36 vacas Nelore prenhes (12 nulíparas, 12 primíparas e 12 multíparas). O estudo começou aos 60 dias pré-parto até 203 dias de lactação. O peso corporal inicial (PC) e o PC final foram maiores para vacas multíparas (P > 0,05). Ocorreu uma interação entre ordem de parto e dia (P <.0001) para escore de condição corporal. Nulíparas e primíparas reduziram o escore de condição corporal de -60 pré-parto para 30 pós-parto e estabilizaram em 60 pós-parto (P < 0,05), enquanto multíparas mantiveram o escore de condição corporal de -60 dias até 60 dias pós-parto (P > 0,05). O PN das bezerras, o PN final e o ganho médio diário não diferiram entre as ordens de parto (P > 0,05). Efeito do dia (P < 0,05) foi detectado para ácidos graxos não esterificados, triglicerídeos, colesterol total, LDL, VLDL, progesterona e insulina. Foi observada interação entre ordem de parto e dias para glicose, HDL, β-hidroxibutirato, creatinina e IGF-1 (P < 0,05). A paridade afetou o nitrogênio uréico sérico, proteínas totais, albumina e globulinas (P < 0,05). A ordem de parto não influenciou as concentrações de T3 e T4 total (P > 0,05). O perfil hormonal e metabólico é fortemente influenciado pelo estágio de lactação. Os efeitos de tempo (pré-parto e período de lactação) foram mais pronunciados em nulíparas, uma vez que apresentaram características metabólicas e hormonais mais desequilibradas e reduziram o ECC pré e pós-parto. No segundo capítulo, o estudo teve como objetivo avaliar o efeito da ordem de parto na produção e composição do leite ao longo do tempo de vacas de corte em pastejo e avaliar modelos não lineares para descrever a curva de lactação. Trinta e seis vacas Nelore prenhes (12 nulíparas, 2 anos; 12 primíparas, 3 anos; e 12 multíparas, 4-6 anos) foram incluídas no estudo. Atribuindo o dia do parto como dia 0, a ordenha foi realizada usando uma ordenhadeira mecânica para estimar o MY nos dias 7, 14, 21, 42, 63, 91, 119, 154 e 203. Análises de variáveis dummy foram aplicadas para estimar seus efeitos sobre o MY, composição (kg e porcentagem), tarde/manhã e tarde/proporções total. Como as multíparas apresentaram maior MY do que as nulíparas e primíparas, dois grupos diferentes foram utilizados para análise da curva de lactação: Mult (multíparas) e Null/Prim (nulíparas e primíparas). O MY estimado pela equação BR-Corte (2016) (Requisitos Nutricionais de Bovinos Zebu e Mestiços) foi comparado com os valores observados neste estudo. Cinco modelos não lineares propostos por Wood (1967) (WD), Jenkins & Ferrell (1984) (JF), Wilmink (1987) (WK), Henriques et al., (2011) (HR) e Cobby & Le Du (1978) (CL) foram avaliados. Os modelos foram validados usando um conjunto de dados independente de vacas multíparas e primíparas. As estimativas para os parâmetros a, b e c da equação CL foram comparadas entre os grupos e a equação BR-Corte utilizando a metodologia de identidade de modelo. Nulíparas e primíparas apresentaram SM semelhante (P>0,05), porém, vacas multíparas apresentaram SM médio de 0,70 kg/d maior que nulíparas e primíparas (P<0,05). A proteína do leite e sólidos totais foram maiores para vacas multíparas (P<0,05). O efeito dos dias na ordenha foi encontrado para gordura do leite, proteína e sólidos totais (P<0,05). A produção de todos os componentes do leite foi maior para multíparas do que nulíparas e primíparas. A proporção tarde/manhã e tarde/total da produção de leite não foi afetada pelas paridades e dias de ordenha (P>0,05), com média de 0,76 e 0,42, respectivamente. A equação BR-Corte não estimou corretamente o MY (P<0,05). As equações de WD, WK e CL tiveram a melhor estimativa de MY para os conjuntos de dados Mult e Null/Prim. As equações tiveram o critério Akaike com correção muito semelhante e erro quadrático médio de predição. No terceiro capítulo, o estudo teve como objetivo mensurar o consumo de matéria seca e a digestibilidade de vacas Nelore alimentadas com cana picada ou Brachiaria decumbens. capim no confinamento durante o periparto. Dez vacas Nelore multíparas prenhas, com peso corporal médio (PV) de 500±30 foram utilizadas neste experimento. As vacas foram divididas aleatoriamente em dois tratamentos: fornecimento ad libitum de cana- de-açúcar e B. decumbens. Relva. O teor de proteína da cana-de-açúcar foi corrigido com ureia para atingir o nível de proteína da B. decumbens. As vacas receberam suplemento de 35% de PB durante a fase pré-parto na quantidade de 1 kg/animal/de mistura mineral (MM) ad libitum. As vacas foram alimentadas duas vezes ao dia (7:00h e 15:00h) e a ingestão foi ajustada para permitir sobras mínimas sem restrição de CMS (ingestão de matéria seca). O consumo foi calculado pela pesagem manual das rações oferecidas e sobras coletadas. As medições de ingestão iniciaram a partir de 24 dias antes da data prevista para o parto até 24 dias pós-parto. Para avaliar o consumo e a digestibilidade, foi realizado um ensaio por 9 dias no dia 14 antes da data estimada do parto e 14 dias após o parto. O CMS foi semelhante durante os dias pré-parto, exceto para o parto que teve diminuição de 30% do CMS (P<0,05). Durante o pré-parto, o consumo de PB e MO digestível foi maior (P<0,05) para as vacas canavieiras, mas o consumo de FDNpp e FDNi foi maior para B. decumbens vacas (P<0,05). Ocorreu uma interação entre tratamentos e dia para CMS, em que B. decumbens vacas apresentaram maior CMS do que vacas com cana-de-açúcar após 17 dias pós-parto (P<0,05). Também foi encontrado efeito de dia, onde B. decumbens as vacas começaram a aumentar o CMS após 17 dias em kg por dia e em % de PV. O consumo total de MS, MO, PB, apFDN e FDNi foram maiores para B. decumbens vacas no pós-parto. A digestibilidade da MS, MO e PB foi maior para vacas canavieiras (P<0,05) no pré-parto e pós-parto. Em resumo, o CMS durante o pré-parto não mudou independentemente da fonte de volumoso, exceto por uma diminuição severa no dia do parto. O CMS começou a aumentar após 17 dias pós-parto para a B. decumbens tratamento. Palavras-chave: Bos indicus. Gestação. Fisiologia. Nutrição