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Tipo: Tese
Título: Prediction of starter feed intake of preweaned dairy calves and effects of rumen undegradable protein on performance and digestive characteristics of dairy holstein heifers
Predição do consumo de concentrado de bezerros leiteiros em aleitamento e efeitos da proteína não-degradável no rúmen sobre o desempenho e características digestivas de novilhas leiteiras holandesas
Autor(es): Silva, Alex Lopes da
Abstract: This work was developed from three studies. Therefore, the objective of the first study was to identify variables that influence starter feed intake (SFI), and to develop equations to predict SFI in milk-fed dairy calves up to 64 days of age. The database was composed of individual data of 189 calves from 8 experiments, totaling 6,426 daily observations of intake. The information collected from the studies were: birth body weight (birth BW; kg), SFI (kg/day), fluid milk or milk replacer intake (MI; L/day), sex (male or female), breed (Holstein or Holstein×Gyr crossbred), and age (days). A correlation between SFI and the quantitative variables MI, birth BW, metabolic birth BW (birth BW 0.75), and age was established. Subsequently, data were graphed and based on a visual appraisal of the pattern of the data; an exponential function was chosen. The data were evaluated using a meta-analysis approach to estimate fixed and random effects of the experiments using nonlinear mixed coefficients statistical models. Cross-validation was used to estimate the accuracy and precision of the developed equations using the mean square error of prediction (MSEP), concordance correlation coefficient, which was decomposed into accuracy (Cb) and precision (ρ) parameters, and the coefficient of determination (r 2) as a proxy for precision. In addition, a bootstrap analysis was used to estimate the bias associated with each parameter of the developed equation structure. A negative correlation between SFI and MI was observed (r = –0.388), but age had a positive correlation with SFI (r =0.66). No effect of liquid feed source (milk or milk replacer) was observed in developing the equation. However, 2 equations, significantly different for all parameters, were fit to predict SFI for calves that consume less than 5 (SFI<5) or more than 5 (SFI>5) L/day of milk or milk replacer: SFI<5 = 0.1839±0.0581 ×MI×exp((-0.0040±0.0011× MI + 0.0333 ±0.0021) × (A- (6.0332 × MI + 0.8302±)))±0.35830.5092 - (0.12 × MI); CC>5 = 0.1225±0.0005 × MI × exp((-0.0015±0.0001 × MI + 0.0217±0.0006) × (A- (1.9508±0.1710 × MI + 3.5382±1.3140))) - (0.12 × MI); whereSFI<5 and SFI>5 = starter feed intake prediction for calves that consume less than 5 and more than 5 L/day of milk or milk replacer, respectively (kg/d); MI = milk or milk replacer intake (L/d) and A = age (days). These equations had high accuracy (Cb of 0.97 and 0.95, respectively) and the random errors of MSEP were 99.8 and 99.9% for SFI<5 and SFI>5 equations, respectively. Small biases were observed with the bootstrap analyses for all estimated parameters. The equations’ precision was moderate, with r 2 values of 0.61 and 0.52 and ρ values of 0.78 and 0.72 for SFI<5 and SFI>5, respectively. In conclusion, the use of milk or milk replacer as liquid feed did not affect SFI, or development of SFI over time, which increased exponentially with calf age. Starter feed intake was negatively affected by MI and, and for this reason, different equations are necessary to predict calf SFI according to MI. The second study aimed to evaluate the influence of different levels of rumen undegradable protein (RUP) on intake, performance, carcass characteristics, N balance, mammary gland development and hormonal status of Holstein heifers at different physiological stage (PS). Sixteen prepubertal (PRE) heifers with 106±7.6 kg of initial body weight and aged 4±0.46 months old, as well as, 16 pubertal (PUB) heifers with 224±7.9 kg of initial body weight and aged 12±0.45 months old were used. The experiment was carried out during 84 days following a complete randomized design, in a 4×2 factorial arrangement, with four levels of RUP in dietary protein (38, 44, 51, and 57%), and animals at two PS (prepubertal or pubertal). Between days 36 and 40 and between days 78 and 82 the animals were subjected to digestibility trials with collections of feeds, orts and spot collections of feces and urine. At days 0 (immediately before the beginning of the experiment) and 83 body ultrasound images were taken at the rib area. At days 0, 21, 42, 63 and 84 images of the mammary gland were taken via ultrasound. Finally, at days 0 and 84 blood samples were taken to estimate serum concentration of progesterone, estrogen, IGF-I and insulin. The PS affected the apparent digestibility of DM, and PRE heifers presented lower values. The PRE heifers also presented a preferential consumption for neutral detergent fiber corrected for ash and protein (NDFap) and sorting activity against CP greater than PUB heifers. The average daily gain (ADG) and N retention were affected by PS, and PRE heifers presented an ADG of 505 g/d, while PUB heifers presented an average value of 905 g/d. In addition, these variables were affected by RUP levels, where greater values were obtained for treatments with 51% of RUP. The analysis of pixels in mammary gland images pointed effects of PS, and PRE heifers presented greater pixels values. The initial and final measurements of serum progesterone demonstrated that PRE and PUB heifers kept their PS during the experiment. The IGF-I concentration was only affected by PS, and PUB heifers presented greater values. In addition, insulin was not affected by PS, but presented a tendency to be greater at treatments with 51% of RUP. In conclusion, the dietary level of 51% of RUP is responsible to increase the performance of PRE and PUB Holstein heifers. In addition, PRE heifers have lower sorting ability, what affected, negatively, their digestibility and performance. Finally, these animals are more likely to have greater fat proportion in the mammary gland, even under moderate rates of growth. The third study aimed to evaluate the influence of increasing levels of RUP on intake, total and partial digestibilities, rumen kinetics and characteristics, as well the N use of dairy Holstein heifers. Eight rumen-cannulated Holstein heifers, with an average initial body weight of 276±8.3 were used in a double 4×4 Latin Square design with four levels of RUP in the total dietary protein, as follows: 38% of RUP (38RUP); 44% of RUP (44RUP); 51% of RUP (51RUP) and 57% of RUP (57RUP). The experiment was carried out during 84 days subdivided into 4 experimental periods of 21 d (14 d for adaptation + 7 d for collections). Eight spot collections of feces, urine, ruminal content and omasal digesta were performed with 9 hours interval between each collection, as follows: on 15th d samples were collected at 0600 h and 1500 h; on 16th day samples were collected at 0000 h, 0900 h and 1800 h; on 17th d samples were collected at 0300 h, 1200 h and 2100 h. On 19th d a complete rumen evacuation was performed, 4 hours after the morning feeding and on 21st d immediately before morning feeding. Daily intake of DM, organic matter (OM), CP, NDFap and potential digestible NDFap (pdNDFap) were not affected by RUP levels. In addition, the relative intake (g/kg of body weight) of DM, CP and NDFap, as well as the ruminal outflow of DM, OM, CP, NDFap and pdNDFap were not affected by RUP levels. Total digestibility of DM, OM, CP, NDFap and pdNDFap, as well as ruminal and intestinal digestibilities of DM, OM, NDFap and pdNDFap were not affected by RUP levels. However, ruminal and intestinal digestibilities of CP presented a tendency to decrease according to RUP supply increase. Effects of RUP levels were not observed on the ingestion, passage and digestion rates, as well on the total volatile fatty acid concentration. Treatment 38RUP presented greater concentration of rumen ammonia nitrogen in relation to the other treatments. The urinary N excretion presented a tendency to decrease according to RUP supply increase. In addition, retained N presented a tendency to increase according to RUP levels and greater values were observed for treatments 51RUP and 57RUP. Microbial crude protein (CPmic) synthesis, microbial efficiency and the efficiency of use of N for microbial synthesis, decrease as the supplied RUP increases. Flow of RUP increased, while the amounts of rumen degradable protein decrease according to RUP supply increase. In addition, the flow of metabolizable protein presented a tendency to increase and greater values were observed for treatments 51RUP and 57RUP. In conclusion, the intestinal digestibility of CP is negatively affected by RUPvlevels, what is due to the reduction in the CPmic flow, which, probably, has greater intestinal digestibility than protein of feedstuffs. The urinary N excretion decrease according to RUP supply increase, what is due to the decrease in ruminal N losses as ammonia and the increase in N recycling. The reduction in the urinary N excretion allied to increases in the flow of metabolizable protein, which are promoted by increases in the flow of RUP to the small intestine, are determinant to promote increases in the retained N, which occurred for treatments 51RUP and 57RUP.
Este trabalho foi desenvolvido a partir de três estudos. Assim, o objetivo do primeiro estudo foi identificar variáveis que afetam o consumo de concentrado (CC), e desenvolver equações para predizer o CC de bezerros leiteiros até os 64 dias de vida. O banco de dados foi composto pelos dados individuais de 189 bezerros de 8 experimentos, totalizando 6.426 observações diárias de consumo. A informação coletada dos estudos foram: peso corporal ao nascimento (PCi; kg), CC (kg/dia), consumo de leite ou sucedâneo (CL; L/dia), sexo (macho ou fêmea), raça (Holandês ou mestiço Holandês×Gir) e idade (dias). A correlação entre o CC e as variáveis quantitativas CL, PCi, PCi metabólico (PCi0,75) e idade foi estabelecida. Posteriormente, foi realizada uma avaliação gráfica do comportamento padrão dos dados; e um modelo exponencial foi escolhido. Os dados foram avaliados usando a técnica de meta-análise para estimar os efeitos fixos e os efeitos aleatórios associados aos experimentos através de modelos mistos não-lineares. A técnica de validação cruzada foi utilizada para estimar a acurácia e precisão das equações desenvolvidas, com base no quadrado médio do erro de predição (QMEP), coeficiente de correlação de concordância, que foi decomposto em acurácia (Cb) e precisão (ρ). De forma adicional, uma análise tipo “bootstrap” foi utilizada para estimar o viés associado a cada parâmetro das equações desenvolvidas. Uma correlação negativa entre CC e CL foi observada (r= -0,388), no entanto, idade apresentou uma correlação positiva com CC (r= 0.66). Não foi observado efeito do tipo de alimento líquido utilizado (leite ou sucedâneo) no desenvolvimento da equação. No entanto, foram ajustadas 2 equações, significantemente diferente para todos os parâmetros, para predizer o CC para bezerros consumindo menos que 5 (CC<5) ou mais que 5 (CC>5) litros/dia de leite ou sucedâneo: CC<5 = 0,1839±0,0581 × CL × exp((-0,0040±0,0011 × CL + 0,0333 ±0,0021 ) × (I- (6,0332 ±0,3583 × CL + 0,8302± (0,12 × CL); CC>5 = 0,1225±0,0005 × CL × exp((-0,0015±0,0001 × CL + 0,0217±0,0006) ×))) 0,5092 - (I- (1,9508 × CL + 3,5382± )))1,3140 ±0,1710 - (0,12 × CL); onde CC<5 e CC>5 = consumo predito de concentrado para bezerros que consomen menos de 5 ou mais de 5 litros/dia de leite ou sucedâneo, respectivamente (kg/dia); CL = consumo de leite ou sucedâneo (L/dia) e I = idade (dias). Estas equações apresentaram alta acurácia (Cb de 0,97 e 0,95 para CC<5 e CC>5, respectivamente) e o erro aleatório do QMEP foi de 99,8 e 99,9% para CC<5 e CC>5, respectivamente. A análise “bootstrap” indicou um baixo viés para todos os parâmetros estimados em ambas as equações. A precisão das equações foi moderada, com valores de r2 de 0,61 e 0,52 e valores de ρ de 0,78 e 0,72 para CC<5 e CC>5, respectivamente. Conclui-se que a utilização de leite ou sucedâneo como alimento líquido não afeta o CC, ou o desenvolvimento do CC ao longo do tempo, o qual aumenta exponencialmente de acordo com a idade do bezerro. O CC foi negativamente afetado pelo CL e, por esta razão, diferentes equações são necessárias para estimar o CC de acordo com o CL. O segundo estudo objetivou avaliar a influência de diferentes níveis de proteína não-degradável no rúmen (PNDR) sobre o consumo, desempenho, características de carcaça, balaço de N, desenvolvimento da glândula mamária e o status hormonal de novilhas Holandesas em diferentes estágios fisiológicos (EF). Foram utilizadas 16 novilhas pré-puberes (PRE), com peso corporal inicial de 106±7,6 kg e 4±0,46 meses de idade, bem como 16 novilhas púberes (PUB), com peso corporal inicial de 224±7,9 kg e 12±0,45 meses de idade. O experimento teve uma duração de 84 dias e foi conduzido segundo um delineamento inteiramente casualizado, segundo um esquema fatorial 4×2, com 4 níveis de PNDR na proteína total da dieta ((38, 44, 51 e 57%) e animais em duas idades diferentes (pré-puberes e púberes). Entre os dias 36 e 40 e os dias 78 e 82 os animais foram submetidos à ensaios de digestibilidade com coleta de alimentos, sobras e coletas “spot” de fezes e urina. No dia 0 (imediatamente antes do início do experimento) e dia 83 foram tomadas imagens de ultrassom na área lombar dos animais. Nos dias 0, 21, 42, 63 e 84 foram tomadas imagens de ultrassom da glândula mamaria. E, por fim, nos dias 0 e 84 foram tomadas amostras de sangue para estimar as concentrações séricas de progesterona, estrógeno, IGF-I e insulina. O EF afetou a digestibilidade aparente da MS, e novilhas PRE apresentaram menores valores. Novilhas PRE também apresentaram consumo preferencial por fibra em detergente neutro corrigida para cinzas e proteína (FDNcp) e atividade de seleção contra a proteína bruta (PB) maior que novilhas PUB. O ganho médio diário (GMD) e a retenção de N foram afetados pelo EF, e novilhas PRE apresentaram um GMD de 505 g/dia, enquanto novilhas PUB apresentaram um valor médio de 905 g/dia. Adicionalmente, estas variáveis foram afetadas pelo nível de PNDR, e maiores valores foram obtidos para o tratamento com 51% de PNDR. A análise de pixels na glândula mamária apontou efeito do EF, e novilhas PRE apresentaram maiores valores de pixel. As mensurações iniciais de progesterona sérica demonstraram que as novilhas PRE e PUB mantiveram seu EF durante o experimento. A concentração de IGF-I foi afetada somente pelo EF, e novilhas PUB apresentaram maiores valores. A concentração de insulina não foi afetada pelo EF, mas apresentou uma tendência de ser maior para os tratamentos com 51% de PNDR. Conclui-se que o nível dietético de 51% de PNDR é responsável por aumentar o desempenho de novilhas PRE e PUB. Adicionalmente, novilhas PRE tem menor habilidade de seleção, o que afeta, negativamente, a sua digestibilidade e desempenho. Finalmente, estes animais são mais propensos a ter uma maior proporção de gordura na glândula mamaria, mesmo sob moderadas taxas de crescimento. O terceiro estudo foi conduzido com o objetivo de avaliar de níveis crescentes de PNDR sobre o consumo, as digestibilidade parciais e total, a cinética e as características ruminais, bem como a utilização do N de novilhas leiteiras holandesas. Foram utilizadas 8 novilhas holandesas fistuladas no rúmen, com peso corporal inicial de 276±8,3, em delineamento em quadrado latino 4×4 duplo, com quatro níveis de PNDR na proteína dietética, como segue: 38% de PNDR (38PNDR); 44% de PNDR (44PNDR); 51% de PNDR (51PNDR) e 57% de PNDR (57PNDR). O experimento teve duração de 84 dias, subdivididos em 4 períodos experimentais de 21 dias (14 dias de adaptação + 7 dias de coletas). Foram realizadas 8 coletas “spot” de fezes, urina, conteúdo ruminal e digesta omasal, com intervalo de 8 horas entre cada coleta, como segue: no 15o dia as amostras foram coletadas as 0600h e 1500h; no 16o dia as amostras foram coletadas as 0000h, 0900h e 1800h; e no 17o dia as amostras foram coletadas as 0300h, 1200h e 2100h. No 19o dia foi realizado esvaziamento completo do rúmen 4 horas após a alimentação matutina e no 21o dia o esvaziamento foi realizado imediatamente antes da alimentação matutina. O consumo diário de MS, matéria orgânica (MO), PB, FDNcp e FDNcp potencialmente digestível (pdFDNcp) não foi afetado pelos níveis de PNDR. Adicionalmente, o consumo relativo (g/kg de peso corporal) de MS, PB e FDNcp, assim como o fluxo ruminal de MS, MO, PB, FDNcp pdFDNcp não foram afetados pelos níveis de PNDR. A digestibilidade total da MS, MO, PB, FDNcp e pdFDNcp, bem como as digestibilidade ruminal e intestinal da MS, MO, FDNcp e pdFDNcp não foram afetados pelos níveis de PNDR. No entanto, as digestibilidade ruminal e intestinal da PB apresentaram uma tendência de decréscimo de acordo com o aumento nos níveis de PNDR. Não foram observados efeitos dos níveis de PNDR sobre as taxas de ingestão, passagem e digestão, assim como sobre a concentração de ácidos graxos voláteis. O tratamento 38PNDR apresentou maior concentração de nitrogênio amoniacal ruminal em relação aos outros tratamentos. A excreção de nitrogênio urinário apresentou tendência de queda de acordo com o aumento nos níveis de PNDR. Adicionalmente, o nitrogênio retido apresentou tendência de aumento de acordo com o aumento nos níveis de PNDR e foi maior para os tratamentos 51PNDR e 57PNDR. A síntese de proteína bruta microbiana, a eficiência de síntese de proteína microbiana (PBmic) e a eficiência de uso do nitrogênio para síntese de proteína microbiana diminuíram de acordo com o aumento nos níveis de PNDR na dieta. O fluxo de PNDR aumentou, enquanto a quantidade de proteína degradável no rúmen decresceu de acordo com o aumento nos níveis de PNDR. Adicionalmente, o fluxo de proteína metabolizável apresentou tendência de aumento de acordo com o aumento nos níveis de PNDR e maiores valores foram observados para os tratamentos 51PNDR e 57PNDR. Conclui-se que a digestibilidade intestinal da PB é negativamente afetada pelos níveis de PNDR, o que é proporcionado pela redução no fluxo de PBmic, sendo que esta, provavelmente, digestibilidade intestinal da proteína maior que os alimentos. A excreção urinária de N diminui à medida que a PNDR dietética aumenta, o que é proporcionado pela queda nas perdas ruminais de nitrogênio na forma de amônia e pelo aumento na reciclagem de nitrogênio para o rúmen. A redução na excreção urinaria de nitrogênio, aliada ao aumento no fluxo de proteína metabolizável, o qual foi promovida pelo aumento no fluxo de PNDR ao intestino delgado, são determinantes para promover aumentos na retenção de nitrogênio, o que ocorreu nos tratamentos 51PNDR e 57PNDR.
Palavras-chave: Bovino - Alimentação e rações
Proteínas na nutrição animal
Rúmen
Digestibilidade
CNPq: Ciências Agrárias
Zootecnia
Nutrição e Alimentação Animal
Editor: Universidade Federal de Viçosa
Citação: SILVA, Alex Lopes da. Prediction of starter feed intake of preweaned dairy calves and effects of rumen undegradable protein on performance and digestive characteristics of dairy holstein heifers. 2017. 85f. Tese (Doutorado em Zootecnia) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2017.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/9977
Data do documento: 23-Fev-2017
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