NorFor Plan. En overordnet beskrivelse. Sammenstillet og bearbejdet af Projektgruppen *), NorFor

Transkript

1 30. juni 2004 NorFor Plan En overordnet beskrivelse Sammenstillet og bearbejdet af Projektgruppen *), NorFor *) Arnt-Johan Rygh, Maria Mehlqvist, Marie Liljeholm, Mogens Larsen, Anders H Gustafsson, Harald Volden, Ole Aaes, Lars Bævre, Rudolf Thøgersen, Gunnar Gudmundsson

2 Indledning NorFor Plan indgår i NorFor-systemet som bliver det nye foderværdivurderingssystem i Norden. NorFor Plan baseres på AAT-modellen og skal anvendes ved beregning og optimering af foderrationer. AAT-modellen er en videreudvikling af det nordiske AAT/PBV- system og er udviklet i Norge på baggrund af norske forsøg og data fra litteraturen. NorFor Plan giver større mulighed for at tage hensyn til samspillet mellem dyr og foderration, end i vores nuværende system. Derfor giver dette nye system et mere korrekt billede af næringsværdien for hele foderrationen, baseret på de forskellige fodermidler, og kan bedre forudsige effekten af foderet på køernes produktion. I dette materiale gives en overordnet beskrivelse af NorFor Plan. NorFor Plan bygger på viden om: 1) Fodermidlernes kemiske sammensætning 2) Foderoptagelse 3) Fordøjelsesprocesser i de forskellige afsnit i mave/tarmkanalen 4) Mikrobiel syntese af organiske komponenter i vom og tyktarm 5) Effektiviteten i det intermediære stofskifte. Det intermediære stofskifte er den omsætning af næringsstoffer der sker inde i kroppen efter mave og tarm. Med NorFor Plan har fodermidlerne ikke længere nogen fast foderværdi, eftersom den varierer med foderrationens størrelse og sammensætning. Man kan dog vælge at anvende tabelværdier for AAT, PBV og NE L (nettoenergi laktation) i et fodermiddel ved forskellige ydelsesniveauer, baseret på en basis foderration. I praksis bliver effekten at: AAT-værdien øges med øget foderoptagelse (øget mælkeproduktion), og den forøgelse er mindre for grovfoder end for kraftfoder. Relativt set er forøgelsen af AAT-værdien større for kulhydratrige fodermidler end for proteinrige fodermidler. Energiindholdet (NE L ) bliver lavere med øget foderoptagelse, og effekten er større for grovfoder end for kraftfoder. NorFor Plan giver større mulighed for at forbedre proteinudnyttelsen hos kvæg, og kan derfor gennem en mere præcis udfodring bidrage til at mindske udskillelse af kvælstof med gødning og urin. Dermed kan kvælstofregnskabet forbedres. Viden om, hvordan den mikrobielle proteinsyntese varierer med foderoptagelse og indholdet af langsomt/hurtigt nedbrydelige kulhydrater, er vigtig, ligesom nedbrydningshastigheden af NDF i grovfoder. Disse faktorer er de vigtigste for at få den mest korrekte AAT-beregning, og der tages derfor hensyn til det i NorFor Plan. NorFor Plan skal videreudvikles, bl.a. gennem at inkludere et foderoptagelsessystem og et struktursystem. Derudover skal vi bort fra klassificeringen af fodermidlerne som grovfoder og kraftfoder i det nye system. Denne klassificering indgår i flere beregninger og en mere ernæringsfysiologisk metode at kategorisere fodermidlerne på skal anvendes. Kemisk karakterisering af foderet Tørstoffet i foderet deles op i de forskellige kemiske fragmenter, som vist i figur 1: Aske, råfedt, forgæringsprodukter (syrer), stivelse, råprotein, NDF og en beregnet restfraktion. Der tages også hensyn til hvor stor en andel af kvælstoffet i foderet, der er ammoniak og urea. Hovedfraktionerne opdeles i undergrupper efter hvor opløselige hver fraktion er (opløseligt, potentielt nedbrydeligt eller unedbrydeligt). 2

3 Opløseligt Potentielt nedbrydeligt Totalt ufordøjeligt Råprotein NDF Potentielt nedbrydeligt Totalt ufordøjeligt Stivelse Råfedt Forgæringsprodukter Aske Restfraktion Opløseligt Potentielt nedbrydeligt Totalt ufordøjeligt Figur 1. Kemisk karakterisering af foderet i NorFor Plan. Beskrivelse af modellens struktur I figur 2 vises en skematisk beskrivelse af NorFor Plans struktur for de forskellige afsnit i mave/tarmkanalen. Systemet består af fire hovedafsnit: vom, tyndtarm, tyktarm og den intermediære omsætning. I systemet tages der hensyn til dyrets optagelse af de forskellige næringsstoffer i foderet og deres undergrupper (figur 1). I vommen bliver næringsstofferne i foderet nedbrudt til energi eller til komponenter til den mikrobielle vækst, eller de passerer unedbrudte ud af vommen til tyndtarmen. 3

4 Figur 2. Skematisk beskrivelse af fordøjelsesdelen i NorFor Plan. Fiber Stivelse Protein Lipider Totalt Potentielt ufordøjelig nedbrydelig NDF NDF Totalt Potentielt opløseligt ufordøjelig nedbrydelig stivelse stivelse stivelse Restfraktion Gæringsprodukter Totalt Potentielt Opløseligt ufordøjeligt nedbrydeligt protein protein protein Potentielt Totalt fordøjelige ufordøjelige lipider lipider Foder Energi og kvælstof til mikrobiel vækst Vom Mikrobiel vækst Aminosyrer Stivelse Lipider PBV NDF ikke nedbrudt i vom Stivelse ikke nedbrudt i vom Protein ikke nedbrudt i vom Mikrobiel Mikrobielle Mikrobielt stivelse lipider protein AAT Endogent protein Lipider ikke nedbrudt i vom Tyndtarm Totalt ufordøjeligt NDF Totalt ufordøjeligt stivelse Totalt ufordøjeligt protein Totalt ufordøjelige lipider Tyktarm 4

5 Proteinbalancen i vommen (PBV) bestemmes som differencen mellem tilgængeligt protein (kvælstof) i form af nedbrudt foderprotein plus recirkuleret protein, og mikrobielt protein. Effektiviteten i den mikrobielle proteinsyntese bestemmes ud fra en ligning som tager hensyn til effekten af både tørstofindholdet og forholdet mellem grovfoder og kraftfoder (langsomt og hurtigt nedbrydelige kulhydrater) i foderrationen. Det organiske stof, som passerer videre til tyndtarmen består af unedbrudt foder, forgæringsprodukter og endogent protein (afstødte tarmceller og væsker udskilt fra dyret). I tyndtarmen og tyktarmen bliver fordøjeligheden enten bestemt ved hjælp af faste eller variable fordøjelighedskoefficienter. Absorptionen af aminosyrer i tyndtarmen (AAT) beregnes som summen af tilførte aminosyrer fra mikrobielt protein, ikke nedbrudt protein samt endogent protein. Derudover beregnes absorptionen af individuelle aminosyrer. De næringsstoffer, som ikke fordøjes i tyndtarmen bliver udsat for mikrobiel nedbrydning i tyktarmen. Det som udskilles med gødningen, består derfor af ufordøjeligt foder, mikrobielt organisk stof og endogent protein. Dette er grundlaget for beregning af den totale tilsyneladende fordøjelighed af de forskellige næringsstoffer, som bruges til beregning af omsættelig energi og derefter nettoenergi laktation (NE L ). I NorFor Plan kan man beregne: 1. Fodermidlernes fordøjelighed baseret på samspillet mellem dyret og foderrationens størrelse og sammensætning 2. Mængden af aminosyrer som absorberes i tyndtarmen (AAT) 3. Proteinbalancen i vommen (PBV) 4. Energitilførsel og energibalance 5. Mængden af stivelse der passerer til tyndtarmen 6. Foderoptagelse 7. Optimalt strukturindhold i foderrationen 8. Mængden af kvælstof i mælk, gødning og urin samt tilvækst Nedbrydning og syntese af den mikrobielle masse i vommen Vomnedbrydeligheden af både den opløselige og den potentielt nedbrydelige del, er en tidsafhængig proces, da nedbrydeligheden bestemmes af forholdet mellem nedbrydningshastighed i vommen og passagehastigheden ud af vommen. I NorFor Plan angives nedbrydningshastigheden (procent pr. time) for følgende: restfraktionen, opløseligt stivelse og protein, potentielt nedbrydeligt stivelse, protein og NDF. For råfedt anvendes der en fordøjelighedskoefficient. Passagehastigheden ud af vommen er forskellig for væsker og partikler og forskellig for kraftfoder- og grovfoderpartikler. Passagehastigheden beregnes i NorFor Plan med forskellige ligninger og er afhængig af tørstofindhold, forholdet mellem grovfoder og kraftfoder i foderrationen samt mængden af NDF i grovfoderet. I NorFor Plan beregnes mængden af energi til mikrobiel vækst ud fra vomnedbrudt kulhydrat, mælkesyre, glycerol og protein. Der tages hensyn til, at protein kun giver den halve energi i forhold til kulhydrater. Tabel 1 viser et eksempel på, hvordan effektiviteten i den mikrobielle proteinsyntese varierer med den daglige foderoptagelse og forholdet mellem kraftfoder/grovfoder i foderrationen. Årsagen til at effektiviteten øges med en øget foderoptagelse er et mindsket energibehov til vedligehold af den mikrobielle flora i vommen, når opholdstiden mindskes. Effektiviteten i den mikrobielle proteinsyntese mindskes med øgede kraftfoderandele i foderrationen. Årsagen til dette 5

6 er et større vedligeholdelsesbehov hos de amylolytiske bakterier, som nedbryder de let nedbrydelige foderkomponenter (kraftfoder) i forhold til de cellulolytiske bakterier, som nedbryder de langsomt nedbrydelige cellevægge (grovfoder). Tabel 1. Effekt af foderoptagelse og kraftfoder/grovfoder forholdet på effektiviteten (gram mikrobielt protein per kg vomnedbrudt organisk stof) i den mikrobielle proteinsyntese Kraftfoderandel, % af tørstof Foderoptagelse kg tørstof/dag Beregningerne gælder for en ko som vejer 600 kg Fodermidlernes energi- og proteinværdi Som tidligere nævnt beregner NorFor Plan nettoenergi til laktation (NE L ). Beregning af energi er anderledes end i det nuværende energisystem. NorFor Plan regner ud fra den faktiske foderoptagelse, og energibehovet til mælkeproduktion er derfor konstant i NorFor Plan, eftersom der tages hensyn til effekten af den øgede foderoptagelse på fordøjeligheden. I de nuværende systemer sker denne korrektion derimod ved at øge behovsnormen ved højere ydelsesniveau. Beregning af foderets fordøjelighed og dermed foderets energi- og proteinværdi er i NorFor Plan baseret på flere ikke lineære sammenhænge. Det betyder, at fodermidlerne ikke har nogen fast næringsværdi, eftersom de varierer afhængig af foderrationens størrelse og sammensætning. Det er dog muligt at bestemme energi- og proteinværdi, hvis foderrationen er defineret. Fodermidlernes AAT-værdi øges med øget foderoptagelse, der kan forklares af den øgede effektivitet i den mikrobielle proteinsyntese. Øgningen er imidlertidig mindre for grovfoder end for kraftfoder. Det skyldes, at en øget foderoptagelse i større grad påvirker fordøjelsen af grovfoder end af kraftfoder. Øget foderoptagelse øger passagehastigheden ud af vommen og dette reducerer nedbrydningen af NDF fra grovfoder i vommen. Kraftfoder nedbrydes forholdsvis hurtigt i vommen, og en øget passagehastighed har derfor en mindre påvirkning på AAT- og energiværdien. Det ses også i form af en større nedgang i energiindholdet for grovfoderet end for kraftfoderet, ved en øget foderoptagelse. 6

7 Sammenligning af NorFor Plan og det nuværende foderværdivurderingssystem I det nuværende energi- og AAT/PBV-system har fodermidlerne en konstant foderværdi uafhængig af foderrationens størrelse og sammensætning. I NorFor Plan tages der i flere beregninger hensyn til foderoptagelsen og forholdet mellem grovfoder/kraftfoder i foderrationen. Det medfører, at et fodermiddel ikke har en konstant protein- eller energiværdi, uden at det sættes i relation til en basis foderration. I AAT/PBV-systemet anvendes en konstant effektivitet for den mikrobielle proteinsyntese, som beregnes pr. kg. fordøjelige kulhydrater. I NorFor Plan varierer effektiviteten af den mikrobielle proteinsyntese, og den beregnes pr. kg. vomnedbrudt organisk stof. AAT-værdierne varierer i praksis meget lidt med det nuværende AAT/PBV-system. I og med at NorFor Plan tager hensyn både til mængden af ammoniak og mængden af forgæringsprodukter ved beregning af AAT-værdien i en foderration, vil AAT-værdien for grovfoder variere mere med NorFor Plan end med det nuværende AAT/PBV-system. Desuden tager NorFor Plan hensyn til det endogene protein ved beregning af AAT-værdien. Sammenlignet med AAT/PBVsystemet giver NorFor Plan en mindre forskel på AAT-værdien mellem korn og fodermidler som f.eks. havre og ærter. NorFor Plan giver desuden en lavere AAT-værdi for majs end for korn, hvilket skyldes, at majs giver en mindre mængde nedbrudt stivelse i vommen. En svaghed i AAT/PBV-systemet er, at der ikke tages hensyn til mængden af recirkuleret kvælstof tilbage til vommen via spyt eller gennem vomvæggen på trods af, at dette har stor betydning når proteinværdien i foderrationen er lav. I NorFor Plan tages der hensyn til recirkulationen ved beregning af PBV. I figur 3 fremgår det, hvordan AAT-, PBV- og energiværdien i en foderration varierer med foderoptagelsens størrelse i NorFor Plan. AAT-værdien øges og PBV-værdien mindskes ved øget foderoptagelse, mens både AAT- og PBV-værdien er konstant med det nuværende AAT/PBV-system. Den øgede AAT-værdi og den mindskede PBV-værdi skyldes den øgede effektivitet i den mikrobielle proteinsyntese ved en øget foderoptagelse. Desuden falder PBV på grund af den mindskede proteinnedbrydning med en øget passagehastighed. I figuren fremgår det tillige, at med NorFor Plan falder energiværdien (udtrykt som FEm; foderenheder mælk) i foderrationen med en større tørstofoptagelse. Dette skyldes, at udnyttelsen af foderet falder på grund af den øgede passagehastighed i vommen. Ligesom med AAT-værdien, er energiværdien konstant med det nuværende system. Det skyldes, at der anvendes konstante, additive værdier for fodermidlernes næringsindhold uafhængigt af foderoptagelsens størrelse og foderrationens sammensætning. 7

8 AAT, g/kg ts AAT-modellen Nuvarande system 40 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 17,5 20,0 22,5 25,0 Foderintag, kg ts/dag PBV, g kg/ts AAT-modellen Nuvarande system 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 17,5 20,0 22,5 25,0 Foderintag, kg ts/dag 1,12 Energi, FEm per kg ts 1,08 1,04 1,00 0,96 AAT-modellen Nuvarande system 0,92 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 17,5 20,0 22,5 25,0 Foderintag, kg ts/dag Figur 3. Effekt af foderoptagelsen på foderrationens indhold af AAT- (g/kg tørstof), PBV- (g/kg tørstof) og energiværdi (FEm/kg tørstof). Foderration med 50% kraftfoder sammenlignet i NorFor Plan og det nuværende system. Sammenfatning I NorFor Plan implementeres ny viden om foderets nedbrydning i dyret og systemet har mange fordele sammenlignet med det nuværende fodervurderingssystem. Med NorFor Plan tages der hensyn til det samspil, der er mellem dyr og foder. Foderværdien er afhængig af foderrationens sammensætning, og på hvor meget dyret æder. Dette indebærer, at et fodermiddel ikke har nogen konstant protein- eller energiværdi, hvis ikke det sættes i relation til hele foderrationen. Med NorFor Plan vil ensilage få en større variation i AAT-værdien, ved at flere nye faktorer påvirker AATberegningen, f.eks. mængden af forgæringsprodukter. Desuden giver NorFor Plan mulighed for at studere kvælstofomsætningen i koen. Indholdet er hovedsagligt hentet fra Utvikling av et mekanistisk system for vurdering av fôr til drøvtyggere, AATmodellen af Harald Volden, Ann-Torill Løvli Harstad, Anita Stevnebø og Ingunn Schei, Institutt for husdyrfag, NLH. 8