Invloed voeding op pensfermentatie in melkvee André Bannink
[email protected]
Animal Sciences Group Wageningen UR in samenwerking met : Jan Dijkstra, Lsg Diervoeding, Wageningen Universiteit
Pensfermentatie Belangrijkste aspect voederwaarde = vertering
alle voederwaarderingssystemen hierop gebaseerd (VEM, DVE/OEB)
Vertering sterk bepalend voor
hoeveelheid VEM en DVE (tabel vs. werkelijk !) nutriëntenaanbod (glucose, eiwit, vet) melkproductie die mogelijk uit deze nutriënten hoeveelheid excretie, methaan en ammoniak
Een pens werk 1e en grootste van 4 magen fermentatievat met 100 kg inhoud (koegewicht 600 kg)
grote massa fermenterende micro-organismen koe herkauwt pensinhoud grote hoeveelheden speeksel (250 liter per dag) dikke darm
dunne darm slokdarm
pens pens netmaag
boekmaag lebmaag
http://www.ars.usda.gov 1 borrelglas pensvocht !!
Belang van de pens vertering, benutting voer, melkproductie beschikbare energie bepaalt melkproductie meeste energie rechtstreeks uit de pens ( VVZ : azijnzuur, propionzuur & boterzuur )
VVZ uit de pens leveren tot 2/3 van de beschikbare energie energieverlies met methaan = 10% van beschikbare energie
piekproductie 50 liter melk per dag
Belang van de pens vertering, benutting voer, melkproductie propionzuur voorziet grotendeels in glucosebehoefte
piekproductie 50 liter melk per dag
Belang van de pens vertering, benutting voer, melkproductie micro-organismen in pens leveren verteerbaar eiwit
6 kg biefstuk
piekproductie 50 liter melk per dag
Rekening houden met pensfermentatie inzicht in vertering & melkproductie inzicht in milieuaspecten
( mest, ammoniak/melkureum, methaan )
begrijpen = berekenen
inzicht in werking pens
Model pensfermentatie Voeropname
Organische stof
NH3
Vertering Nutriënten voor de herkauwer Productie & excretie Ureum
Micro( organismen Vluchtige vetzuren NH3
Pens Herkauwer
H2 ~ CO2 ~ CH4
CH4
Microbieel mechanisme pens: 3 factoren 1. Chemische samenstelling en afbraakeigenschappen voerdeeltjes
Voeropname Organische stof
Micro( organismen VVZ
2. microbiële fermentatie / groei
Pens Herkauwer
CH4 3. type VVZ
Darm
Waar gebruiken we het model voor ? Illustratie a.h.v. 5 voorbeelden: voorbeeld 1. Berekeningen voor enkele praktijksituaties voorbeeld 2. Effect penssynchronisatie voorbeeld 3. Methaanvorming in de pens voorbeeld 4. Invloed voeding op mestsamenstelling (& ammoniak) voorbeeld 5. Aanpassing pens gedurende vroege lactatie
Wat kunnen we met het model ?
Voorbeeld 1
Berekeningen voor enkele praktijksituaties Bannink & Dijkstra, 2007
Berekeningen voor proefbedrijf De Marke 40
Waargenomen Voorspeld
VEM
130
30
DVE
25
120
20
Dekking (%)
Melkproductie (l/d)
35
15 10 5
110
100
0 2003-wk41
2004-wk13
2004-wk33
2003wk41
2005-wk5
Jaartal & meetweek De Marke proefbedrijf
2004wk13
2004wk33
90 Meetweek
Geabsorbeerde nutriënten Eiwit ( g /d ) Glucose ( g/d ) Energie ( MJ/d )
2003wk41 2004wk13 2004wk33 2005wk05 1852 3304 221
1596 2867 200
2034 3121 218
1847 3003 202
32.7 45.8 32.4
27.0 37.7 27.7
38.8 42.8 33.8
32.4 40.0 28.3
Potentiele melkproductie Eiwit Glucose Energie
2005wk05
Berekeningen voor enkele biologische bedrijven (Bioveem) 40 Waargenomen Voorspeld
30 25
VEM DVE
20
125
15
115
10 5 0 1
6
9
11
Dekking (%)
Melkproductie (l/d)
35
105 95
1
Bedrijfsnummer
6
B e d r ijf s n u m m e r
85
Geabsorbeerde nutriënten Eiwit ( g /d ) Glucose ( g/d ) Energie ( MJ/d )
bedrijf 1
bedrijf 6
bedrijf 9
bedrijf 11
2044 2479 194
1849 2526 194
1949 2390 189
1825 3835 233
37.1 28.4 27.0
33.8 27.6 28.1
36.8 27.9 27.3
31.4 42.7 35.3
Potentiele melkproductie Eiwit Glucose Energie
9
11
Voorbeeld 1 op het spoor komen van een nutriëntentekort (eiwit, glucose) oorzaken voor hoge VEM(dekking gevolg van lage DVE(dekking nut/gevolgen aanvullen rantsoen met eiwit (sojaschroot) of zetmeel (snijmaïs, krachtvoer) ……..
Wat kunnen we met het model ?
Voorbeeld 2
Effect penssynchronisatie Bannink, 2007 Bannink & Tamminga, 2005
Berekeningen verschillende mate synchronisatie
vn
mn
tn
500
Eiwituitstroom vanuit pens naar darm
uitstroom (g /d)
400
300
MN = microbieel eiwit 200
VN = Voereiwit 100
TN = totaal eiwit 0 verschillende verschillende maaltijden 1 maaltijden 2
verschillende maaltijden 3
2 gelijke maaltijden
constante opname
Voorbeeld 2 penssynchronisatie geen groot effect op microbieel eiwit (ook tegenstrijdige uitkomsten uit experimenten !!)
echter, aanname was gelijke omstandigheden in de pens veranderende omstandigheden hebben wel groot effect synchroniseren heeft in praktijk dus soms effect ? niet vanwege betere afstemming energie en eiwit in de pens wel vanwege zuurgraad, passage, voer/maaltijdopname, e.d.
Wat kunnen we met het model ?
Voorbeeld 3
Methaanvorming Bannink et al., 2005 Dijkstra et al., 2006
Methaan (CH4) = uitkomst H2-balans
azijnzuur boterzuur
propionzuur
H2
micr. groei op AZ
overige VVZ micr. groei op NH3 Belang van type VVZ
H2 overschot : CO2 + 4H2
CH4 + 2H2O
Vervolgens: verbeteren VVZ-voorspelling afgeleid uit meetgegevens in de pens van hoogproductief melkkoeien substraat en zuurgraad afhankelijke VVZ-productie
fractie omgezet in VVZ
0.40
0.30
zetmeel
propionzuur
suikers
propionzuur
0.20
0.10
0.00 5.00
5.50
6.00
pH in de pens
6.50
7.00
VVZ & methaan geschat uit in vivo gegevens melkvee
CH4uit substraat (kJ CH4 / g in VVZ omgezet substraat)
suikers
zetmeel
celwanden
eiwit
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5 6.5
6 pH pensinhoud
5.5
Methaanemissie op 3 typen rantsoenen 25
■ graskuil
□ vers gras
g CH4 / kg DS-opname
23
hoog bemest & vroeg gemaaid laag bemest & laat gemaaid
21
19
40% gras; zetmeelarm krv 17
90% gras 40% gras; zetmeelrijk krv 15 14
17
20
Voeropname (kg/d)
23
Reductie methaanemissie NL-melkvee 1990 – 2003 130 125
kg CH4/koe/jaar
kg melk/koe/dag
22,5
+16%
+25% 20,0
120 115
17,5
110 105 1990 17,0
1995
2000
2005
15,0 1990
g CH4/kg gecorr. melk (8%
1995
2005
CH4 als % van GE opname (IPCC=6%)
16,5
6.1
(3%
16,0
6.0
15,5
5.9
15,0 14,5 1990
2000
5.8 1995
2000
2005
1990
1995
2000
2005
Reductie methaanemissie NL-melkvee 1990 - 2003 130
kg CH4/koe/jaar
22,5
kg melk/koe/dag
+25%
125 20,0
120
+16%
115
17,5
110
Rantsoenaanpassing (NL(gemiddelde !)
105 1990
( hogere voeropname/melkproductie
17,0 16,5 16,0
1995
2000
2005
+20% DS(opname
2005 ( minder beweiding (vers 271995 > 11% DS 2000 g CH4/kg gecorr. melk snijmaïs ( toename 16 < 24% DS ( toename graskuil 22 % < van 33%GE DSopname (IPCC=6%) CH4 als ( afname krachtvoer (toename6,1 winter !) 32 > 29% DS
6,0
15,5
(8%
15,0 14,5 1990
15,0 gras) 1990
5,9
(3%
5,8 1995
2000
2005
1990
1995
2000
2005
Evaluatie praktijkmetingen op enkele Koeien & Kansen bedrijven & De Marke
(Bannink et al., 2008)
vorspelde methaanemissie door jongvee en melkve (MJ/d)
Beeld: 1) 2) 3)
5000 4000 3000 2000 1000 0 0
1000
2000
3000
4000
5000
gemeten methaanemissie uit melkveestallen (MJ/d)
voorspelling matcht redelijk 2/3 uit vee, 1/3 uit put van belang voor evaluatie voeding: ( # koeien (# jongvee) ( rantsoen ( melkproductieniveau
Voorbeeld 3 momenteel vaak gerekend met vaste hoeveelheid methaan / kg voer echter, model laat zien dat deze varieert met DS-opname type koolhydraat (suikers, zetmeel, celwanden/NDF), eiwit, vet, ferm.producten aandeel krachtvoer in het rantsoen graslandmanagement (graskwaliteit) zuurgraad pensinhoud
van belang hier rekening mee te houden bij uitspraken over methaan !!
Wat kunnen we met het model ?
Voorbeeld 4 (kort)
Invloed voeding op mestsamenstelling & ammoniak Reijs, 2007
Invloed graslandmanagement op mestsamenstelling Immediately available N Easily decomposable N Resistant N
N excretion (g/day)
500 400
HFEC=hoog bemest, vroeg gemaaid HFLC=hoog bemest, laat gemaaid
C:N 0.5
300
C:N 0.5
C:N 0.5
C:N 0.5
200 100 0
HFEC=laag bemest, vroeg gemaaid
C:N 3.5
C:N 3.4
C:N 3.3
C:N 3.3
C:N 28
C:N 33
C:N 29
C:N 37
HFEC
HFLC
LFEC
LFLC
Grass silage type
HFEC=laag bemest, laat gemaaid
Voorbeeld 4 groot effect of verhouding minerale / organische N
met afnemende N-excretie meer dan lineaire afname ammoniakemissie (als % van N-excretie)
groot effect op het aandeel organische N dat snel beschikbaar komt
Wat kunnen we met het model ?
Voorbeeld 5 (kort)
Aanpassing pens Bannink, 2007
Onderzoek penswand ontwikkeling papillen
biopten: ontwikkeling weefsel
Weergave in pensmodel berekenen gevolgen stijging voeropname
relatieve verandering
2.25 2.00 voorspeld oppervlak
1.75 1.50
voorspelde epitheelmassa
1.25
gemeten VVZ-conc.
1.00 voorspelde VVZ-conc.
0.75 0.50 0
5
10
15
dagen na afkalven
20
25
Voorbeeld 5 de koe voorkomt pensverzuring door - herkauwen en speekselproductie - gespreide voeropname - snelle absorptie van zuren in de pens
maar OOK sterke aanpassing van de penswand !
bepaalt in sterke mate de fermentatie-omstandigheden en heeft groot effect op de (berekende) penswerking
Samenvatting: welke factoren spelen een rol ?
toestand & aanpassing penswand fermentatie( omstandigheden in de pens eigenschappen voer huidige systemen
Toepassing Rekening houden met een groot aantal factoren om te rekenen aan
• • • • • •
vertering rantsoen nutriëntenaanbod melkkoe melkproductie (o.b.v. bekende melksamenstelling) methaanvorming mestsamenstelling & ureumuitscheiding (ammoniakemissie) aanpassing penswand tijdens start lactatie
DANK VOOR UW AANDACHT !
voor vragen:
[email protected]
Veeteelt februari 2008
Veeteelt ? 2006
