Las ecuaciones NIRS, nuevos análisis para conocer la calidad de los forrajes en las ganaderías de leche

La investigadora Sonia Pereira aborda en su tesis doctoral un nuevo método analítico, las ecuaciones NIRS, una alternativa más fiable, rápida y económica para conocer las propiedades de los forrajes. En este artículo detalla el trabajo desarrollado y las ventajas de este sistema

Las ecuaciones NIRS, nuevos análisis para conocer la calidad de los forrajes en las ganaderías de leche

Buena parte de las muestras empleadas en su tesis proceden de los silos de hierba y maíz que se realizaron en las instalaciones del CIAM.

El sector productor lechero gallego, inmerso en un mercado abierto, competitivo y cada vez más exigente, debe mejorar el manejo de la alimentación para garantizar su viabilidad económica y ambiental. La comparación con los países de nuestro entorno muestra una de las claves de este reto: incrementar el uso de forrajes de calidad y la mejora de la eficiencia de su utilización en el racionamiento de las vacas de leche.

Costes de alimentación sobre los costes de producción de leche en la Unión Europea.

El conocimiento preciso de la composición de los alimentos para el ganado, particularmente de los forrajes debido a la alta variabilidad que poseen, es una condición necesaria para su utilización eficiente, siendo este conocimiento a base de la denominada alimentación de precisión. Para ello, hace falta disponer de un sistema avanzado de valoración nutricional de los alimentos que informe del valor energético y nitrogenado de los forrajes disponibles en las ganaderías de una forma rápida y precisa, mediante sistemas con alto grado de fiabilidad y reducido error y adaptados al manejo de grandes números de muestras en el laboratorio de servicio.

Un mejor conocimiento del valor nutricional de los forrajes puede contribuir a mejorar la sostenibilidad económica y ambiental de las granjas de leche

El presente trabajo, «Aplicaciones analíticas avanzadas para el análisis de forrajes utilizados en las explotaciones lecheras gallegas», dirigido por el investigador Gonzalo Flores, surge a partir del proyecto de investigación cooperativa, financiado inicialmente con fondos FEADER del Programa de Desarrollo Rural de Galicia 2014-2020, que viene siendo desarrollado conjuntamente por el Centro de Investigaciones Agrarias de Mabegondo (CIAM), dependiente de la AGACAL y el Laboratorio Interprofesional Gallego de Análisis de la Leche (LIGAL). Este proyecto busca contribuir a mejorar la sostenibilidad económica y ambiental de las ganaderías lecheras gallegas a través de un mejor conocimiento del valor nutricional de los forrajes más utilizados en la alimentación del ganado de leche en Galicia.

El objetivo genérico de la Tesis es contribuir a la mejora de la utilización de los forrajes para la producción de leche de vacuno en Galicia a través de la obtención de métodos analíticos fiables, fuertes y precisos para ser aplicados en análisis de rutina para servicio a las ganaderías, así como con propósito de apoyo a la investigación y a las actividades de selección y mejora genética de forrajes.

En este trabajo se persiguieron cinco objetivos:

1) Describir las características de composición química y digestibilidad de la materia orgánica (DMO) de los principales grupos de forrajes frescos y de forrajes conservados como hierba seca y ensilados utilizados en las ganaderías lecheras de Galicia.

2) Desarrollar ecuación NIRS para la estimación de la composición química y la DMO de los forrajes y de mezclas completas (unifeed) comúnmente utilizadas para la alimentación de las vacas de leche.

3) Evaluar la capacidad de NIRS para estimar los parámetros de degradabilidad ruminal de ensilados de hierba y de maíz.

4) Obtener ecuaciones de regresión basadas en la composición química de las muestras para estimar los valores de DMO de los distintos grupos de forrajes y de las mezclas unifeed, así como de la degradabilidad ruminal de los ensilados de hierba y de maíz comparando su capacidad predictiva con la obtenida mediante la técnica NIRS.

5) Construir y validar ecuaciones NIRS para predecir los parámetros de calidad fermentativa de ensilados de hierba y ensilados de maíz.

En el estudio se usó un elevado número de muestras de los principales forrajes habituales en las granjas gallegas.

Las colecciones de forrajes y mezclas unifeed utilizados en la Tesis representan las que se utilizan en las ganaderías gallegas. El volumen de muestras fue muy alto, ascendiendo a un total de aproximadamente 5.000 muestras analizadas por métodos de referencia (incluyendo determinaciones de parámetros biológicos in vivo e in situ y parámetros fermentativos en el caso de los ensilados). De estas, más de 2.000 eran forrajes frescos, otras tantas muestras de ensilados de hierba y de maíz y el resto muestras de heno y de mezclas completas.

Los productos de esta Tesis son los comúnmente utilizados para la alimentación de vacas de leche en las granjas gallegas:

la) Forrajes frescos: 5 tipos: maíz, sorgo, girasol, pastos y cultivos de invierno.

b) Forrajes conservados: 3 tipos: los más importantes, ensilado de hierba y ensilado de maíz y, finalmente, heno de pradera.

c) Mezclas completas de forrajes y concentrados (unifeed).

Las muestras, procedentes de granjas lecheras gallegas y de las fincas experimentales del CIAM fueron recogidas a lo largo de diversos años y pretenden reflejar, en la mayor medida posible, la variabilidad existente en la práctica.

Detalle de la composición química de los forrajes empleados en el estudio.

Los trabajos realizados en la Tesis se diferencian en 3 partes:

Primera: describir las características de composición química y digestibilidad de la materia orgánica de los principales grupos de forrajes frescos y de forrajes conservados como heno y ensilados utilizados en las ganaderías lecheras gallegas, en base a un número muy elevado de muestras. Es decir, a partir de los resultados descritos, se exponen por primera vez, de forma sistematizada lo que podemos considerar tablas de valor nutricional de los forrajes más comunes, con los valores medios y rango de variación de la composición química y digestibilidad, junto con la calidad fermentativa promedio de los ensilados de hierba (incluyendo cultivos de invierno) y maíz.

Segunda: elaborar ecuaciones de regresión basadas en la composición química de las muestras para estimar los valores de digestibilidad de la materia orgánica de los distintos productos así como de la degradabilidad ruminal de los ensilados de hierba y de maíz comparando su capacidad predictiva con la obtenida mediante la técnica NIRS. Se realiza una importante actualización de las ecuaciones ya existentes y se amplían a nuevos productos (particularmente forrajes en estado fresco). Estas ecuaciones proceden de muestras representativas de las utilizadas en las ganaderías gallegas y fueron validadas con muestras independientes. Además proceden de las mismas colecciones utilizadas para desarrollar las calibraciones NIRS.

Tercera: Representa la parte aplicada más importante y constituye el verdadero avance obtenido por el trabajo, como es desarrollar nuevas ecuaciones de calibracións NIRS para la estimación de:

– Composición química: contenido en MO, PB, FAD, FND, ALM, entre otros, parámetros que están al alcance de cualquier laboratorio que dispongan de la tecnología de análisis por vía húmeda tradicional y de un instrumento NIRS.

– La estimación de dos parámetros fundamentales: El valor energético y el valor proteico, ambos determinados en ensayos con animales. El valor energético se determina mediante la digestibilidad de la materia orgánica. El valor proteico, el cual está circunscrito a los ensilados más utilizados en las ganaderías, que son los ensilados de hierba y los ensilados de maíz, se determinará mediante la degradabilidad ruminal. Se debe destacar que la construcción y mantenimiento de calibracións NIRS para la estimación de la digestibilidad y la de la degradabilidad está reservado a instituciones que tengan la capacidad de obtener las colecciones de muestras con valores de referencia medidos directamente sobre animales.

– Parámetros de calidad fermentativa de ensilados de hierba y ensilados de maíz, aspecto de gran importancia dada su relevancia en la alimentación de las vacas de leche.

Emplearon muestras procedentes de granjas lecheras gallegas y de las fincas experimentales del CIAM.

Resultados

– Se confirma que la tecnología NIRS es un método de análisis consolidado como herramienta analítica que está dotada de ventajas como rapidez, precisión, versatilidad, económica, no contaminante, multiparamétrica (multiplicidad de análisis en una sola operación) y adaptada al uso en análisis de rutina, dada la simplicidad en la preparación de la muestra.

– La fiabilidad en la predicción de la digestibilidad de las ecuaciones empíricas obtenidas y validadas a partir de las colecciones propias es, por lo general, mediocre, lo que alerta de la incertidumbre en el uso de ecuaciones foráneas no validadas. Su capacidad preditiva fue ampliamente superada por los modelos de predicción NIRS. Esto se evidencia por la reducción del error de predicción de la DMO en casi un 50% cuando se utilizan las nuevas calibracións NIRS.

El modelo NIRS permite realizar mejores predicciones sobre la digestibilidad y la degradación ruminal de los forrajes

– La fiabilidad en la predicción de la degradabilidad ruminal de las ecuaciones empíricas obtenidas es, por lo general, mediocre. El modelo de predicción NIRS de la degradabilidad ruminal efectiva de la proteína bruta para ensilado de maíz y ensilado de hierba permitió reducir el error de predicción un 65% y un 27%, respectivamente, en comparación con las mejores ecuaciones empíricas.

– Las ecuaciones NIRS para determinar los parámetros fermentativos de las ensilades de hierba y de maíz fueron satisfactorios, permitiendo estimar con alta fiabilidad la calidad fermentativa de estas muestras, permitiendo detectar problemas que sea necesario corregir en la práctica del ensilado en las ganaderías.

CONCLUSIÓN

Las ecuaciones de calibración NIRS obtenidas en este trabajo están actualmente operativas en el LIGAL para su uso en rutina, lo cual produjo una sustancial mejora de la calidad de la oferta analítica de los diferentes tipos de muestras al servicio de las ganaderías gallegas por parte del LIGAL, facilitando el manejo general de la base forrajera de las granjas y la optimización económica y ambiental de las raciones del ganado de vacuno de leche. Al mismo tiempo, están siendo utilizadas con propósito de apoyo a los proyectos de investigación y de mejora genética de plantas forrajeras realizados en el CIAM.

Conocer de forma precisa el valor nutricional de los forrajes y optimizar su uso puede reducir los costes en alimentación hasta un 10%

La bibliografía señala una reducción estimada de hasta un 5-10% del coste de la ración en las granjas lecheras, en base al conocimiento preciso del valor nutricional de los forrajes y la optimización de su utilización. Es evidente, por tanto, el impacto económico que supondría una mejora de la eficiencia en la alimentación debido a un mejor conocimiento del valor nutricional de los forrajes. Por otra parte, aunque son de más difícil cuantificación, existe también un efecto ambiental positivo del uso de los métodos avanzados de valoración nutricional de forrajes debido a la reducción de las excretas de nutrientes al medio, como en particular el nitrógeno, debido a una mejor sincronía de las aportaciones de energía y proteína en la ración.

La investigadora Sonia Pereira Crespo

La investigadora Sonia Pereira Crespo en el laboratorio del CIAM con el espectofotómetro NIR.

Continuidad en esta línea de trabajo

– Las diferentes bases de datos deben ser objeto de actualización y mejora permanente para representar en las colecciones de calibración, en la mayor medida posible, la variabilidad en la composición de las muestras en el ámbito de aplicación de las ecuaciones de predicción, el fin de alcanzar mayor fiabilidad predictiva y robustez.

– La puesta en práctica de un programa más amplio y mantenido en el tiempo de asesoramiento de la calidad nutricional de los forrajes utilizados en las ganaderías de leche como elemento imprescindible para lograr un mayor grado de sostenibilidad del sector.

– Así como ir adaptando los resultados a los requerimientos de los modelos de alimentación, incorporando nuevos parámetros como, por ejemplo, el fraccionamento de la proteína.

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