Повышение эффективности принятия решений на молочной ферме посредством повседневного мониторинга энергетического баланса

Источник: ИА DairyNews
Достижения генетики последних десятилетий позволили повысить надои и улучшить состав молока, но привели к тому, что тело коровы расходует энергетические ресурсы на молоко за счет фертильности и продолжительности жизни.
Повышение эффективности принятия решений на молочной ферме посредством повседневного мониторинга энергетического баланса

В начале лактации, и особенно сразу же после отёла, корова расходует очень много энергии из-за резкого увеличения молочной продуктивности. Если корова не может потребить достаточное количество энергии из пищи, происходит чрезмерная мобилизация жировой ткани, приводящая к потере упитанности, что свидетельствует об отрицательном энергетическом балансе (ОЭБ). В результате продукты деградации жировой ткани попадают преимущественно в вымя и в печень.  В вымени эти свободные жирные кислоты (СЖК) повышают отношение жиры/белки. Накопление СЖК в печени изменяет метаболизм, что проводит к повышенной выработке кетонов и недостатку доступной энергии (глюкозы).

Существует прямая связь между оплодотворяемостью молочных коров и ухудшением упитанности, которое вызывается нарушением печёночного метаболизма. ОЭБ и ухудшение оценки упитанности коровы (ОУК) связаны с уменьшением концентрации прогестерона в сыворотке в период случки и процента беременности (Butler, 2003). Кроме того, оплодотворяемость с момента отёла до осеменения уменьшается приблизительно на 10% на каждые 0,5 единицы снижения ОУК.

Поскольку физиологическое состояние животного влияет на компоненты его биологических жидкостей, состояние дойной коровы отражается на составе ее молока. AfiLab, оптический датчик, разработанный  компанией Afimilk (киббуц Afikim), измеряет состав молока (жиры, белки, лактоза и кровь) каждой коровы при каждой дойке. Правильная интерпретация параметров состава молока способствует повышению производительности и репродуктивности стада.

Связь между отрицательным энергетическим балансом, соотношением "жиры/белки"к молока и кетозом

Нехватка доступной энергии (глюкозы), приводящая к чрезмерной мобилизации жиров тела, повышает жирность и уменьшает содержание белков в молоке.  Повышение жирности молока вызывается увеличением содержания свободных жирных кислот (СЖК) в крови. Снижение содержания белков обусловлено задержкой процессов выработки белков, так как эти процессы требуют энергии и тормозятся при ее нехватке. 

Еще одно биохимическое проявление отрицательного энергетического баланса — это кетоз, т.е. аномальное увеличение содержания кетонов в крови. Это увеличение вызывается нарушениями процесса выработки печенью глюкозы, связанными, в свою очередь, с нехваткой летучих жирных кислот (ЛЖК) из рубца и накоплением СЖК в клетках печени. Количество и время выделения кетонов в ткани тела и их секреция в мочу или молоко зависят от скорости процессов метаболизма каждой коровы и в значительной степени определяются временем кормления и составом рациона. Поэтому не обязательно, чтобы кетоны оказывались в различных биологических жидкостях коровы одновременно. Следовательно, уровень кетонов не всегда совпадает с высоким отношением жиры/белки, т.е. ОЭБ. 

В работе Grieve et al., 1986, высказано предположение, что повышенное отношение жиры/белки является признаком отрицательного энергетического баланса и кетоза. В 2009 – 2011 г.г. мы провели в молочных стадах 132 израильских кооперативов исследование 42 355 лактаций. Установлено, что в молоке коров, для которых отношение жиры/белки (ОЖБ) превышало 1,4, весовое процентное содержание жиров и белков (за 180 дней) было соответственно на 7,7% выше и на 2,6% ниже, чем у коров с ОЖБ 1,4 и меньше.

Различия в составе молока (%, 180-дневные надои) коров с ОЖБ > 1,4 и остальных коров

Рис. 1. ОЖБ > 1,4 различия в содержании жиров и белков в молоке 9679 коров с ОЖБ > 1,4 и коров с ОЖБ < 1,4. Результаты анализа 42 355 лактаций , выполненного в 132 молочных стадах в течение 2009 – 2011 гг.

На основании этих результатов мы можем уверенно предположить что ОЖБ молока — это параметр, по которому коров с отрицательным энергетическим балансом и кетозом можно отличить от коров без кетоза. Иными словами, этот параметр можно использовать, для выявления коров с отрицательным энергетическим балансом и кетозом, нуждающихся в лечении.

Вред, причиняемый отрицательным энергетическим балансом и кетозом

Отрицательный энергетический баланс и клинический или бессимптомный кетоз вызывают аналогичные вредные последствия. Этот вред выражается в ухудшении выработки молока, снижении фертильности и уменьшении шансов на выживаемость в стаде.  Выполнен ряд исследований влияния отрицательного энергетического баланса и/или кетоза на продуктивность коров. Полученные результаты приведены ниже в табл. 1.

Исследователь и год публикации

Число коров

Определение кетоза и/или отрицательного энергетического баланса

Вред

Nir O., Ezra E., 2013

162 654 коров

в течение 2-й или последующих лактаций

(316 255 лактации)

Данные израильского справочника по молочному стаду, 2002 – 2010.

Кетоз. Отчет  NOA — информационной системы ICBA по управлению молочным стадом

 

 

 

 

 

 

1-й ежемесячный контроль молока: ОЖБ > 1,4

Потеря 111 кг молока за 180 дней дойки

Снижение оплодотворяемости после 1-го осеменения на 1,3% и дополнительные 2,3% числа нестельных коров после >150 дойных дней 

Дополнительные 3,4% отбраковки в течение до 63 дней после отёла

Потеря 148 кг молока за 180 дней дойки

Снижение оплодотворяемости после 1-го осеменения на 1,1% и дополнительные 2,3% числа нестельных коров после >150 дойных дней

Toni et al., 2011

1458 коров

(три итальянских молочных стада)

ОЖБ > 2,0 через 6 – 9 дней после отёла

Увеличение нарушений при отёле, снижение выработки молока (только коровы второй и последующих лактаций) и повышение риска отбраковки из стада

Ospina et al., 2010

2250 коров

(из 91 молочной фермы северо-востока США)

Кетоз согласно оценке содержания бета-гидроксимасляной кислоты 10 мг/дл

(BHBA < 1,0 ммоль/л)

Потеря 392 кг молока (за 305 дней, коровы второй и последующих лактаций)

Уменьшение на 16% вероятности оплодотворения за 70 дней до окончания планируемого периода ожидания (VWP)

Табл. 1. Ущерб, причиняемый кетозом и/или отрицательным энергетическим балансом

Распределение отрицательного энергетического баланса и кетоза по лактациям и молочным фермам

У коров время наступления и продолжительность периода высокого ОЖБ после отёла указывает на повышенную мобильность жира в организме. Эти показатели различны для различных лактаций, как в различных стадах, так и в одном и том же стаде. Для эффективного лечения и уменьшения вреда необходим ежедневный мониторинг на протяжении периода повышенного риска (около 60 дней дойки)

На рис. 2 приведен пример стада, в котором коровы 1-й, 3-й и более поздних лактаций характеризуются отрицательным энергетическим балансом (высоким ОЖБ) в начале лактации (до 30 дней дойки), тогда как для коров 2-й лактации это наступает на более поздней стадии (30 – 45 дней дойки).

Одед Нир, «Анализ здоровья молочного стада», 2012.   

                                     

Рис. 2. Коровы с ОЖБ > 1,4. Данные ежемесячного контроля молока в одном из израильских молочных стад по лактациям и числу дней после отёла.

Диагностика и лечение кетоза

На молочной ферме при диагностике кетоза обычно проверяются уровни кетонов в крови, молоке или моче. Достоинство контроля кетонов с точки зрения диагностики кетоза состоит в том, что производится непосредственное измерение концентрации кетонов в биологических жидкостях. Однако эти непосредственные измерения выполняются в определенное время, как правило, во время визита ветеринаров. При диагностике возникновения кетоза на результаты анализа влияют день и время исследования, так как увеличение концентрации кетонов в биологических жидкостях зависит от импульсов выброса кетонов из печени. Выброс кетонов из печени, в свою очередь, зависит от времени кормления и состава рациона, времени дойки и суточного ритма (продолжительности дня и ночи).

В исследовании, которое мы проводили в молочном стаде на севере Израиля, трижды в день (после каждой дойки) измерялась концентрация кетонов в крови 18 коров (от 5 до 45 дней дойки) В качестве критерия был выбран приемлемый порог диагностирования кетоза (уровень BHBA > 1,4 ммоль/л). У двух коров кетоз был диагностирован утром; в дневные и вечерние часы число коров с кетозом увеличивалось соответственно до пяти и шести (рис. 3)  В один и тот же день мы диагностировали всего семь кетозных коров. Никакие измерения, выполненные одновременно, не обнаруживали сразу всех затронутых коров. На другой ферме мы контролировали коров только после утренней и дневной доек. Большинство кетозных коров диагностировалось во время утренней проверки. Таким образом, конкретное время, которое лучше всего подходило бы для исследования и диагностики кетоза, установить не удается. Можно считать, что при нынешних методах исследования удается диагностировать  и лечить только двух из семи кетозных коров. Представляется, что дискретные измерения, как бы точны они ни были, недостаточны для мониторинга и диагностики кетоза и отрицательного энергетического баланса у молочных коров.

Рис. 3. Средняя концентрация BHBA в крови и число коров с кетозом (BHBA > 1,4 ммоль/л) Пробы брались трижды в день у 18 недавно отелившихся коров.

Диагностика кетоза посредством AfilabTM

Диагностика кетоза на основании ежедневных значений ОЖБ, измеряемых посредством AfilabTM, затруднительна, поскольку ОЖБ — непрерывная переменная, тогда как для диагностики требуется четкая граница (порог). Кроме того, из-за вариаций биологических параметров показатели воспроизводимости и повторяемости оказываются непостоянными. Для диагностики клинического и бессимптомного кетоза предлагались различные пороги ОЖБ и BHBA.

Между 2006 и 2012 г.г. мы провели на различных коммерческих молочных фермах Израиля четыре полевых исследования, целью которых была разработка модели для диагностики кетоза. Диагностика была основана на измерениях ОЖБ, выполняемых посредством AfiLab при каждой дойке. В этих исследованиях уровень кетонов в крови коров, измерялся три – четыре раза в неделю на протяжении от одной до десяти недель (всего 4 000 замеров BHBA).

Преодоление конфликта между чувствительностью/специфичностью и биологической изменчивостью посредством 2 моделей (совместное тестирование)

Мы использовали две модели, в которых «золотым стандартом» служило условие BHBA сыворотки >1,4 ммоль/л в один из дней от (день – 1) до (день + 1) при ОЖБ > 1,4 (стандартный вариант) или вычисленный порог (с учетом лактации и дней дойки) за 3 последовательных сеанса дойки. Окончательным результатом служил ежедневный список коров с числом дней дойки от 5 до 60, которым надлежало пройти лечение от кетоза.  

Комбинированная модель, разработанная на основании этих исследований, позволяет диагностировать кетозных коров при соответствующей чувствительности и специфичности до 85%. При одновременном тестировании возрастает чувствительность и падает специфичность. Результаты дополнительных полевых проб меняются в соответствии с биологическим вариациями. Чувствительность и специфичность программного обеспечения (AfiFarm, Аfimilk) можно настраивать в соответствии с потребностями конкретной фермы.

Знания, полученные в результате этих исследований, в сочетании с моделями, реализованными в программном обеспечении AfiFarm по управлению молочной фермой, дают специальный инструментарий менеджерам ферм и контролерам по охране здоровья животных. Этот инструментарий способствует принятию правильных решений в отношении лечения и предотвращения энергетического дисбаланса в стаде. Ежедневно система выдает обновленный список коров, нуждающихся, согласно протоколу фермы, в лечении.

Основное достоинство этой системы — сочетание высокоспециализированных и чувствительных параметров (отношение жиры/белки), относящихся к кетозу, со средствами непрерывного контроля (при каждой дойке) отрицательного энергетического баланса. Это создает возможность непрерывного мониторинга после отёла для раннего обнаружения и безотлагательного лечения больных коров. Ранее лечение способствует уменьшению вреда от заболевания. Это контрастирует с диагностикой на основании измерений, не специфических для кетоза, таких как надой, привычные действия или поведение при еде, которые обычно оказываются высокочувствительными, но недостаточно специфичными. Без дополнительного специального исследования, соответствующего конкретному заболеванию, по этим признакам нельзя определит, какое лечение требуется.

Минимизация вреда от отрицательного энергетического баланса благодаря правильному использованию системы

Потери дохода, вызываемые ОЭБ, обусловлены тремя основными элементами: снижением молочной продуктивности, ухудшением показателей фертильности и увеличением вынужденной отбраковки коров. Исследование 42 355 лактаций, проведенное между 2009 и 2011 г.г. на 132 израильских молочных фермах, показало, что средний ежегодный экономический ущерб составляет 100,7 шекеля (около 28 долларов) на корову стада. Однако для различных молочных ферм экономический ущерб может быть в два, а то и в три раза больше.

Обследование молочной фермы, не оборудованной системой AfiLab, показало, что в 2012 г. средний ущерб от ОЭБ за год составил 335 шекелей (95 долларов) на корову стада. Этот ущерб обусловлен, главным образом, снижением молочной продуктивности и ухудшением фертильности. Проведенное за сопоставимый период времени аналогичное обследование молочной фермы, использующей данные AfiLab для диагностики и лечения коров с ОЭБ и кетозом, выявило очень низкий  экономический ущерб, всего около 15 шекелей (4,2 доллара) на корову за год, причем это относится только к сервис-периоду (рис. 4)

Рис. 4. Ущерб, причиняемый отрицательным энергетическим балансом (ОЖБ > 1,4 при первом контроле молока), на двух израильских киббуцных молочных фермах. На ферме А система AfiLab отсутствует. На ферме В выполняются диагностика и лечение коров согласно рекомендациям системы Afimilk (на основании ежедневных данных о содержании жиров и белков)

Резюме

Характер переходного периода у коровы прямо и косвенно влияет на продуктивность, фертильность и выживаемость при последующей лактации. После отёла многие коровы, в разное время и с различной (до 60 дней) продолжительность , из-за высоких затрат энергии на производство молока страдают от отрицательного энергетического баланса. Мониторинг, диагностика и ранее лечение коров имеют важнейшее значение для оптимальной продуктивности и фертильности стада и его будущего.

Эффективным параметром диагностики коров, страдающих от отрицательного энергетического баланса и кетоза, оказывается отношение жиры/белки. Автоматическое ежедневное измерение состава молока обеспечивает эффективный мониторинг на протяжении периода риска, раннюю диагностику и возможность профилактического лечения.

На основании исследований, проведенных в последние годы на ряде молочных ферм Израиля, мы разработали модель, позволяющую по данным системы AfiLab (содержание жиров и белков) выявлять коров, страдающих от отрицательного энергетического баланса и кетоза.  Применение этой модели позволяет осуществлять диагностику и ранее лечение коров и приводит к повышению доходов молочной фермы.

Литература

  1. Butler, W. R., 2012. The Role of Energy Balance and Metabolism on Reproduction of Dairy Cows (Влияние энергетического баланса и метаболизма на репродуктивность молочных коров), Department of Animal Science, Cornell University, Ithaca, NY.
  2. Grieve, D.G., Korver, S., Rijpkema, Y.S., and Hof, G., 1986, Relationship between milk composition and some nutritional parameters in early lactation (Соотношение между составом молока и некоторыми пищевыми параметрами в начале лактации). Livestock Production Sci. 14, 239-254
  3. Nir (Markusfeld) O. And Ezra E., 2013, Effects of the dry period on calving events, fertility and milk production (Влияние периода сухостойности на отёл, фертильность и молочную продуктивность), the 25th annual Israeli conference of Cattle Sciences, 2-4 July 2013
  4. Ospina P. A., Nydam D. V., Stokol T. and Overton T. R., 2010, Associations of elevated nonesterified fatty acids and β-hydroxybutyrate concentrations with early lactation reproductive performance and milk production in transition dairy cattle in the northeastern United States (Связь между повышенной концентрацией неэстерифицированных жирных кислот и β-гидроксибутирата с показателями репродуктивности и молочной продуктивности на начальной стадии лактации у молочного скота в переходный период в северо-восточной части США). J. Dairy Sci.  93 :1596–1603
  5. Toni F., Vicncenti L., Grigoletto L., Ricci A. and Schukken Y.H, 2011, Early lactation ratio of fat and protein percentage in milk is associated with health, milk production, and survival (Отношение процентных содержаний жиров и белков в молоке на ранней стадии лактации связано со здоровьем, молочной продуктивностью и выживаемостью). J. Dairy Sci.  94 :1772-1783  

Afimilk : Таль Школьник, д-р ветеринарии,  Алон Арази, д-р ветеринарии, Одед Нир, бакалавр ветеринарных наук


30.01.2024
В России наметилась устойчивая тенденция сокращения поголовья коров: их количество снижается ежегодно, а в 2023 году достигло исторического минимума. The DairyNews обсудил с экспертами отрасли причины уменьшения молочного стада в России. Участники рынка поделились мнением о происходящем и рассказали, как избежать катастрофических последствий для производства молока, молочных продуктов и говядины.
Читать полностью