Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Einfluss der ruminalen Stickstoffbilanz (RNB) auf die Pansenfermentation, mikrobielle Proteinsynthese, Menge des am Dünndarm anflutenden nutzbaren Proteins (nXP) sowie der Stickstoffausscheidung

Riemeier, Andrea

To study the influence of the ruminal nitrogen balance (RNB) on rumen fermentation, microbial protein synthesis (MP), amount of utilisable crude protein (uCP) and N-excretion a series of experiments with 5 or 7 dairy cows fitted with ruminal and duodenal fistulae was performed. The rations were formulated on the basis of 50% roughage and 50% concentrate related to dry matter. The cows were fed 7.3 kg dry matter of maize silage and 7.3 kg of one of the 4 concentrate types, which were intended to meet the animals NEL and uCP requirements. Proceeding on the basic concentrate (without urea) increasing urea supplements were incorporated in the concentrate so that the aimed RNB-values of -0.6; -0.3; 0 and +0.3 g/ MJ ME were fulfilled. In the experiment, comprizing 4 periods, the cows were recurrently fed one of the 4 concentrates. After 14 days of adaptation samples of the rumen fluid were taken to characterize rumen conditions and blood samples to analyse urea concentrations and other parameters. In 4th experimental week samples of the duodenal chyme were taken to study the dry matter and nutrient flux, using Cr2O3 as marker. The microbial-N portion of NAN (non ammonia nitrogen) in the duodenal chyme was determined applying the NIRS technique. Faeces and urine were additionally collected of some dairy cows in the 4th experimental week. Milk yield was registered daily. Milk samples were taken once a week and analysed for nutrient (fat, protein, sugar) and urea content. The aim of experiments was to clear the question on the lowest N-amount in the rumen, which does not negatively affect the rumen metabolism. However, it was not intended to quantify the effect of rumen-available-N supply on milk performance.   The results can be summarized as follows: -           All cows showed pH-values and volatile fatty acid concentrations in the rumen fluid to be in the physiological range. The ruminal N-balance did not significantly affect these parameters.   -                      The NH3-N concentration in the rumen fluid increased from 1.1 to 20.3 mmol/l with higher RNB. The treatments differed significantly except of those between the levels -0.6 und -0.3 or -0.3 and 0.   -                      NH3-N concentration in the duodenal chyme increased from 2.1 to 8.1 mmol/l due to higher ruminal-N balances. The supply levels differed significantly except between the treatments -0.3 and 0.   -                      The significant highest amount of NAN at the duodenum was detected, when RNB showed an equilibrium (0 g/MJ ME with 364,9 g NAN/ d).   -           The microbial protein synthesis (g MP/d and g MP/MJ ME) in the level -0.6 was significantly lower (1335,8 gMP/d and 7,9 g MP/MJ ME) across from 0 g RNB/MJ ME (1551,6 g MP/d and 8,7 g MP/MJ ME). However, the ruminal-N balance did not significantly effect the efficiency of microbial protein synthesis due to a reduced rate of fermented organic substance at a decreased RNB (between 143 and 153 g MP/kg FOM).   -                      The ruminal protein degradation increased with a decreasing RNB and the amount of undegraded feed protein (UDP) decreased.   -                      Due to the reduced amount of MP and UDP the quantity of uCP was lower at a RNB of -0.6 g/MJ ME as compared to the other levels of supply, but reaches significance only to treatment 0.   -                      The urea-N content in the milk increased significantly from 1.1 to 5.4 mmol/l and in the blood serum from 1.0 to 7.9 mmol/l, even high significantly (p<0.01), when the ruminal N-balance increased.   -                      The RNB was found to correlate closely with the NH3-N concentration in the rumen as well as the urea concentrations in blood and milk. Additionally, correlations between ruminal NH3-N concentration and urea concentrations in blood and milk were analysed.   -                      The urine-N excretion was estimated to increase with increasing RNB-values from 67 to 262 g/d, whereas the N-excretion with faeces remained almost constant (89-104 g/d).   -           An effect on total bilirubine, cholesterine and γ GT due to different ruminal-N balances was not detected. The activity of GLDH and AST were highest or next highest, when the RNB was -0.6 g/MJ ME.   From these results it can be concluded that negative effects of N-deficiency occur on rumen fermentation and microbial protein synthesis, when RNB-values are below -0.3 g/MJ ME. Positive results were observed, when the RNB showed an equilibrium. However, a positive RNB did not increase the degradation and synthesis capacity of the microorganisms in the rumen.

Zur Untersuchung des Einflusses der ruminalen Stickstoffbilanz (RNB) auf die Pansenfermentation, mikrobielle Proteinsynthese (MP), nXP-Menge sowie die N-Ausscheidung wurden 5 bzw. 7 an Pansen und Duodenum fistulierten Milchkühe eingesetzt. Das Verhältnis Grund- zu Kraftfutter lag auf T-Basis bei 50:50. Es wurde den Tieren täglich eine Ration bestehend aus 7,3 kg T Maissilage und 7,3 kg T einer von vier Kraftfuttermischungen vorgelegt, die im Mittel den Bedarf der Tiere an NEL und nXP decken sollte. Ausgehend von der Basismischung ohne Harnstoffzugabe, wurden steigende Anteile an Harnstoff in das Kraftfutter eingemischt, so dass die angestrebten RNB-Werte in der Gesamtration von -0,6; -0,3; 0 und +0,3 g/MJ ME erreicht werden konnten. Der Versuch unterteilte sich in vier Versuchsperioden, in denen die Tiere im Wechsel jeweils eine der vier Kraftfuttermischungen erhielten. Nach jeweils 14-tägiger Adaptation an die Ration wurden Pansensaftproben zur Charakterisierung des Pansenmilieus und Blutproben zur Bestimmung des Harnstoffgehaltes und weiterer Parameter gewonnen. In der vierten Versuchswoche wurden Duodenalchymus-Proben zur Ermittlung der Trockensubstanz- und Nährstoffflüsse am Dünndarm gewonnen. Als Marker für den Digestafluss diente Cr2O3. Der Anteil des Mikroben-N am NAN des Duodenalchymus wurde mittels NIRS bestimmt. Zusätzlich wurden in der vierten Versuchsperiode Kot und Harn bei einigen Tieren gesammelt. In den wöchentlich gewonnenen Milchproben wurden die wesentlichen Milchinhaltsstoffe bestimmt.  Ziel der Versuche war es, die Frage nach der geringstmöglichen Menge an Stickstoff im Pansen, die ohne negative Auswirkungen auf den Pansenmetabolismus bleibt, zu klären. Es war nicht Ziel des Versuches Effekte einer unterschiedlichen Versorgung mit pansenverfügbarem Stickstoff auf die Milchleistung abzuleiten.       Die Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen: -           Der pH-Wert und die Konzentrationen an flüchtigen Fettsäuren im Pansen lagen bei allen Tieren im physiologischen Bereich. Durch eine unterschiedliche ruminale Stickstoffbilanz konnten in Bezug auf diese Parameter keine signifikanten Unterschiede beobachtet werden.   -                      Die NH3-N-Konzentration im Pansensaft erhöhte sich bei steigender RNB von 1,1 auf 20,3 mmol/l. Die Behandlungen unterschieden sich mit Ausnahme der Versorgungsstufen -0.6 und -0.3 sowie -0.3 und 0 signifikant voneinander.   -           Die NH3-N-Konzentration im Duodenalchymus stieg von 2,1 auf 8,1 mmol/l mit höherer ruminaler Stickstoffbilanz. Die Versorgungsstufen unterschieden sich mit Ausnahme der Behandlungen -0.3 und 0 signifikant voneinander.   -           Die signifikant höchste Menge an NAN im Duodenum zeigte sich bei ausgeglichener RNB (0 g/MJ ME mit 364,9 g NAN/Tag).   -                      Die mikrobielle Proteinsynthese je Tag (g MP/Tag) sowie je MJ ME (g MP/ MJ ME) war in der Behandlung -0.6 signifikant geringer als bei ausgeglichener ruminaler Stickstoffbilanz (0 g/MJ ME) (1335,8 g MP/Tag gegenüber 1551,6 g MP/Tag bzw. 7,6 g MP/MJ ME gegenüber 8,7 g MP/MJ ME). Die ruminale Stickstoffbilanz zeigte jedoch aufgrund einer reduzierten Menge an fermentierter organischer Substanz bei sinkender RNB keine signifikanten Effekte auf die Effizienz der mikrobiellen Proteinsynthese (zwischen 143 und 153 g MP/kg FOM).   -           Der ruminale Proteinabbau nahm mit sinkender RNB zu und die Menge an unabgebautem Futterprotein (UDP) ab.   -           Durch die reduzierte Menge an MP und UDP war auch die nXP-Menge  bei einer RNB von -0,6 g/MJ ME niedriger als in den anderen drei Versorgungsstufen. Lediglich gegenüber der Behandlung 0 waren die Unterschiede signifikant.   -                      Der Harnstoff-N-Gehalt in der Milch stieg von 1,1 auf 5,4 mmol/l signifikant und im Serum von 1,0 auf 7,9 mmol/l hochsignifikant mit steigender ruminaler Stickstoffbilanz an.   -                      Es bestanden enge Korrelationen zwischen der RNB und der NH3-N-Konzentration (r2=0,78) im Pansen sowie den Blut- (r2=0,92) und Milchharnstoffgehalten (r2=0,75). Weiterhin korrelierten die ruminale NH3-N-Konzentration mit dem Blutharnstoffgehalt (r2=0,73)sowie der Blut- und Milchharnstoffgehalt (r2=0,83) eng miteinander.   -                      Die mit Hilfe des Creatinins geschätzte Urin-N-Ausscheidung stieg mit höheren RNB-Werten von 67 auf 262 g/Tag an. Die Kot-N-Ausscheidung blieb annähernd gleich (zwischen 89 und 104 g/Tag).   -           Eine Beeinflussung der Konzentrationen an Gesamtbilirubin, Cholesterin und γ-GT im Blutserum durch unterschiedliche ruminale Stickstoffbilanzen war nicht zu beobachten. Die Aktivitäten von GLDH und AST waren bei einer RNB von -0,6 g/MJ ME am höchsten bzw. am zweithöchsten.   Aus den vorliegenden Ergebnissen ergeben sich signifikant negative Effekte eines Stickstoffmangels auf die Pansenfermentation und die mikrobielle Proteinsynthese bei RNB-Werten von unter -0,3 g/MJ ME. Die besten Ergebnisse zeigten sich bei ausgeglichener RNB. Dagegen führte eine positive RNB zu keiner weiteren Steigerung der Abbau- und Syntheseleistungen der Pansenmikroorganismen.

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Riemeier, Andrea: Einfluss der ruminalen Stickstoffbilanz (RNB) auf die Pansenfermentation, mikrobielle Proteinsynthese, Menge des am Dünndarm anflutenden nutzbaren Proteins (nXP) sowie der Stickstoffausscheidung. Hannover 2004. Tierärztliche Hochschule.

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