Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Changes of performance, energy efficiency, ruminal fermentation and animal health depending on energy concentration in roughage and amounts of concentrates in dairy cows during early lactation

Schmitz, Rolf

High performance and energy efficiency of dairy cows is very important for an economic and sustainable dairy production. Hence, a strong increase in milk yield was witnessed continuously throughout the second half of the twentieth century, mainly caused by improvements in breeding, housing and nutrition of the cows. Furthermore, in the recent years the perception of consumers has sharpened regarding animal health and animal welfare in livestock farming, so that health concerns must carefully be considered in dairy production. The aspects performance, energy efficiency and animal health are strongly influenced by the dietary energy supply and they are closely interwoven. During early lactation the metabolism of cows has to overcome a period of NEB, caused by reduced feed intake and the simultaneously occurring extreme increase of energy demand due to the onset of milk production. To compensate this high energy output cows receive rations with an elevated energy concentration owing to higher portions of concentrates. However, rations in feeding of ruminants must contain a sufficient amount of structured fibre for maintenance of a stable rumen function, so that during early lactation there is a discrepancy between satisfaction of energy demand and an adequate fibre supply. Against this background, a study was conducted containing 63 pluriparous German Holstein dairy cows (parity 2.0 ± 2.1 standard deviations) to investigate how differences in energy supply from roughage and concentrates influence the performance, the energy efficiency, the rumen fermentation and the animal health during early lactation. The animals were housed from 3 weeks antepartum until 16 weeks postpartum. They received an equal dry cow ration throughout dry period, whereas after calving they were assigned in a 2x2 factorial arrangement to one of four groups receiving roughage with a moderate (MR, 6.1 MJ NEL) or a high (HR, 6.5 MJ NEL) energy concentration, and furthermore moderate (MC, 150 g/kg ECM) or high (HC, 250 g/kg ECM) amounts of concentrates on a DM basis. Roughage was fed ad libitum, whereby the variation in energy concentrations was achieved by adding different amounts of straw into the roughage part of the diet, and concentrates were fed by an automatic feeding system. There were rumen-fistulated cows included in the trial, which were divided into the HC groups (6 cows in MRHC and 4 cows in HRHC groups). Feed stuff samples were taken and the DMI and performance parameters were recorded continuously throughout the trial. The energy balance and the energy efficiency were calculated based on the performance data and additionally blood samples were analysed to assess the metabolic state (Paper 1). Furthermore, continuous measurements of ruminal pH and rumination activity were conducted in the rumen‑fistulated cows in HC groups and samples of rumen fluids were collected on two days during early lactation for evaluation of the ruminal fermentation patterns (Paper 2). The results of our study revealed that a higher allocation of concentrates leads to an elevation of DMI, and therefore to an increased energy intake which has favourable effects on the energy balance. Cows of HC group exhibited a lower NEB and attained earlier a positive energy balance compared to MC groups, which was also reflected in a higher BCS in HC groups. However, the higher proportion of concentrates also resulted in a substitution of roughage intake, which caused a decreased intake of fibre in HC groups with possible risks for unphysiological conditions in rumen fermentation. Higher energy supply from roughage and concentrates both resulted in an elevation of performance and especially the group MRMC which received the ration with the lowest energy content had a markedly lowered milk yield compared to the other groups. This indicates that the energy supply for this group was not sufficient to exploit the physiological performance capacity of this group. However, the calculated energy efficiency variables suggest that the lower allocation of concentrates had advantageous effects on the efficiency of the cows, because the higher amount of concentrates in HC groups did not lead to a considerable increase of milk production. Especially the group HRMC had a rather comparable milk yield compared to HC groups, showing that the elevated energy concentration in roughage had beneficial effects on the performance, especially at lower concentrate supply. However, it is necessary to note that the variables of energy efficiency in our study did not regard the changes of body condition, so that an excessive mobilisation of body fat, which is associated with several metabolic disorders, can pretend an increased efficiency. Therefore, in our study the metabolic variables and the clinical state of the cows were evaluated to assess the animal health during the experiment. We did not reveal any significant impacts of the different energy supplies from the treatment rations on the metabolic and the general health parameters, so that we assume that the elevated NEB in groups receiving lower concentrate proportions in ration did not cause an impairment of metabolic state in MC cows. Merely a numerical increased concentration of BHB on d 8 postpartum in MRMC group possibly indicates an insufficient energy supply at this time. The clinical evaluation showed a higher faecal manure score in MR groups, so that the increased amount of straw effectuated a firmer consistency of feces during early lactation. This could be due to a decreased passage rate, so that more liquid was absorbed in the intestine. The decreased consistency is possibly a clinical sign for an increased incidence of SARA, but there were no further clinical differences in rumen health or the occurrence of lameness obvious between the treatment groups which could confirm this suspicion. Groups receiving elevated portions of concentrates showed a slightly decreased F:P ratio, which is potentially associated with a decreased ruminal pH due to the higher content of NFC in ration. The measurement of ruminal pH in the rumen-fistulated animals revealed an elevated risk for SARA in HC cows, but the differences in energy concentration in roughage did not produce any differences in ruminal pH, rumination activity, feeding behaviour or ruminal fermentation patterns. Overall, the outcome of our study underlines the importance of high energy concentration in roughage which can contribute to a retrenchment of concentrates without considerable losses in performance and which is beneficial for the efficiency of the cows, especially in rations containing lower amounts of concentrates. The energy intake and consequently also the energy balance can be improved by an adequate supply of concentrates, leading to a lower mobilisation of body fat. However, in our study we did not find any clinical or metabolic indices that show differences in metabolic state and health between the groups and also the ruminal fermentation characteristics were not significantly affected by treatment. This suggests that cows are able to cope with differences in dietary energy concentration throughout early lactation without necessarily exhibiting metabolic or digestive disorders.

Hohe Leistung sowie gute Energieverwertung von Milchkühen sind unerlässlich für eine ökonomische und nachhaltige Milchproduktion. Aus diesem Grund stieg die Milchleistung seit der zweiten Hälfte des zwanzigsten Jahrhunderts kontinuierlich an, was sich vor allem durch Fortschritte in der Zucht, der Haltung sowie der Ernährung der Kühe erklären lässt. In den letzten Jahren lässt sich darüber hinaus ein zunehmendes Bewusstsein der Konsumenten für die Themen Tiergesundheit und Tierwohl in der Nutztierhaltung erkennen, sodass Gesundheitsrisiken in der modernen Milchkuhhaltung sorgfältig überprüft werden sollten. Die Aspekte Leistung, Energieverwertung und Tiergesundheit werden stark von der Energieaufnahme beeinflusst und stehen in enger Beziehung zueinander. Während der Frühlaktation befinden sich Kühe in einer Phase der negativen Energiebilanz, weil zu dieser Zeit die Futteraufnahme reduziert ist und gleichzeitig der Energiebedarf aufgrund der einsetzenden Milchleistung stark ansteigt. Um den hohen Energiebedarf kompensieren zu können benötigen frühlaktierende Kühe Rationen mit einer hohen Energiedichte, was durch vermehrten Einsatz von Kraftfutter erreicht wird. Hierbei ist aber zu beachten, dass in der Wiederkäuerfütterung eine ausreichende Menge an strukturierter Faser gewährleistet werden muss, um eine physiologische Pansenfermentation zu ermöglichen. Somit besteht in dieser Phase der Hochleistung ein Konflikt zwischen leistungsgerechter und wiederkäuergerechter Fütterung. Vor diesem Hintergrund wurde ein Versuch mit 63 pluriparen Deutsche Holstein Kühen (Parität 2,0 ± 2,1 Standardabweichungen) durchgeführt, wodurch untersucht werden sollte, wie sich eine unterschiedliche Versorgung mit Energie aus Grob- und Kraftfutter während der Frühlaktation auf die Leistung, die Energieverwertung, die Pansenfermentation sowie die Tiergesundheit auswirkt. Die Tiere wurden von 3 Wochen antepartum bis 16 Wochen postpartum gehalten. In der Trockenstehzeit wurden die Kühe alle gleich gefüttert, während sie nach der Kalbung nach 2x2 faktoriellem Design in eine von vier verschiedenen Fütterungsgruppen eingeteilt wurden. Hierbei erhielten sie Grobfutter mit einer mäßigen (MR, 6,1 MJ NEL) oder einer hohen (HR, 6,5 MJ NEL) Energiekonzentration auf Basis der Trockenmasse. Das Grobfutter wurde ad libitum gefüttert und die unterschiedlichen Energiekonzentrationen durch Einmischung unterschiedlicher Strohmengen erreicht. Darüber hinaus wurden in den Gruppen entweder eine mäßige (MC, 150 g/kg ECM) oder eine hohe (HC, 250 g/kg ECM) Kraftfuttermenge gefüttert, welche über Kraftfutterautomaten zugeteilt wurde. Unter den Tieren waren auch 10 pansenfistulierte Kühe (6 Kühe in der MRHC und 4 Kühe in HRHC Gruppe). Kontinuierlich im Versuch wurden Futterproben gesammelt sowie die Futteraufnahme und die Leistungsparameter gemessen. Die Energiebilanz und die Energieverwertung wurden auf Basis der Leistungsdaten berechnet. Zur Erfassung des metabolischen Status wurden darüber hinaus Blutproben gesammelt (Paper 1). Außerdem wurden in den HC Gruppen bei den pansenfistulierten Tieren kontinuierliche Messungen des ruminalen pH-Wertes durchgeführt, die Wiederkautätigkeit gemessen sowie zweimal während der Frühlaktation Pansensaft zur Beurteilung der Pansenfermentation gesammelt (Paper 2). Die Ergebnisse unserer Studie belegen, dass durch erhöhte Kraftfuttergabe die Trockenmassenaufnahme und somit auch die Energieaufnahme ansteigt, was sich positiv auf die Energiebilanz der Kühe auswirkt. Kühe der HC Gruppe hatten eine weniger stark negative Energiebilanz und erreichten früher eine positive Energiebilanz im Vergleich zur MC Gruppe. Dies spiegelte sich auch in einem höheren BCS in diesen Gruppen wider. Allerdings war durch die erhöhte Kraftfutteraufnahme auch eine Grobfutterverdrängung zu beobachten, sodass Kühe der HC Gruppe weniger Rohfaser aufnahmen und hierdurch die Fermentationsprozesse im Pansen beeinträchtigt sein könnten. Eine höhere Energieaufnahme durch das Kraftfutter und das Grobfutter führten zu einer Leistungssteigerung. Insbesondere die Gruppe MRMC, bei welcher die Ration mit dem niedrigsten Energiegehalt gefüttert wurde, hatte eine deutlich niedrigere Milchleistung im Vergleich zu den anderen drei Gruppen. Hierdurch lässt sich ableiten, dass die Energieaufnahme in dieser Gruppe nicht ausreichend war um das physiologische Leistungspotential der Kühe auszuschöpfen. Die kalkulierten Parameter zur Abschätzung der Energieverwertung hingegen weisen darauf hin, dass eine niedrigere Kraftfuttergabe in diesem Versuch positive Auswirkungen auf die Effizienz der Kühe hatte. Die erhöhte Kraftfuttergabe in den HC Gruppen spiegelte sich nicht in einem starken Anstieg der Milchleistung wider, da insbesondere die Leistung der HRMC Kühe ähnlich gut war wie in den HC Gruppen. Hierdurch zeigt sich der positive Effekt einer hohen Energiedichte im Grobfutter auf die Leistung, die insbesondere bei geringerem Kraftfuttereinsatz deutlich wird. Allerdings sollte bei der Beurteilung der Energieverwertung beachtet werden, dass die in unserer Studie berechneten Parameter keine Veränderungen der Körperkondition berücksichtigten. Somit kann in Gruppen mit exzessiver Lipomobilisation, welche oftmals mit starken Gesundheitsproblemen assoziiert ist, eine verbesserte Energiebilanz vorgetäuscht werden. Aus diesem Grund wurden in unserem Versuch auch Stoffwechselparameter erfasst sowie klinische Untersuchungen durchgeführt, um den Gesundheitsstatus der Kühe zu beurteilen. Hierbei wurden keine Einflüsse durch die Energiedichte in den Versuchsrationen festgestellt, sodass die stärkere negative Energiebilanz in den MC Gruppen den metabolischen Status der Kühe nicht signifikant beeinträchtigt hat. Einen Hinweis auf eine erhöhte Stoffwechselbelastung durch unzureichende Energieaufnahme gibt nur die Blutkonzentration an β-Hydroxybutyrat in der Gruppe MRMC zur Messung 8 Tage postpartum, die verglichen mit den anderen Gruppen numerisch erhöht war. Die Auswertung der klinischen Untersuchung zeigte bei Kühen der MR Gruppen einen signifikant höherer Faecal Manure Score, welcher eine festere Kotkonsistenz anzeigt. Dies lässt sich durch den höheren Strohgehalt in der Ration dieser Fütterungsgruppen erklären, wodurch möglicherweise die Passagerate verkürzt war und somit mehr Flüssigkeit im Darmtrakt resorbiert wurde. Die flüssigere Kotkonsistenz in den HR Gruppen könnte auch ein Hinweis auf subakute Pansenazidose sein, jedoch waren hierfür keine weiteren Indizien ersichtlich, da sich die Pansengesundheit und das Auftreten von Lahmheiten zwischen den Gruppen mit unterschiedlicher Energiekonzentration im Grobfutter nicht unterschied. In den HC Gruppen, bei welchen die höhere Kraftfuttermenge gefüttert wurde, zeigten dagegen mehr Kühe einen niedrigen Fett-Eiweiß-Quotienten in der Milch, der möglicherweise mit einem niedrigen pH-Wert im Pansen assoziiert ist. Die Messungen des ruminalen pH-Wertes, die bei den fistulierten Kühen in den HC Gruppen durchgeführt wurden, lassen auf ein erhöhtes Risiko für eine subakute Pansenazidose bei den untersuchten Tieren schließen. Hierbei ergab sich allerdings kein Unterschied zwischen Gruppen mit geringerer und höherer Energiekonzentration im Grobfutter bezüglich des ruminalen pH-Werts und auch die Wiederkauaktivität, das Futteraufnahmeverhalten sowie das Fettsäuremuster im Pansen unterschieden sich nicht zwischen den Gruppen. Die Ergebnisse dieser Studie unterstreichen die große Bedeutung einer hohen Energiekonzentration im Grobfutter, durch welche ohne deutliche Leistungseinbußen Kraftfutter eingespart und die Futterverwertung verbessert werden konnte. Die Energieaufnahme und somit auch die Energiebilanz können durch den Einsatz von Kraftfutter verbessert werden, wodurch die Mobilisierung von Körperfett reduziert wird. Allerdings konnte in unserer Studie zwischen den Fütterungsgruppen kein signifikanter Unterschied hinsichtlich der klinischen Untersuchungen sowie der metabolischen Parameter festgestellt werden. Dies lässt darauf schließen, dass Kühe während der Frühlaktation mit unterschiedlichen Energiekonzentrationen in der Ration gefüttert werden können, ohne zwangsläufig metabolische Erkrankungen oder Verdauungsstörungen zu entwickeln.

Zitieren

Zitierform:

Schmitz, Rolf: Changes of performance, energy efficiency, ruminal fermentation and animal health depending on energy concentration in roughage and amounts of concentrates in dairy cows during early lactation. Hannover 2018. Tierärztliche Hochschule Hannover.

Rechte

Nutzung und Vervielfältigung:
Alle Rechte vorbehalten

Export