Magnesium status in dairy cows : a field study

Magnesium is an essential mineral that is important for several physiologic and biochemical processes in the body. Deficiency of magnesium is mainly associated with grass tetany, but can also appear in cows during the indoor period. Since long it is known that potassium has a negative effect on the absorption of magnesium. Due to the fact that potassium fertilisation leads to a higher potassium content in forage, it is of interest to study interactions of potassium on the magnesium balance in dairy cows. There are few studies about magnesium feeding to dairy cows in Sweden and the purpose of this study was to investigate how much magnesium and from which feed-sources dairy cows in Sweden get their magnesium. Data was collected from seven farms in the northern part of Uppland and from seven farms in Skaraborg in Sweden. Four of the investigated farms had an organic production system (KRAV). At the farm visits information concerning the feeding of the cows and their milk production was gathered. Furthermore urine samples were collected from 10 % of the cows at each farm. A surplus of absorbed magnesium is excreted in the urine, thus by determining the content of magnesium in urine a good indication of the magnesium status in the cows could be achieved. The content of magnesium and potassium in the diets was determined based on feed analysis data obtained from the farmers, analyses of collected feed samples and information by the feed manufacturers. Calculated magnesium intake per cow was in average 50 g/day and varied between 30 and 70 g/day. The average urinary excretion of magnesium was 5.8 g/day and cow, varying from 2.2 to 8.2 g/day. Magnesium intake was compared with the magnesium excretion in urine and the variation between farms was explained partly by differences in magnesium intake and magnesium concentration in the diet, but also of the influence of potassium on the magnesium absorption. The absorption, calculated as the proportion of the intake that was excreted in urine and milk, was in average 17 %, which did not differ from the literature value of 16 % for the coefficient of absorption for magnesium from natural feedstuffs. Recommended value of total diet K/Mg-ratio is 4-5 and the average in this study was 6.8. A low K/Mg-ratio in the diet gave higher urinary excretion of magnesium, which indicates a that high potassium level mat negatively interact with magnesium uptake The K/Mg-ratio in the forage for the four organic farms had strong influence of magnesium absorption, a low K/Mg-ratio gave a higher coefficient of absorption. In average 47 % of the magnesium intake came from the concentrates, 37 % from the forage and 16 % from the mineral feed. More than 60 % of the magnesium from the concentrates came from commercial feedstuffs and in average 46 % of the magnesium in the total diet originated from commercial feedstuffs.Magnesium är ett livsnödvändigt mineral och är viktig för flera fysiologiska och biologiska processer. Magnesiumbrist associeras främst med beteskramp, men kan även drabba kor på stall. Det är sedan länge känt att kalium har en negativ inverkan på magnesiumupptaget och eftersom att kaliumgödslingen av vallfoder ökat är det intressant att se hur det påverkar kornas magnesiumförsörjning. Då det finns få studier om hur magnesiumutfodringen ser ut i svenska mjölkkobesättningar var målsättningen med denna studie att kartlägga hur mycket och från vilka fodermedelskällor som dagens mjölkkor får sitt magnesium. Materialet som legat till grund för studiens resultat inhämtades på 14 mjölkkogårdar, varav sju låg i norra Uppland och sju i Skaraborg. Fyra av de 14 besättningarna var anslutna till KRAV. Vid gårdsbesöken samlades uppgifter om kornas utfodring och mjölkproduktion in. Urinprov togs från ca 10 % av korna i besättningen. Ett överskott av absorberat magnesium utsöndras nästan uteslutande i urinen varvid urinprov analyserade på magnesiuminnehåll därför ger en bra indikation på kons magnesiumstatus. Utifrån utfodringsuppgifterna från lantbrukarna beräknades, för urinprovskorna, foderstater med avseende på magnesium- och kaliuminnehåll. Beräknat magnesiumintag jämfördes med respektive kos magnesiumutsöndring i urinen. Medelintaget av magnesium var 50 g/dag, med variation mellan 30 och 70 g/dag och medelutsöndringen av magnesium i urinen uppgick till 5,8 g/dag, med spridning från 2,2 till 8,2 g/dag. Variationen mellan besättningar förklarades bland annat av skillnader i magnesiumintag och magnesiumkoncentrationen i foderstaten, vidare inverkade även kaliumnivån på magnesiumabsorptionen. Den beräknade medelabsorptionen av magnesium, beräknad efter antagandet att allt absorberat magnesium utsöndras i mjölk och urin, var 17 %, vilket inte skiljer sig från litteraturen där man räknar med en absorptionskoefficient på 16 % för en blandfoderstat. Totalfoderstatens K/Mg-kvot bör enligt rekommendationen ligga mellan 4-5, här låg den genomsnittliga kvoten på 6,8. En låg K/Mg-kvot gav en högre magnesiumutsöndring. För de fyra KRAV-besättningarna såg man ett starkt samband mellan grovfodrets K/Mg-kvot och magnesiumabsorptionen, en låg K/Mg-kvot gav högre absorptionskoefficient. Resultatet tyder på att mycket kalium i förhållande till magnesium påverkar magnesiumupptaget negativt. I genomsnitt fick korna ungefär 47 % av sitt dagliga magnesiumintag från kraftfodret, 37 % från grovfodret och 16 % från mineralfodret. Av kraftfoderdelen kom mer än 60 % av magnesiumet från koncentratet och totalt kom i genomsnitt 46 % av det dagliga magnesiumintaget från kommersiella fodermedel (koncentrat/färdigfoder + mineralfoder)

Effects of high potassium intake on the magnesium balance in dairy cows

Magnesium is one of the most important minerals in the body and it participates in many essential processes, such as energy metabolism and protein synthezis. Magnesium deficiency in cattle may occur when they are let out for pasture in the spring, and is associated with tetany, known as grass staggers. A high yielding dairy cow often loses more magnesium daily in the milk than she has available in the body, and magnesium thereby needs to be provided in the feed to prevent the cow from being affected by deficiency symptoms. The uptake of magnesium is mainly located to the rumen and is not regulated by hormones. The surplus is excreted in the urine by the kidneys. The digestibility of magnesium in common feedstuff is about 20%. Many studies, mainly on dry cows or sheep, have shown that the absorption of magnesium in the rumen is negatively affected by the presence of potassium ions. To compensate the lower uptake, extra magnesium can be supplied when the potassium content in the diet is high. The purpose of this study was to investigate how the magnesium balance in lactating cows was affected by increasing levels of potassium in the diet, and to determine in which level of potassium extra magnesium needed to be provided. The hypothesis was that the cows would absorb less magnesium when fed diets with increasing potassium concentration, and that this would be compensated for by increasing levels of magnesium. Six lactating cows were fed two levels of magnesium (1,9 and 3,7 g/kg DM) and three levels of potassium (19, 28 and 37 g/kg DM) during six experimental periods in a Latin square design. Spot samples of feces, urine and milk were analyzed for magnesium to be able to calculate the magnesium balance. Samples of the blood and the rumen fluid were also taken. The pH was measured in the urine and the rumen fluid, and the consistency of the feces was estimated. Creatinine in the urine and acid insoluble ash in the faeces were used as markers to calculate the daily amount of urine and faeces produced. The results showed that the cows excreted more magnesium in the urine when they were given extra magnesium in their diets. This indicates that they absorbed more magnesium from the rumen. The concentration of magnesium in the rumen fluid and in the plasma was higher when the cows were fed increased levels of magnesium. The concentration of magnesium in milk was not affected by treatment. The absorption, calculated as the proportion of the intake that was excreted in urine and milk, was lower when the diets were supplied with extra magnesium, 12,1 % vs 16,4 %. The feces had a more soft consistency when the magnesium intake was higher. The level of potassium had no influence on the magnesium balance, but had an impact on the rumen and urine pH. The calculated absorption of magnesium was lower than what has been showed by earlier studies. The lack of effect of increased potassium concentration can be due to the chosen levels of magnesium and potassium in the experimental diets. Another reason could be the differences between lactating cows and dry cows or sheep.Magnesium är ett av de viktigaste mineralerna i kroppen. Magnesium är delaktigt i många viktiga processer, till exempel energimetabolismen och proteinsyntesen. Brist på magnesium hos kor kan inträffa när de kommer ut på bete på våren, och kan yttra sig som kramper, s.k. beteskramp. En högproducerande mjölkko förlorar ofta mer magnesium enbart i mjölken dagligen än vad hon har tillgängligt i kroppen, och magnesium måste därför tillföras via fodret för att inte kon ska drabbas av bristsymtom. Det huvudsakliga upptaget av magnesium sker i våmmen, och är inte hormonellt styrt. Överskottet utsöndras via njurarna i urinen. Smältbarheten för magnesium i vanliga fodermedel ligger på ca 20 %. Många studier, de flesta utförda med sinkor eller får, har kunnat visa att magnesiumupptaget i våmmen påverkas negativt av förekomsten av kaliumjoner. För att kompensera ett minskat upptag av magnesium kan extra magnesium tillföras i foderstaten då fodret innehåller mycket kalium. Syftet med detta försök var att se hur magnesiumbalansen hos mjölkande kor påverkas av ökade nivåer av kalium i foderstaten och att komma fram till vid vilken nivå av kalium extra magnesium kan behöva tillsättas. Hypotesen var att korna vid ett ökat intag av kalium skulle absorbera en mindre mängd magnesium, men att detta skulle kompenseras vid tillförsel av extra magnesium. Sex mjölkande kor fodrades med 2 nivåer av magnesium (1,9 och 4,3 g/kg ts) och 3 nivåer av kalium (19, 28 och 37 g/kg ts) under sex perioder i en romersk kvadrat. Prover på träck, urin och mjölk analyserades med avseende på magnesium för att kunna upprätta en magnesiumbalansräkning, även blodprover och prover på våmvätskan togs och pH mättes i urin och våmvätska. Dessutom bedömdes träckkonsistensen. För att beräkna den dagliga mängden träck och urin användes saltsyraolöslig aska respektive kreatinin som markörer. Resultaten visade att korna utsöndrade mer magnesium i urinen då de fick extra magnesiumtillskott. Det visar att de då absorberade mer magnesium ur våmmen. Magnesiumkoncentrationen i våmvätskan var högre då korna fick magnesiumtillskott, liksom magnesiumkoncentrationen i blodplasman. Koncentrationen i mjölk påverkades inte av tillförsel av magnesium. Absorptionen, beräknad som andelen av intaget som utsöndrades i mjölk och urin, var lägre då korna fick extra magnesium, 12,1 % mot 16,4 %. Träckkonsistensen var lösare då korna fick magnesiumtillskott. Ingen påverkan av kaliumnivåerna på magnesiumbalansen kunde ses, men däremot hade kaliumnivåerna höjande påverkan på pH-värdet i både våmvätska och urin. Den beräknade absorptionen av magnesium var lägre än vad många tidigare studier visat. Att effekten av kalium uteblev kan bero på att nivåerna av magnesium och kalium i detta försök inte var tillräckligt höga eller låga. Det kan också vara så att mjölkande kor är mindre känsliga för höga kaliumnivåer i fodret än vad sinkor och får är