Determination of ruminal feed digestibility and microbial synthesis based on digesta sampling from the omasal canal

v2002okDiss. : Helsingin yliopisto, 200

Herne lisää lehmien maitotuotosta

Märehtijät saavat herneestä hyvin valkuaistäydennystä silloin, kun perusrehuissa on liian vähän valkuaista pötsimikrobien tarpeisiin. Herne lisäsi viljaa ja leikettä väkirehuna saaneiden lypsylehmien maitotuotosta ja maidon valkuaistuotosta. Tämä perustui lisääntyneeseen pötsimikrobien typen saantiin, mikä johti parempaan rehun sulavuuteen ja syöntiin. Syönnin lisääntyminen johtui parantuneesta kuidun sulavuudesta, sillä herneen valkuainen tehosti kuidun pötsisulavuutta, mutta ei juurikaan lisännyt pötsistä virtaavan rehuvalkuaisen määrää.vo

Effects of sodium sulphate and potassium chloride fertilizers on the nutritive value of timothy grown on different soils

Tutkimuksen tavoitteena oli selvitettää natrium- ja kaliumlannoituksen vaikutusta timotein ravintoarvoon. Näytteet olivat Peltovuoren ja Yli-Hallan (1997) astiakokeesta, jossa selvitettiin Na- ja K-lannoituksen vaikutusta timotein Na, K, Ca ja Mg-pitoisuuteen ja satoon savi-, hieta- ja turvemaalla. Käytetyt ravinnemäärät olivat 0, 200 tai 400 mg Na l-1 kokeen alussa natriumsulfaattina ja 0, 100 tai 200 mg K 1-1 joka sadolle kaliumkloridina. Tähän tutkimukseen valittiin kolmannen sadon näytteet, koska niissä Na-pitoisuuden vaihtelu oli suurin (0,16-7,13 g kg-1). Vaikka timotei luetaan ns. natrofobisiin kasveihin, jotka ottavat huonosti natriumia versoihin, nousi timotein natriumpitoisuus huomattavasti. Na- ja K-lannoituksen vaikutusta timotein ravintoarvoon tutkittiin in vitro -kokein ja lisäksi määritettiin typpi, neutraalideterkenttikuitu (NDF), sokeri, rikki ja fosfori. Orgaanisen aineen in vitro -sulavuus määritettiin sellulaasimenetelmällä ja potentiaalinen kuiva-aineen ja NDF:n pötsisulavuus inkuboimalla näytettä 12 vrk nailonpussissa kahden lehmän pötsissä (in situ). Sulatuskinetiikan parametrit määritettiin mikrobikäymisen tuottaman kaasuntuotannon mittauksella ajan funktiona automaattisella mittauslaitteella, ja dynaamisen ja pötsimallin perusteella laskettiin potentiaalisesti sulavan kuiva-aineen pötsisulavuus ja kuiva-aineen todellinen pötsisulavuus. Lannoituksen vaikutus raakavalkuais-, NDF- ja sokeripitoisuuteen oli pieni. Na-lannoitus lisäsi hieman ja K-lannoitus vähensi typpipitoisuutta ja molemmat vähensivät laskennallista sokeripitoisuutta. NDF-pitoisuus nousi hieman Na-lannoituksella. Na-lannoitus lisäsi ja K-lannoitus vähensi rikki- ja fosforipitoisuutta vaikutuksen riippuessa maalajista. Na-lannoituksen vaikutukset orgaanisen aineen in vitro sulavuuteen sekä potentiaaliseen kuiva-aineen ja NDF:n pötsisulavuuteen olivat pieniä, vaikkakin tilastollisesti merkitseviä. Kokonaiskaasutuotanto ja nopeasti sulavan fraktion kaasutuotannon nopeus vähenivät, kun timotein typpi-, rikki-, kalsium-, magnesium-, fosfori- ja natriumpitoisuudet nousivat. Na-lannoituksella ei ollut vaikutusta sulatuskinetiikan parametreihin ja estimoituun potentiaalisesti sulavan kuiva-aineen pötsisulavuuteen tai kuiva-aineen todelliseen pötsisulavuuteen, kun taas K-lannoitus lisäsi hieman nopeasti sulavan fraktion kaasutuotannon nopeutta ja todellista kuiva-aineen pötsisulavuutta. Kaliumin vaikutus oli selvin turvemaalla. Maalajien välillä oli eroja kaasuntuotannon määrässä ja potentiaalisesti sulavan kuiva-aineen ja todellisessa kuiva-aineen pötsisulavuudessa, savimaa ruoho oli huonoiten ja turvemaan ruoho parhaiten sulavaa. Näiden tulosten mukaan Na-lannoituksella ei näytä olevan samanlaisia myönteistä vaikutusta timotein ravintoarvoon kuin brittiläistutkimuksissa on usein esitetty englannin raiheinällä, mutta K-lannoitus voi parantaa timotein ravintoarvoa K-puutteesta kärsivillä mailla.Third harvest samples from a pot experiment were analysed to study the effects of sodium (Na) (0, 200 and 400 mg dm-3 of soil in a single application as Na2SO4 . 10H2O) and potassium (K) application (0, 100 and 200 mg dm-3 applied at each harvest as KCl) on the nutritive value of timothy grown on three different soil types (clay, loam and organogenic soil). The effects of fertilization on concentrations of crude protein, neutral detergent fibre (NDF) and non-structural carbohydrates, although statistically significant, were relatively minor in absolute terms. Na applications increased and K applications decreased sulphur and phosphorus concentrations, the magnitude of which was dependent on soil type. The increase in sulphur concentration can be attributed to sulphate in Na-fertilizer. The effects of fertilizers on in vitro organic matter digestibility and the potential extent of dry matter (DM) and NDF digestibility were small. Digestion kinetic parameters estimated from fermentative gas production measured using a fully automated system were used in a rumen simulation model to estimate digestibility. Total gas volume and the rate of gas production from the rapidly digestible fraction were negatively correlated with timothy S and N concentrations. Na application had no effect, but K application increased true rumen DM digestibility, the effect being most profound on organogenic soil. The results suggest that Na application does not elicit substantial positive effects on the nutritive value of timothy which has often been reported for perennial ryegrass, but K application can improve the nutritive value of timothy grown on K deficient soil.vokNatrium- ja kaliumlannoituksen vaikutus timotein ravintoarvoo

In vivo digestibility of different types of forages using sheep as a model of ruminants

Digestibility of a forage is very important as it contributes to the energy and protein values and intakepotential of the feed in ruminant production systems. The silages used in this digestibility trial present therange of variation encountered in practice of forages used within Finland: early cut grass (EG), late cutgrass (LG), red clover (Trifolium pratense, RC) and whole-crop barley (Hordeum vulgare, WCB). Grasssilages were a mixture of timothy (Phleum pretense) and meadow fescue (Festuca pratensis). EG, LG,RC and WCB were cut on 13 June (2006), 3 July (2006), 29 June (2006) and 2 August (2006),respectively. Grass and clover silages were wilted for 1 day and all silages were ensiled with AIV 2, andensiled in round bales. Four rams (Dorset and Finnsheep × Texel crossbred) were used to estimatedigestibility in a 4 × 4 Latin square experiment with four 3-week experimental periods. The totaldigestibility was determined using total collection method by measuring daily forage intake and theamount of faeces excreted over the last 7 days of each period.All silages were well preserved and had relatively high DM concentration, within 395 - 566 g/kg.The ash concentration in EG, LG, RC and WCB was 88, 70, 97 and 62 g/kg DM. The respective CPconcentrations were 180, 113, 163, 71 g/kg DM and NDF concentrations were 509, 623, 385and 548 (g/kgDM).The organic matter digestibility for EG, LG, RC and WCB was 0.751, 0.608, 0.645 and 0.618.There was a 20 day difference in the cutting dates of EG and LG resulting in 0.008 unit decrease inorganic matter digestibility per day. Neutral detergent fibre digestibility was highest for early cut grasssilage (0.74). and lowest for red clover (0.50) and whole-crop barley (0.51).Forages vary greatly in their digestibility depending on species and maturity as shown by theresults of the current study. The great variation emphasizes the importance of accurate routine digestibilityanalysis and need to analyze farm silages for ration formulation

Maitoa puna-apilasta

Heinäsäilörehuista poiketen lehmät söivät puhtaasta puna-apilasta tehtyä aikaisin korjattua säilörehua vähemmän kuin myöhemmin korjattua apilarehua. Tästä huolimatta lehmien maitotuotoksissa ei ollut merkittäviä eroja. Apilasäilörehut pienensivät kuitenkin maidon rasva- ja valkuaispitoisuuksia.vo

Kuidun sulatuskinetiikan määritysmenetelmät

ei saatavilla &nbsp

Puna-apilasäilörehun vaikutus lypsylehmien ravintoaineiden saantiin

Typensidontakykynsä vuoksi puna-apila on tärkeä säilörehun raaka-aine erityisesti luomumaidontuotannossa. Puna-apilapitoisen säilörehun tuotantovaikutuksesta heinäsäilörehuun verrattuna on olemassa aikaisempaa tutkimustietoa. Puna-apilan vaikutusmekanismeja selvittäviä fysiologisia tutkimuksia on kuitenkin tehty verrattain vähän. Tässä tutkimuksessa selvitettiin kasvilajin (heinäkasvi vs. puna-apila) ja kasvuasteen (aikainen vs. myöhäinen korjuu) vaikutusta lypsylehmien tuotosvasteisiin, pötsikäymiseen ja ravintoaineiden virtaukseen pötsistä sekä veriparametreihin.Vaikka käytännön ruokinnassa käytetään yleensä puna-apilan ja heinäkasvin seoksia, tässä kokeessa säilörehut tehtiin puhtaista apilakasvustoista, jotta voitaisiin selvittää juuri puna-apilan vaikutuksia ruokinnassa. Säilörehut tehtiin ensimmäisestä sadosta kahdessa eri kehitysvaiheessa olevasta timotei-nurminata- ja puna-apilakasvustosta. Timotei-nurminatasäilörehut korjattiin 17.6. (aikainen kasvuaste, Ha) ja 26.6. (myöhäinen kasvuaste, Hm) ja puna-apilasäilörehut 2.7. (aikainen, Aa) ja 16.7. (myöhäinen, Am). Säilörehuja syötettiin pötsifistelöidyille lypsylehmille 5 x 5 latinalaisen neliön mukaisessa fysiologisessa kokeessa. Viidentenä ruokintana oli Hm:n ja Aa:n 1:1 seos. Väkirehua kaikki lehmät saivat 9 kg päivässä. Koesäilörehujen pässeillä mitatut sulavan orgaanisen aineen pitoisuudet olivat 714 (Ha), 673 (Hm), 678 (Aa), ja 610 (Am) g/kg kuiva-ainetta.Heinäkasvirehuista poiketen lehmät söivät puhtaasta puna-apilasta tehtyä aikaisin korjattua säilörehua vähemmän kuin myöhemmin korjattua apilarehua. Eniten lehmät söivät Hm- ja Aa-rehujen seosta. Syöntieroista huolimatta lehmien maitotuotoksissa ei ollut merkitseviä eroja. Apilaruokinnat pienensivät kuitenkin selvästi maidon rasva- ja valkuaispitoisuuksia, ja nostivat maidon ureapitoisuuksia. Rasvapitoisuuden pieneneminen apilaruokinnoilla oli yhteydessä heinäkasviruokintoja pienempään voihapon osuuteen pötsissä muodostuvista haihtuvista rasvahapoista. Pötsistä virtaavan ei-ammoniakki- ja aminotypen määrä oli suurempi apila- kuin heinäkasviruokinnoilla johtuen lähinnä rehuperäisen typen suuremmasta virtauksesta. Myös välttämättömien aminohappojen ja urean pitoisuudet valtimoveren plasmassa olivat suurempia apila- kuin heinäkasviruokinnoilla.Kokeen tulokset viittaavat siihen, että nurmen kasvuasteen vaikutus säilörehun syöntiin ja ravintoaineiden saantiin apilalla ja heinäkasveilla ei ole samanlainen. Apilan kasvuasteen vaikutuksista lehmien tuotosvasteisiin tarvitaan lisätutkimuksia.Puna-apilan käyttö ruokinnassa lisää lypsylehmien aminohappojen saantia heinäkasviruokintoihin verrattuna. Puhdasta puna-apilaa käytettäessä rehuannoksen raakavalkuaispitoisuus voi kuitenkin nousta tarpeettoman suureksi, jolloin rehuvalkuaisen hyväksikäyttö väistämättä huononee

Long-term effects of early-life rumen microbiota modulation on dairy cow production performance and methane emissions

Funding Information: This project was funded by the European Union’s Horizon 2020 Research and Innovation program under grant agreement no. 818368 (MASTER). Production, intake, and methane data were provided by the A++ cow project funded by the Development Fund for Agriculture and Forest (Makera: 453/03.01.02/2018). The salary of Hanna Huuki was provided by the doctoral program of Sustainable Use of Renewable Resources, Department of Agricultural sciences, Faculty of Agriculture and Forestry, University of Helsinki, and personal grant “Suomi kasvaa ruoasta” (no. 20210072) funded by Oiva Kuusisto foundation. Funding Information: The authors thank Tuula-Marjatta Hamama (Luke) for embryo work in creating twin calves, Viking Genetics and Tuula Nyström for animal care and handling, and co-operation in sample collection. We thank Vignesh Parasuraman, Tomasz Stefanski, and Alireza Bayat for assistance in sample collection. The Finnish Functional Genomics Centre supported by the University of Turku, Åbo Akademi University, and Biocenter Finland is acknowledged for sequencing. Publisher Copyright: Copyright © 2022 Huuki, Tapio, Mäntysaari, Negussie, Ahvenjärvi, Vilkki, Vanhatalo and Tapio.Rumen microbiota modulation during the pre-weaning period has been suggested as means to affect animal performance later in life. In this follow-up study, we examined the post-weaning rumen microbiota development differences in monozygotic twin-heifers that were inoculated (T-group) or not inoculated (C-group) (n = 4 each) with fresh adult rumen liquid during their pre-weaning period. We also assessed the treatment effect on production parameters and methane emissions of cows during their 1st lactation period. The rumen microbiota was determined by the 16S rRNA gene, 18S rRNA gene, and ITS1 amplicon sequencing. Animal weight gain and rumen fermentation parameters were monitored from 2 to 12 months of age. The weight gain was not affected by treatment, but butyrate proportion was higher in T-group in month 3 (p = 0.04). Apart from archaea (p = 0.084), the richness of bacteria (p < 0.0001) and ciliate protozoa increased until month 7 (p = 0.004) and anaerobic fungi until month 11 (p = 0.005). The microbiota structure, measured as Bray–Curtis distances, continued to develop until months 3, 6, 7, and 10, in archaea, ciliate protozoa, bacteria, and anaerobic fungi, respectively (for all: p = 0.001). Treatment or age × treatment interaction had a significant (p < 0.05) effect on 18 bacterial, 2 archaeal, and 6 ciliate protozoan taxonomic groups, with differences occurring mostly before month 4 in bacteria, and month 3 in archaea and ciliate protozoa. Treatment stimulated earlier maturation of prokaryote community in T-group before month 4 and earlier maturation of ciliate protozoa at month 2 (Random Forest: 0.75 month for bacteria and 1.5 month for protozoa). No treatment effect on the maturity of anaerobic fungi was observed. The milk production and quality, feed efficiency, and methane emissions were monitored during cow’s 1st lactation. The T-group had lower variation in energy-corrected milk yield (p < 0.001), tended to differ in pattern of residual energy intake over time (p = 0.069), and had numerically lower somatic cell count throughout their 1st lactation period (p = 0.081), but no differences between the groups in methane emissions (g/d, g/kg DMI, or g/kg milk) were observed. Our results demonstrated that the orally administered microbial inoculant induced transient changes in early rumen microbiome maturation. In addition, the treatment may influence the later production performance, although the mechanisms that mediate these effects need to be further explored.Peer reviewe

The effects of residual energy intake on nutrient use, methane emissions and microbial composition in dairy cows

For sustainable food production selection and breeding of feed efficient animals is crucial. The objective of this study was to evaluate whether multiparous dairy cows, ranked during their first lactation based on residual energy intake (REI) as efficient (low; L-REI) or inefficient (high; H-REI), differ in terms of nutrient use efficiency, methane emissions, rumen fermentation, and gut microbiota composition. Six L-REI and 6 H-REI cows were offered two diets with either a low or high proportion of concentrates (30 vs. 50% of DM) on two consecutive periods of 21 d. Gas exchanges, milk yield, feces and urine excretions were measured in open-circuit respiratory chambers. The results indicated that L-REI cows had higher methane yields (22.6 vs. 20.4 g/kg DM intake) and derived more energy (energy balance − 36.6 vs. − 16.9 MJ/d) and protein (N balance − 6.6 vs. 18.8 g/d) from the tissues to support similar milk yields compared to H-REI cows. Nutrient intake and digestibility were not affected by REI, and there were no interactions between REI and diet. Milk yield, milk production efficiency, and milk composition were not affected by REI except for milk urea concentration that was higher for L-REI cows (14.1 vs. 10.8 mg/100 ml). The rumen and fecal microbiota community structure and function were associated with both the diet and REI, but the diet effect was more pronounced. The current study identified several physiological mechanisms underlying the differences between high and low REI cows, but further studies are needed to distinguish the quantitative role of each mechanism