Fourrages pour vaches en période de transition

Gaëtan TremblayGilles BélangerSophie Pelletier

Edith CharbonneauMasahito ObaDoris Pellerinet Guy Allard

No. Cat. A52-107/2008F-PDFISBN 978-0-662-04247-1AAC No. 10657FAgriculture et Agroalimentaire Canada

© Sa Majesté la Reine du Chef du Canada, 2008

Also available in English entitled:" Forage for Cows in the Transition Period ".

SCPS (G. Lessard)

Gaëtan Tremblay1, Ph. D.Valeur nutritive des aliments pour ruminants

Gilles Bélanger1, D. Sc.Écophysiologie et agronomie

Sophie Pelletier1, Ph. D.Plantes fourragèresStagiaire postdoctorale

Edith Charbonneau2, M. Sc.Production laitièreÉtudiante au doctorat et professeure suppléante

Masahito Oba4, Ph. D.Nutrition des bovins laitiersProfesseur adjoint

Doris Pellerin2, Ph.D.Production laitière et bovineDirecteur du département des sciences animales

Guy Allard3, Ph.D.Physiologie des plantes fourragèresVice-doyen aux études

1- Centre de recherche et de développement sur les sols et les grandes cultures Agriculture et Agroalimentaire Canada 2560, boul. Hochelaga Québec (Québec) CANADA G1V 2J3

2- Département des sciences animales3- Département de phytologie Faculté des sciences de l’agriculture et de l’alimentation Université Laval Québec (Québec) CANADA G1K 7P4

4- Faculty of Agricultural, Life & Environmental Sciences Department of Agricultural, Food & Nutritional Science University of Alberta Edmonton (Alberta) CANADA T6G 2P5

Fourrages pour vaches en période de transition

Collaboration et financement

Les travaux rapportés ici ont aussi été réalisés en collaboration avec Hélène Brassard, Yvan Chouinard, Raynald Drapeau, Daniel Lefebvre, Alain Fournier, Réal Michaud et Philippe Seguin.

Ces recherches ont été fi nancées en partie dans le cadre de l’action concertée du Fonds québécois sur la nature et les technologies (FQRNT), de Novalait inc., du ministère de l’Agriculture, des Pêcheries et de l’Alimentation du Québec (MAPAQ) en collaboration avec Agriculture et Agroalimentaire Canada.

Table des matières

La fi èvre de lait, c’est quoi? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

Une solution : fourrage à faible DACA! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1Quel champ choisir? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2

Quelle espèce choisir? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2

Quel cultivar? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

Quelle fertilisation? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

Quelle coupe? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

Quel stade? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

Qu’en pensent les vaches? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

Produire un fourrage à faible DACA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

Recherches canadiennes récentes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

Conserver les vieux champs de foin pour donner aux vaches taries, c’était bon mais… il faut faire plus si on veut enrayer les pro-blèmes de fi èvre de lait. On parle mainte-nant d’ajouter des sels anioniques dans la ration des vaches en période de transition, soit trois semaines avant le vêlage. Et si on produisait plutôt du foin adapté aux besoins des vaches en période de transition?

La fi èvre de lait, c’est quoi?Rappelons d’abord ce qu’est la fi èvre de lait. Aussi appelée fi èvre vitulaire, ce désordre métabolique est caractérisé par une paraly-sie qui se produit surtout chez la vache mul-tipare haute productrice quelques heures après le vêlage, soit lorsque la demande en calcium (Ca) quadruple dû à la lactation qui s’amorce. Cette demande en Ca est si éle-vée et si soudaine que la vache mal préparée ne peut y répondre. Le niveau de Ca dans le sang devient trop bas et lorsqu’il y a hypo-calcémie clinique, il faut injecter des doses importantes de Ca pour rétablir la vache. Lorsqu’on doit intervenir de cette façon, les dommages sont malheureusement faits : la prise alimentaire et la production laitière sont diminuées, et le développement de problè-mes métaboliques secondaires est favorisé. Au Québec, la perte économique asso-ciée à la fi èvre de lait est estimée à environ 9 000 000 $/an. Pour éviter ces problèmes, il faut préparer la vache avant le vêlage.

Une solution :fourrage à faible DACA!Préparer la vache au vêlage, c’est lui per-mettre de pouvoir mobiliser le Ca de ses os, et de favoriser l’absorption du Ca au niveau de l’intestin de même que sa réabsorption au niveau des reins en début de lactation lorsque la demande en Ca est très impor-tante. Cette préparation peut se faire en diminuant la teneur en cations, surtout le potassium (K+) et le sodium (Na+), et/ou en augmentant la teneur en anions, surtout le chlore (Cl-) et le soufre (S-2), de la ration des vaches en période de transition. On calcule alors la différence alimentaire cations anions (DACA) comme ceci : DACA = (Na+ + K+) - (Cl- + S-2).

On recherche une ration avec une DACA légèrement négative (-20 à 0 milliéquivalent par kg de matière sèche, mÉq/kg MS). La faible DACA de la ration provoque une légère acidose métabolique compensatoire chez l’animal, ce qui augmente la sensibilité des tissus à l’hormone qui contrôle le niveau de Ca sanguin. Pour réduire la DACA d’une ration, on peut y ajouter des sels anioniques. Ces derniers réduisent par contre la sapidité de la ration et si la DACA de la ration de base est supérieure à 250 mÉq/kg MS, il est diffi cile d’ajouter assez de sels anioniques pour abaisser la DACA au niveau recom-mandé sans diminuer la prise alimentaire

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de l’animal. Les fourrages, qui représen-tent le principal aliment servi aux vaches en période de transition, devraient donc avoir une DACA inférieure à 250 mÉq/kg MS mais préférablement aussi prêt que possible de zéro, afi n de réduire au minimum la quantité de sels anioniques à ajouter. Les résultats des analyses en chimie humide plutôt que la prédiction par spectroscopie infrarouge des concentrations minérales devraient être utilisés pour calculer la DACA des fourra-ges. Des fourrages à faible DACA peuvent remplacer les sels anioniques dans la ration et améliorer le métabolisme du Ca chez les vaches en période de transition, et ce, sans affecter la prise alimentaire. Voici en quel-ques points la façon de produire des fourra-ges adaptés aux besoins spécifi ques de la vache en période de transition.

Quel champ choisir?

Tel que rapporté dans l’équation précédente, la DACA comporte quatre éléments. Les deux éléments qui ont toutefois le plus d’infl uence sont le K+, un cation qui fait augmenter la DACA, et le Cl-, un anion qui la fait diminuer. La teneur en K+ des plantes fourragères étant 6 à 8 fois plus élevée que la teneur en Cl-, les variations de la teneur en K+ auront un impact important sur la DACA. La première étape pour réduire la DACA des fourrages est donc de les produire sur des sols faibles en K, soit ayant entre 50 et 150 kg K/ha.

En effet, comme la DACA d’un fourrage est liée de près à sa teneur en K, qui est en partie reliée à la teneur en K disponible du sol, les fourrages produits sur des sols à fai-ble teneur en K ont généralement une fai-ble DACA. Les résultats de nos expériences confi rment que la fl éole produite sur des sols faibles en K possède une faible DACA.

Quelle espèce choisir?

La DACA varie entre les espèces. En 2002 et 2003, plusieurs espèces de graminées cultivées au Québec ont été étudiées à trois sites (Montréal, Québec et Lac-Saint-Jean). Parmi les graminées étudiées, la fl éole des prés (le mil) avait la plus faible DACA (fi gure 1). En effet, la DACA d’un foin de fléole est pratiquement la moitié de celle d’un foin de dactyle (384 et 332 mÉq/kg MS pour la fl éole de 1ère et 2e coupe,

AAC-Gaëtan Tremblay

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comparé à 656 et 633 mÉq/kg MS pour du dactyle de 1ère et 2e coupe, respectivement). Pour du fourrage adapté aux besoins de la vache en période de transition, la fl éole est à donc privilégier!

La fl éole a des teneurs en K+ (2,4 et 2,3 % MS en 1ère et 2e coupe) beaucoup plus faibles que le dactyle (3,8 et 3,6 % MS en 1ère et 2e coupe), c’est ce qui explique en bonne partie la différence importante entre la DACA de ces deux espèces. Les autres espèces fourragères cultivées au Québec (brome des prés, brome inerme et fétuque élevée) ont des concentrations en K+ et des DACA intermédiaires entre celles de la fl éole et du dactyle.

Dans une autre étude où nous comparions les espè-ces, la DACA au stade fl o-raison variait entre 70 et 320 chez les graminées, entre 210 et 720 chez les légumi-neuses, et entre 720 et 990 mÉq/kg MS chez certaines mauvaises herbes dicotylé-dones. La valeur moyenne de DACA pour les cinq légu-mineuses étudiées était de 500 mÉq/kg MS, soit 2,5 fois plus que la valeur moyenne de 200 mÉq/kg MS des neuf graminées étudiées.

On comprend mieux maintenant pourquoi les vieux champs sont bons pour produire du foin pour vaches en période de transition. Au Québec, les vieux champs sont souvent remplis de fl éole, soit parce que la légumi-neuse a disparu, ou parce que la fl éole a pris la place même si elle avait été semée en mélange avec plusieurs autres espèces. La fl éole est très rustique et en autant qu’elle reçoive un peu d’azote (fumier ou engrais) à chaque année, elle survit bien.

Quel cultivar?

Lors de l’évaluation des diverses espèces, nous avions trois cultivars de dactyle, deux cultivars de bromes des prés, de fétuque et

Figure 1. Différence alimentaire cations anions (DACA) de cinq graminées fourragères récoltées en première et deuxième coupe à trois sites québécois pendant deux ans.

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de brome inerme, ainsi que quatre cultivars de fl éole (deux cultivars hâtifs, un intermé-diaire et un tardif). Aucune différence signi-fi cative n’a été observée entre les cultivars. Le choix du cultivar n’a donc pas d’impor-tance pour la DACA.

Quelle fertilisation?

La fl éole de deuxième coupe a une DACA d’environ 350 mÉq/kg MS, ce qui est encore bien au-dessus de la valeur cible. Il faut donc faire plus. Nos résultats de recherche confi r-ment qu’une fertilisation en Cl entraîne une augmentation de la teneur en Cl de la fl éole et ainsi une diminution de la DACA pouvant aller jusqu’à 266 mÉq/kg MS. Nous avons fertilisé les mêmes parcelles pendant deux années consécutives à des taux annuels d’applica-

tion qui variaient entre 0 et 240 kg Cl/ha, soit 60% au printemps et 40% après la première coupe, et nous n’avons pas observé d’effet négatif important de cette fertilisation sur les rendements et la valeur nutritive de la fl éole. La dose économiquement optimale de Cl à appliquer au printemps varie entre 78 et 123 kg Cl/ha en fonction du contenu en K et en Cl du sol sur lequel la fl éole est culti-vée, de même que du rendement escompté. Des applications de 100 kg Cl/ha (160 kg CaCl2/ha) au printemps et/ou de 65 kg Cl/ha (100 kg CaCl2/ha) après la première coupe sont recommandées pour produire de la fl éole à faible DACA. De plus, que ce soit sous forme de CaCl2 ou de NH4Cl, l’applica-tion de Cl a le même effet sur la DACA de la fl éole.

Le coût supplémentaire pour produire un foin à faible DACA est donc surtout fonc-tion du prix du fertilisant chloré. En 2005, en simulant un prix de 750$/tonne de CaCl2, nous avons estimé qu’un producteur devait débourser environ 27$ de plus par tonne de MS pour produire un fourrage à faible DACA plutôt que du fourrage conventionnel. Pour un troupeau de 50 vaches en production, le producteur devra réserver environ 2,5 ha d’un champ dont le sol est pauvre en K pour produire les quelques 13 tonnes de MS de fourrage à faible DACA nécessaires pour nourrir ses vaches en période de transition.

AAC-Gaëtan Tremblay

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Si le producteur décide d’acheter un foin à faible DACA, le prix supplémentaire à payer dépend du prix des sels anioniques qu’on cherche à remplacer; si le prix du BioChlor®

est de 0,75$/kg, par exemple, il serait rai-sonnable de payer jusqu’à 59$ de plus par tonne de MS pour du fourrage à faible DACA par rapport à du fourrage conventionnel.

La fertilisation azotée a peu d’effet sur la DACA de la fl éole lorsqu’elle est cultivée sur un sol pauvre en K et qu’elle est récol-tée au stade épiaison. Elle peut par contre causer une augmentation de la DACA lors-que la fl éole est cultivée sur un sol riche en K et récoltée plus jeune. Cultiver la fl éole sur un sol moyen à pauvre en K, avec une fertilisation en N adéquate pour assurer un bon rendement, et la récolter entre le stade début et fi n épiaison représente une option intéressante pour produire un fourrage ayant une DACA < 250 mÉq/kg MS.

Parce que la fertilisation azotée est impor-tante pour assurer un bon rendement et que les lisiers ou les fumiers sont générale-ment riches en K, il faut favoriser l’utilisation des engrais minéraux (34-0-0 ou 27,5-0-0). Le lisier de porc traité avec un coagulant à base de CaCl2 peut par contre représenter une option intéressante puisqu’il est relati-vement riche en Cl.

Quelle coupe?

Comparativement à l’effet de l’espèce, l’effet de la coupe sur la valeur de DACA du four-rage est beaucoup moins important. Chez la fl éole, par exemple, la valeur moyenne de la DACA du fourrage de deuxième coupe était inférieure de 52 à 85 mÉq/kg MS à celle observée en première coupe. La deuxième coupe serait un peu plus avan-tageuse pour produire du fourrage pour vaches en période de transition mais lors-qu’on considère le plus faible rendement généralement observé à la coupe d’été, la première coupe de fl éole demeure un choix très intéressant.

Quel stade?

La DACA de la fl éole des prés diminue avec le stade de développement, passant de 326 au stade gonfl ement à 196 mÉq/kg MS

U. Laval-Guy Allard

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au stade début fl oraison. Un délai d’une semaine dans la récolte de la fl éole après le stade fi n épiaison cause une diminution de 17% dans la valeur de DACA, mais il cause aussi une augmentation de 5% dans la concentration en fi bres NDF, une diminution de 7% de la digestibilité de la MS, de même qu’une diminution de 10% de la digestibilité des fi bres NDF.

Qu’en pensent les vaches?Qu’arrive-t-il lorsque nous alimentons des vaches laitières avec du foin à faible DACA? Dans une première expérience réalisée avec six vaches taries et non gestantes, nous avons simulé une hypocalcémie en leur perfusant un agent qui chélate le Ca. Cet agent chélateur était perfusé jusqu’à ce que la concentration sanguine en Ca+2

baisse de moitié. Après l’arrêt de cette per-fusion, les vaches ont pris deux fois moins de temps à rétablir leur concentration sanguine en Ca+2 lorsqu’elles étaient nourries d’un foin de fl éole à faible DACA plutôt que de fl éole à DACA élevée, ce qui démontre bien l’effi ca-cité du foin de fl éole à

faible DACA pour diminuer les risques de fièvre vitulaire. Une deuxième expérience a montré que de l’ensilage de fléole à fai-ble DACA peut aussi être utilisé en période de transition.

Lors d’une troisième expérience réalisée avec 41 vaches laitières gestantes et taries, nous avons montré qu’un foin de fl éole des prés à faible DACA, servi en période de tran-sition, cause une diminution du pH urinaire (fi gure 2) et de la concentration sanguine en bicarbonate; deux symptômes d’une légère acidose métabolique compensa-toire. Cette dernière acidose était associée à une augmentation de la concentration sanguine en Ca+ au vêlage; la prise alimen-taire des vaches nourries de fl éole à faible DACA n’était pas affectée et elles avaient une meilleure capacité d’autorégulation de la calcémie au vêlage.

Figure 2. Évolution du pH urinaire en période de transition chez 41 vaches laitières nourries d’une ration à base d’un foin de fl éole des prés à DACA élevée (217 mÉq/kg MS) ou faible(14 mÉq/kg MS).

AAC-Johanne Tremblay

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Produire un fourrage à faible DACAQue faire avec ce que nous connaissons aujourd’hui? D’abord il semble clair que pour produire un foin pour vaches en période de transition, la fl éole des prés devrait être privilégiée, et ce, peu importe le cultivar. Le choix d’un champ où la teneur en K dispo-nible du sol est faible (50 – 150 kg K/ha) demeure le premier élément de réussite pour cultiver de la fl éole à faible DACA. La fertilisation chlorée peut aussi être envisa-gée; une application printanière de 100 kg Cl/ha représente un taux économiquement optimal. Si on veut produire de la fl éole à fai-ble DACA en deuxième coupe, une applica-

tion de 65 kg Cl/ha après la première coupe devrait être effectuée. Des recherches sont présentement en cours pour évaluer l’ef-fet de la fertilisation en Cl sur la DACA de d’autres espèces fourragères. Bien que le foin de deuxième coupe ait une DACA légè-rement plus faible que celui de première coupe, les foins de fl éole de première et deuxième coupes feront tout aussi bien l’affaire. Produire un foin à faible DACA sur votre ferme pour le servir aux vaches pen-dant deux à trois semaines avant le vêlage peut s’avérer rentable. Cette pratique peut remplacer l’utilisation de sels anioniques et améliorer la capacité de l’animal à maintenir un niveau normal de Ca sanguin, et ce, sans effet négatif sur la prise alimentaire.

Recherches canadiennes récentes

1. Allard, G., D. Pellerin, G. Bélanger, R. Michaud, G. Tremblay, R. Drapeau, A. Brégard, E. Charbonneau, Y. Chouinard, S. Pelletier, H. Brassard, A. Fournier, D. Lefebvre et P. Seguin. 2005. Foin pour vaches taries, une solution québécoise! Symposium sur les bovins laitiers, 25 octobre, p. 25-47.

http://www.agrireseau.qc.ca/bovinslaitiers/documents/Conferences%20des%20symposiums%202007.pdf

2. Charbonneau, E., P. Y. Chouinard, G. F. Tremblay, G. Allard et D. Pellerin. 2008. Hay to reduce dietary cation-anion difference for dry dairy cows. J. Dairy Sci. 91: 1585-1596.

3. Charbonneau, E., P. Y. Chouinard, G. F. Tremblay, G. Allard et D. Pellerin. 2008. Timothy silage with low Dietary Cation-Anion Difference fed to dry cows during transition period. J. Dairy Sci. (soumis pour publication).

4. Charbonneau, E., D. Pellerin et G. R. Oetzel. 2006. Impact of lowering dietary cation-anion difference in nonlactating dairy cows: A Meta-Analysis. J. Dairy Sci. 89: 537-548.

5. Heron, V. S., G. F. Tremblay et M. Oba. 2008. Timothy hays differing in dietary cation-anion difference affect the capability of dairy cows to maintain their calcium homeostasis. J. Dairy Sci. (soumis pour publication JDS-08-1357).

6. Pelletier, S., G. Bélanger, G. F. Tremblay, A. Brégard et G. Allard. 2006. Dietary cation-anion difference of timothy as affected by development stage and nitrogen and phosphorus fertilization. Agron. J. 98: 774-780.

7. Pelletier, S., G. Bélanger, G. F. Tremblay, M. H. Chantigny et G. Allard. 2008. Dietary cation-anion difference and tetany index of timothy forage fertilized with liquid swine manure. Agron. J. 100: 213-220.

8. Pelletier, S., G. Bélanger, G. F. Tremblay, P. Seguin, R. Drapeau et G. Allard. 2007. Dietary cation-anion difference of timothy (Phleum pratense L.) as infl uenced by chloride and nitrogen fertilizer. Grass Forage Sci. 62: 66-77.

9. Pelletier, S., G. Bélanger, G. F. Tremblay, P. Virkajärvi et G. Allard. 2008. Timothy mineral concentration and derived indices related to cattle metabolic disorders. Can. J. Plant Sci. 88: (sous presse).

10. Pelletier, S., R. J. Simpson, P. Randall, G. Bélanger, G. F. Tremblay, P. Seguin, R. Drapeau et G. Allard. 2007. Dietary cation-anion difference and cadmium concentration in grasses fertilized with chloride. Grass Forage Sci. 62: 416-428.

11. Pelletier, S., R. J. Simpson, R. A. Culvenor, G. Bélanger, G. F. Tremblay, G. Allard, J. Braschkat et P. J. Randall. 2008. Dietary cation-anion differences in some pasture species, changes during the season and effects of soil acidity and lime amendment. Australian Journal of Experimental Agriculture 48: 1143-1153.

12. Pelletier, S., G. F. Tremblay, G. Bélanger, M. H. Chantigny, P. Seguin, R. Drapeau et G. Allard. 2008. Nutritive value of timothy fertilized with Cl or Cl-containing liquid swine manure. J. Dairy Sci. 91: 713-721.

13. Pelletier, S., G. F. Tremblay, G. Bélanger, P. Seguin, R. Drapeau et G. Allard. 2008. Delayed harvest affects mineral and NDF concentrations, and digestibility of timothy. Can. J. Anim. Sci. 88: 325-329.

14. Penner, G. B., G. F. Tremblay, T. Dow et M. Oba. 2008. Timothy hay with a low dietary cation-anion difference improves calcium homeostasis in periparturient Holstein cows. J. Dairy Sci. 91: 1959-1968.

15. Tremblay, G. F., H. Brassard, G. Bélanger, P. Seguin, R. Drapeau, A. Brégard, R. Michaud et G. Allard. 2006. Dietary cation anion difference (DCAD) of fi ve cool-season grasses. Agron. J. 98: 339-348.

Forage for Cows in the Transition Period

Gaëtan TremblayGilles BélangerSophie Pelletier

Edith CharbonneauMasahito ObaDoris Pellerin

and Guy Allard

Cat. No. A52-107/2008E-PDFISBN 978-0-662-48997-9AAFC No. 10657EAgriculture and Agri-Food Canada

© Her Majesty the Queen in Right of Canada, 2008

Aussi disponible en français sous le titre :« Fourrages pour vaches en période de transition »

SPCS (G. Lessard)

Gaëtan Tremblay1, Ph. D.Nutritive value of Feedstuffs

Gilles Bélanger1, D. Sc.Ecophysiology and Agronomy

Sophie Pelletier1, Ph. D.Forage CropsPostdoctoral Fellow

Edith Charbonneau2, M. Sc.Dairy ProductionPh. D. Student and Substitute Professor

Masahito Oba4, Ph. D.Feed Utilization / Dairy NutritionAssistant Professor

Doris Pellerin2, Ph.D.Beef and Dairy ProductionDirector, Département des sciences animales

Guy Allard3, Ph.D.Physiology of Forage CropsAssistant Dean

1- Soils and Crops Research and Development Centre Agriculture and Agri-Food Canada 2560 Hochelaga Blvd. Québec (Québec) CANADA G1V 2J3

2- Département des sciences animales3- Département de phytologie Faculté des sciences de l’agriculture et de l’alimentation Université Laval Québec (Québec) CANADA G1K 7P4

4- Faculty of Agricultural, Life & Environmental Sciences Department of Agricultural, Food & Nutritional Science University of Alberta Edmonton (Alberta) CANADA T6G 2P5

Forage for Cowsin the Transition Period

Collaboration and funding

The research projects reported on here were also carried out in collaboration with Hélène Brassard, Yvan Chouinard, Raynald Drapeau, Daniel Lefebvre, Alain Fournier, Réal Michaud, and Philippe Seguin.

This research was funded in part through Action concertée FQRNT – Novalait Inc. – MAPAQ [a joint program of the Quebec fund for research on nature and technology, Nova-lait Inc., and the Quebec ministry of Agriculture, Fisheries and Food] in collaboration with Agriculture and Agri-Food Canada.

Table of content

What is milk fever? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

A solution: low-DCAD forage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1Choosing a field . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2

Choosing a forage species . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2

Choosing a cultivar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

Choosing a fertilization regime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

Choosing the first or second cut . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

Choosing the stage for harvesting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

What do the cows think? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

Producing a low-DCAD forage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

Recent Canadian Research . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

The traditional practice of setting aside old fi elds of hay to feed cows during their dry period was all well and good, but nowadays, if we want to eliminate the problems of milk fever, we must do more. There is the option, for instance, of adding anionic salts to cows’ rations during the transition period (the three weeks prior to calving). But, how about pro-ducing hay that was specifi cally suited to the needs of cows in the transition period?

What is milk fever?First, let’s think about what milk fever is briefl y. Milk fever is a metabolic disorder. It is characterized by paralysis that occurs chiefl y in highly productive multiparous cows a few hours after calving, when their demand for calcium (Ca) quadruples because of the start of lactation. Because the change in Ca demand is so high and sudden, a cow cannot meet the requirement unless she is prepared for it. Her blood level of Ca drops too low, and when there is clinical hypocal-caemia, large doses of Ca must be injected to enable the cow to recover. But when this kind of intervention becomes necessary, the damage is unfortunately already done: the cow’s feed intake and milk produc-tion are decreased, and secondary meta-bolic problems are more likely to develop. In Quebec, the economic losses associ-ated with milk fever are estimated at about $9 million per year. In order to prevent these problems, cows must be properly prepared before calving.

A solution: low-DCAD forageCows need to be prepared to mobilize Ca from their bones and promote the absorp-tion of Ca from the intestines as well as the resorption of Ca in the kidneys at the start of lactation, when the Ca demand increases suddenly. This preparation can be accom-plished by reducing the level of cations, pri-marily potassium (K+) and sodium (Na+), in the cows’ rations during the transition per-iod, and/or by increasing the level of anions, mainly chloride (Cl-) and sulphur (S2-). The dietary cation-anion difference (DCAD) is cal-culated as: DCAD = (Na+ + K+) - (Cl- + S2-).

What we want is a ration with a slightly nega-tive DCAD, of -20 to 0 milliequivalents per kg of dry matter (meq/kg DM). This low DCAD causes a mild compensated metabolic acidosis in the cows, thus increasing the sensitivity of their tissues to the hormone that controls the level of Ca in their blood. In order to lower the DCAD in a ration, anionic salts can be added to it. But these salts reduce the palatability of the ration, and if the DCAD in the basal ration exceeds 250 meq/kg DM, it is hard to add enough anionic salts to lower the DCAD to the recommended level with-out reducing the cows’ feed intake. Forages, which are the main feed offered to cows in the transition period, should therefore have a DCAD below 250 meq/kg DM, and prefer-ably close to zero to minimize the amount of anionic salts that have to be added. To calcu-late the DCAD of forage samples, the results

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of wet-chemistry analyses should be used, rather than mineral concentrations predicted by near infrared spectroscopy. Low-DCAD forages can replace anionic salt supple-mentations and improve Ca metabolism in cows during the transition period without affecting their feed intake. The following is a brief explanation of how to produce forages that meet the specifi c needs of cows during the transition period.

Choosing a fi eld

As the preceding equation shows, the DCAD has four elements. But the two elements that have the greatest effect are K+, a cation, which increases the DCAD, and Cl-, an anion, which decreases it. Because the concentrations of K+ in forage plants are 6 to 8 times higher than their Cl- concentrations, variations in K+ concentrations will have the major impact on their DCAD. The fi rst step in reducing the DCAD of forages is therefore to grow them on soils with low K contents (50 to 150 kg/ha). Because the DCAD of forages is greatly affected by their K con-centrations, which are partly affected by the level of K available in the soil, forages grown on soils with a low K content generally have low DCAD values. The results of our experi-ments confi rm that timothy grown on low-K soils have low DCAD.

Choosing a forage species

The DCAD varies from one forage species to another. In 2002 and 2003, several grass species grown in Quebec were studied in three sites (Montreal, Quebec City, and Lac-Saint-Jean). Among the grasses evalu-ated in the study, timothy had the lowest DCAD (Figure 1). Indeed, the DCAD of timothy hay is virtually half that of orchard-grass hay (384 and 332 meq/kg DM for the 1st and 2nd cut timothy, compared with 656 and 633 meq/kg DM for the 1st and 2nd cut orchardgrass, respectively). Thus, in order to provide forages suited to cows’ needs during the transition period, timothy is defi nitely the preferred crop!

The K+ concentrations in timothy (2.4 for the fi rst and 2.3% DM for the second cut) are far lower than those in orchardgrass (3.8 for the fi rst and 3.6% DM for the second cut), which explains a large part of the difference

AAFC-G.Tremblay

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in the DCAD between these two species. The K+ concentrations and DCAD values of the other forage species grown in Quebec (meadow bromegrass, smooth bromegrass, and tall fescue) were intermediate between those of timothy and orchardgrass.

In another study comparing the DCAD values of different forage species, the DCAD at the fl owering stage ranged from 70 to 320 meq/kg DM for the grasses, from 210 to 720 meq/kg DM for the legumes, and from 720 to 990 meq/kg DM for cer-tain dicotyledonous weeds. The average DCAD for the fi ve legumes studied was 500 meq/kg DM, which was 2.5 times higher than the average for the nine grass species studied (200 meq/kg DM).

We can now understand bet-ter why old fi elds produce good hay for cows during the transition period. In Quebec, old fi elds are often fi lled with timothy, either because the legume has disappeared, or because timothy has domin-ated although it was origin-ally seeded with a mixture of several species. Timothy is very hardy, and survives well as long as it receives a bit of nitrogen every year (from manure or inorganic fertilizer).

Choosing a cultivar

In evaluating the various species, we used three cultivars of orchardgrass, two each of meadow bromegrass, tall fescue and smooth bromegrass, and four cultivars of

AAFC-G.Tremblay

Figure 1. Dietary cation-anion difference (DCAD) in the fi rst and second cuts of fi ve for-age grasses grown at three sites in Quebec over two years.

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timothy (two early, one intermediate, and one late). We did not observe any signifi cant differences among the cultivars. Hence the choice of cultivar has no importance for the DCAD.

Choosing a fertilization regime

Second-cut timothy has a DCAD of approxi-mately 350 meq/kg DM, which is still far above the target value. Something more must therefore be done. Our research results confi rm that Cl fertilization increases the Cl concentration of timothy, and hence decreases the DCAD by as much as 266 meq/kg DM. We fertilized the same plots for two consecutive years at annual application rates ranging from 0 to 240 kg Cl/ha (60% in spring and 40% after the fi rst cut), and we observed no substantial negative effects on the yields or nutritive value of timothy. The economically optimal rate of Cl application in spring ranges from 78 to 123 kg Cl/ha, depending on the K and Cl content of the soil on which the timothy is being grown, as well as the expected yield. Applications of 100 kg Cl/ha (160 kg CaCl2/ha) in spring and/or 65 kg Cl/ha (100 kg CaCl2/ha) after the fi rst cut are recommended to produce timothy with a low DCAD. Also, Cl applica-tions as CaCl2 or NH4Cl have similar effect on timothy DCAD.

The additional cost of producing a low-DCAD hay therefore depends mainly on the price

of chloride fertilizer. In 2005, assuming that CaCl2 costs $750/tonne, we estimated that a producer would have to spend about $27 more per tonne DM to produce a low-DCAD forage rather than a conventional forage. For a herd of 50 cows in production, the producer will have to set aside about 2.5 ha of a fi eld whose soil is low in K in order to produce the approximately 13 tonnes DM of low-DCAD forage needed to feed these cows during the transition period. If the producer decides to buy a low-DCAD hay rather than grow it, then the additional price that is worth pay-ing depends on the price of the anionic salts that will thereby be replaced; for example, if BioChlor® costs $0.75/kg, then it would be reasonable to pay up to $59 more per tonne DM for a low-DCAD forage than for conven-tional forage.

Nitrogen fertilization has little effect on the DCAD of timothy when it is grown on K-poor soil and harvested at the heading stage. But nitrogen fertilization can cause an increase in DCAD when the timothy is grown on K-rich soil and harvested at earlier maturity. To prod-uce forage with a DCAD < 250 meq/kg DM, a good approach would be to grow timothy on soil with moderate to low levels of K, apply enough N fertilizer to ensure a good yield, and harvest the crop between the start and end of the heading stage.

Because nitrogen fertilization is important for ensuring a good yield, and because

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liquid and solid manures are generally rich in K, application of inorganic fertilizer (34-0-0 or 27.5-0-0) is preferable. However, pig manure treated with a CaCl2-based coagulant can be a reasonable option because it is relatively rich in Cl.

Choosing the fi rst or second cut

Compared with the choice of forage species, the choice of fi rst or second cut has far less effect on the DCAD of forages. In timothy, for example, the average DCAD observed for the second cut was 52 to 85 meq/kg DM lower than for the fi rst cut. Thus the second(summer) cut of timothy would provide slightly better forage for cows during the transition period, but given that this cut generally produces a lower yield, fi rst-cut timothy remains a very attractive option.

Choosing the stage for harvesting

The DCAD of timothy decreases as it matures, from 326 meq/kg DM at the boot stage to 196 meq/kg DM at the start of the fl owering stage. A delay of one week in har-vesting timothy after the late heading stage causes a 17% decrease in the DCAD, but it also causes an increase of 5% in the con-centration of neutral detergent fi bre (NDF), a 7% decrease in DM digestibility, and a 10% decrease in NDF digestibility.

U. Laval-G.Allard

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What do the cows think?So what happens if we feed dairy cows low-DCAD hays? In an initial experiment with six dry, non-gestating cows, we simulated hypocalcaemia by perfusing them with an agent that binds Ca2+, until their blood Ca2+

concentrations were reduced by half. Once perfusion was halted, the cows took half as much time for their Ca2+ concentrations to recover when they had been fed a low-DCAD timothy hay as when they had been fed a high-DCAD timothy hay, which clearly demonstrates the effectiveness of low-DCAD timothy hays in reducing the risk of milk fever. A second experiment showed that low-DCAD timothy silage can also be used during the transition period.

In the third experiment with 41 dry, gestating dairy cows, we showed that a low-DCAD timothy hay, fed to the cows during the tran-sition period, causes reductions in urine pH (Figure 2) and in blood concentration of bicarbonate — two symptoms of mild com-pensated metabolic acidosis. This acidosis was associated with an increase in the blood concentration of Ca2+ at calving; the feed intake of the cows fed on low-DCAD timothy was not affected, and they had a better ability to self-regulate calcium homeo-stasis at calving.

Figure 2. Changes in urine pH over the close-up period in 41 dairy cows fed a ration based on high-DCAD timothy hay (217 meq/kg DM) or low-DCAD timothy hay (14 meq/kg DM)

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Producing a low-DCAD forageSo what should we do with the knowledge that we now have? First of all, it seems clear that to produce hay for cows in the transition period, any cultivar of timothy is better than the alternative forage crops. The primary requirement for growing low-DCAD timothy successfully is to choose a fi eld where the level of K available in the soil is low (50-150 kg K/ha). Chloride fertilization may also be considered; a spring application of 100 kg of Cl per hectare represents an economically optimal rate. If the farmer wishes to produce low-DCAD second-cut timothy, then 65 kg

of Cl per hectare should be applied after the fi rst cut. Research is currently under way to assess the effects of Cl fertilization on the DCAD of other forage species. Though the second-cut hay will have a slightly lower DCAD than the fi rst cut, either fi rst-cut or second-cut timothy hay will work as a low DCAD forage. Producing a low-DCAD hay on your own farm to feed your cows dur-ing the two to three weeks before calving can be a profi table proposition. This prac-tice can replace the use of anionic salts and improve the capability of your cows to maintain normal blood levels of Ca, without negative effects on their feed intake.

AAFC-Johanne Tremblay

Recent Canadian Research

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2. Charbonneau, E., P. Y. Chouinard, G. F. Tremblay, G. Allard, and D. Pellerin. 2008. Hay to reduce dietary cation-anion difference for dry dairy cows. J. Dairy Sci. 91: 1585-1596.

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