les nouveaux systèmes d’unités d’alimentation des ruminants · plan un peu...

Les nouveaux systèmes d’unités d’alimentation des ruminants:

le projet « Systali »

SAUVANT D. (1), NOZIERE P. (2)

(1) INRA-AgroParistech, UMR MoSAR, 16 rue C.Bernard, 75231 Paris Cedex 05 (2) INRA Theix, UR Herbivores, 63122 St Genès Champanelle

PLAN

Un peu d’histoire…principes de construction Les calculs des apports Les valeurs des tables Les besoins et les réponses Conclusions

Modern story of ruminant Feeding Systems in France:

1978: « Alimentation des Ruminants » (R.Jarrige & 25 co-W)

1. A new Energy System for milk and meat (with NL and Switz.)

2. Launching 1st functional Protein Unit System (PDI) (adopted It, Sp, Pol, Switz…; adapted NL 94…)

3. Launching 1st Fill Unit System 4. All the requirements and feed values INRATION computer program

Further updatings

1. 1988: 1st updating + English version 2. 2002/2004 INRA-AFZ multispecies tables for concentrates & by-products (french, english, spanish, chineese) 3. 2007 last updating: requirements, responses,dynamic events, feed values, new computerized version …

Groupe “Systali” (Phase 1: 2010-2013)

“Chef” de projet: P.Noziere Assistants: D.Sauvant & J.L. Peyraud et 28 Chercheurs et Ens-Checheurs 5 INRA lab (Theix, Rennes, Paris, Guadeloupe, Montpellier)

Pourquoi de nouvelles unités ? Suivre les progrès scientifiques Gagner en exactitude et en précision (aliments & besoins, régimes extrêmes…)

Prévoir les principales réponses « multicritères » aux pratiques alimentaires (efficacité, qualité des produits, rejets, bien être…) Se rapprocher des expressions en flux de nutriments absorbés (PDI mais aussi AGV, Gaz, Glucose, AG…) Etre applicable dans les suds

ALIMENTS ANIMAUX

VALEURS

ALIMENTS

UF, PDI…

VALEURS

RATIONS

REPONSES BESOINS

MODELE

INTEGRE

DU TUBE

DIGESTIF

FLUX NUTRIMENTS

PRATIQUES ALIMENTAIRES

Projet Systali: schéma général

Projet Systali: méthode de travail

1.Intégration large des résultats de la littérature scientifique 2.Construction de bases de données spécifiques 3.Interprétations statistiques par méta-analyses 4.Intégration des équations obtenues ? Evaluation de l’ensemble ?

Equations de prédiction UFL, PDI…

Autres équations (Mastication, pH, Encombrement,

Flux nutriments…)

Partition des equations issues des meta-analyses

0,80,70,60,50,40,30,20,10,0

8

6

4

2

0

-2Proportion of concentrate in diet DM

Influence of the proportion of concentrate on digestive interaction

OMD%table - OMD%invivo

Y=6.5/(1+(0.35/X)**3)

n=72, ETR=1.22

Bovidig Database: experiments focused on effect of concentrate (Sauvant, 2012)

250200150100500

300

250

200

150

100

50

0

Starch * (1-0.01*EDSt%)

Sta

rch

flo

w a

t d

uo

de

nu

m (

g/

kg

DM

)

Y=-3.95 + 1.08 Xn=283, nexp=116, R2spec=0.88, ETR=22.1

Intra experiment prediction of by-pass starch from in sacco data

Database Bovidig (Sauvant, 2012)

Equations de prédiction UFL, PDI…

Autres équations (Mastication, pH, Encombrement,

Flux nutriments…)

Partition des equations issues des meta-analyses

0,80,70,60,50,40,30,20,10,0

8

6

4

2

0

-2Proportion of concentrate in diet DM

Influence of the proportion of concentrate on digestive interaction

OMD%table - OMD%invivo

Y=6.5/(1+(0.35/X)**3)

n=72, ETR=1.22

Bovidig Database: experiments focused on effect of concentrate (Sauvant, 2012)

250200150100500

300

250

200

150

100

50

0


Sta

rch

flo

w a

t d

uo

de

nu

m (

g/

kg

DM

)




Integration dans un modèle Mécaniste du rumen et du

Tube digestif

NDFD>2mm

NDFD<2mm

NDFnD>2mm

NDFnD<2mm

PRSol

PRD

PRnD

AMSol

AMD

H20

AGV

Figure 3: Structure globale du modèle (sigles dans le texte)

MICROB

RATION

Transfert ou transitDégradation par les microbes

Absorption

Structure compartimentale du modèle

NI

dMO

dE

EM

EN

F1

ECH4

EU

F2

F3

ED

F4

F5

F6EB

F7

MM

NDF

EE

F8

F9

F10

MOD_

F11

F12

kl_km_kf_kmf_utilisation_métaboliqueF13

MOF

PDIA

AGDint

NDFDint

PF

F14

F15

F16

F17

F18

AmiDint F19

PIMENmic

F20

PDIME

F22F23

NDFduo

F21

kf_kc_kl_transit

DTN

F26

DTN6

a_b_c_N

F27

PIA

F28

F29

dr

F30

MAT

F32

PIMN

PDIMN

F34

PDIE

F35

PDIN

F36

AG

F37

AGduo

F38

F39

F40F41

F44

a_b_c_Amidon

AMuoF42

Amidon

DTAM

F43

F45

F46

F47

BalPROru

F50

PCO

F51

F52

EUsurEB

F53 F54

gCH4surMOD

F55

F56

F57

F58F59

q F60

F61

F62

F63

F64

F65

F66

F69

F70F71

F31

DTAM6

NDFnd

F25

F48

F24

F33

UFL_UFV

F67

Diagramme « systali » equations PDI et UF

NI

dMO

dE

EM

EN

F1

ECH4

EU

F2

F3

ED

F4

F5

F6EB

F7

MM

NDF

EE

F8

F9

F10

MOD_

F11

F12


MOF

PDIA

AGDint

NDFDint

PF

F14

F15

F16

F17

F18

AmiDint F19

PIMENmic

F20

PDIME

F22F23

NDFduo

F21

kf_kc_kl_transit

DTN

F26

DTN6

a_b_c_N

F27

PIA

F28

F29

dr

F30

MAT

F32

PIMN

PDIMN

F34

PDIE

F35

PDIN

F36

AG

F37

AGduo

F38

F39

F40F41

F44

a_b_c_Amidon

AMuoF42

Amidon

DTAM

F43

F45

F46

F47

BalPROru

F50

PCO

F51

F52

EUsurEB

F53 F54

gCH4surMOD

F55

F56

F57

F58F59

q F60

F61

F62

F63

F64

F65

F66

F69

F70F71

F31

DTAM6

NDFnd

F25

F48

F24

F33

UFL_UFV

F67

Diagramme « systali » equations PDI et UF

Intégration dans une

« Systool » pour évaluer les nouvelles

Unités (P.Chapoutot)

NI

dMO

dE

EM

EN

F1

ECH4

EU

F2

F3

ED

F4

F5

F6EB

F7

MM

NDF

EE

F8

F9

F10

MOD_

F11

F12


MOF

PDIA

AGDint

NDFDint

PF

F14

F15

F16

F17

F18

AmiDint F19

PIMENmic

F20

PDIME

F22F23

NDFduo

F21

kf_kc_kl_transit

DTN

F26

DTN6

a_b_c_N

F27

PIA

F28

F29

dr

F30

MAT

F32

PIMN

PDIMN

F34

PDIE

F35

PDIN

F36

AG

F37

AGduo

F38

F39

F40F41

F44

a_b_c_Amidon

AMuoF42

Amidon

DTAM

F43

F45

F46

F47

BalPROru

F50

PCO

F51

F52

EUsurEB

F53 F54

gCH4surMOD

F55

F56

F57

F58F59

q F60

F61

F62

F63

F64

F65

F66

F69

F70F71

F31

DTAM6

NDFnd

F25

F48

F24

F33

UFL_UFV

F67

Diagramme « systali »: equations PDI et UF

Intégration dans le simulateur

« Sirar » pour évaluer la

cohérence globale et simuler des

rations (Buonocore & al.)

PLAN


Calculs des apports Digestion dans le rumen Interactions digestives Dégradation des Substrats - Azote & amidon - MO fermentée

Production de protéines microbiennes Digestion intestinale

Urée

Energie (MO) Protéines (MAT)

Microbes

PDIA

PDIME, PDIMN

PIA

PIM

MOF (E) Recyclage N

Excès N N urine

Rappel: digestion des protéines et système PDI

MAF (N)

AGV

CO2, CH4

eq« N-E »

Bilan

PIA

DTN ?

ESM

dr

(MAduo)

BalProRu

Interactions digestive (I)

ValeurRation = Σi pi ValeurAlimi ± I

Modelisation de I ? -Critère pivot dMO% -Causes Predicteurs ?

Principales causes des interactions digestives

dMO%

Niveau d’ingestion (MSI%PV)

Proportion de concentré

(PCO)

Balance Protéique du Rumen (BalProRu)

Les interactions digestives (ordres de grandeur)

1.Niveau alimentaire (NI) : + 1 unité of MSI%PV - 2.5 to 3 points de dMO% 2.Prop. Concentré : +10%CO - 0.3 to - 0.6 pts dMO% 3.Manque d’N fermentescible dans rumen (MAT<140g/kgMS) -10g MAT/MS - 0.2 to - 0.4 point de dMO% ou bien avec BalProRu (-50<+100g/kgMS) - 10g BalProRu - 0.6 point de dMO%

et au-delà de la dMO ?

De la dMO à l’Energie Métabolisable

EM = EB * dE - ECH4/EB - EU/EB

MSI%PV, PCO, BalProRu

dMO

Tables

543210-1

3,0

2,5

2,0

1,5

1,0

0,5

0,0

Correction Systali (UFL/J)

Co

rre

cti

on

IN

RA

20

07

(U

FL/

J)

Base Bovidig

Comparaison des corrections INRA 2007 et Systali

Ecart moyen: Systali – 2007 = 1.1 UFL/J

Y=X

543210-1

5

4

3

2

1

0

-1

-2

Correction systali (UFL/J)

Co

rre

cti

on

NR

C (

eq

UFL

/J)

Nuage de points de CorUFnrcJ et dUFLbprmsJ15vl

Base Bovidig

Comparaison des corrections NRC et systali

Ecart moyen: Systali-NRC = 0.7 UFL/J

43210-1

5

4

3

2

1

0

-1

-2Correction systali (UFL/J)

Co

rre

cti

on

fin

lan

da

ise

(e

qU

FL/

J)

Nuage de points de corUFfinl et dUFLbprmsJ15vl

Base Bovidig

Pas d’écart moyen significatif, Finl>Systali

Dégradation des substrats: N & amidon

DT= a (100/(100+kl)) + b (kd/(kd+kp)) a, b, kd in situ kl, kpf, kpc = f(MSI%LW, PCO) par metaA

Evaluation in situ vs in vivo ?

543210

7

6

5

4

3

2

MS ingérée (% Poids vif)

Taux de transit (%/h)

Influence du niveau d'ingestion de MS des bovins

sur les taux de transit des fourrages et concentrés

Base BOVIDIG (D.Sauvant, 2010)

Y=2.48+0.53X

n=235, nexp=93, ETR=0.42

Y=2.40+1.05Xn=113, nexp=45, ETR=0.51

Concentrés

Fourrages

FIGURE 3 Relation intra entre le niveau de MS ingérée par les bovins

et les taux de transit des fourrages et des concentrés

Influence de PCO ?

120100806040200

140

120

100

80

60

40

20

0

CP*(1-0.01*EDN%) %DM

in v

ivo

UC

P (

g/k

gD

M)

Y=14.2 + 0.96 Xn=311, nexp=121, R2spec=0.72, RSD=8.8

Intra-experiment prediction of UCP from in sacco data

Bovidig database (Sauvant, 2012)

14.2

. Experiments focused on Protein influence

. Slope = 1 Digestive partition of protein

Endogenous N

g/kgDM

250200150100500

300

250

200

150

100

50

0


Sta

rch

flo

w a

t d

uo

de

nu

m (

g/

kg

DM

)




. Experiments focused on Starch influences

. Slope = 1 Digestive partition of starch

Dégradation des substrats: la MOF

1. 1978 MOF = a MOD 2. 1988 MOF = MOD – MAnonDégRu – MG – PV avec correction pour certains aliments riches en amidon

3. 2002 MOF = MOD – MAnonDégRu – MG – AMND – PV avec AMND prédit par mesure in sacco

4. 2011 évaluation vs in vivo: résultat décevant… nécessité de s’approcher au mieux la MOF « vraie » pour prédire précisément les flux de nutriments (AGV, gaz…) en plus des flux microbiens

5. Nouvelle approche MOF « vraie » MOF = MODcor –.Fract.DigInt des flux duod. de [Prot. + Amid + AG + NDF] – Vol

Major causes of variation of microbial protein production in the rumen?

Proportion of concentrate (or Chemostat

Effect)

Fermented organic matter

Rumen Protein Balance

1,00,90,80,70,60,50,40,30,2

130

120

110

100

90

80

70

60

50 Matière Organique Fermentée (kg)

MA

mic

rob

ien

ne

s (

g/

kg

MS

)

Y = 145 X

Y = 45.2 + 73.31 Xn=707, nexp=270, ETR=7.6

Relation intra entre la teneur en MOF du régime et la production de MA microbiennes

Base Bovidig (D.Sauvant, 2013)

Relation intra entre la synthèse de MA microbiennes et

la teneur en MO fermentée du régime

BalProRu

PCO

PLAN

Un peu d’histoire…principes de construction Les calculs des apports Les valeurs des tables (UF et PDI) Les besoins et les réponses Conclusions

1,501,251,000,750,50

1,50

1,25

1,00

0,75

0,50

UFL/MS tables INRA-AFZ

UFL

/M

S "

Sy

sta

li"

T. de tournesol tanné

T. de soja tannéT. de soja extrudé

T. de colza tanné

Pois toastéFéverole extrudée

Maïs floconné

Luzerne déshydratée 23%


Pelures de pomme de terre

Pulpe de betterave déshy

Pulpe d'agrumes déshy

Farine de caroube

Coques de soja

T. de tournesol part. déc.

T. de tournesol non déc.

T. de soja 50T. de soja 48

T. de sésame expeller

T. de palmiste expeller

T. de lin déshuilé

T. de coton déshuilé

T. de coprah expeller

T. de colza

T. d'arachide détox

Pois

Lupin blanc

Féverole

Graine de coton

Son de riz déshuilé

Drèches de brasserie déshy

T. de maïs de semoulerie

T. de germes de maïs désh

Drèches de maïs

Corn gluten feedDrèches de blé

Son de blé tendre

*

Remoulage de blé

SorghoSeigle

Riz cargo

Orge

MaïsBlé tendre

Avoine

Y=-0.116+1.14 Xn=66, R2=0.99, ETR=0.02

Egalité: 0.83 UFL/MS

Comparaison des teneurs en UFL entre les approches

Valeurs égales vers 0.83 UFL/kgMS

Influence de NI et PCO ?

1,31,21,11,00,90,80,70,60,50,4

0,05

0,00

-0,05

-0,10

-0,15

UFL2007

De

lta

UFL

- U

FL2

00

7

UFLtableSystali-UFL2007

UFLni=3,co=0.2 - UFL2007



Variations des valeurs UFL en fonction de NI et PCO (CO et CoP)

200150100500

250

200

150

100

50

0PDIA tables systali (g/kgMS)

PD

IA t

ab

les I

NR

A 2

00

7



Pulpe de betterave déshydratée

Pulpe d'agrumes déshydratéePépins de raisin

Marc de raisin

Coques de soja

Tourteau de tournesol

Tourteau de soja 48

Tourteau de sésame expeller

Tourteau de pépins de raisin déshuilé

Tourteau de palmiste expeller

Tourteau de lin désh.

Tourteau de coton désh.7<C<14%

Tourteau de coprah expeller

Tourteau de colza

Tourteau d'arachide détox.C<9%

Pois

Lupin blancFéverole


Drèches de brasserie déshydratées

Tourteau de germes de maïs déshuilé

Corn gluten feed

Drèches de distillerie de blé, amidon < 7% sur brut

Son de blé tendre

Remoulage blanc de blé tendre

Sorgho

Riz cargo

Orge

Maïs

Blé tendreAvoine

Y=X

Evolution des valeurs PDIA des tables

D.Sauvant et al., (2013)

Influence de NI ?

50403020100

50

40

30

20

10

0

PIA%MS tables INRA-AFZ

PIA

%M

S e

sti

ma

tio

ns s

ysta

li

Y=X

NI=2

NI=1

NI=3

NI=4

Relations entre les teneurs en PIA%MS des aliments

NI = 1, 2, 3, 4 baisse moyenne 16.7%, 12.4%, 5.1% et 0%

80706050403020100

80

70

60

50

40

30

20

10

0PDIME tables Systali (g/kgMS)

PD

IME A

FZ 2

00

4 e

t IN

RA

20

07

Tourteau de tournes ol tannéTourteau de tournes ol toas té

Tourteau de s oja tanné

Tourteau de s oja extrudé

Tourteau de colza toas té

Tourteau de colza tanné

Tourteau de colza extrudé

Pois toas té

Pois extrudéLupin blanc extrudé

Féverole toas tée

Féverole extrudée

Graine de coton extrudée

Maïs floconnéLuzerne dés hydratée, protéines 22-25% s ur s ec

Luzerne dés hydratée, protéines < 16% s ur s ec

Purée-pelures de pomme de terrePulpe de betterave dés hydratée

Pulpe d'agrumes dés hydratée

Pépins de rais in

Marc de rais in

Coques de s oja

Tourteau de tournes ol partiellement décortiqué

Tourteau de s oja 50Tourteau de s oja 48

Tourteau de s és ame expeller

Tourteau de pépins de rais in dés huilé

Tourteau de palmis te expeller

Tourteau de lin dés huilé

Tourteau de coton dés huilé, cellulos e 7-14 % s ur brut


Tourteau de colzaTourteau d'arachide détoxifié, cellulos e < 9 % s ur brut

Graine de s oja toas tée

Graine de s oja extrudée

Pois

Lupin blanc

Graine de lin

Féverole à fleurs blanches

Graine de coton

Graine de colza

Son de riz dés huilé

Drèches d'orge de bras s erie dés hydratées

Tourteau de maïs de s emoulerie

Tourteau de germes de maïs dés huilé

Drèches et s olubles de dis tillerie de maïs

Corn gluten meal

Corn gluten feed

Drèches de dis tillerie de blé, amidon < 7% s ur brut

Son de blé tendre

Remoulage blanc de blé tendre

Sorgho

Seigle

Riz cargo

Orge

Maïs

Blé tendre

Avoine

Evolution des valeurs PDIME des tables

Y=X

250200150100500

300

250

200

150

100

50

0

PDIE tables systali (g/kgMS)

PD

IE t

ab

les A

FZ 2

00

4 e

t I

NR

A 2

00

7 (

g/

kg

MS

)



Pulpe de betterave déshydratée

Pulpe d'agrumes déshydratée

Pépins de raisin

Marc de raisin

Coques de soja

Tourteau de tournesol

Tourteau de soja 48

Tourteau de sésame expeller

Tourteau de pépins de raisin déshuilé

Tourteau de palmiste expeller

Tourteau de lin désh.

Tourteau de coton désh.7<C<14%


Tourteau de colza

Tourteau d'arachide détox.C<9%

Pois

Lupin blancFéverole


Drèches de brasserie déshydratées

Tourteau de germes de maïs déshuilé

Corn gluten feed

Drèches de distillerie de blé, amidon < 7% sur brut

Son de blé tendre

Remoulage blanc de blé tendreSorgho

Riz cargoOrge Maïs

Blé tendre

Avoine

Comparaison des teneurs en PDIE des aliments CO et CoP des tables

D.Sauvant et al., 2013

PLAN


PDIentc = PDIentFEC0.67 + PDIentUR + PDIentPHAN

PDIentc = MSIkg * [0.5 * 10 * ( 0,57 + 0,074 * MOND%MS )] /0.67

+ 0.312*PVkg + (0.2*PV0.6 ) /0.67

Prévision des besoins PDI d’entretien systali

4540353025201510

900

800

700

600

500

400

300

PLAITB

PD

I e

ntr

eti

en

g/

j

Comparaison des besoins d'entretien entre systèmes

CNCPS

Syst a

Syst b

INRA 2007

Syst c

NRC

NL NorFor

1501401301201101009080

90

80

70

60

50

40

PDI (g/kgMS)

Eff

ica

cit

é d

es P

DI

en

pro

téin

e d

e la

it %

95

67

Influence moyenne de la concentration en PDI sur leur efficacité

EffPDI = 67 exp(-0.01 (PDI-95))

Base Bovidig-PDI

n=140, ETR=2.8

EffPDI% = 67.0 exp(-0.0097 (PDI/MS – 95))

(n=141, nexp=54, ETR=2.8)

Approches comparables: NorFor & NL Facteur interférent ?

1401301201101009080

90

80

70

60

50

40

30

[PDI] g/kgMS

Eff

ica

cit

é d

es P

DI

en

pro

téin

es d

e la

it %

95 100

67

-2

0

2

4

6

BilUFL/j

Influences de la concentration en PDI et du bilan d'énergie sur l'efficacité des PDI

Base Bovidig-PDI

CONCLUSIONS 1. Large actualisation, nouvelle conception des tables 2. Meilleure intégration des transits dégradation N & Am 3. Quantification des interactions digestives 4. Nouvelle définition de la MOF 5. Prédiction plus précise de la production des protéines microbiennes 6. Prédiction des rejets CH4 et Nf+Nu 7. Révision des besoins et prévision des réponses

SUITE….

1. Article INRA Productions Animales (fin Nov) 2. 3R début décembre 3. Journée AFZ-INRA le 18/12/2013: Apports… 4. Journée AFZ-INRA (02/2014) : Besoins et Réponses 5. INRATION-Systali-Web fin 2014

les nouveaux systèmes d’unités d’alimentation des ruminants · plan un peu...

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