How does reproduction account for dairy farm sustainability?

Sustainability - the new hype of the 21st century has brought discomfort for the government and society. Sustainable agriculture is essential to face our most concerning challenges: climate change, food security, and the environmental footprint, all of which add to consumers' opinions and choices. Improvements in reproductive indexes can enhance animal production and efficiency, guaranteeing profit and sustainability. Estrus detection, artificial insemination (AI), embryo transfer (ET), estrus synchronization (ES), and multiple ovulations are some strategies used to improve animal reproduction. This review highlights how reproductive strategies and genetic selection can contribute to sustainable ruminant production. Improved reproductive indices can reduce the number of nonproductive cows in the herd, reducing methane emissions and land use for production while preserving natural resources.(AU)

ESTIMATIVA DA PRODUÇÃO DE CALOR E DE METANO ENTÉRICO ATRAVÉS DA TERMOGRAFIA INFRAVERMELHA POTENCIAL DE USO EM VACAS HOLANDÊS E GIROLANDO F1

O desenvolvimento de tecnologias alternativas para facilitar a mensuração da produção de calor e de metano em animais é necessário e deve trazer efeitos positivos para a indústria de produção animal. O objetivo do presente trabalho foi correlacionar a temperatura em pontos anatômicos mensurados através de termografia infravermelha com a produção de calor e a emissão de metano em vacas Holandês e mestiças Holandês x Gir. Seis vacas mestiças Holandês e Gir e quatro vacas Holandês no período médio da lactação, primíparas, foram avaliadas quanto à produção de calor e à emissão de metano diárias, por calorimetria indireta, em câmaras respirométricas. A termografia foi feita nas regiões do ânus, da vulva, da costela (no lado direito), do flanco direito, do flanco esquerdo, da pata dianteira direita, do lábio superior, do masseter e do olho. As imagens termográficas foram tomadas nesses nove pontos anatômicos anteriormente citados, a cada hora, por oito horas após a alimentação da manhã, durante cinco dias. Durante todo o experimento, as vacas receberam a mesma dieta ad libitum e a produção de leite e o consumo foram registrados diariamente. O estudo compreendeu 40 dias, incluindo os dias de adaptação dos animais às câmaras respirométricas. A produção diária de metano foi associada com a termografia infravermelha do olho na hora 6 após a alimentação em vacas mestiças Holandês x Gir (r=0,85, p<0,05) e com a termografia infravermelha do olho feita na hora 5 em vacas Holandês (r=0,88, p<0,05). Além disso, a produção de calor foi correlacionada com a termografia infravermelha da pata dianteira direita uma hora após a alimentação em vacas Girolando F1 (r=0.85, p<0.05) e com a termografia infravermelha do olho cinco horas após a alimentação em vacas Holandês (r=0,90, p<0,05). Esses resultados foram posteriormente confirmados usando análise de regressão. As correlações das imagens termográficas com a produção de calor e emissão de metano foram similares entre as vacas Holandês e as vacas Girolando F1. A termografia infravermelha é efetiva na avaliação da produção de calor e da emissão de metano de vacas em lactação Holandês e Girolando F1, embora realizadas em pontos anatômicos diferentes.

The development of alternative technologies that more easily assess heat and methane production of livestock animals are needed and would have positive effects on the livestock industry. The aim of this study was to correlate skin temperature assessed through infrared thermography with heat and methane production in lactating Holstein and Holstein x Gir crossbreed cows. Six Holstein and Gir crossbred and four Holstein cows, all primiparous, at midlactation were used to evaluate daily heat production and methane emissions through indirect calorimetry in respiratory chambers. Thermographic images were taken at nine different body locations every hour during eight hours after feeding for five days. Thermographic images were taken at the following regions: anus, vulva, ribs (on the right side), left flank, right flank, right front foot, upper lip, masseter and eye. During the whole trial cows received the same diet ad libitum, milk yield and feed intake were daily recorded. Data collection lasted 40 days, including adaptation of the animals to the respiratory chambers. Daily methane emission was correlated with infrared thermography taken at the eye six hours after feeding in Holstein x Gir crossbred cows (r=0.85, p<0.05) and with infrared thermography taken at the eye five hours after feeding in Holstein cows (r=0.88, p<0.05). Also, heat production was correlated with infrared thermography taken at the right front foot one hour after feeding in Holstein x Gir crossbred cows (r=0.85, p<0.05) and with infrared thermography taken at the eye five hours after feeding in Holstein cows (r=0.90, p<0.05). These results were further confirmed using regression analysis. Correlations between infrared thermography and heat production or methane emissions are similar for Holstein and Holstein x Gir crossbred. Infrared thermography is effective in assess heat production and methane emission in Holstein and Holstein x Gir crossbred lactation cows albeit taken in different anatomical points.

Consumo, digestibilidade, utilização da energia e emissão de metano entérico em vacas Holandês e Girolando F1 submetidas a diferentes planos nutricionais durante o período de transição

Os relatórios científicos relacionados com o período de transição das vacas leiteiras são principalmente realizados com animais de raças europeias e em climas temperados. Países com clima tropical estão ganhando importância como fornecedores de alimentos para o mundo e o estudo de raças adaptadas e integradas nessas regiões pode contribuir para o desenvolvimento de práticas de manejo alimentar que melhorem a eficiência bioeconômica dos sistemas de produção. Vinte e quatro animais da raça Holandesa (H) e Girolando F1 - ½ Holandês Gir (F1) foram utilizados durante o período pré-parto (12 H e 12 F1) e 16 animais no período pós-parto (8 H e 8 F1). Os animais foram alimentados com ração totalmente misturada, seguindo dois planos nutricionais antes do parto, com ofertas de 1,69 e 1,89% do peso vivo, com base na matéria seca. Após o parto, os animais foram alimentados ad libitum. Testes de digestibilidade aparente e avaliações em câmaras respirométricas foram realizados 21 dias antes do parto previsto e 21 dias após o parto. Utilizou-se delineamento inteiramente casualizado e os dados foram analisados por ANOVA e a comparação das médias entre os grupos foi realizada pelo teste de Tukey, com nível de significância de 5%. No período pré parto, houve algumas diferenças entre as composições raciais, com maior escore de condição corporal para os animais F1, sem diferença no consumo de matéria seca. Os animais submetidos ao plano 1,89 % apresentaram maior digestibilidade da matéria seca. A emissão e o rendimento do metano entérico foram semelhantes entre as duas composições raciais. Durante o período pós parto, os animais H apresentaram maior consumo de todos os nutrientes, com maior produção de leite e maior emissão de metano por unidade de peso corporal e peso metabólico. Não houve diferença na emissão de metano entérico por quilograma de leite ou leite corrigido para gordura entre composições raciais e planos nutricionais. A partição energética de ambas as composições foi similar, mas o maior escore de condição corporal, menor produção de leite e emissão de metano entérica total semelhante sugerem que os animais Girolando F1 criados em condições tropicais são menos eficientes energeticamente quando submetidos a planos nutricionais recomendados para manutenção de raças europeias.

Scientific reports related to the transition period of dairy cows are mainly carried out with animals of European breeds and in temperate climates. Countries with a tropical climate are gaining importance as suppliers of food to the world and the study of breeds adapted and integrated in these regions can contribute to the development of food management practices that improve the bioeconomic efficiency of production systems. Twenty-four animals of Holstein (H) and Girolando F1 ½ Holstein ½ Gir (F1) breed composition were used during the prepartum period (12 H and 12 F1), and 16 animals during the postpartum period (8 H and 8 F1). The animals were fed a total mixed ration, following two nutritional plans before calving, with offers of 1.69 and 1.89% of body weight, on a dry matter basis. After calving, the animals were fed ad libitum. Apparent digestibility assays and evaluations in respirometric chambers were performed 21 days before the expected calving and 21 days after calving. A completely randomized design was used and the data were analyzed by ANOVA and the comparison of the means between the groups was done by the Tukeys test, with significance level of 5 %. In the prepartum period, there were some differences between the breed composition, with a higher body condition score for F1 animals, with no difference in the dry matter intake. The animals subjected to the 1.89% plan presented higher digestibility of dry matter. The emission and yield of enteric methane was similar between both racial compositions. During the postpartum period, H animals presented higher intake of all nutrients, with higher milk production, and higher methane emission per unit of body weight and metabolic weight. There was no difference in the emission of enteric methane per kilogram of milk or fat corrected milk between breed compositions and nutritional plans. The energy partition of both compositions was similar, but the higher body condition score, lower milk yield, and similar total enteric methane emission suggest that Girolando F1 animals raised under tropical conditions are less energy efficient when subjected to nutritional plans recommended for the maintenance level of European breeds.

Produção animal e emissões de gases de efeito estufa em pastos de capim-ipyporã e capim-mulato II no bioma Amazônia

Objetivou-se avaliar a produtividade e emissões de gases de efeito estufa por unidade de produto em um sistema de produção utilizando novilhos Nelore em pastos de capim Ipyporã e Mulato II. O Delineamento foi em blocos completos casualizados com duas cultivares (Ipyporã e Mulato II) e quatro repetições, em duas estações (seca e águas). O período experimental foi de 31 de maio de 2016 a 01 de junho de 2017. A cada 28 dias foram mensurados a massa de forragem (MF), o acúmulo de foragem (AF) e o desempenho animal, este foi determinado pelo ganho médio diário (GMD) e ganho de peso por área (GPA) de novilhos bovinos da raça Nelore (Bos taurus indicus), não castrados. A avaliação de gases de efeito estufa (GEE) do solo, foi por meio câmaras estáticas modelo base-topo dispostas aleatoriamente nos piquetes. A emissão de metano (CH4) entérico foi determinada por equipamentos automatizados de medição de gases (GreenFeed®, C-Lock, Dakota do Sul, EUA). A maior MF foi registrada para a cultivar Ipyporã (7717 kg ha-1). Os valores de AF foram semelhantes entre as cultivares, todavia houve diferença entre épocas, com maior acúmulo na época das águas (20.805 kg ha-1). Observou-se incidência de cigarrinhas-daspastagens em pastos de capim-mulato II no período chuvoso. O ganho médio diário (GMD) apresentou média de 730 g dia-1 em pastos de capim-ipyporã e capim-mulato II. As maiores emissões de GEE ocorreram após a adubação nitrogenada. A cada quilograma de forragem acumulada, houve a emissão de 0,041 g de N2O, 337 g de CO2 e -0,032 g de CH4 ha-1. As maiores emissões de CH4 entérico ocorreram para o capim-mulato II com média de 828 g ha-1 dia-1, enquanto o capim-ipyporã obteve média de 508 g ha-1 dia-1. Há correlação (r= 0,98) positiva entre GPA com a emissão de CH4, porém, quanto maior a eficiência de produção menor é a emissão CH4. Conclui-se o manejo adequado do pasto e da pastagem gerou padrões semelhantes de desempenho animal individual para ambas as cultivares. Contudo, pastos de capim-mulato II tem maior produtividade, desde que haja controle de pragas. Além disso, o manejo da pastagem utilizado resultou em baixas emissões de GEE por unidade de produto

The objective of this study was to evaluate the productivity and emissions of greenhouse gases per product unit in a production system using Nellore steers in Ipyporã and Mulato II grass pastures. The design was in randomized complete blocks with two cultivars (Ipyporã and Mulato II) and four replications, in two seasons (dry and water). The experimental period was from May 31, 2016 to June 1, 2017. Forage mass (MF), forage accumulation (AF) and animal performance were measured every 28 days, determined by the mean daily gain (GMD) and weight gain per area (GPA) of beef cattle of the breed Nelore (Bos taurus indicus), not castrated. The evaluation of greenhouse gases (GHG) of the soil was by means of stationary models base-top model arranged randomly in the pickets. The emission of enteric methane (CH4) was determined by automated gas measurement equipment (GreenFeed®, C-Lock, South Dakota, USA). The highest MF was recorded for the cultivar Ipyporã (7717 kg ha-1). The values of FA were similar among cultivars, however there was a difference between seasons, with a higher accumulation in the water season (20,805 kg ha-1). It was observed the incidence of spittlebug in pastures of mulatto grass II in the rainy season. The average daily gain (ADG) presented a mean of 730 g day-1 in grasses of ipyporã grass and mulatto grass II. The highest GHG emissions occurred after nitrogen fertilization. Each kilogram of accumulated forage yielded 0.041 g of N2O, 337 g of CO2 and -0.032 g of CH4 ha-1. The highest enteric CH4 emissions occurred for mulatto II grass with a mean of 828 g ha-1 day-1, while the ipyporã grass averaged 508 g ha-1 day-1. There is a positive relation (r=0.98) between GPA and CH4 emission, however, the higher the production efficiency the lower the CH4 emission. It is concluded that adequate management of pasture and pasture generated similar patterns of individual animal performance for both cultivars. However, mulatto grass pastures have greater productivity, provided there is pest control. In addition, the pasture management used resulted in low GHG emissions per unit of product.

INFLUÊNCIA DE NITRATO ENCAPSULADO E ENXOFRE NA DIETA SOBRE METABOLISMO E EMISSÃO DE METANO EM BOVINOS

Este estudo objetivou avaliar o efeito da substituição da fonte de proteína verdadeira e da ureia por nitrato encapsulado (En) e enxofre (S) elementar sobre consumo, digestibilidade, parâmetros ruminais, eficiência de síntese de proteína microbiana e emissão de CH4 em bovinos Nelore. Foram utilizados cinco novilhos Nelore (352.7 ± 38.4 kg PV) canulados no rumen, e distribuídos em um delineamento em quadrado latino 5 × 5 (5 tratamentos e 5 períodos, 21 dias cada). O volumoso utilizado foi feno de Tifton 85 e o concentrado basal foi composto por milho, farelo de soja, e suplemento mineral comercial. Ureia, En e S foram adicionados para compor demais dietas. Os tratamentos foram: farelo de soja (SBM) como tratamento controle; ureia (U); U mais S elementar (US); nitrato encapsulado (EN); e EN mais S elementar (ENS). O En foi incluído nos tratamentos EN e ENS em 2% da MS (1,42% de NO3- ânion), enquanto que a inclusão de ureia nos tratamentos U e US foi de 0,8% na MS da dieta. A inclusão de S nos tratamentos U e EN foi em 0,24% da MS, e a relação N:S foi reduzida de 8:1 para 4:1 com a adição de S. O En foi incluído gradualmente de 0,5% até 2% da MS da dieta. Os contrastes ortogonais para avaliar os efeitos de tratamento foram: SBM vs. EN + ENS; U + US vs. EN + ENS; U vs. US; e EN vs. ENS. Os novilhos apresentaram baixos níveis de MetHb (média de 1,1%) a medida em que a quantidade de En foi aumentada. O consumo de OM e NDF foram menores (P 0,01) para os animais alimentados com En comparado à SBM. A digestibilidade da DM, OM, e GE foram maiores (P 0,01) quanto fornecido En comparado à ureia. O pH ruminal foi maior (P = 0,01) e N-NH3 foi menor (P = 0,01) para animais recebendo En na dieta comparado à ureia. Comparado à ureia, o fornecimento de En causou redução (P = 0,01) na proporção de propionato, assim como aumento (P 0,03) na proporção de acetato e na relação acetato:propionato. O consumo de N foi menor (P 0,07) em animais alimentados com En comparado à SBM e ureia. O N retido (g N/d) foi menor (P = 0,01) com dietas com En comparado à SBM e ureia. Nitrogênio microbiano (MN; g MN/d) tendeu a aumentar (P =0,06) com a inclusão de En comparado à SBM, e foi aumentado (P 0,04) pela adição de S elementar à dietas com NNP. O fornecimento de dietas com En aumentou (P 0,01) MN quando em proporção à ingestão de PB (CPI; g MN/kg CPI) e aumentou (P = 0,02) a eficiência de síntese de MN com base na ingestão de OM digestível (DOMI; g MN/kg DOMI) comparado à SBM, assim como tendeu a aumentar (P = 0,09) g MN/kg DOMI comparado à ureia. A adição de S elementar às dietas com NNP tendeu a aumentar (P 0,05) g MN/kg CPI, e aumentou (P = 0,04) g MN/kg DOMI quando incluído na dieta EN. Animais alimentados com En tiveram redução (P = 0,02) na emissão de CH4 em cerca de 31,2 g CH4/d, e tenderam a reduzir (P = 0,06) a emissão de CH4 em g CH4/kg DMI e como % da GEI, quando comparados à SBM. Portanto, En mais S elementar em substituição parcial à proteina verdadeira da ração ou substituindo totalmente a ureia pode otimizar a eficiência de síntese de proteína microbiana e concomitantemente reduzir a emissão de CH4 por bovinos Nelore.

The objective of this study was to investigate the replacement of true protein source as well as the conventional NPN source (urea) by encapsulated NO3- (En) plus elemental sulfur (S) on microbial protein synthesis efficiency, and CH4 emission in Nellore beef cattle. Five ruminally-cannulated Nellore steers (352.7 ± 38.4 kg BW) were used in a 5 × 5 Latin square design with 5 periods of 21 d each. Tifton 85 hay was used as forage and the basal concentrate consisted of corn, soybean meal, and commercial mineral supplement (50:50 wt/wt, forage:concentrate). Urea, En and S were added to compose the other diets. The treatments were: true protein from soybean meal as control (SBM); urea (U); U plus elemental S (US); encapsulated NO3- (EN); and EN plus elemental S (ENS). En was included in 2% on dietary DM (1.42% NO3- anion), while the inclusion of urea in U and US diets was 0.8% on dietary DM. The inclusion of S for U and EN diets was 0.24% on dietary DM, and the N:S ratio was reduced from 8:1 to 4:1 with the addition of S. En was gradually included from 0.5 to 2% on dietary DM by 0.5% every 4 d. The orthogonal contrasts for specific partitioning of treatment effects were: SBM vs. EN + ENS; U + US vs. EN + ENS; U vs. US; and EN vs. ENS. Steers displayed adequate MetHb levels as dietary En content increased. Organic matter and aNDF intake were smaller (P 0.01) for animals fed En diets compared to SBM. Digestibility of DM, OM, and GE were greater (P 0.01) when fed En diets compared to urea. Ruminal pH was greater (P = 0.01) and ruminal NH3-N was smaller (P = 0.01) for animals fed En diets compared to urea. Compared to urea, En supply resulted in lower propionate proportion (P = 0.01), but increased (P 0.03) acetate proportion and acetate:propionate ratio. Nitrogen intake was smaller (P 0.07) with En supply compared to SBM and urea. Retained N (g N/d) for animals fed En diets was smaller (P = 0.01) compared to SBM and urea. Microbial N (MN; g MN/d) tended to increase (P = 0.06) with En inclusion compared to SBM, and was increased (P 0.04) by the addition of elemental S to NPN diets. Encapsulated NO3- diets supply increased (P 0.01) MN as a proportion of CPI (g MN/kg CPI), increased (P =0.02) MN efficiency based on digestible OM intake (DOMI; g MN/kg DOMI) compared to SBM, and as well tended to increase (P = 0.09) g MN/kg DOMI compared to urea. The addition of elemental S to NPN diets tended to increase (P 0.05) g MN/kg CPI, and increased (P = 0.04) g MN/kg DOMI when included in EN. Animals fed En diets decreased (P = 0.02) CH4 emission by 31.2 (g CH4/d), and tended to decrease (P = 0.06) CH4 emission (g CH4/kg DMI, and CH4 as % of GEI) when compared to SBM. Thus, En plus elemental S as a dietary additive replacing part of true protein of the ration or totally urea can optimize microbial protein synthesis efficiency and concomitantly decrease CH4 emission by Nellore beef cattle.