Áhrif umhverfis á útskilnað niturs í kúamjólk

Síðastliðið haust varði Guðrún Björg Egilsdóttir mastersverkefni sitt, „Áhrif umhverfis á útskilnað niturs í kúamjólk“ við Landbúnaðarháskóla Íslands. Hér að neðan verður stiklað á stóru um verkefnið en fyrir áhugasama má finna ritgerðina í heild sinni hér: https://skemman.is/handle/1946/39764.

Útskolun niturs í kúamjólk

Hægt er að breyta efnainnihaldi mjólkur með mismunandi fóðrun og hafa rannsakendur greint frá því að ávinningur (aukin nyt, frjósemi og/eða ending) sé af því að nota útskolun niturs í mjólk sem bústjórnartæki. Útskolun niturs í mjólk er með úrefni (urea) sem samanstendur af köfnunarefni, vetni, súrefni og kolefni (CH4N2O). Það er myndað úr ammóníum sem losnar við prótein niðurbrot í vömb eða þegar of mikið framboð af amínósýrum er til staðar. Þar sem ammóníum er eitrað breytir lifrin því strax í úrefni sem flyst með blóði til nýrnanna, til útskilnaðar með þvagi. Frá blóðinu getur úrefnið hins vegar flust auðveldlega yfir í aðra líkamsvökva, þar með talið mjólk.

Almennt er talið að úrefnisstyrkur í mjólk kúa eigi að liggja á bilinu 3-6 mmól/l þar sem hár úrefnisstyrkur bendir til offóðrunar á próteini á meðan lágur úrefnisstyrkur bendir til undirfóðrunar á próteini. Áhrif umhverfis á úrefnisstyrk í kúamjólk höfðu þó ekki verið rannsökuð hér á landi og samband á milli úrefnisstyrks og annarra innihaldsefna í mjólk því óþekkt sem og hvaða áhrif úrefnisstyrkur hefur á nyt, frjósemi og endingu. Erlendar rannsóknir gefa ekki einhliða niðurstöður og breytileiki er á úrefnisstyrk á milli kúakynja, því þótti mikilvægt að skoða þetta sérstaklega fyrir íslenskar kýr.

Rannsóknin leitaðist við að svara eftirfarandi spurningum:

• Hver eru tengsl úrefnisstyrks við fitu, prótein, laktósa, kasein, frumutölu og fitusýrur (FFS) í mjólk?
• Hver eru tengsl úrefnisstyrks við nyt, endingu og frjósemi mjólkurkúa (bil milli burða)?
• Hvað veldur breytileika á úrefnis­styrk mjólkur á milli kúabúa?
• Hvað veldur breytileika á úrefnisstyrk mjólkur innan kúabúa? Samspil erfða og umhverfis.
• Hvert er hagnýtt gildi úrefnis­mælinga fyrir bændur?

Rannsóknin

Rannsóknin byggði á Huppu, skýrsluhaldskerfi fyrir nautgripa­rækt, niðurstöðum efnamælinga á einstaklings- og tanksýnum sem gerðar voru hjá Rannsóknarstofu mjólkuriðnaðarins (RM) og niðurstöðum spurningalista úr heimsóknum á völdum búum. Notast var við fjögurra ára tímabil frá 2015-2018 og voru tanksýnagögn notuð til að velja hvaða bú yrðu valin til frekari úrvinnslu. Alls uppfylltu 410 bú víðs vegar um landið þau skilyrði sem verkefnið lagði upp með og var þeim skipt niður í fimm jafna úrefnisflokka, byggða á meðalúrefnisstyrk búanna. Úr hverjum úrefnisflokki voru sjö bú valin til frekari úrvinnslu, eða í heildina 35 bú. Spurningalisti var lagður fyrir bændur þessara búa og þeir heimsóttir til að fá frekari upplýsingar um búin, fóðrun gripanna og ræktun túna. Fullnægjandi gögn fengust frá 33 búum. Öll einstaklingssýni og kúaskýrslur fyrir tímabilið 2015-2018 voru skoðuð fyrir þessi bú, með tilliti til efnainnihalds mjólkur, afurða, frjósemi (bils milli burða) og endingar (fjöldi burða við förgun) til að draga fram áhrif úrefnisstyrks á þessa þætti. Í heildina var notast við 49.464 einstaklingsmælingar af 6.323 mjaltaskeiðum (afurðamælingar) frá 3.530 kúm frá þessum 33 búum við úrvinnslu gagna, auk niðurstaðna spurningalistans sem notaðar voru til að leggja mat á hvað veldur breytileika á úrefnisstyrk mjólkur á milli búa.

Tafla 1. Úrefnisflokkun búanna. Fyrir hvern flokk má finna skilgreiningu á flokkun, fjölda búa ásamt spönn úrefnismælinga og meðalúrefnisstyrk flokksins. Taflan er byggð á meðalúrefnisstyrk búanna út frá einstaklingssýnum kúnna.

Helstu niðurstöður

Skiptingu búanna í úrefnisflokka, byggða á einstaklingss‎ýnum kúnna má sjá í töflu 1. Meðalúrefnisstyrkur í mjólk íslenskra kúa var 6,2±1,4 mmól/l, sem er örlítið hærri styrkur en ráðlagt er af Ráðgjafarmiðstöð landbúnaðarins (RML). Styrkurinn er hærri en í löndum á borð við Bretland, Kanada, Króatíu og Svíþjóð en þó ekki jafn hár og greint hefur verið frá í Ástralíu (6,7 mmól/l) og í Tyrklandi (7,3 mmól/l).

Mynd 1. Samband á milli úrefnisstyrks í mjólk og fjölda daga frá burði.

Úrefni yfir mjaltaskeiðið, eftir árstíma og mjaltaskeiðum

Úrefnisstyrkurinn breytist eftir tíma á mjaltaskeiði (dögum frá burði [DFB]), eftir árstíma og með auknum fjölda mjaltaskeiða (aldri). Að meðaltali jókst úrefnisstyrkurinn úr 4,97 mmól/l upp í 6,75 mmól/l fyrstu 150 daga mjaltaskeiðsins en fór ‏‏þá minnkandi og náði stöðugleika í 6,10-6,20 mmól/l við 240 DFB, mynd 1. Talið er að lítinn úrefnisstyrk fyrstu vikur og mánuði mjaltaskeiðsins megi rekja til þess að kýrnar ná ekki að innbyrða nægilegt magn af fóðri til að uppfylla þarfir sínar og skortir þær því bæði orku og prótein (neikvætt orku- og próteinjafnvægi).

Mynd 2. Breyting úrefnisstyrks yfir árið, byggt á niðurstöðum einsþátta fervikagreiningar þar sem tekið hefur verið tillit til mánaðarlengdar frá burði og númer mjaltaskeiðs. Tölurnar fyrir ofan súlurnar eru minnstu kvaðrata meðaltöl fyrir hvern mánuð. Marktækur munur á milli mánaða er sýndur með mismunandi bókstöfum (A-H) og byggist á Student's t-prófi.

Sveiflur voru í úrefnisstyrk í mjólk íslenskra kúa eftir árstíma en styrkurinn var mestur í janúar (6,4 mmól/l) og minnstur í júlí (5,7 mmól/l), mynd 2. Úrefnisstyrkurinn jókst á haustin, hélst nokkuð hár fram á veturinn, en tók að minnka á vorin. Yfir sumartímann voru sveiflur í styrknum en hann náði lágmarki í júlí, með hærri gildi í júní og ágúst. Úrefnisstyrkurinn var þó ekki einungis breytilegur eftir stöðu á mjaltaskeiði og árstíma, heldur hafði númer mjaltaskeiðs áhrif líka, en úrefnisstyrkurinn minnkaði með aldri kúnna.

Úrefni og önnur innihaldsefni í mjólk

Samband var á milli úrefnisstyrks og annarra innihaldsefna í mjólk, en skýrði þó hvert innihaldsefni lítinn breytileika á úrefnisstyrk í mjólk, eða frá 0,2-3,1%. Breyting á úrefnisstyrk hafði helst áhrif á fitu, frumutölu og fríar fitusýrur en áhrifin voru þó lítil t.d. minnkaði fituprósenta mest um 0,26% með auknum úrefnisstyrk.

Úrefni og nyt, frjósemi og ending

Rannsóknin leiddi í ljós að bú með hæsta meðal úrefnisstyrkinn voru með hæstu meðalnytina en jafnframt minni frjósemi (aukið bil milli burða). Aukningin/minnkunin á milli úrefnisflokka var línuleg að úrefnisflokki 4 undanskildum. Kýrnar í úrefnisflokki 5 (mesti úrefnisstyrkurinn) mjólkuðu að meðaltali 309 lítrum meira á hverju mjaltaskeiði en k‎ýrnar í úrefnisflokki 1. En á meðan nytin jókst með auknum úrefnisstyrk, minnkaði frjósemin. Marktækt lengst bilið á milli burða var hjá kúnum í úrefnisflokki 5 eða 405 dagar að meðaltali. Stysta bilið á milli burða var hins vegar 384 dagar hjá kúnum í úrefnisflokki 1. Úrefnisstyrkurinn hafði ekki áhrif á endingu kúnna en líkurnar á ‏því að kálfur fæddist lifandi jukust aðeins en marktækt með auknum úrefnisstyrk.

Mynd 3. Samband á milli úrefnisstyrks í mjólk og próteinmagns í gróffóðri. Byggt á meðalúrefnisstyrk í mjólk og meðalpróteinmagni í gróffóðri á hverju búi. Aðhvarfsjöfnu línunnar og skýringarhlutfall (R2) má finna til hliðar við línuna, stjörnur tákna að sambandið er hámarktækt.

Hvað veldur breytileika á úrefnisstyrk?

Munur var á úrefnisstyrk í mjólk á milli kúa innan búa sem og á milli búa. Breytileika á úrefnisstyrk á milli kúabúa mátti ekki rekja til mismunandi fjósgerðar, stærð búanna né samsetningu bústofns. Þættir sem snéru að heilbrigði, hlutfalli kelfdra kvíga, útiveru, dýralæknakostnaði og bætiefnanotkun höfðu heldur ekki áhrif á úrefnisstyrk né notkun á búfjáráburði og tilbúnum áburði. Greining á heysýnaniðurstöðum leiddi í ljós að próteinmagn í gróffóðri skýrði 44% af breytileikanum á úrefnisstyrk í mjólk en hann eykst með auknum próteinstyrk í gróffóðri, mynd 3. Próteinstyrkur í kjarnfóðri skýrði hins vegar lítinn sem engan breytileika á úrefnisstyrk í mjólk þegar búið var að taka tillit til próteinmagns í gróffóðri. Skýrist það líklega af mismunandi samsetningu próteins í kjarn- og gróffóðri og hlutverki vambarbakteríanna, en almennt er hærra hlutfall af vambarleysanlegum próteinum í gróffóðri en í kjarnfóðri.

Innan búa var breytileikinn mestur 24,2% en minnstur 16,7%. Þar sem bændur fóðra yfirleitt allan mjólkurkúahópinn á sama gróffóðrinu skýrist breytileiki milli kúa líklegast af getu kúnna til að innbyrða fóður, jafna sig á neikvæðu orku- og próteinjafnvægi í upphafi mjaltaskeiðs, mismikilli mjólkurframleiðslu og mögulega misgóðu aðgengi að fóðri.

Ályktanir

Þessi rannsókn bætti við mikilvægri þekkingu um hvernig nýta megi úrefnismælingar í mjólk sem bústjórnartæki. Úrefnisstyrkur í mjólk íslenskra kúa er breytilegur eftir stöðu á mjaltaskeiði, árstíma og aldri kúnna. Því er æskilegt að fylgjast með úrefnismælingum til lengri tíma og varast skal að draga of miklar ályktanir út frá einu sýni. Úrefnisstyrkur í mjólk skýrist að stórum hluta af próteinmagni gróffóðursins, því þarf að hafa áhrif á það til að valda breytingum á úrefnisstyrk. Ef auka á próteinmagn gróffóðursins er mikilvægt að bera vel á af N áburði og slá og hirða gróffóðrið á réttum tíma. Með auknum úrefnisstyrk jókst nytin og líkurnar á því að kálfur fæðist lifandi, á meðan frjósemi minnkaði við aukinn úrefnisstyrk. Bændur verða því að skoða út frá sínu ræktunarmarkmiði hvaða þætti þeir vilja hámarka, frjósemi eða nyt. Sé markmiðið að draga úr úrefnisstyrk í mjólk gæti verið ávinningur af því að bera minni N áburð á tún en passa þó upp á að slá snemma. Huga þarf að samsetningu fóðurs og passa upp á að nægilegt framboð af orku sé til staðar í vömbinni, ekki síst af hraðgerjanlegri sterkju.

Höfundar:
Guðrún Björg Egilsdóttir
og Þóroddur Sveinsson.