La nutrición de precisión en el ganado lechero

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La nutrición de precisión comprende el análisis desde el proceso de diseño de dietas del ganado lechero, donde los atributos de la vaca como el peso, la condición corporal, la cantidad de lactancias acumuladas; así como el desempeño productivo según su etapa de lactancia, hacen que sus requerimientos nutricionales cambien constantemente.

Por tanto, su demanda de nutrientes en un momento determinado la hace prácticamente única en relación con el resto del hato de producción.

Si bien lo anterior es ampliamente conocido, con los métodos tradicionales se considera poco práctico alimentar a la vaca ajustando su dieta a los cambios de estado individuales y ambientales del día a día. Por otra parte, en el suministro real del alimento para la vaca existe imprecisión en el ofrecimiento de nutrientes dado que los alimentos son ofrecidos de manera promediada.

Si tomamos en cuenta que las materias primas de alimentación representan más del 40 % del total de los requerimientos económicos para la producción de leche; entonces, resulta muy importante revisar cada fuente de gastos que permita producir de una manera más económica.

Aunque parezca poco, suministrar de manera imprecisa el concentrado implica un consumo de materia prima que sobrepasa o subestima lo que requiere diariamente la vaca para llenar sus necesidades.

Por ende, nos expone a una situación poco explorada de ineficiencia que visualiza el estudio de los “micro desperdicios” como una oportunidad en la mejora económica del productor lechero.

Los retos de investigar la nutrición de precisión en condiciones tropicales

Tecnológicamente, en sistemas tropicales se han dado pocos pasos en estudiar a fondo el suministro preciso de alimento, sin embargo, ante la presión tecnológica y las crisis de materias primas.

Esto representa un gran reto de índole productivo a nivel de costos y eficiencia que, si se desatienden sus causas, afectaría las ganancias de los productores al limitarlas; tal como sucede en muchos casos actualmente.

El presente artículo tiene como objetivo que el lector comprenda mejor la nutrición de precisión lechera; y cómo desde la Universidad de Costa Rica, un grupo de científicos desde el año 2017 se dedica a desarrollar proyectos para estudiar a profundidad esta temática; con miras a ofrecer soluciones de bajo costo para empresas lecheras tropicales.

La vaca y el dinamismo de su requerimiento nutricional

En la nutrición animal existen técnicas y métodos de cálculo científicamente confiables para conocer el requerimiento de una vaca lechera; a fin de integrar información de aspectos fisiológicos, bioquímicos, productivos y reproductivos del bovino.

Gracias a esto, se puede generar un valor de requerimiento nutricional, en otras palabras, la cantidad y tipo de nutrientes necesarios para sostener a ese animal productivo.

Asimismo, el desarrollo científico ha fortalecido la confianza sobre estos cálculos y métodos. Sin embargo, en la práctica de alimentación diaria es muy difícil conocer con precisión los cambios que día a día va reportando el animal; con el fin de actualizar su requerimiento y por tanto la cantidad a otorgar.

Junto a los avances tecnológicos actuales, resalta la importancia de destinar mayor cantidad de recursos para investigar metodologías de mayor precisión al momento de alimentar a las vacas; en especial, tomando en cuenta lo rápido que cambian sus demandas nutricionales.

Aunado a lo anterior, se suma la variabilidad en el tiempo de la dieta debido a la composición nutricional o nutrientes presentes en los materiales usados para su formulación. Por ejemplo, ensilajes, harinas, forrajes, henos, etc.

Importancia de la precisión en el suministro de alimento

Dadas las razones anteriores, por más ajustado que un nutricionista efectúe un diseño de dieta para un grupo de vacas lecheras; a estas no se les suministra un alimento que persiga sus requerimientos de manera dinámica y/o individualizada (Figura 1).

Gráfico que explica el problema del requerimiento nutricional dinámico, versus el suministro real al ganado lechero.
Figura 1. Explicación del problema del requerimiento nutricional dinámico, versus el suministro real al ganado lechero.

En este sentido, la figura anterior nos muestra la variabilidad o imprecisión en el suministro de alimento en las vacas lecheras; así el rectángulo vertical de borde negro representa un ejemplo de un día en una granja (Ejemplo: algún día del mes de abril) para un grupo de 5 vacas.

De ahí obtenemos información de los animales (ver cuadro inserto: “Fotografía de indicadores”) con diferente nivel de producción, peso y condición corporal.

A nivel práctico, en la mayoría de las fincas la alimentación es grupal y generalmente todas estas variables no se toman en cuenta a la hora de suministrar el alimento en el día a día. De manera que el único factor ligado a la regulación del alimento es el propio apetito del animal sobre la ración.

En diversas ocasiones, el hato es segmentado entre dos o tres grupos como máximo, tanto de alta como baja producción, mejorando la precisión; pero ofreciendo al fin y al cabo dietas promedio para los subgrupos que se crean. Lo que implica que no se contemplen las diferencias entre los integrantes de cada subgrupo.

El diseño de dietas con precisión: un reto técnico

El poseer un mecanismo confiable para diseñar dietas de ganado lechero, pero no poder desplegarlo con precisión práctica, representa un reto técnico para la industria lechera y el profesional en nutrición animal.

Algunas investigaciones reportan que, al mitigar este problema, el retorno económico sobre lo que invierte el productor en materias primas podría ser superior a través de la reducción del desperdicio; más que con el aumento de la producción de leche por animal, lo cual hace necesario abordar el tema del micro desperdicio en alimentación animal como objeto de estudio.

Desde el año 2017, investigadores de la Universidad de Costa Rica han estudiado el tema del micro desperdicio en la industria lechera costarricense; para comprenderlo mejor se propusieron medirlo de la mejor manera posible con el fin de buscar soluciones a través de la prueba y uso mixto de modelos, simulaciones y experimentos de campo.

A tal fin se ha conjugado el trabajo interdisciplinario de un grupo de profesionales de las escuelas de Zootecnia, Matemáticas e Ingeniería Industrial.

Profesores de la Universidad de Costa Rica explicando el proyecto de Nutrición de Precisión Lechera
Figura 2. Profesores de la Universidad de Costa Rica explicando el proyecto de Nutrición de Precisión Lechera desde la Estación Experimental Alfredo Volio Mata, Centro de Investigaciones que desarrolla este proyecto. A la izquierda el profesor Luis Villalobos y a la derecha David Mora, investigador a cargo del proyecto.

¿Cómo puede afectar los “micro desperdicios” a la actividad lechera?

En el caso de Costa Rica, país autosuficiente en producción lechera, más del 80 % de la producción interna proviene de explotaciones medianas y pequeñas (40,9 cabezas por lechería en promedio). Asimismo, al igual que en explotaciones de gran escala, se ofrece alimentación bajo requerimientos promediados, actualizando muy pocas veces en el tiempo el requerimiento de alimento del animal.

Por tanto, el seguimiento de las raciones es limitado y ahí es posible identificar con muy alta frecuencia micro desperdicios de recursos para la alimentación animal.

En este sentido, los micro desperdicios de materias primas podemos catalogarlos como un tipo de ineficiencia en la forma en que se alimenta el ganado en la empresa lechera; de modo que para comprender su importancia, se debe analizar su estudio en tres diferentes áreas de impacto: el socioeconómico, el macroeconómico y el ambiental.

Impacto socio económico de la nutrición de precisión

Al buscar abordar el problema de manera precisa, medir el desperdicio representó el primer reto desde la perspectiva de los investigadores universitarios. Desde el año 2017, a través de la prueba y uso mixto de modelos, simulaciones y metodologías de campo (Figura 2).

De tal forma que el proyecto de nutrición de precisión de la UCR realizó estimaciones tomando en cuenta condiciones similares a los productores medianos de Costa Rica; además, calculando un desperdicio económico diario por vaca de 0,39 Euros (278,71 colones actualmente). Y      considerando a su vez los reportados en Europa, donde se estima un rango de desperdicio promedio de entre 0,2 y 2,03 Euros diarios por vaca (André et al, 2007).

En tal sentido, esta situación puede tener mayor impacto cuando se extrapola estos datos al contexto de la lechería promedio en Costa Rica (45-50 vacas en producción); de hecho, estima un monto por sobre o sub alimentación a sus animales por un monto aproximado de US $7.000 anuales por explotación.

Por otra parte, la literatura también muestra que en ensayos donde se evaluó ofrecer el alimento concentrado de manera individual, la grasa y la proteína en la leche se vieron incrementadas en un promedio de 7 %; comparado con vacas con dosis planas de alimentación, lo cual retribuye de la misma forma beneficios económicos a los productores.

Impacto macroeconómico de la nutrición de precisión

Los precios de los granos utilizados para la producción de leche (soya y maíz), se han disparado en los últimos años como es usual y cíclico en los mercados de materias primas del mundo. Más que una crisis resulta ser una realidad perenne, principalmente para los pequeños y medianos productores que tienen menores herramientas para acceder a mejores precios.

Esta alta variabilidad en los costos es causada principalmente por la aleatoriedad de los fenómenos climatológicos, plagas y logística del transporte. Además, las materias primas agrícolas están atadas cada vez más a los mercados energéticos, financieros y el entorno geopolítico, con los conocidos efectos desestabilizadores en los precios. (Haile y Kalkhul, 2013).

Impacto ambiental de la nutrición de precisión

La imprecisión en el suministro de los concentrados en el ganado puede llevar a consecuencias relacionadas con la contaminación de los recursos naturales; en particular, por la liberación excesiva de nutrientes al ambiente, causando eutrofización de las fuentes de agua.

Debido a que estas se sobrecargan de nutrientes como el fósforo y el nitrógeno, consumiendo el oxígeno disponible para otros procesos biológicos; por ejemplo, la vida acuática. De ahí que la formulación y suministro preciso de las raciones, puede asociarse con una reducción sustancial de minerales que se liberan al medio sin comprometer la productividad animal.

Nutrición de precisión: ¿cómo se estudia el tema en la Universidad de Costa Rica?

La nutrición de precisión es una parte de las ramas que comprenden a la Lechería de Precisión, disciplina en la que la automatización de alto nivel en la producción lechera; actualmente es una realidad tecnológica y de grandes desafíos

En este sentido, esta disciplina ha sido diseñada, desarrollada y ofrecida a nivel internacional para mejorar el ordeño mediante sistemas robóticos; así como soluciones para la mejora en la detección de indicadores fisiológicos y reproductivos de la vaca.

Costos de producción

Si bien, la imprecisión en la oferta de nutrientes se ha atendido con opciones comerciales de automatización como los alimentadores automáticos individuales. No obstante, por su costo se hace difícil su incorporación en lecherías tropicales con el fin de atender mejoras en el suministro de alimento; que para el caso de Costa Rica representa entre el 50 a 60 % de los costos de producción de las fincas.

Asimismo, el alto costo de estas tecnologías y su fabricación principalmente para empresas con altos volúmenes de producción (500 o más vacas en ordeño); de hecho, ha provocado que sus principales beneficiarios sean de países que cuentan con subsidios tales como Estados Unidos, Canadá y la Unión Europea. También, porque sus condiciones ideales de producción y volumen (Robledo, 2010) así lo permiten, como lo es el caso de Australia y Nueva Zelanda.

Mejora del estudio del diseño de la dieta

Debido a que, muchas de estas propuestas comerciales no son viables para una cantidad importante de productores que no cumplen con las características para la cual han sido diseñados estos sistemas. Entonces, es aquí donde nace la iniciativa de mejorar el estudio del diseño de la dieta bajo métodos que avancen hacia la individualización en el uso de granos de manera accesible para el productor.

Por tanto, desde la perspectiva de opciones tecnológicas viables, la industria primaria de leche a nivel tropical; principalmente la que depende de productores medianos y pequeños, no cuenta con procedimientos formales que permitan desplegar la nutrición de precisión dentro de las fincas lecheras.

Además, que permitan que las dietas y raciones se actualicen con mayor frecuencia y siempre apuntando hacia la individualización en la alimentación.

Por lo tanto, estos mecanismos deben estar apoyados en un marco de baja inversión en tecnologías que confieran un balance entre la capacidad biológica y económica de la empresa; y busquen la reducción del desperdicio de materias primas.

Ante lo anterior, el proyecto de Nutrición de Precisión de la Universidad de Costa Rica estudia el problema a través del trabajo en tres diferentes áreas que responden a tres diferentes preguntas:

Primera pregunta: ¿Cómo calcular el desperdicio en la finca lechera?

Calcular cómo medir experimentalmente el desperdicio y explicarlo en un lenguaje comprensible, correspondió a uno de los principales retos a través del cual los investigadores se dieron a la tarea de probar alternativas y métodos disponibles; como por ejemplo modelos matemáticos complejos aplicados previamente en áreas como la manufactura y los servicios.

Medición de la imprecisión del suministro

Dentro de los métodos desarrollados en el proyecto, se logró medir la imprecisión del suministro desde diferentes ángulos. Como resultado, se mostró mediante la siguiente gráfica, que el comportamiento de la precisión es un fenómeno que no solamente tiene importancia económica y es medible; sino que se comporta en “oleadas” sucesivas de mayor o menor precisión influenciados por una cantidad muy grande de variables desde administrativas hasta climatológicas.

De igual forma se muestra que tanto a nivel individual existen distancias importantes y a nivel grupal también se muestran ineficiencias “colectivas” producto de características comunes entre las vacas.

Por ejemplo, como el pasto que consumen en determinados momentos del año y que varía de calidad según las prácticas agronómicas.

Gráfico del comportamiento de la precisión de una unidad de producción lechera
Figura 3. Comportamiento de la precisión de un hato en un periodo de 90 días.

Entonces, cada punto azul representa la ubicación del suministro versus la oferta precisa (línea roja); también se presentan 90 días de medición (eje X) de un grupo de 45 vacas lecheras. Obsérvese qué tanto se alejan o acercan los puntos azules de la línea roja.

Si la precisión fuese total o 100 %, los puntos azules estarían muy cerca de la línea roja que representa el acertar al requerimiento de cada vaca. (Eje Y: desperdicio representado en calorías totales por hato).

¿Cómo medir masivamente algo que se mide poco?

Uno de los principales retos que tuvieron los investigadores fue el medir masivamente algo que se mide poco; con el fin de conocer el universo de la impresión, según indica.

Así en la foto, se observa personal de investigación de la Estación Experimental Alfredo Volio en una de las fases del proyecto; donde con propósitos experimentales, se aspiran los residuos de los comederos en una etapa del proceso de producción de leche.

Persona aspirando el alimento sobrante (desperdicios) de un comedero dentro de una sala de ordeño
Figura 4. “Medir y medir, para comprender… La búsqueda de métodos de medición de la imprecisión nutricional requiere de estrategias de campo que permitan cuantificar y traducir el desperdicio de materias primas en números económicos, sin esto no podemos dimensionar la problemática”. Ing. David Mora, director del proyecto de Nutrición de Precisión.

Es importante resaltar que el medir este problema implica aplicar técnicas que continúan optimizándose a medida que se comprende mejor el tema; lo cual conlleva a proponer soluciones que responden a la segunda pregunta:

Segunda pregunta: ¿Cuál es el impacto económico de los micro desperdicios sobre el sector lechero?

A través de los modelos trabajados, los investigadores pudieron estimar el problema a nivel de finca pecuaria y a nivel sectorial. Cómo resultado se encontró que el dato presentado anteriormente de ineficiencia anual está estimado en $7000 anuales, cifra que refleja una necesidad de continuar midiendo su impacto para verificar su valor en diferentes entornos de producción.

Si bien este último dato es una estimación bajo los modelos creados por la UCR; actualmente se trabaja en el diseño y aplicación de muestreos que permitan cuantificar la precisión nutricional en una cantidad importante de fincas lecheras.

Tercera pregunta: ¿Tecnologías de bajo costo en nutrición de precisión, son accesibles para fincas tropicales?

Esta es una de las etapas más interesantes del proyecto a través de la cual se estudian diferentes estrategias como el diseño y prueba de sistemas informáticos de bajo costo; así como de programación simplificada y hardware accesible que permitan actualizar con mayor frecuencia las variables del animal. Además de suministrarles alimento a través de casetas con lógica simplificada.

El papel del productor lechero

Así como en el resto de las actividades agropecuarias, la innovación en tecnologías para agricultura de precisión poco a poco va ganando adeptos conforme su eficiencia va convenciendo a los usuarios.

Por lo tanto, el productor lechero debe conocer que la migración a sistemas de producción más precisos es una realidad inevitable para asegurar las mejoras económicas y ambientales que permiten este tipo de avances; dado que debe existir un equilibrio y conocimiento claro entre las propuestas tecnológicas y los beneficios que realmente persiguen.

Asimismo, toda tecnología debe validarse para cada caso particular, por lo que nunca se debe incorporar un nuevo método sin las estimaciones de rigor. Es por ello que dentro de la amplitud de investigaciones que se efectúan se busca comprender mejor y tutelar la viabilidad económica de la implementación de estos sistemas desde una perspectiva científica.

En tal sentido, los investigadores consideran que construir herramientas o sistemas de alimentación individualizada; por ende debe venir integrado de la mano de un método de gestión de parte del nutricionista/zootecnista.

Para lo cual el proyecto de investigación en nutrición de precisión de la UCR también trabaja en el desarrollo y validación de métodos de gestión profesional; con el propósito de dar su aporte en visibilizar el abordaje de un nuevo tipo de ineficiencia para el productor que podría permitir el avance hacia una nutrición lechera más esbelta.

Compilador: Ing. Zootecnista David Mora Valverde MSc en Ingeniería Industrial Universidad de Costa Rica

Si desea conocer más a fondo sobre Nutrición de precisión lechera puede escribir al correo: david.mora@ucr.ac.cr

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Ganadería de leche en 2 minutos
Propiedades y beneficios de la leche
Post e infografías de la nutrición de precisión en el ganado lechero

Una vaca holstein en potrero

Vacas alimentándose en comederos

Dos vacas mirando fijamente

Un morro o nariz de un vacuno

Hombre alimentando con precisión a su rebaño de bovinos

Vaca marrón con blanco alimentándose

Grupo de vacas marrón con blanco alimentándose desde el comedero lineal

Vacas con terneros alimentándose

Vacas mestizas comiendo material verde repicado en comedero lineal

Terneros en un potrero

Vacas paradas y otras echadas en corral

Vacas comiendo de forma lineal

Una vaca mirando de frente

Galería de imágenes de la nutrición de precisión en el ganado lechero

 

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