sur le fonctionnement de la panse des bovins

Station fédérale de recherches en production animale de Posieux

Directrice: Danielle Gagnaux

Influence de la qualité de l'herbe

sur le fonctionnement de la panse des bovins

R. DACCORD, P. AMRHYN et J. VLAD, Station _. fédérale de recherches en production animale, CH-1725 Pos ieux

Introduction

Pendant la période de végétation, la part de l'herbe dans la ration de nos bovins est importante. Et cette part va rester prépondérante, même si le coût des céréales diminue. Ainsi, la qualité de l'herbe a une grande influence sur le métabolisme de l'animal.

La principale composante de la qualité de l'herbe est sa valeur énergétique, qui en est aussi le facteur limitant essentiel.

Cette valeur dépend principalement de la teneur et de la digestibilité des cons- tituants pariétaux de l'herbe. La valeur azotée, caractérisée par les teneurs en matière azotée et en protéines absorba- bles dans l'intestin, est la deuxième composante. Lorsque l'herbe est ingé- rée à un stade de développement pré- coce dans le but de couvrir la majeure partie des besoins énergétiques de la vache en lactation, une troisième com- posante de la qualité de l'herbe prend de l'importance: c'est sa structure ou fibrosité.

Jusqu' à présent, on n'a pas réussi à définir précisément la structure d'une ration pour ruminant (SAUVANT et al., 1990). La structure ou fibrosité d'un fourrage dépend non seulement de sa teneur en constituants pariétaux, mais aussi de la proportion de ses particules qui sont assez rigides ou fibreuses pour stimuler la salivation et la rumination.

A un stade précoce, la structure de l'herbe est faible, mais sa valeur éner- gétique élevée. Inversement, à un stade tardif, sa structure est fibreuse et sa va- leur énergétique faible. Ainsi, trouver la structure optimale est souvent diffi- cile lorsque la concentration en énergie de la ration doit être élevée pour satis- faire des besoins importants.

Déroulement des essais

Pour préciser l'influence de la structure de l'herbe sur le fonctionnement du tube digestif, en particulier de la panse, des essais ont été réalisés avec l'objec-

tif de mieux comprendre les effets du stade de développement de l'herbe et de sa complémentation avec de l'orge sur les fermentations microbiennes dans la panse. Jouant un rôle prépondérant dans la digestion des aliments chez le ruminant, ces fermentations ont pu être étudiées grâce à des bovins porteurs d'une fistule de la panse. Celle-ci per- met un accès direct dans la panse, sans désagrément pour l'animal.

Provenant de la même prairie utilisée en '), coupe, de l' herbe «précoce» ( stade de développement mi-précoce) ou de l'herbe «tardive» ( stade mi-tardif) fut donnée seule ou avec un complément d'orge représentant environ 30% de la matière sèche de la ration. Chaque type d'herbe fut distribué en deux repas journaliers à trois bovins fistules, en quantités telles que les refus ne de- vaient pas excéder les 10% environ de la ration offerte. Grâce à un système d'enregistrement en continu (GENOUD, 1997), l'évolution du pH de la masse alimentaire en fermentation fut suivie directement dans la panse. Cette mesu- re intègre les effets de la production de salive, d'acides gras volatils et d'ammo- niaque.

Le pH ruminai, indicateur des fermentations

microbiennes

Après analyses, la composition chimi- que et la valeur nutritive des deux types d'herbe étaient moins différentes que ce qui avait été prévu (tabl. 1). Le niveau de consommation fut faible parce que les animaux n'étaient pas en produc- tion (tabl. 2). Toutes les rations étaient Résumé

L'herbe ingérée à un stade précoce a une valeur nutritive élevée, mais elle présente souvent une structure insuffisante. L'enregistrement en con- tinu du pH ruminal chez des bovins recevant une ration d'herbe a bien démontré la diminution du pH après le repas. Cette diminution était plus rapide avec de l'herbe fauchée au stade précoce qu'au stade tardif. Un complément d'orge a encore accéléré la baisse du pH. Lorsqu'une herbe jeune est consommée en grandes quantités par la vache laitière, il est important de compenser son manque de structure par un apport de fourrage sec. Celui-ci doit avoir une structure maximale pour une teneur en énergie supérieure à 4,9 MJ NEL/kg de matière sèche. Riche en gra- minées, ce foin régularise les fermentations microbiennes et n'encombre pas le tube digestif.

Tableau 1. Composition chimique et valeur nutritive de l'herbe et de l'orge (g ou MJ/kg). riches en matière azotée et pauvres en constituants pariétaux (tabl. 3). La com- plémentation avec l'orge a dilué les teneurs en matière azotée et en consti- tuants pariétaux.

Avec l'herbe précoce seule, le pH s'est abaissé rapidement (fig. 1). Sa valeur minimale de 6,3 fut atteinte environ 340 minutes après le repas. Le stade de développement plus tardif n'a pas causé une évolution du pH très différente, probablement à cause de la composi- tion chimique peu différente de l'herbe tardive (fig. 2). La valeur minimale est la même, mais elle fut atteinte plus tard et la courbe est remontée plus rapide- ment après son inflexion. Le complé- ment d'orge a provoqué une baisse gé-

L'herbe provenait de la 2e coupe d'une prairie semée (mélange 440). L'âge moyen des repousses de l'herbe «précoce» neralisee du pH. La valeur minimale

était de 31 jours (stade de développement 3) et celui de l'herbe «tardive» de 54 jours (stade de développement 5). La

est lus faible que celle observée avec

composition botanique des deux types d'herbe était dominée par les légumineuses (> 75 % dans la matière fraîche). p q

l'herbe seule et elle fut atteinte plus ra- Tableau 2. Consommation des rations expérimentales. pidement. Ces effets sont encore plus marqués avec l'herbe tardive, en partie peut-être à cause de la consommation supérieure d'orge.

Globalement, le pH n'a pas atteint des valeurs inférieures à 6,0 qui délimitent une zone où la cellulolyse n'est plus op- timale et où les risques d'acidose aug- mentent (fig. 3). Mais, avec la ration d'herbe seule, la chute du pH après le

Sx: erreur standard de la moyenne de la consommation totale pour chaque type d'herbe. repas fut plus rapide et plus importante que celle que l'on imagine habituelle- Tableau 3. Teneurs en nutriments et en énergie des rations expérimentales (g ou MJ/kgMS). ment, même avec une herbe plus jeune.

Critères Herbe précoce Herbe tardive Orge

Matière sèche, % 19,7 16,8 88,2

Dans la matière sèche

Matière organique 888 890 976

Matière azotée 184 175 123

Cellulose brute 215 246 44

Parois (NDF) 336 390 140

Lignocellulose (ADF) 271 307 62

Extractif non azoté 490 470 808

Cendres 112 110 24

Ça 14,3 13,3

P 2,9 2,7

Mg 2,3 2,6

PAI 105 101 102

NEL 6,2 5,8 7,7

NEV 6,4 5,9 8,4

Fourrage Céréale Total

Ration

kg MS/j kg MS/j % kg MS/j S x

Herbe précoce 12,8 12,8 0,4

Herbe précoce + orge 8,8 2,6 23 11,4

Herbe tardive 11,0 11,0 0,4

Herbe tardive + orge 8,2 3,3 29 11,5

Ration Matière

azotée

Cellulose

brute Parois Ligno-

cellulose NEL

Herbe précoce 184 215 336 271 6,2

Herbe précoce +orge 170 176 292 224 6,5

Herbe tardive 175 246 390 307 5,8

Herbe tardive + orge 160 188 318 237 6,4

Avec des niveaux de consommation supérieurs, comme ceux de vaches en lactation, il est probable que les valeurs du pH auraient été nettement plus basses. En particulier au début de la lactation, lorsque la ration d'herbe uti- lisée à un stade précoce doit être com- Dletée Dar des céréales. des risques

pH

—Herbe seule

7.0 --- --Herbe avec orge

6.8

6.6 ... --- --- --

6.4 --- --- - ---

6.2 --- - --- - --- ...

6.0 ---

5.8

-60 0 60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 Temps après le repas du matin, minutes

pH

1

—Herbe seule

7.0 -- Herbe avec orge

6.8 --- --- --- -- ---

6.6 -- - ---- --- --- --- ---

6.4 --- ---- --- - -- --- ---

6.2 --- ---

6.0 --- ---

5.8

-60 0 60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 Temps après le repas du matin, minutes

Fig. 1. Evolution du pH ruminal après l'ingestion d'une ration d'herbe Fig. 2. Evolution du pH ruminai après l'ingestion d'une ration d'herbe seule, fauchée au stade mi-précoce, ou complétée avec de l'orge. seule, fauchée au stade mi-tardif, ou complétée avec de l'orge.

pH 9r

0

7

A

5

4

alcalose

zone de normalité

acidose

d'acidose subclinique existent et ne sont pas suffisamment pris en compte jusqu'à aujourd'hui.

Conséquences

d'une dégradation rapide

Le contenu cellulaire de l'herbe con- sommée à un stade précoce est rapide- ment accessible aux micro-organismes de la panse. En effet, il est peu protégé par la barrière formée par les consti- tuants pariétaux. Ceux-ci ne représen- tent pas encore une part importante de la plante et ils ne sont que faiblement lignifiés. Ces caractéristiques donnent

cellulolyse arnylolyse

à cette herbe d'abord une ingestibilité élevée. Ensuite, sa dégradation dans la panse est rapide, comme le démontrent les hautes valeurs du taux de dispari- tion de sa matière sèche (fig. 4). Cette dégradation intense provoque dans la panse une importante production d'aci- des gras volatils, déterminant une baisse du pH qui peut devenir excessive. Le transit à travers le tube digestif est rapi- de. Parce qu'il y a peu de constituants pariétaux indigestibles et encore beau- coup d'eau à excréter, la consistance des fèces est fluide. Cette fluidité n'est donc pas la conséquence directe de l' éventuel excès en matière azotée de la ration.

La salive: la meilleure substance tampon

Cette chute du pH peut être ralentie par l'ammoniaque produite lors de la dégra- dation de la matière azotée. Avec l'herbe précoce, sa concentration dans la panse a été importante (fig. 5). Dépassant la concentration optimale pour les micro- organismes de la panse qui se situe vers 120 mg/l (JouANY et cil., 1995), l'ammoniaque a une fonction tampon- nante. Celle-ci joue un rôle opportun avec les fourrages utilisés à un stade précoce dont la teneur élevée en éner- gie est souvent liée à une teneur impor- tante en matière azotée. C'est le cas avec l' herbe de cet essai, riche en légu- mineuses.

Mais ce sont les bicarbonates contenus dans la salive qui ont le plus fort pou- voir tampon (ESPINASSE et al., 1995).

La sécrétion salivaire est principale- ment déterminée par la durée de masti- cation durant l' ingestion et la rumina- tion. Cette durée est liée à la structure de l'aliment. Avec une herbe ingérée au stade précoce, la durée de mastica- tion est nettement plus courte qu'avec une herbe du même type utilisée à un stade tardif. Associé à une herbe jeune, un complément de céréales réduit en- core cette durée et ainsi la production de salive, ce qui augmente les risques d'une baisse excessive du pH.

Les effets d'une structure suboptimale de la ration pour la vache laitière peu- vent être fortement diminués en distri- buant les fourrages à volonté et en frac- tionnant les apports d'aliments concen- trés. Voulu dans cet essai avec les bovins Fig. 3. Zones de variation du pH ruminal (d'après RÉMOND et al., 1995).

Taux de disparition, %

$ Herbe au stade mi-précoce

- --- ---

f Herbe au stade mi-tardif ----

0n

0 6 12 18 24 30 36 42 48 Temps d'incubation, h

Fig. 4. Evolution du taux de disparition dans la panse de la matière sèche de l'herbe fauchée au stade mi-précoce ou mi-tardif.

300 NH3, mg/I

$ Herbe au stade mi-précoce f Herbe au stade mi-tardif 250 --- ...

200 ---

150 - - --- --- ---

100 --- --- ---

50

0 60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 Minutes après le repas

Fig. 5. Evolution de la concentration d'ammoniaque dans la panse après l' ingestion d'une ration d'herbe fauchée au stade mi-précoce ou mi-tardif.

100

80

60

40

20

a

herbe faible quantité

précoce de fèces

consistance fluide fermentations

microbiennes

faible durée intenses

de mastication grande quantité

et de rumination de nutriments

pour la production

b

herbe grande quantité

tardive de fèces

consistance ferme fermentations

microbiennes ralenties longue durée

de mastication faible quantité

et de rumination de nutriments

pour la production

Fig. 6. Schéma simplifié du fonctionnement de la panse de la vache laitière quand elle ingère une ration d'herbe: a) à un stade précoce, b) à un stade tardif.

fistulés, l'effet du repas est alors estom- pé. Lorsque la part des céréales est im- portante, leur structure grossière (apla- tissage ou broyage sommaire) augmente peu la salivation, mais freine la vitesse de leur dégradation. Le choix de ces céréales est aussi important. L'amidon de l'orge, du blé et de l'avoine est plus rapidement dégradable que celui du maïs (SAUVANT et al., 1994). Le rem- placement de l'orge par du maïs dans le complément au fourrage diminue la chute du pH après le repas (CHAMBAZ, 1996; DACCORD, 1997).

L'importance d'un complément de fourrage sec

La structure déficiente d'une ration à base d'herbe jeune ne peut étre effica- cement améliorée qu'avec un apport de fourrage sec. La difficulté est de trou- ver des fourrages ayant

a

la fois une structure fibreuse marquée et une valeur énergétique suffisante. Un foin récolté tardivement «4,8 MJ NEL/kg de ma- tière sèche) peut donner à la ration une bonne structure, mais il va encombrer la panse, ce qui fait diminuer le niveau de consommation. Les effets de la paille (3,4 MJ NEL/kg de matière sèche) sont encore plus extrêmes. L'optimum peut être représenté par un foin riche en gra- minées, récolté au stade mi-tardif, qui a une teneur en énergie supérieure

a

4,9 MJ NEL et une teneur en matière azotée inférieure à 110 g/kg de matière sèche. Bien conservé, il doit avoir une palatibilite suffisante pour que la vache puisse consommer sans problème une portion représentant entre 10 et 20/0 de la matière sèche totale ingérée. Ce complément bénéfique de fourrage sec durant l'affouragement de l'herbe né- cessite une production fourragère am- plement mesurée.

Souvent utilisée en été, la plante entiè- re de maïs déshydratée peut diluer les teneurs excessives en matière azotée de l'herbe, mais elle n'améliore guère une structure déficiente parce que ses parti- cules sont en général trop fines. S'il n'a pas été coupé trop finement à la ré- colte et déchiqueté au désilage, l'ensi- lage de maïs peut avoir un effet positif sur la structure de la ration d'herbe.

Cet effet est d'autant plus marqué que la plante de maïs est lignifiée à la suite d'une récolte trop tardive.

Dans les aliments concentrés, seule une addition de substances tampons effica- ces est capable de pallier une produc- tion salivaire insuffisante due

a

une structure de la ration déficiente. Devant encore étre confirmés dans la pratique,

des résultats récents ont montré que l'addition dans l'aliment concentré de certaines levures est capable de stabili- ser le pH dans la panse (CHAUCHEYRAS et al., 1996). L'emploi de ces substan- ces n'est économique que s'il est limité au début de la lactation avec des ra- tions dont la structure est difficile à améliorer.

Conclusions

• Les effets de la structure de l'herbe ne doivent être ni sous-estimés ni sures- timés. Ils peuvent avoir des consé- quences négatives sur l'état de santé de la vache laitière (acidose, four- bure, torsion de la caillette) lorsque ses besoins sont importants et lors- que l'herbe est utilisée à un stade précoce. Un complément de céréa- les amplifie encore les effets d'un manque de structure de l'herbe.

• L' herbe jeune a une ingestibilité et une digestibilité élevées, souvent couplées à une structure faible. Les fermentations microbiennes inten- ses produisent de grandes quantités de précurseurs pour la synthèse du lait (fig. 6a), mais elles peuvent aussi provoquer des chutes de pH excessives. Avec ce type d'herbe, un complément de fourrage sec de qualité suffisante est nécessaire pour régulariser les fermentations et le transit.

• Les problèmes liés à une structure insuffisante n'existent pas avec de l'herbe utilisée à un stade tardif.

Celle-ci a une ingestibilité faible

(fig. 6b). La production d'acides gras volatils n'est pas élevée, ce qui entraîne une baisse peu prononcée du pH. De plus, celui-ci est forte- ment tamponné par une sécrétion sa- livaire abondante. Encombrant long- temps la panse, cette herbe transite lentement

a

travers le tube digestif.

Elle produit peu de nutriments pour la production laitière, mais beaucoup de fèces. Leur consistance est ferme parce qu'elles contiennent une gran- de quantité de constituants pariétaux indigestibles. Cette herbe n'est opti- male que pour des vaches en fin de lactation ou taries. Son avantage est de ne pas les surcharger en énergie et en matière azotée.

Bibliographie

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SAUVANT D., CHAPOUTOT P., ARCHIMFDF H., 1994. La digestion des amidons par les rumi- nants et ses conséquences. INRA Prod. Aiiini.

7, 115-124.

Zusammenfassung

Einfluss der Qualitt von Wiesenfutter auf die Pansenfunktion

Früh geschnittenes Gras weist einen hohen Ndhrwert auf. Es besitzt jedoch oft eine ungenügende Struktur. Diese hat zur Folge, dass der Pansen nicht optimal arbeiten kann. Wie kontinuierliche in sitit Messungen zeigen, fdllt der pH-Wert im Pansen von mit Gras gefütterten Kühen kurz nach der Fütterung deutlich ab. Bei früh geschnitte- nem Gras (Entwicklungsstadium 3) sinkt dabei der Wert schneller ab als bei spdt geerntetem Gras (Stadium 5). Die Zufütterung von Gerste beschleunigt den Abfall des pH-Wertes.

Bei einem hohen Verzehr von früh geschnittenem Gras muss der Milchkuh zusdtzlich Dürrfutter verfüttert werden, um die fehlende Struktur zu erganzen. Das Dürrfutter soll eine maximale Struktur bei einer Energiekonzentration von mehr als 4,9 MJ NEL pro kg Trockensubstanz aufweisen. Dieses grdserreiche Dürrfutter reguliert die Pan- senfermentation, ohne die Futterpassage zu verlangsamen.

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Summary

Influence of grass quality on the functioning of the rumen

Early cut grass has a high nutritive value, but a poor physical structure which is not optimal for the functioning of the rumen.

Continuous recording of the ruminal pH with cattle receiving a ration of grass demonstrated a rapid decrease of pH after the meal. This decrease was more marked with early cut grass than with late cut grass. It was enhanced by a supplement of barley.

When early cut grass is fed to the dairy cow as the main constituent of the ration, it is important to compensate its deficient structure with a supplement of hay. Its energy value should be greater than 4.9 MJ NEL/kg dry matter and it should present a maximal physical structure.

Key words: grass, physical structure, ruminal pH