Fernando Duarte Vera *^1,2, Carlos Sandoval Castro ² y Luis Sarmiento Franco ²

¹ Campo Experimental Mocochá, Centro de Investigación Regional del Sureste, INIFAP. Km 15 Carr. Mérida-Baca, Yucatán, México. Tel: (991)91-30005; Fax: (9999)9263045. E-mail: fduarte53@yahoo.com.mx

² Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia, Universidad Autónoma de Yucatán, Mérida, Yucatán, México. E-mail: ccastro@tunku.uady.mx-fsarmien@tunku.uady.mx

RESUMEN

Se evaluó el modelo de carbohidratos y proteínas netas de la Universidad de Cornell para ovinos (CNCPS-S), en cuanto a su capacidad para predecir la ganancia de peso vivo y el consumo de alimento en ovinos de pelo. Se utilizó una base de datos con información procedente de 29 experimentos, con un total de 1189 ovinos Pelibuey y 93 dietas. Los datos se agruparon por sexo y se analizó la capacidad predictiva del modelo considerando como principales indicadores los coeficientes de correlación (r) y de regresión lineal (r²), el error estándar de la estimación (MSE), el coeficiente de concordancia de la correlación (C_b y P_c), la media mínimo cuadrática del error de la predicción (MSEP), la eficiencia del modelo (MEF), y el coeficiente de determinación del modelo (CD). La predicción de la ganancia de peso vivo fue subestimada por el modelo. La r, r² y el C_b fueron mayores en las hembras que en los machos, con valores de 0,84; 0,71; 0,87; y 0,69; 0,48; 0,79, respectivamente, los valores de MEF indican una mayor eficiencia para los machos que en las hembras con valores de -0,004 y 0,443, respectivamente; el MSE fue menor en las hembras que en los machos, al igual que la MSEP y el CD, éste último cercano a la unidad, indicando una mejor predicción del modelo. Se concluye que el CNCPS-S fue más exacto en hembras pero más preciso en machos para predecir la ganancia de peso vivo en ovinos Pelibuey. La evaluación del modelo sugiere que el CNCPS-S puede emplearse para predecir la ganancia de peso en ovinos Pelibuey, sin embargo es necesario hacer adecuaciones para mejorar su capacidad de predicción en esta raza.

Palabras clave: Ovinos Pelibuey, evaluación del modelo CNCPS-S.

Evaluation of the CNCPS-S Model to Predict the Pelibuey Sheep Growth.

ABSTRACT

The Cornell Net Carbohydrate and protein System for sheep (CNCPS-S) was evaluated on its prediction capacity for daily weight gain and food intake of hair sheep. A data base containing information from 29 experiments, 1189 Pelibuey sheep and 93 diets was utilized. Data were grouped by sex, model adequacy was analyzed using correlation and lineal regression analysis (r and r²), the mean square error or standard error of the estimate (MSE), the concordance correlation coefficient (CCC, “C_b y P_c “), the mean square error of prediction (MSEP), the model efficiency (MEF), and the determination coefficient of the model (CD). Daily gain prediction was sub estimated by the model. The r, r² and C_b were higher in females than males with values of 0.84, 0.71, 0.87, 0.48, y 0.69, 0.79, respectively, the MEF values indicated a better efficiency with males as compared with females with values of -0.004 y 0.443, respectively; ewes have lower MSE than males, similarly MSEP and CD, the last one closer to the unity, indicated a better prediction by the model. It was concluded that the CNCPS-S model was more accurate for females and more precise for males. The evaluation of the model indicated that the CNCPS-S can be used for predicting daily gain on hair sheep, however some adjustments are needed in order to improve the estimations with hair sheep.

Recibido: 22 / 09 / 2006. Aceptado: 30 / 07 / 2007.

INTRODUCCIÓN

Los sistemas utilizados para predecir los requerimientos de nutrimentos en los animales y el suministro de ingredientes, han evolucionado con el tiempo en función del estado del conocimiento de los procesos biológicos y de la habilidad para predecir éstos bajo condiciones de campo. El modelo propuesto por el National Research Council (NRC) [43], predice los requerimientos y el desempeño productivo a partir de una dieta determinada, considerando el tamaño metabólico corporal, composición de los tejidos y de la leche, así como la composición química del alimento. Otros modelos [3, 4, 13, 33], han incorporado efectos que permiten explicar mejor la variación en el desempeño productivo. Algunos de éstos son: la disminución en la digestibilidad a nivel ruminal ocasionada por aumento en el consumo o en el contenido de fibra, la variación de las necesidades de proteína debido a la concepción de los sistemas que consideran el nitrógeno ruminal y la proteína degradable utilizados para predecir la producción de proteína microbiana, a través de la estimación del consumo de materia orgánica fermentable [2-4, 9, 13, 33, 43]. Sin embargo, estos sistemas se basan en cálculos estáticos de la degradación de los carbohidratos y proteínas y el rendimiento de la proteína microbial, sin tomar en cuenta los requerimientos para el mantenimiento de los microorganismos y el N reciclados en el rumen [22].

El modelo de carbohidratos y proteínas netas de la Universidad de Cornell (Cornell Net Carbohydrate and Protein System; CNCPS), es un modelo matemático desarrollado para evaluar dietas y el comportamiento animal, basado en principios de la función ruminal, el crecimiento microbial, la digestión y el pasaje de alimentos y la fisiología del animal [23]; considera también el efecto del medio ambiente y factores de manejo específicos y ha sido usado como herramienta para hacer más eficiente el uso de forrajes y disminuir el costo de la suplementación [54].

En el CNCPS, las predicciones de requerimientos para ganado bovino, se modificaron para usarse en ovinos [10] (CNCPS-S), prediciendo las necesidades energéticas con énfasis en la lactación. Este modelo mecanístico, predice valores biológicos del alimento y del crecimiento microbial, considerando la relación entre la tasa de degradación de carbohidratos estructurales y no estructurales, la tasa de pasaje del alimento y la disponibilidad de N proteico y no proteico en el rumen [11]

Estos modelos fueron elaborados empleando ecuaciones de predicción con datos procedentes de forrajes, pastos y razas de ovinos lanares, que junto con la diferencia de las condiciones climáticas (principalmente temperatura y humedad), sugieren la necesidad de evaluar los modelos de predicción con ovinos de pelo en áreas tropicales. El objetivo del presente trabajo fue evaluar el modelo CNCPS-S como herramienta para predecir la ganancia de peso vivo de ovinos Pelibuey durante la etapa de crecimiento en clima tropical.

MATERIALES Y MÉTODOS

El trabajo se realizó en la Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia de la Universidad Autónoma de Yucatán, ubicada en Xmatkuil, municipio de Mérida, Yucatán, México

Se efectuó una revisión bibliográfica en el área de nutrición de ovinos de pelo en regiones tropicales, seleccionando 29 experimentos [6-8, 14-20, 24-31, 34-37, 41, 42, 46-49, 51] realizados con un total de 1189 ovinos de la raza Pelibuey durante la etapa de crecimiento-finalización, de los cuales 26 trabajos emplearon ovinos Pelibuey de raza pura y 3 trabajos utilizaron ovinos cruzados de Pelibuey con razas paternas lanares (Dorset, Hampshire o Suffolk). El 83% de los experimentos se realizó con machos durante la etapa de crecimiento, el 7% con hembras en crecimiento y el 10% con hembras al inicio de la etapa de gestación. En la mayoría de los trabajos se utilizaron dietas integrales y solamente el 3% incluyó un concentrado ofrecido en relación al peso vivo como complemento alimenticio y forraje a libertad. El peso vivo de los animales y la edad al inicio de los experimentos fueron muy variables, con valores promedio de 21,6 kg y 0,5 años en machos y de 27 kg y 2,5 años en las hembras. Cabe mencionar que, tanto el peso como la edad de las hembras fueron mayores, debido a que solamente dos de los trabajos incluyeron hembras en crecimiento (TABLA I). Esto hace que el índice de madurez considerado en la ecuación (2) para calcular el contenido de energía en la ganancia de peso vivo vacío, fuese mayor en las hembras que en los machos. Para el cálculo de este índice, se consideró que el peso vivo maduro de las hembras es de 31,5 kg y en el caso de machos Pelibuey es de 46 kg, de acuerdo a la información de Berruecos [5]. Con esta información se elaboró una base de datos con un total de 93 dietas y la información requerida para evaluar el modelo CNCPS-S.

Los datos sobre la composición de alimentos, se obtuvieron de la librería tropical del CNCPS [52] y de tablas de composición de alimentos del NRC [44] para valores de total de nutrimentos digestibles (TND), fibra detergente neutro (FDN) y fibra detergente neutro efectiva (FDNe), de los ingredientes que no se encontraron en la primera fuente. Cuando alguno de los ingredientes no se encontró en ninguna de las fuentes mencionadas para obtener valores específicos como el porcentaje de fibra detergente neutro efectiva, el porcentaje de proteína indigestible u otros, se tomaron valores de otros ingredientes del mismo tipo y cuya composición química era similar en la librería tropical del CNCPS [52] con la finalidad de poder calcular el aporte total de la dieta e ingresar los datos para correr el modelo. Cuando esto no fue posible, no se consideró la dieta para el análisis correspondiente en la base de datos.

En los trabajos revisados que no reportaron la composición nutricional de la dieta integral, sino únicamente la del suplemento ofrecido como parte de la ración [6, 46, 49], se volvieron a calcular las dietas incluyendo al forraje para estimar el porcentaje de proteína cruda y la energía metabolizable contenida en la materia seca del total de la ración; posteriormente se estimó el consumo de energía por animal por día en Mcal de EM.

El peso vivo se estimó como el promedio entre el peso de los animales al inicio de los experimentos y el peso al final de los mismos; este dato sirvió para calcular el peso vacío y el peso metabólico en cada una de las pruebas. Se presentan algunas ecuaciones del CNCPS-S, con la finalidad de hacer más explícita la metodología que se empleó en el presente trabajo.

Para calcular la ganancia de peso vivo (ADG), se empleó la ecuación propuesta por Cannas y col. [10].

ADG = RE/EVG X 0,92         (1)

donde:

ADG = ganancia diaria promedio (kg/día)

RE = energía neta disponible para ganancia (Mcal/día)

EVG = contenido de energía en la ganancia de peso “vacío” (equivalente a 0,92 de la ganancia de peso diaria) en Mcal de EN_g/kg

     (2)

donde:

L = nivel de alimentación en múltiplos de ME_m menos una unidad (Mcal/Mcal)

Z₁ = 16,5 (valor para razas de borregos más magras en relación a la merino)

P = Índice de madurez.

Para calcular la energía neta para mantenimiento (NE_m), se utilizó la ecuación de Cannas y col. [10], y que a continuación de describe:

EM_m= [ SB9W^0,75 x a1 x a2 + exp (-0,03 x AGE)] + (-0,09 x MEI x k_m) + ACT + NE_mes + UREA/k_m     (3)

donde:

Em_m  = requerimiento de energía metabolizable para el metabolismo basal en Mcal/día

a1  = requerimiento de energía para mantener la termorregulación, por Kg de peso metabólico para el metabolismo de ayuno (0,062 Mcal EM_m/kg^0,75).

a2  = factor de ajuste por efecto de temperatura ambiental (1 + 0,0091 x C°) siendo C° = 20 - a la temperatura promedio del mes anterior en C°.

exp (-0,03 x AGE) = expresión exponencial para ajuste de edad en años, sobre los requerimientos de mantenimiento decreciendo el requerimiento de 0,062 a 0,0519 EM_m/kg^0,75 “vacío” (SBW^0,75) en animales entre 0 y 6 años.

MEI = consumo de EM en Mcal por día

k_m  = coeficiente de eficiencia en la utilización de la energía, fijo a 0,644.

ACT  = efecto de la actividad sobre los requerimientos para mantenimiento en Mcal/día. Incluye las actividades mínimas de comer, rumiar, cambios de postura y caminar.

NE_mes  = Estimación de energía adicional a la de mantenimiento, para equilibrar el estrés por frío.

UREA = costo energético en Mcal EM_m para eliminar el excedente de N como urea.

Para la predicción de la eficiencia del uso de la energía para ganancia de peso (k_g), se utilizó la ecuación propuesta por Cannas [11], y que a continuación se presenta:

 

donde:

REp = proporción de la energía de la proteína en la energía neta para ganancia (Mcal/Mcal).

Cabe mencionar que, este submodelo no contempla el efecto de raza y sexo como el modelo CNCPS para bovinos, debido a que estudios previos sostienen que la variación en los requerimientos de mantenimiento, dependen del plano de nutrición dentro de animales de una misma raza, (Olthoff y col., 1989 Freetly y col., 2002, citados por Cannas y col. [10]).

No se consideró necesario incluir el factor de ajuste para el efecto de estrés por frío (NE_mes) debido a las diferencias climáticas existentes entre el lugar de origen y las regiones tropicales.

Los modelos para crecimiento y consumo voluntario se presentan a continuación. Las ecuaciones para calcular los valores de ER y EVG son las mismas que las (3) y (2), respectivamente.

FBWc = [RE/(0,92 x EVG)] x 1,000   (5)

DMI = 0,065 X FBW^0,75   (6)

La información se analizó por separado para hembras y machos, y para el conjunto de datos. Para la evaluación del modelo, se utilizaron varios indicadores de acuerdo a la metodología sugerida por Tedeschi [53]:

• ]]> Previa comprobación de linealidad mediante el paquete estadístico SAS [50]. Se realizó un análisis de “regresión lineal” donde se consideraron los valores observados en el eje de las “y”, debido a que estos valores contienen la variación natural y los valores predichos por el modelo en el eje de las x, dado que son determinísticos y no tienen una variación al azar [32, 38, 39].

• El error estándar de la estimación (MSE) es un indicador que se emplea para validar el modelo, sobre todo cuando se comparan varios modelos matemáticos [1].

• El coeficiente de concordancia de la correlación (CCC), apropiado para variables continuas [12], evalúa la exactitud (Cb) y la precisión (^Pc) simultáneamente [53].

• La media mínima cuadrática del error de la predicción, (MSEP), junto con el MSE, miden la exactitud del modelo.

• La eficiencia del modelo (MEF), y el coeficiente de determinación del modelo (CD), son indicadores que evalúan que tan adecuado es el modelo empleado [53].

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Los valores para ganancia de peso vivo en la base de datos, tienen un rango muy amplio por el diseño mismo de los experimentos, habiendo casos en los que el aporte de nutrimentos limitó el crecimiento de los animales e incluso ocasionó la pérdida de peso. En contraste, en varios trabajos se observaron ganancias de peso vivo superiores a los 300 g por día en los machos.

El coeficiente de correlación entre la ganancia de peso observada y la calculada, fue altamente significativo (P<0,01) tanto en machos como en hembras; sin embargo, hay que tomar en cuenta que un alto coeficiente de correlación, no indica que la línea estimada de regresión sea un indicador adecuado del modelo, sobre todo si la relación no es lineal [53]; en este caso, el análisis de los datos indica que solo para las hembras, existe una tendencia cuadrática con un valor de la r² de 0,099, equivalente al 10% de la r² total que fue de 0,914; sin embargo, esta tendencia puede deberse al reducido número de observaciones de los cuales uno de los puntos parece tener mayor influencia, como se puede apreciar en la FIG. 2. En el caso de los machos, el componente parcial de la r² fue prácticamente nulo con un valor de 0,00001, por lo que la respuesta fue lineal (FIG. 1), con un valor de la r² total de 0,495, valor inferior comparado con el obtenido con las hembras. El consumo de materia seca observado fue ligeramente superior a lo que se reporta en la literatura, así por ejemplo, para borregos de 30 kg con una ganancia de peso vivo de 295 g, el NRC [45] estima un consumo de materia seca de 1,3 kg, equivalente al 4% del peso vivo, mientras que el promedio de lo observado equivale al 4,6%; esta diferencia se incrementó en los animales más pesados, 4,0 y 5,3% del peso vivo para el NRC y observado, respectivamente. Esta situación es similar en las hembras en donde la diferencia se incrementa en animales más pesados.

El CNCPS-S, predice la digestibilidad cuando el pH ruminal es de 6,2 o mayor, y para las dietas con alto contenido de granos, considera la posibilidad de incluir en el modelo el efecto de ionóforos o moduladores de la fermentación ruminal, sin embargo, esta información no se tiene en la mayoría de los experimentos de la base de datos por lo cual no se consideró. Es importante señalar que en el CNCPS-S la predicción de la digestibilidad de la dieta está fuertemente influenciada por el pH ruminal [10], y dado que la mayoría de las dietas de la base de datos tienen niveles altos de grano, es posible que el pH ruminal en los animales haya estado por debajo de 6,2 y por lo tanto, afectar negativamente la digestibilidad; esto daría como consecuencia, una disminución en disponibilidad de energía para el animal y por lo tanto, predecir menores ganancias de peso vivo, como se aprecia en la TABLA II. Por otro lado, el balance de nitrógeno en el rumen fue positivo en general, con una media de 8,1 (TABLA II); solamente 5 de las 93 dietas tuvieron resultados negativos que correspondieron a dietas con niveles bajos de proteína cruda (de 5 a 9%), sin embargo, la diferencia en la predicción de la GDP en estos casos respecto a la observada, es incluso menor a la desviación estándar de la media y se considera que no afectan los resultados globales.

Los indicadores para la evaluación del modelo, se presentan en la TABLA III. La predicción de la ganancia de peso vivo en el CNCPS-S está subestimada, con relación a los datos observados. Sin embargo, hay que considerar que existen varios factores que pueden contribuir a que la predicción en la ganancia de peso esté subestimada; por ejemplo: es posible que el cálculo del valor energético de las dietas empleadas tenga sesgo, debido a que son pocos los experimentos en el trópico que determinan el valor energético real de los ingredientes y dietas, prácticamente todos los reportes del valor energético están basados en las tablas de composición de alimentos disponibles y que en el caso particular de insumos regionales como desechos orgánicos (pollinaza, cerdaza, etc.), esquilmos agrícolas, subproductos como la melaza o incluso productos como la yuca, la información nutricional es incompleta e insuficiente, al menos en los componentes que requiere el CNCPS-S para alimentar los sub-modelos de predicción. En estas circunstancias, no sería un error del modelo, sino del cálculo del valor energético de la dieta y como consecuencia, del aporte y consumo real de energía y por lo tanto, la predicción de la ganancia de peso vivo sería menor. Otra posibilidad sería, que los requerimientos de energía para el mantenimiento estuvieran sobreestimados, quedando de esta manera una mayor cantidad de energía disponible para ganancia de peso, como se menciona en el trabajo de Cannas y col. [11]. En este sentido, es posible que el menor peso vivo que tienen los ovinos de la raza Pelibuey en comparación con las razas de clima templado, y su correspondiente índice de madurez, hayan influido parcialmente la predicción de la ganancia de peso en el modelo.

La diferencia entre la r² y la r² “resistente” fue de un 30% inferior en los machos y 15% superior en las hembras, indicando que al usar la mediana en lugar de la media y minimizar el efecto de los valores extremos calculados por el modelo, mejoró la respuesta de las hembras solamente. Es posible que esto se deba en parte, a que en los machos hay un mayor número de observaciones, de las cuales varios datos se localizan por arriba de lo esperado en el modelo (FIG. 1), en cambio, en el caso de las hembras, los “valores extremos” (ubicados en el extremo superior derecho de la gráfica en la FIG. 2), son menores y al minimizar el efecto de estos datos mejora el valor de la r² “resistente” en el porcentaje mencionado anteriormente. Estos puntos corresponden a trabajos donde se emplearon hembras en crecimiento, alimentadas con dietas integrales que contenían entre 2,68 y 2,8 Mcal de EM/kg de materia seca, lo cual permitió que las ganancias de peso vivo fueran superiores a las de los otros experimentos, cuyos valores energéticos fluctuaron entre 2,05 y 2,43 Mcal de EM.

La desviación de la media como porcentaje de lo observado, presenta valores más bajos en los machos, indicando una mayor precisión del modelo. La media del error de la predicción (MSEP) presenta un valor más bajo en las hembras, lo que junto con el del coeficiente de determinación (CD), este último cercano a la unidad, indican una mejor predicción del modelo.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

El CNCPS-S fue más exacto en hembras pero más preciso en los machos. Los valores encontrados en el análisis del modelo, sugieren que el CNCPS-S puede utilizarse para predecir la ganancia de peso en ovinos de pelo si se corrige la subestimación.

Se considera conveniente continuar con esta línea de investigación, con el objeto de actualizar los requerimientos de energía para mantenimiento de ovinos de pelo durante la etapa de crecimiento y engorde, ajustar el modelo para mejorar la predicción de la ganancia de peso vivo y complementar la información necesaria en la librería tropical del CNCPS-S para los ingredientes que no se incluyen y que tienen potencial para utilizarlos como parte de la alimentación de ovinos en el trópico.

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