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Figura 1.
Relación de temperatura y la humedad relativa durante el día en la
Hacienda la Montaña, municipio de San Pedro de los Milagros, departamento de Antioquia. |
| Livestock Research for Rural Development 27 (12) 2015 | Guide for preparation of papers | LRRD Newsletter | Citation of this paper |
El microclima influye en la eficiencia y productividad de las vacas de alta producción. Se evaluaron los efectos de las variables ambientales temperatura y humedad relativa sobre la producción de leche en un sistema intensivo de ganadería especializado en el norte de Antioquia. El lugar de estudio fue en el municipio de San Pedro de los Milagros. Se llevaron registros diarios de producción de leche (PL) de 43 vacas Holstein en los dos ordeños 5:00 a.m. y 2:00 p.m.; los datos de humedad relativa y temperatura ambiente fueron tomados con la central meteorológica cada 10 minutos. La producción fue analizada mediante un modelo aditivo generalizado suavizado, incluyendo los efectos de vaca, mes de lactancia, número de parto, la temperatura y la humedad a diferentes horas del día.
Las variables que afectaron significativamente la producción de leche, fueron el número de partos y mes de lactancia (p<0.01); mientras que las variables temperatura y humedad afectaron con mayor significancia la producción de leche en el ordeño de la mañana, a las 2:00 p.m. del día anterior y 5:00 a.m. del mismo día, es decir las horas en las que se realizan los ordeños en la tarde y en la mañana, respectivamente. Similarmente a temperaturas superiores a 20°C y humedades cercanas al 50%, la producción fue superior a los 17 L/vaca; sin embargo, a humedades superiores al 70%, la producción fue inferior de 16 L/vaca. Se concluye que aunque la temperatura y la humedad estén en un rango de confort para la raza Holstein, estas influyen en la producción de leche.
Palabras claves: estrés, humedad relativa, temperatura
Microclimates in dairy herds have significant impact on overall production and efficiency. The effect of environmental variables on milk production in an intensive dairy system of the northern Antioquia was studied in “Hacienda la Montaña” located in the municipality of San Pedro de los Milagros. A total of 43 Holstein cows was used. Milk production was taken daily for each individual cow. Animals were milked twice a day at 5:00 a.m. and 2:00 p.m. and data were collected from December of 2013 to May of 2014. The data of relative humidity and temperature were taken every 10 minutes. For data analysis, a generalized additive model was used.
At temperatures above 20°C and relative humidity close to 50% milk production was higher than 17 L/cow. Nevertheless, at a relative humidity over 70%, milk production was less than 16 L/cow. It is concluded that although the temperature and humidity were in a range of comfort for the Holstein breed, these factors influenced milk production.
Keywords: relative humidity, stress, temperature
De acuerdo a la ubicación geográfica del predio varia el impacto del clima sobre los sistemas agropecuarios (Isbell 2011), afectando la producción de los animales (Settivari et al 2007). En este sentido, los animales de mayor producción son los más sensibles al estrés ambiental, ya que deprimen el consumo de materia seca y presentan mayor descenso en la producción de leche (West et al 2003); este efecto se explica porque la energía para mantener la homeotermia se incrementa debido a que el organismo prioriza en ambientes adversos el equilibrio de los fluidos corporales, la normalidad de la temperatura corporal y el crecimiento, por encima de la producción de leche y la reproducción (Gallardo y Valtorta 2011); por lo tanto, el balance energético negativo se incrementa en el animal (Khalifa 2003). Además, las vacas de leche de alta producción transforman hasta el 40% de energía consumida al día en calor corporal y el 60% en leche (Osorio-Arce y Segura-Correa 2001, citado por Osorio-Arce y Segura Correa 2006); el estrés por calor disminuye el consumo de materia seca, produciendo un balance energético negativo y disminución de la producción de leche sobre todo en vacas recién paridas que requieren mayor cantidad de glucosa (Wheelock et al 2010).
Las vacas en cuadros de estrés por calor no muestran el perfil metabólico típico (Shwartz et al 2009); una alta carga térmica por mecanismos que son desconocidos e independientes al consumo de materia seca de la vaca, pueden disminuir la producción de leche, ya que el estrés por calor interfiere en el metabolismo de proteínas que participan en el transporte de nutrientes en las células epiteliares mamarías (Collier et al 2008).
La humedad relativa y la radiación solar son variables que acentúan el efecto que la temperatura ejerce sobre el estrés del ganado, así entonces, la disipación del calor en altas temperaturas, es afectada por la alta humedad relativa que reduce la posibilidad de transpiración, y la radiación solar suma más calor al ya existente (Da Silva 2006). La zona de confort se encuentra entre los 6 y los 21ºC con cualquier humedad relativa (Shearer y Bray, 1995), y una temperatura superior a 28.4 ºC refleja reducción de la producción (Dikmen y Hansen 2009). Un ejemplo de lo anterior, es que cuando se presentantemperaturas superiores a 30°C con humedades relativas de 80%, la producción promedia de cada vaca puede llegar a disminuir de 2.6 a 11.9 kg/día (Fox y Tylutki 1998).
En cuanto a la selección de vacas tolerantes al calor se encontró en los Estados Unidos una alta variabilidad genética (Misztal y Ravagnolo 2002); pero los toros que transmiten características tolerantes al estrés por calor, transmiten bajas producciones de leche a sus hijas, por esta razón los ganaderos seleccionan sus vacas por producción de leche agravando el problema de estrés calórico (Bohmanova et al 2005).
Para medir el estrés calórico del ganado en condiciones de pastoreo existe un ajuste lineal que relaciona la temperatura ambiente y la humedad relativa, denominado índice de temperatura-humedad (ITH) (Hahn 1999). Armstrong (1994) identificó como zona de confort por debajo de 71 de ITH, entre 72 y 79 estrés leve, entre 80 y 89 el estrés es moderado y por encima de 90 estrés severo. Huhnke et al (2001) dividió el THI en dos categorías entre 79 y 83 situación peligrosa, y ITH superior a 84 emergencia. Sin embargo, otros autores reportaron umbrales mucho más bajos de ITH para vacas de leche en los que se presentan estrés (<72%) (Collier et al 2011).
La respuesta individual a las condiciones meteorológicas depende de las características propias de cada uno de los animales, como el potencial genético, la raza, el peso, el tamaño y el estado nutricional (Hall 2000) y también de las propias condiciones ambientales como la temperatura, la humedad relativa (Sharma et al 2000), la radiación solar y la velocidad del viento (Flamenbaum 1994). Así por ejemplo, las vacas al sentir cambios en el ambiente reaccionan para que la taza de calor fluya y así puedan mantenerse en la zona de confort, el calor que se produce es entonces disipado por radiación, conducción o convección que son mecanismos no evaporativos (McDowell 1996).
Este trabajo tuvo como objetivo evaluar la influencia de la temperatura y la humedad sobre la producción de leche en un sistema intensivo de ganadería especializado en el norte de Antioquia.
La información se tomó de un hato de vacas Holstein de la Hacienda La Montaña propiedad de la Universidad de Antioquia, ubicada en el municipio de San Pedro de los Milagros (Antioquia, Colombia), correspondiente a una zona de vida Bosque Húmedo Montano Bajo (bh-MB), con una altura sobre el nivel del mar de 2471 a 2499 m, temperatura promedio de 16ºC y coordenadas N6°27´094; W 75°32´678.
Se evaluó un lote de 43 vacas Holstein en producción. Como criterios de exclusión se establecieron: vacas cojas, con mastitis clínica, cuartos perdidos y que hayan presentado abortos en el período productivo actual.
Las vacas se alimentaron con pasto kikuyo (Pennisetum clandestinum Hochst. ex Chiov.) bajo un sistema de pastoreo rotacional intensivo, en una rotación de potreros de 30 a 45 días. La oferta de pasto se realizó en franjas luego de cada ordeño. Se realizó un balance nutricional de la dieta, el déficit de energía se suplementó con un concentrado que contenía 17% de proteína cruda, 1.8 Mcal de energía neta por kg y una materia seca del 10%; este se suministró individualmente en dos raciones diarias de acuerdo a la producción de leche y la condición corporal de cada animal. La oferta mineral se realizó con sal al 8% de fósforo a voluntad.
Se tomaron registros diarios de producción de leche del ordeño de la mañana y de la tarde durante los meses de diciembre a mayo (181 días en total). También se tuvo en cuenta los valores de las variables temperatura ambiental (T), y humedad relativa (H) durante las 24 horas del día, tomadas cada 10 minutos por la central meteorológica Vantage pro 2.
Para el análisis estadístico se utilizó un modelo mixto aditivo generalizado suavizado (Hastie y Tibshirani 1990; Wood 2011). El modelo para producción de leche en el ordeño de la mañana o de la tarde utilizado fue el siguiente:
yijrlm = a + Pi + Cj + ?r s(Tr + Hr ) + yl + eijrlm
Donde
yijrl = Producción de leche (L) en el ordeño de la mañana o de la tarde
a = intercepto
Pi = Efecto fijo del número de partos de la vaca
Cj = Efecto fijo de mes de lactancia
s(Tr + Hr ) = funciones suavizadas no parametrizadas a diferentes horas del día (r) de la temperatura (T) y humedad (H) con k grados de suavización
yl = Efecto aleatorio de vaca
eijrl = Efecto residual
Para el análisis se usó la librería “mgcv” de Wood (2011) del software R-project (R core Team 2012).
Según la figura 1, la temperatura fluctúa entre los 5 y 15ºC en las horas de la noche y la madrugada, presentando los rangos inferiores más bajos entre las 4:00 y 7:00 a.m., hora después de la cual, el rango empieza a incrementar situándose entre los 10 y 15ºC a las 9:00 a.m. y alcanzando un máximo de 15 a más de 20ºC al medio día, este se mantiene hasta las 4:00 p.m., donde el rango empieza a descender. De acuerdo al rango propuesto por Shearer y Bray (1995), en las horas de la noche y la mañana no se presentó estrés por alta temperatura ambiental, pero al medio día se presentó un leve incremento sobre la zona termo-neutral. En este punto, la vaca de leche reacciona disipando el calor por mecanismos no evaporativos (McDowell 1996).
La humedad fue superior a 90% entre las 7:00 p.m. a 6:00 a.m., hora después de la cual empieza a variar con tendencia a disminuir a medida que aumenta la temperatura, alcanzando valores inferiores al 50% a las 2:00 y 3:00 p.m. y se mantuvo entre 50 y 90% hasta las 5:00 p.m. Esto se puede explicar porque en la madrugada el suelo y los elementos del ambiente no tienen la energía suficiente para irradiar calor, mientras que en la mañana cuando aumenta la radiación también aumenta la temperatura a causa de los rayos del sol y el calor que acumulan los elementos del medio, estabilizándose a las 11:00 a.m. y 12:00 p.m. cuando el aire llega a estar más seco, la humedad relativa baja y la temperatura y la radiación solar alta; al final de la tarde (6:00 p.m.), cuando se esconde el sol, vuelve y aumenta la humedad y la radiación y la temperatura disminuyen (Whates y Charles 1994).
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Figura 1.
Relación de temperatura y la humedad relativa durante el día en la
Hacienda la Montaña, municipio de San Pedro de los Milagros, departamento de Antioquia. |
Aunque en la Figura 1 se muestra un incremento considerable de la humedad relativa en las horas de la noche, la cual no tiene un efecto negativo sobre el estrés de las vacas de leche, ya que esta afecta cuando se presentan temperaturas superiores a las de la zona termo-neutral, debido al efecto que la humedad ambiental ejerce en la no disipación del calor por intercambio de gases, dificultad en la sudoración y respiración (Da Silva 2006).
En cuanto al análisis de varianza para producción de leche, los efectos fijos de número de partos y mes de lactancia fueron los de mayor significancia (p<0.01). Esto se explica por el hecho de que las vacas presentan en cada ciclo de lactancia un pico productivo (Wood 2011) entre el día 60 y 90 luego del parto, donde se tienen mayores requerimientos nutricionales, esta condición y el hecho de tener mayor cantidad de partos influyen directamente en las curvas de producción (Djemali y Berger 1992). Además, las vacas de primera lactancia presentaron menores producciones de leche (Cordeiro et al 1991).
Para evaluar el impacto de la temperatura y la humedad en la producción de leche, se probaron funciones suavizadas de estas variables a las horas previas del ordeño. En el caso del ordeño de la mañana, se probaron las funciones suavizadas a las 2:00 pm del día anterior hasta las 5:00 a.m. (hora del ordeño), de las cuales se construyó un modelo final con las horas 2:00 p.m. y 6:00 p.m. del día anterior y 1:00, 4:00 y 5:00 a.m. Las funciones suavizadas de las relaciones temperatura y humedad a las 2:00 p.m. del día anterior (al ordeño de la mañana) y a las 5:00 a.m. (hora del ordeño) fueron altamente significativas (p<0.01) para la producción de leche en la mañana (Figura 2) debido posiblemente a que el aumento de la temperatura ambiente (en horas de la tarde 2:00 p.m.) y la humedad relativa (en horas de la madrugada 5:00 a.m.) afectan directamente el consumo de materia seca sobre todo en condiciones de pastoreo (McDowell 1985), además, las vacas expuestas a condiciones climáticas naturales adversas, como las que se presentan en estos horarios, presentan requerimientos de mantenimiento superiores, diferente distribución de la energía y como resultado una menor producción de leche (NRC 1981).
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Figura 2.
Relación de la producción de leche de vacas Holstein en el ordeño de la mañana con respecto a la temperatura y humedad ambiental a las 2:00 p.m. del día anterior y 5 a.m. |
La figura 2 también muestra que a las 2:00 p.m. cuando la temperatura fue menor a 15°C, la humedad fue superior al 80%; a los 16°C la humedad estuvo entre 75 y 90%, a los 18°C la humedad estuvo entre 65 y 82% y a temperaturas superiores a 19°C la humedad varió entre 48 y 77%; es decir, a mayor temperatura, menor fue la humedad. Además, a temperaturas entre 13 y 14.5°C y humedades entre 80 y 99% la producción de leche varió de 16 a 17 L/vaca, diferente a lo que se observó a temperaturas superiores a 20 °C y humedades cercanas al 50%, donde la producción fue superior a los 17 L/vaca, sin embargo, a humedades superiores al 70%, con la misma temperatura (20ºC), la producción fue inferior de 16 L/vaca.
A las 5:00 a.m. la temperatura varió entre 3.8 y 13°C. Cuando esta fue menor a 6°C, la humedad estuvo cercana al 97%, entre 6 y 10°C la humedad varió entre 95.5% y 99%, y cuando la temperatura fue mayor a 11°C, la humedad varió entre 92 y 99%. Con respecto a producción de leche, esta fue menor a 16L/vaca, cuando la temperatura y la humedad fueron superiores a 12°C y 97%, respectivamente; mientras que a temperaturas menores a 12ºC y humedad menor a 97%, la producción fue superior a 16.25L/vaca. Si bien el rango de confort de temperatura ambiente es de 6 a los 21ºC (Shearer y Bray 1995), se encontró una relación de la temperatura y la humedad con la producción de leche.
Para el ordeño de la tarde se probaron funciones suavizadas de la temperatura y humedad desde la 1:00 a.m. hasta las 2:00 p.m., de las cuales se construyó un modelo final con las horas 1:00, 4:00, 5:00, 11:00 a.m., 12:00 m y 2:00 p.m. Fueron altamente significativas (p<0.01) las relaciones de temperatura y humedad a las 5:00 a.m. y 2:00 p.m., los horarios que corresponden al tiempo del ordeño (Figura 3).
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Figura 3. Relación de la producción de leche de vacas
Holstein en el ordeño de la tarde con respecto a la temperatura y humedad ambiental a las 5:00 a.m. y 2:00 p.m. |
A las 5:00 am cuando la temperatura fue menor que 9°C y la humedad fue superior a 96.8%, la producción fue menor que 10 L/vaca; a temperatura superior a los 10°C la humedad varió entre 92% y 99%, con una producción superior a 10 L/vaca cuando la humedad fue menor que 96%. A las 2:00 p.m. la temperatura varió entre 13 a 20°C; cuando esta fue menor que 15°C la humedad fue superior al 85% y la producción de leche fue superior a 10L/vaca, mientras que a temperaturas superiores a 20°C y humedades superiores a 55% la producción de leche fue menor a 10 L/vaca (Figura 3). Estos resultados mostraron el gran efecto que ejerce la humedad sobre la producción de leche, lo que respalda Bianca (1965) quién demostró que cuando la humedad relativa disminuye y no se incrementa la temperatura, la producción de leche aumenta. Sin embargo, Sharma et al (1988), planteó que la humedad relativa sola no tiene mayor efecto en la producción de leche, pero al interrelacionarse con la temperatura ambiental afecta la producción de manera negativa. Sin embargo, West (2003) demostró que los factores medioambientales temperatura ambiente y humedad relativa tanto en conjunto como individualmente, determinan la actividad productiva de las vaca. Bianca (1965) indicó que a una temperatura de 29 °C y 40% de humedad relativa la producción de leche de vacas Holstein, Jersey y Pardo suizo disminuyó a 97, 93, y 98% de lo normal, pero cuando la humedad relativa se incrementó a 90% los rendimientos fueron 69, 75, y 83% menos de lo normal.
Los autores agradecen el apoyo financiero al Grupo investigación en sistemas agroambientales sostenibles GISAS y a La Estrategia para la Sostenibilidad 2014 Código E01808 del grupo de Investigación en Genética, Mejoramiento y Modelación Animal – GaMMA. Igualmente agradecen a la Fundación Universitaria San Martín por su apoyo a la formación de estudiantes de posgrado.
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Received 21 August 2015; Accepted 27 November 2015; Published 1 December 2015