INGRÉDIENTS DE LA RATION
Article de synthèse
Auteur(s) : Alexis Férard
Fonctions : Arvalis, Institut du végétal
Station expérimentale de La Jaillière
44370 La Chapelle-Saint-Sauveur
L’ensilage de maïs entre dans près de 70 % des rations hivernales des vaches laitières. Connaître sa composition chimique et sa valeur alimentaire aide à définir un niveau d’incorporation optimal dans les rations.
Le maïs fourrage n’est jamais distribué seul à des vaches laitières (VL) parce qu’il est déficitaire en protéines, en minéraux et en vitamines. En outre, sa valeur de protéines digestibles dans l’intestin dont le facteur limitant est l’azote de la ration (PDIN) est toujours inférieure à la valeur de protéines digestibles dans l’intestin dont le facteur limitant est l’énergie de la ration (PDIE). Pour être bien valorisé, un correcteur azoté, minéral et vitaminique lui est associé, a minima.
La composition de la plante à la récolte est indicative de la valeur alimentaire de l’ensilage de maïs. Les grains sont riches en amidon, qui contribue à fournir de l’énergie aux animaux. Le maïs fourrage contient également des fibres. Celles dites “digestibles” participent à l’apport énergétique tandis que celles dites “indigestibles” servent à réguler l’ingestion. Plus la ration est fibreuse, meilleure est la qualité de digestion du fourrage, mais moins la vache consomme de matière sèche et d’énergie. C’est donc la teneur en fibres indigestibles qui permet de “piloter” l’ingestion.
La place des fibres lignifiées dans la ration est faible, celle des éléments digestibles très élevée. Le maïs, bien pourvu en énergie, convient donc, à condition que l’amidon qu’il apporte ne perturbe pas la digestion. En effet, l’équilibre entre ce composant et les fibres indigestibles est essentiel pour préserver le bon fonctionnement du rumen. Une teneur en amidon comprise entre 22 et 25 % dans la ration garantit une ingestion et une digestion optimales. Mais pour une ration à 25 % d’amidon, si l’ingestion augmente, la vitesse de transit progresse également : une partie de l’énergie est alors mal digérée et non valorisée. En début de lactation, ce gaspillage atteint une unité fourragère lait (UFL) par jour. Lorsque le même maïs est incorporé dans une ration à 28 % d’amidon, la perte atteint deux UFL et les signes d’acidose se multiplient (figure 1) [6]. Le seuil de 22 à 25 % d’amidon dans la ration correspond à 19 à 22 % d’amidon dégradable dans le rumen. La traduction en amidon dégradable permet de mieux tenir compte du stade de récolte du maïs et des types d’aliments, sources d’amidon plus ou moins lentement dégradable dans le rumen, qui sont associés au maïs dans la ration (photo 1).
L’ensilage de maïs, associé à un correcteur azoté, a été la base du développement de l’engraissement depuis des décennies. Pour obtenir des performances de plus en plus élevées, compatibles avec le poids des carcasses et l’état d’engraissement demandés par les différents marchés, les rations à base de maïs ont incorporé de plus en plus de concentrés énergétiques (céréales aplaties, rendues inertes, etc.). Les rations souvent préconisées comprennent du maïs fourrage à volonté et 4 à 5 kg de concentrés (4 kg de céréales et 0,8 kg de correcteur azoté, par exemple). La vitesse de croissance moyenne sur la période d’engraissement d’animaux de race à viande varie proportionnellement à la densité énergétique des rations. Par exemple, une unité fourragère viande (UFV) par kg de matière sèche (MS) correspond à une vitesse de croissance comprise entre 1 500 et 1 600 g de poids vif (PV) par jour pour des animaux charolais [Férard, données non publiées]. L’efficacité de la transformation des aliments en gain de poids s’améliore aussi avec la densité énergétique. En revanche, elle se détériore quand la teneur en amidon augmente. Au-delà de 38 % d’amidon, la détérioration due à l’excès d’amidon contrecarre l’amélioration espérée par la densité énergétique. Dans une ration sèche à base de céréales, la mise à disposition de paille de bonne qualité permet aux animaux de se réguler par eux-mêmes ; jusqu’à 1,5 kg de paille peut ainsi être consommé par jour [9].
Les recommandations pour la teneur en amidon de la ration visent à prévenir l’acidose et à limiter les pertes d’énergie au niveau fécal. Néanmoins, la variabilité de la dégradabilité de l’amidon dans le rumen (abrégée DTamidon) est forte selon les types d’aliments et leur forme de présentation ainsi que le stade de récolte dans le cas du maïs fourrage ensilé (tableau). La digestibilité totale de l’amidon mesurée sur vaches laitières hautes productrices (VLHP) peut être prédite avec une très bonne précision (R2 = 0,93) en effectuant un dosage d’amidon dans les bouses (photo 2).
Pour un diagnostic plus rapide, un tamisage du maïs fourrage peut être réalisé avec une maille de 4,75 mm : il mesure l’indice de fractionnement des grains ou Kernel Processing Score(1) [3, 13].
L’apport de neutral detergent fiber (NDF) par les fourrages est nécessaire dans les rations de bovins pour maximiser la production et l’efficience d’utilisation des aliments ingérés et la santé. Les fourrages apportent des particules plus longues que les autres aliments. Ils forment un tapis dans le rumen piégeant les particules plus fines un peu plus longtemps, ce qui augmente la digestibilité totale de la ration. Néanmoins, parce que les fourrages riches en fibres NDF (notamment celles peu digestibles) sont retenus plus longtemps dans le rumen, ils peuvent pénaliser l’ingestion, donc les performances (encadré 1). Un optimum est donc à rechercher. L’United States National Research Council recommande 30 % au minimum de NDF dans la ration des vaches laitières très hautes productrices, dont au moins 70 % provenant de la part fourrage.
Le NDF dit physiquement efficace (peNDF) peut aussi être comptabilisé, correspondant à la quantité de MS de ration retenue dans un tamis de 1,18 mm, multipliée par sa teneur en NDF. Il reflète la fibre stimulant l’activité masticatoire et la rumination. Un minimum de 22 % permet de limiter les risques d’acidose [17]. Cette mesure, réalisée sur un échantillon de ration préalablement séchée puis tamisée selon un protocole particulier, reste cependant à adapter pour un tamisage de ration brute directement en ferme.
La quantité de NDF indigestible (NDFnd) influence l’ingestion des animaux et la qualité de la digestion (jouant sur la vitesse du transit digestif et la rumination). Avec un minimum autour de 0,5 % de PV, pour une vache laitière de 650 kg, cela fait environ 3,3 kg de NDFnd/j/VL. Le NDFnd rejoint un pool de fibres dans le rumen qui représentent environ 1,6 fois la masse ingérée par jour [7]. Le NDFnd entre désormais indirectement dans le calcul de la matière organique fermentescible, qui fait varier la production des protéines microbiennes dans le nouveau système de rationnement Inra issu du projet Systali (sortie prévue en 2017) (figure 2) [24].
Une teneur en amidon élevée dans la ration entraîne une perte d’énergie accrue dans les fèces. Cette dernière est liée aux interactions digestives dans le rumen. La dégradation rapide de l’amidon y diminue rapidement le pH ruminal. La flore cellulolytique ayant un développement et une activité réduits lorsque le pH diminue, la digestibilité des fibres NDF diminue alors (- 0,48 point par point de teneur en amidon de ration supplémentaire au-delà de 15 %, selon une méta-analyse récente) [12].
L’apport d’amidon reste pertinent dans la ration des bovins pour obtenir des performances zootechniques élevées. La provenance de l’énergie influence sa (ré) partition ultérieure. La part d’énergie ingérée qui est orientée vers la production laitière a tendance à être augmentée avec un régime riche en fibres. L’inverse est observé avec un régime fort en amidon qui favorise la reprise de poids. Ces observations sont issues d’un essai sur vaches laitières recevant les mêmes apports d’énergie et de protéines. Une ration à 32 % d’amidon a été comparée à un régime riche en matières grasses et en fibres digestibles (16 % amidon). Avec ce dernier, la production de lait brut est inférieure (- 1,3 kg/j), le taux protéique (TP) abaissé (- 1,4 g/kg) mais le taux butyreux (TB) augmenté (+ 3,7 g/kg). La part d’énergie totale ingérée orientée vers la production de lait est au final de 68 % avec beaucoup d’amidon contre 73 % avec abondance de fibres. La tendance inverse est constatée pour les fixations adipeuse et musculaire [4].
Dans une ration à base de maïs, la taille des particules de ce fourrage (et de la ration totale mélangée) influe relativement peu sur l’ingestion, la production laitière et le TB des vaches en début de lactation : la teneur en NDF de la ration ou sa teneur en sucres rapidement fermentescibles ont davantage d’effet. À l’inverse, avec une base “herbe”, la taille des particules de la ration joue un rôle majeur dans l’ingestion et la production laitière (encadré 2) [11, 26].
De même, en base maïs fourrage, le pH ruminal ou le ratio acétate sur propionate sont positivement corrélés au NDF de la ration, mais pas à la taille des particules. L’augmentation de la taille des particules ne permet pas d’accroître la durée de rumination (donc la production de substances tampons salivaires) [25]. La taille minimale critique de particules capables de stimuler la mastication et la rumination se situerait autour de 1,2 à 4 mm et 4,2 kg de NDFpe par jour pour une VLHP semble suffisant pour maintenir le pH ruminal au-dessus de 6 [17, 27].
En pratique, le maïs fourrage est haché entre 8 et 10 mm [1]. Il s’agit d’une valeur en “rendu auge”, mais pour prendre en compte l’effet mécanique des outils de reprise-distribution (désileuse, mélangeuse), 3 à 5 mm supplémentaires sont acceptables.
La taille des particules influence fortement la qualité de conservation de l’ensilage. Les gros morceaux (plus de 20 mm) gênent le tassement du silo. Ils sont délaissés à l’auge, d’où une baisse d’ingestion. Au-delà de 1 %, un défaut de réglage ou d’entretien de l’ensileuse est en cause. Dix pour cent de particules moyennes à l’auge (soit 10 à 20 mm) constituent un optimum. Moins elles sont nombreuses, meilleur est le tassement, surtout si la teneur en MS du maïs dépasse 35 %. Un bon tassement (assurant 200 kg MS/m3) est le gage d’un ensilage stable à l’ouverture, durablement appétent. Outre la teneur en MS et le tassement, assurer une vitesse d’avancement élevée dans le silo constitue un des meilleurs agents conservateurs.
Les rations à base d’ensilage de maïs (pauvre en protéines digestibles) nécessitent une complémentation azotée élevée, souvent à base de concentrés achetés tels que les tourteaux. Substituer une part du maïs par des fourrages riches en protéines (à bonne proportion de légumineuses) économise les intrants.
La luzerne enrubannée ou ensilée est très complémentaire du maïs fourrage. Elle doit être récoltée au stade de bourgeonnement ou coupée à moins de 38 jours de repousse. L’impact sur le résultat économique de l’exploitation (résultat partiel) dépend surtout du rapport entre le prix d’achat du correcteur azoté et le prix de vente des céréales (encadré 3).
Les prairies exploitées à un stade jeune (viser minimum 0,80 UFV/kg MS et 12 % de MAT) fournissent un fourrage riche en énergie et très ingestible qui peut être introduit dans des rations d’engraissement (photo 3). Selon la proportion de légumineuses dans la prairie et le stade de récolte, la complémentation énergétique et azotée est ajustée pour équilibrer la ration autour de 100 g PDI/UF (encadré 4).
L’introduction d’une grande quantité de fourrage riche en matière azotée totale dans la ration permet d’économiser du correcteur azoté acheté mais s’accompagne généralement d’une baisse de la densité énergétique de la ration à base de maïs fourrage plante entière. La substitution partielle ou totale du maïs plante entière par du maïs épi ou du maïs grain constitue une piste pour équilibrer des rations où l’herbe génère un encombrement du rumen très important. Ces formes de distribution du maïs feront l’objet d’un article dans le prochain numéro du Point Vétérinaire.
(1) Voir l’article “Prédire la digestibilité de l’amidon : analyses sur bouses ou maïs au tamis” du même auteur, dans ce numéro.
(1) Essai réalisé dans le cadre du projet 4GEPROD animé par le Pôle agronomique de l’Ouest et soutenu financièrement par l’Europe et les régions Bretagne et Pays-de-la-Loire.
Aucun.
→ Dix points de digestibilité supplémentaire du neutral detergent fiber (NDF) du maïs augmente significativement la production laitière (0,82 kg/j) et la reprise de poids (+ 0,12 kg PV/j), selon une synthèse récente à partir de 96 régimes alimentaires de vaches laitières comportant 60 à 100 % de maïs dans le fourrage [16]. Ces meilleures performances seraient en grande partie expliquées par une légère augmentation de l’ingestion (+ 0,2 kg MS/j) et par une amélioration de la digestibilité totale de la ration ingérée de 0,3 point (la moyenne est de 67,1), en lien avec de plus faibles interactions digestives.
→ Les ensilages de maïs de cette étude ont une teneur en MS et en amidon plus faible avec l’augmentation de la digestibilité du NDF (tendance non significative).
→ L’avancée en maturité du maïs fourrage diminue la digestibilité du NDF, donc celle des tiges et des feuilles. Il n’est pas conseillé d’attendre après le stade de 32 % MS car cette baisse de digestibilité des tiges et des feuilles diminue les performances de production des animaux.
→ Au-delà du stade de récolte, des différences génétiques entre hybrides de maïs cultivés expliquent aussi, dans une moindre mesure, une part de la variabilité de dégradabilité des fibres NDF constatée.
→ Un éclatement insuffisant des grains du maïs fourrage génère des pertes d’amidon dans les bouses pouvant atteindre 400 g par jour et par vache.
→ Aux États-Unis, le critère “peNDF” (issu d’un calcul après tamisage de la ration préalablement séchée) reflète la fibre stimulant la rumination (au moins 22 % pour limiter l’acidose).
→ Une teneur en amidon dégradable au maximum de 20 % dans la ration permet de réduire les risques d’acidose.
→ En pratique, le maïs fourrage est haché entre 8 et 10 mm (rendu auge). Au-delà de 1 % de gros morceaux dans l’ensilage (longueur supérieure à 20 mm), un défaut de réglage ou d’entretien de l’ensileuse est en cause.
→ Le Shredlage(r) est une nouvelle méthode de récolte pour le maïs fourrage qui vise à :
– obtenir des brins de maïs fourrage plus longs : 21 à 30 mm contre 8 à 15 mm de longueur théorique ;
– pulvériser les grains de maïs, par rapport à un éclatement d’intensité variable à l’heure actuelle.
→ L’objectif annoncé serait de disposer de fibres longues pour stimuler la rumination tout en libérant une plus grande partie de l’énergie contenue sous forme d’amidon dans les grains. Les performances zootechniques seraient d’autant plus importantes que cette technique permettrait de retirer des fourrages fibreux qui déconcentraient jusqu’alors la ration (paille, foin). Les premières études sur la valorisation du maïs Shredlage(r) indiquent des réponses zootechniques contrastées qui doivent être vérifiées dans des conditions variées : pourcentage de concentré, pourcentage d’amidon de ration, teneur en matière sèche (MS) à la récolte du maïs, quantité de neutral detergent fiber (NDF) indigestible ingéré par jour, etc.
→ Dans un essai récent, l’ensilage de maïs “conventionnel” haché fin (7 mm) a été comparé à l’ensilage de maïs Shredlage(r) (longueur coupe théorique de 26 mm), avec ou sans supplément de paille dans des rations à 18 % d’amidon [3]. Les résultats n’ont pas mis en évidence d’effet significatif de la modalité de récolte sur les productions laitières et l’ingestion, qui sont restées élevées : en moyenne 38 kg lait/j et 23,9 kg MS ingérée par jour respectivement.
À la station expérimentale Arvalis de La Jaillière (Loire-Atlantique), de la luzerne enrubannée ou ensilée de très bonne qualité (21 % de matière azotée totale [MAT], digestibilité de la matière organique [dMO] = 72 %) a été incorporée dans des proportions de 15 % ou 30 % de la matière sèche (MS) ingérée (avec comparaison à un régime témoin sans luzerne(1)) [23]. Simultanément, la part de tourteau de colza a été réduite de façon à conserver un même niveau d’apport PDI que dans le lot témoin. Dans les régimes avec luzerne, du blé a été apporté pour densifier la ration en énergie et conserver la même proportion de concentré.
→ Avec la luzerne enrubannée (56 % MS ; unité fourragère lait [UFL] = 0,82 ; protéines digestibles dans l’intestin dont le facteur limitant est l’azote de la ration [PDIN] = 125 g ; protéines digestibles dans l’intestin dont le facteur limitant est l’énergie de la ration [PDIE] = 78 g), l’ingestion a diminué de 1,8 kg MS par rapport au témoin. La production laitière a été réduite de 1,9 kg/j lorsque la ration comportait 30 % de luzerne. Les taux butyreux (TB) et protéique (TP) n’ont pas été significativement influencés par le niveau d’introduction de luzerne. La consommation de tourteaux (230 kg/1 000 l de lait produit pour les témoins) a diminué de 49 % ou 65 % (15 %/30 % de luzerne). L’autonomie a dépassé 85 % sur la MS (75 % pour le témoin), et 60 à 75 % sur la MAT (figure 3). Une dizaine d’euros de coût alimentaire pour 1 000 l de lait ont été économisés avec 15 % de luzerne enrubannée par rapport à la ration témoin (seulement 5 € avec 30 % de luzerne en raison d’une légère baisse de production de lait). Le résultat partiel de l’exploitation (produits/charges pour le lait et le blé) à surface agricole utile (SAU) constante augmente si le ratio prix du tourteau de colza sur prix du blé est supérieur à 1 (avec 15 % de luzerne dans la ration, car avec 30 % , ce ratio doit atteindre 1,5 ; rendements : 12 t de MS/ha pour le maïs fourrage et 10 t de MS/ha pour la luzerne).
→ Avec 30 % d’ensilage de luzerne (46 % MS ; UFL = 0,80 ; PDIN = 122 g ; PDIE = 73 g), presque les mêmes tendances sont observées : la production laitière est maintenue (écarts non significatifs) et la quantité de tourteau de colza consommé est réduite de moitié. Dans ce cas, l’ingestion de luzerne ensilée étant très élevée, le ratio précédemment évoqué doit être supérieur à 2,5 pour qu’un impact économique positif direct soit constaté.
→ Selon une synthèse de dix essais d’engraissement en charolais, l’introduction d’enrubannage ou d’ensilage d’herbe (35 % de la matière sèche [MS] ingérée, 0,71 unité fourragère viande [UFV]/kg MS ; 13 % matière azotée totale [MAT], sur ration à base maïs) affecte significativement les performances de croissance (seulement – 130 g/j sur une base de 1 420 g/j, soit + 21 j d’engraissement nécessaires) [9]. Pour un même poids carcasse moyen à 427 kg, les consommations de tourteaux (en équivalent colza) diminuent peu (– 48 kg MS/jeune bovin). Celles en céréales augmentent significativement (+ 195 kg MS/jeune bovin). La qualité de l’herbe est primordiale pour ne pas trop perdre en densité de la ration (ainsi +/– 0,05 UFV/kg MS de ration entraîne +/– 180 g de gain moyen quotidien [GMQ]) (figure 4). Le coût alimentaire par animal produit est identique, avec ou sans ajout d’herbe dans la ration sur les cinq conjonctures de prix réels étudiées. Pour ces régimes, il n’est abaissé que si le prix du maïs fourrage est supérieur à 1,2 fois celui de l’herbe conservée [9].
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