juan ku, fmvz-uady, yucatán
TRANSCRIPT
Mitigación de metano entérico en bovinos: Una
opción para la sustentabilidad ganadera en México
Juan Ku, FMVZ-UADY, Yucatán
Esquema de la charla
• Ganadería y ambiente
• La técnica de cámaras de respiración
• Inventarios de metano entérico
• Compuestos secundarios en alimentos
• Mitigación de las emisiones de metano
• Conclusiones
33.5 millones de cabezas de ganado bovino
Fermentación
entérica
Gg de CO2e
CH4 % CH4
Bovinos 50,121.38 93.79
Ovinos 1,219.51 2.28
Cabras 1,221.50 2.29
Caballos 439.92 0.82
Mulas y asnos 110.38 0.21
Cerdos 330.03 0.62
Total 53,442.72 100
Modificado de INEEC
Estimaciones de metano entérico generado
por la ganadería en México 2015
Existe una fuerte relación entre el consumo
de MS y la emisión de metano: el rendimiento
de metano = g CH4/kg MS consumida
• Composición química [proteína cruda, FDN, EM
MJ/kg MS; proteína metabolizable (g/kg)]
• Consumo de materia seca: kg/día; MS como % del
peso vivo
• Digestibilidad aparente/degradabilidad ruminal de la
materia seca, proteína cruda, fibra detergente neutra
• Eficiencia de conversión alimenticia
• Ganancia de peso/producción de leche
CONCEPTO DE VALOR NUTRITIVO
Composición química
Consumo de MS: define la absorción de EM
N2O
en caso de un exceso de proteína en la ración, el
productor estará perdientdo $$ en la orina
AGV’s
CH4
Calor de fermentación
CO2
Glucosa
NH3
Bacterias
Protozoarios
Hongos
ATP’s
Proteínas
Carbohidratos
Heces
O
r
i
n
a
M
e
t
a
n
o
Incremento
calóricoMantenimiento
T
e
j
i
d
o
Leche
Producción de calor
Energía bruta
Energía digestible
Energía metabolizable
Energía neta
ICm+ ICp ENm ENp
Destino de la energía bruta consumida
CH4
CH4
CH4
CH4
Balance de fermentación ruminal
C6H12O6 + 2H2O → 2C2H4O2 (acetato) + 2CO2 + 8H
C6H12O6 → C4H8O2 (butirato) + 2CO2 + 4H
CO2 + 8H → CH4 + 2H2O
C6H12O6 + 4H → 2C3H6O2 (propionato) + 2H2O
Es una práctica ganadera donde se combinan árboles, arbustos, herbáceas y
animales los cuales interactúan con el suelo y el clima con el objetivo de
incrementar la rentabilidad de la producción ganadera
Silvopastoralismo
Fijación biológica
del N y captura de
C: reducción de
óxido nitroso y
dióxido de C
Fijación
de N2
Calidad de
forraje
Transferencia
de N2Rendimiento
de forraje
Mejor calidad de forraje, menor
emisión GEI= mejor ambiente
Taninos condensados
saponinas
protozoarios
Arqueas
Técnica de cámaras de respiración para la
medición de CH4 entérico
Analizador de O2
Analizador de CO2
Analizador de CH4
Filtro de humedad para la
calibración del analizador de O2
Interfase
Medidor de flujo de
masas de la cámara
1Medidor de flujo de
masas de la cámara
2
submuestreador
Analizador de presión de vapor de agua
Multiplexer
Filtro de aire
de la cámara 2
Filtro de aire
de la cámara 1
Sistema de muestreo de las
cámaras calorimétricas
Calorímetros respiratorios indirectos
Linearidad del analizador infrarrojo de metano
CH4
analyzer
Inventarios de CH4 entérico
4 5 6 7 8 9 10 11 12
0
20
40
60
80
100
120
140
160
CH
4 p
rod
uc
tio
n (
g/d
ay)
DMI (kg/day)
y = 18.078x - 60.516
R² = 0.7372
n = 66
Rendimiento de metano en bovinos alimentados con una ración basal de
heno de pasto tropical de baja calidad y un suplemento (Ku-Vera et al.,
2018)
y = 18.07x – 60.516
R2 = 0.7372
N = 66
Peso
vivo
(kg)
CH4
(g/d)
CH4
(g/kg
CMS)
CH4
(MJ/d)
Consumo
de MS
(kg/d)
Consumo
de EB
(MJ/d)
Digestibilidad
de MS (%)
n 8 59 59 59 59 59 59
Media 327.1 129.4 16.0 7.2 8.1 137.1 52.1
Mínimo 294.0 85.4 12.0 4.6 6.9 116.7 22.4
Máximo 350.0 209.3 25.1 12.3 8.9 149.9 68.3
Desviación
estándar
14.6 29.2 3.55 0.1 0.5 8.2 8.8
Coeficiente de
variación (%)
4.5 22.6 22.2 7.3 6.0 5.9 16.9
Rendimiento de metano y consumo de MS de bovinos
alimentados con heno del pasto tropical Megathyrsus
maximus y un suplemento (Zavala-Escalante, 2018)
Inventario de CH4 entérico bovino de México = 2,039.21 Gg
= 50,980.25 Gg de CO2e
Castelán, Ku, et al. 2019. Programa
Mexicano del Carbono
Mitigación de CH4 entérico
¿qué sucede con el CH4 entérico en
un sistema silvopastoril?
Nivel de incorporación en la ración de hojas molidas de Leucaena
leucocephala (% MS) (consumo de taninos condensados (g/día)
Contraste
0
(0)
12
(23)
24
(71)
36
(104)
EE P-value Lineal
CH4 (g/d) 174a 163b 155b 140c 3.03 0.0011 **
CH4 (g/kg CMS) 20.8a 19.7a 18.0b 16.5c 0.41 0.0012 **
Ym (% CEB) 6.50a 6.07b 5.54c 5.05d 0.13 0.0008 **
Factor de emisión
de CH4
(kg CH4/cabeza/año)
63.59a 59.47b 56.50b 51.10c 1.1 0.0011 **
Emisiones de metano entérico en novillas cruzadas alimentadas con
una ración basal de heno de pasto tropical y niveles crecientes de hojas
de Leucaena leucocephala (Montoya-Flores, 2019) (cámaras de
respiración)
Absolute quantification of microorganisms in rumen liquor by real-time
PCR in crossbred heifers fed a basal ration of tropical grass hay and
increasing levels of Leucaena leucocephala (Montoya-Flores, 2019)
Nivel de hojas de Leucaena leucocephala en la ración (%
MS)
Number of
microorganisms per ml
rumen liquor
0 12 24 36
Protozoarios log10 4.5 4.8 5.3 5.1
Bacterias log10 9.0 9.3 9.4 9.2
Arqueas log10 6.4 6.3 6.8 6.7
Arqueas/bacterias 0.71 0.67 0.72 0.72
Estimated DM intakes and milk production of dual-purpose crossbred cows
grazing in a grass monoculture or in a silvopastoral system of grass + Leucaena
leucocephala (Bottini-Luzardo et al. 2016). Means ± SE
Monocultivo Silvopastoril
L. leucocephala --- 5.1±1.8
C. nlemfuensis 7.4±1.4 4.9±2.4
Grano de sorgo 4.8±2.2
Concentrado 4.6±3.1 ---
Consumo total MS 11.9±2.2 14.8±2.1
P.C. 1.3±1.0a 1.5±1.0a
EM 131±1.0b 161±1.0a
Producción leche 14.5±1.1a 13.5±1.1a
Las vacas en pastoreo consumen 34% del consumo total
como Leucaena leucocephala (Bottini-Luzardo et al. 2016)
Vaca doble propósito: 400 kg PV
Producción leche: 7-8 kg/día (típico de establos lecheros)
Consumo de MS:
2.1% PV como forraje = 8.4 kg MS (en pastoreo)
Suplementada con = 4.0 kg concentrado (durante ordeña)
Consumo total de MS: = 12.4 kg MS/día
8.4 x 0.3 = 2.5 kg forraje de leucaena = 20% de leucaena del total de
consumo de MS
Mitigación esperada de CH4: ~15-20% (dependiendo del nivel de
consumo)
Potencial de mitigación de metano de la leucaena
vacas comen entre un 28-34% de leucaena
0.77 kg/día
Incremento de peso de toros en un sistema silvopastoril
en Michoacán, México (Mayo Eusebio, 2013)
770 g/cabeza/d
Composición química de las vainas de
Enterolobium cyclocarpum
Materia seca 92.63
Proteína cruda 16.72
Extracto etéreo 1.59
Cenizas 4.27
Fibra detergente neutra 35.36
Fibra detergente ácida 23.17
Lignina 8.83
Cinética de la degradación ruminal de la MS de Enterolobium cyclocarpum
Componentes de las vainas de E.
cyclocarpumP value
g/kg MS Cáscara Semillas Vainas EEM
A 701.3a 510.4b 567.3b 19.21 <0.05
B 128.2c 424.2a 299.1b 13.04 <0.05
A + B 829.5b 937.3a 866.4b 9.88 <0.05
C 0.038 0.028 0.039 0.06 >0.05
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
0 6 12 24 36 48 72 96
%
de d
eg
rad
ació
n d
e l
a M
S
Tiempos de incubación h
Semilla
Cáscara
Mixto
Degradación ruminal de la materia seca del
fruto del E. cyclocarpum (Piñeiro, 2009)D
eg
rad
ac
ión
ru
min
al d
e la
MS
(%
)
100
Vainas de Enterolobium cyclocarpum en la ración (% MS)
Control 12 24 36 EEM P-value Contrast
Saponinas
(g/kg MS)0 3.48 6.96 10.44 L Q
CMS kg/día 8.64a 9.76ab 10.05b 10.25b 0.26 0.01 <0.01 ns
CEM (MJ/d) 62.41a 79.57b 81.85b 85.85b 3.42 0.01 <0.01 ns
Digestibilidad
aparente de
MS (%)
45.20a 51.48b 51.85b 52.43b 1.0 <0.01 <0.01 ns
CH4 (g/day) 101.77 91.99 94.08 95.64 6.49 ns ns ns
CH4 (g/kg
MSC)11.77 9.42 9.36 9.303 0.95 ns ns ns
Efecto de la incorporación de vainas molidas de Enterolobium cyclocarpum en la
ración de novillas alimentadas con pasto Pennisetum purpureum de baja calidad
(Lazos-Balbuena, 2015) sobre la emisión de CH4 (cámaras de respiración)
Samanea saman (algarrobo)
Vainas de Samanea saman(taninos condensados + saponinas)
Animales experimentales
Cuatro novillas cruzadas (Bos taurus x Bos indicus) promedio de PV: 261.5 kg
Diseño experimental
Cuadro latino 4 x 4
Mediciones: CH4 en cámaras de respiración
Raciones experimentales
Ración basal de pasto picado de Pennisetum
purpureum
Porcentaje de incorporación de las vainas
molidas:
0, 10, 20 y 30% de la MS
Novillas alimentadas diariamente a las 9:00 h
Composición química de las raciones experimentalesTratamientos
0 10 20 30Ingredientes (% MS)
S. saman 0 10 20 30P. purpureum 87 80 73.5 66.5Pasta de soya 7 5 3 1Salvado de trigo 3 3 2.5 2Melaza de caña 3 2 1 0.5
Composición química (g/kg MS)Proteína cruda 98.1 98.5 98.4 98.1Fibra detergente neutra 587.3 569.4 552.4 532.1Fibra detergente ácida 358.7 350.9 344.3 335.8Almidón total 6.0 24.1 41.2 58.2Energía bruta (MJ/kg MS) 15.8 15.9 16.1 16.3
Taninos condensados (mg/g) 0 1.2 2.4 3.6
Saponinas (mg/g) 0 1.6 3.1 4.7
Consumo de alimento y digestibilidad
Emisiones de metano
Variables de respuesta
Consumo y digestibilidad en novillas cruzadas alimentadas con P. purpureum y niveles
incrementales de vainas molidas de Samanea saman
Nivel de S. saman en la ración (% MS) Contrast
0 10 20 30 SE P-value L
PV (kg) 262 261 263 260 0.64
Consumo
MS (kg/d) 6.26 6.44 6.16 6.49 0.28 0.66 ns
MS (% PV) 2.39 2.47 2.34 2.49 0.09 0.45 ns
PC (g/d) 613.4 644.46 639.22 670.36 49.08 0.15 *
MJ/kg MS 15.82 15.99 16.19 16.32 0.08 <0.0001 **
Saponinas (g/d) 0.00 7.69 15.6 23.3 0.54 <0.0001 **
Taninos condensados (g/d) 0.00 9.98 20.26 30.33 0.71 <0.0001 **
Digestibilidad (g/kg MS)
MS 591 635 603 595 2.03 0.08 ns
FDN 537 591 519 531 3.24 0.32 ns
DM: dry matter, OM: organic matter; CP: crude protein; NDF: Neutral detergent fiber; ADF: Acid detergent fiber; L: linear contrast; SE:
standard error ; * P<0.05; ** P<0.01; ns: non-significant (P>0.05).
Emisiones de metano entérico en novillas cruzadas alojadas en cámaras de
respiración y alimentadas con pasto Pennisetum purpureum picado y niveles
crecientes de vainas molidas de Samanea saman
Nivel de vainas molidas de Samanea saman
en la ración (% MS)Contrast
0 10 20 30 SE P-value L
Items
CH4 (L/día) 120.84 89.63 72.03 59.30 9.39 0.03 **
CH4 (L/kg CMS) 19.04 13.95 12.65 8.19 1.09 0.00 **
Pérdida de energía
como CH4 (MJ/día)4.69 3.48 2.80 2.30 0.36 0.03 **
Pérdida de energía
como CH4 (% CEB ; Ym)4.70 3.38 2.82 2.15 0.31 0.01 **
Proporciones molares de AGV’s en el líquido ruminal de novillas cruzadas
alimentadas con pasto Pennisetum purpureum y niveles crecientes de vainas
molidas de Samanea saman
Nivel de Samanea saman
en la ración (% MS)Contraste
0 10 20 30 SE P-value L Q C
pH del rumen 6.90 6.87 6.97 6.80 0.04 0.06 ns ns *
Acetato (% molar) 70.32 68.39 66.72 60.05 1.27 <.0001 ** ns ns
Propionato (% molar)17.66 18.45 19.88 21.77 1.20 0.01 ** ns ns
Butirato (% molar) 9.7 10.98 10.97 15.20 0.59 <.01 ** ns ns
Acetato:propionato
(proporción)4.01 3.74 3.42 2.82 0.25 <.01 ** ns ns
SE: standard error, * P<0.05; ** P<0.01; ns: non-significant (P>0.05)
Población protozoaria en el líquido ruminal de novillas cruzadas alimentadas con pasto
Pennisetum purpureum y niveles crecientes de frutos molidos de Samanea samanNivel de Samanea saman en la
ración (% MS)Contraste
0 10 20 30 SE P-value L Q C
Protozoarios log10 (células/ml)
Holotricos 4.33 4.47 4.65 4.58 0.31 0.14 ns ns ns
Entodiniomorfos 5.61 5.41 5.40 5.48 0.38 0.20 ns ns ns
Total 5.68 5.49 5.45 5.53 0.34 0.18 ns ns ns
Cinética de la degradación ruminal de la MS (%; a+b (1–exp−ct)) de las vainas
molidas de Samanea saman
Cinética de degradación ruminal
T0 a b c a+b D 0.05
Vainas 64.49 62.46 17.15 0.04 79.61 53.01
SE: standard error; surface response: L: linear contrast; Q
quadratic; C: cubic contrast; * P<0.05; ** P<0.01; ns, non-significant
(P>0.05).
Composición química (% MS) de heno de pasto Guinea
(Megathyrsus maximus) y del follaje de Brosimum alicastrum
Brosimum Megathyrsus
Materia seca 89.34 92.14
Materia orgánica 90.40 89.48
Proteína cruda 15.78 5.60
Fibra detergente neutra 37.54 80.07
Fibra detergente ácida 28.52 48.49
Lignina 12.08 17.80
Fermentación ruminal del follaje de Brosimum alicastrum
Parámetro MS PC MO FDN
a % 21.18 33.84 20.50 -
b % 65.67 61.35 66.12 72.11
a + b % 86.85 95.19 86.62 72.11
c (%/h) 10.52 11.37 10.58 8.33
Brosimum alicastrum in a farm
Megathyrsus maximus:Brosimum alicastrum
100 85:15 70:30 55:45
Consumo MS (g/d) 511 848 1106 1313
Tasa de pasaje (%/h) 1.47 2.75 2.80 4.12
Tiempo de retención rumen (h) 68.02 36.36 35.74 24.27
N microbiano en el intestino
delgado (g/d)2.20 4.92 7.93 9.72
a+ b % Megathyrsus maximus
(OM)41.5 40.6 39.9 38.6
c % Megathyrsus maximus
(OM)2.93 3.46 3.57 3.98
Consumo de MS, tasa de pasaje y N mirobiano en
el duodeno de ovinos Pelibuey consumiendo
Megathyrsus maximus y niveles crecientes de
follaje de Brosimum alicastrum (% MS) (Valdivia,
1996)
Frutos secos de Brosimum alicastrum
Control Enterolobium
cyclocarpum
Samanea
saman
Brosimum
alicastrum
Consumo de
MS (g/día)772 826 859 847
CH4 (g/día) 8.8 7.5 5.9 3.8
CH4 g/kg
CMS11.5 9.2 6.9 4.5
Emisiones de CH4 de ovinos de pelo alojados en cámaras de
respiración y alimentados con una ración basal de pasto
tropical de baja calidad y suplementados con frutos molidos
de árboles (Elshereef, 2018)
Nivel de aceite de palma en la ración
(% MS)
0 2 4 6
CH4 (g/día) 154.72a 137.81b 127.34b 128.34b
CH4 (g/kg
CMS)
20.46a 17.29b 16.26b 15.74b
Ym (% CEB) 7.04a 5.56b 5.22b 5.23b
Emisiones de metano entérico en novillas alimentadas con heno de baja calidad de Megathyrsus maximus y niveles crecientes de
aceite de palma en la ración (Flores-Santiago, 2019)
¿qué hacer para enfrentar el impacto del
cambio climático en la ganadería?
¿qué se puede concluir?
• Existe una diversidad de plantas leguminosas que se pueden
emplear en la alimentación de rumiantes para producir carne y
leche
• El follaje y los frutos de las leguminosas aportan energía y
nitrógeno para la síntesis de proteína microbiana en el rumen
• La incorporación de leguminosas en la ración de los rumiantes
contribuye a incrementar el consumo de alimento
• La inclusión de leguminosas en la alimentación de los rumiantes
contribuye a mejorar la digestibilidad de la ración
• El consumo de leguminosas contribuye a mejorar el aporte de
proteína microbiana al intestino delgado
• El follaje y los frutos de algunas especies leguminosas pueden
contribuir a mitigar la emisión de gases de efecto invernadero
tales como el metano
Heces
O
r
i
n
a
M
e
t
a
n
o
Incremento
calóricoMantenimiento
399 kJ/kg0.75
T
e
j
i
d
o
Leche
Producción de calor
Energía bruta
Energía digestible
Energía metabolizable
Energía neta
ICm+ ICp ENm ENp
Destino de la energía bruta consumida
