Anim. Res. 52 (2003) 103-118
DOI: 10.1051/animres:2003011

Effects of level of intake and nitrogen supplementation on digestion by cows in a tropical environment

Patrice Grimaud^{a, b} and Michel Doreau<sup>c

a</sup>  Centre International de Recherche-Développement sur l'Élevage en Zone Subhumide, BP 454, Bobo-Dioulasso, Burkina Faso
^b  CIRAD-EMVT, 7 chemin de l'IRAT, 97410 St-Pierre de la Réunion, France
^c  INRA, Unité de Recherches sur les Herbivores, Theix, 63122 St-Genès-Champanelle, France

(Received 5 April 2002; accepted 20 February 2003)

Abstract
The effects of severe underfeeding and N supplementation on nutrient digestion were studied in Bos taurus and Bos indicus cows. Eight non-lactating adult cows, four Bos taurus and four Bos indicus (body weight 173 and 234 kg, respectively) fitted with ruminal cannulas, were used in a 4 4 Latin square design within each genotype. They were fed a rice straw based-diet supplemented with cottonseed meal at four levels: HN-, high intake low N; LN-, low intake low N; HN+, high intake high N; LN+, low intake high N. The first diet, HN-, was formulated to supply 100% of net energy maintenance requirements. LN- corresponded to half of HN- and supplied 50 and 63% of the requirements in net energy and in digestible protein in the intestine, respectively. The two other diets, HN+ and LN+, were defined by providing the same amount of additional protein as the previous treatments. They supplied 110 and 60% of net energy requirements, and 165 and 100% of requirements in digestible protein in the intestine, respectively. The variation of digestibility was studied in relation to digesta kinetics and particle size. Apparent OM digestibility decreased with underfeeding, with no effect of protein supplementation (61.7, 53.3, 62.7 and 53.0% in Bos taurus and 59.6, 52.6, 62.1 and 55.7% in Bos indicus, respectively for HN-, LN-, HN+ and LN+). This lower digestibility at the low level of intake was observed despite a longer total tract particle retention time (72.2, 76.9, 68.2 and 82.0 h in Bos taurus and 74.9, 82.2, 67.4 and 85.7 h in Bos indicus, respectively for HN-, LN-, HN+ and LN+). Therefore, our data suggest that the retention time may not be a limiting factor for digestion at low intakes. Rumen microbial activity may thus decrease, although neither DM degradability measured in situ nor ruminal and faecal particle sizes varied with the level of intake. Protein supplementation did not avoid a drop of the digestibility when the level of intake decreased. The presence of a factor limiting microbial activity together with physical modifications of the rumen milieu may be the origin of this phenomenon, which does not support the adaptation of ruminants to severe undernutrition.

Résumé
Effets du niveau d'ingestion et de la supplémentation azotée sur la digestion des bovins en climat tropical. Huit vaches adultes vides et fistulées du rumen, quatre Bos taurus et quatre Bos indicus (poids vifs respectifs de 173 et 234 kg), ont reçu selon un protocole en carré latin à l'intérieur de chacun des génotypes quatre régimes à base de paille de riz et de tourteau de coton à différents niveaux d'ingestion et d'azote : HN- ; LN- ; HN+ et LN+. Le régime de référence, HN-, couvrait 100 % des besoins énergétiques des animaux. LN- correspondait à la moitié des apports énergétiques et protéiques de HN- (respectivement 50 et 63 %). Les deux autres régimes (HN+ et LN+) ont été formulés pour apporter une même quantité supplémentaire d'azote aux deux régimes précédents. Ils couvrent ainsi respectivement 110 et 60 % des besoins énergétiques, et 165 et 100 % des besoins protéiques des animaux. Les variations de la digestibilité sont étudiées en relation avec le transit et la taille des particules. La baisse du niveau d'ingestion a entraîné une diminution de la digestibilité apparente de la matière organique, alors qu'une supplémentation azotée reste sans effet (61,7 ; 53,3 ; 62,7 et 53,0 % pour Bos taurus et 59,6 ; 52,6 ; 62,1 et 55,7 % pour Bos indicus, respectivement pour HN- ; LN- ; HN+ et LN+). Cette plus faible digestibilité à bas niveau d'ingestion est observée malgré un temps de rétention des particules plus long dans le tractus digestif (72,2 ; 76,9 ; 68,2 et 82,0 h pour Bos taurus et 74,9 ; 82,2 ; 67,4 et 85,7 h pour Bos indicus, respectivement pour HN-, LN-, HN+ and LN+). En conséquence, ces résultats suggèrent que le temps de rétention n'est pas forcément un facteur limitant de la digestion à faible niveau d'ingestion. L'activité microbienne dans le rumen serait donc réduite ; cependant, ni la dégradabilité in situ, ni la taille moyenne des particules ruminales et fécales n'ont varié avec le niveau d'ingestion. La supplémentation azotée n'a pas empêché cette chute de digestibilité avec le niveau d'ingestion. La présence d'un facteur limitant l'activité microbienne, combinée aux modifications physiques du milieu ruminal, peut être à l'origine de ce phénomène, qui va à l'encontre d'une adaptation des femelles des ruminants à une sous-alimentation drastique.

Key words: nitrogen supplementation / cattle / ruminal digestion / tropical climate / underfeeding

Mots clés : supplémentation azotée / bovins / digestion ruminale / climat tropical / sous-alimentation

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