Avaliação de sistemas de produção de leite quanto à utilização de nitrogênio e fósforo | Evaluation of milk production on the use of nitrogen and phosphorus systems

Objetivou-se avaliar modelos matemáticos, para a excreção de nitrogênio e fósforo por vacas leiteiras utilizando dados coletados em sistemas de produção de leite no Estado de Minas Gerais. Foram coletados dados em seis sistemas de produção de leite inseridos nas mesorregiões da Zona da Mata e Campo das Vertentes, e realizadas seis visitas técnicas com intervalo de 30 dias, compreendendo ao período de julho a dezembro de 2009. Os dados coletados foram número de vacas em lactação, produção de leite, quantidade e composição da dieta. Em cada lote de produção foi mensurado o peso vivo dos animais e coletado amostras de fezes, urina, leite e alimentos. Nessas amostras foram analisados os teores de nitrogênio e fósforo, e a partir desses valores quantificados o consumo de nitrogênio (CN) e fósforo (CP), as excreções de nitrogênio e fósforo nas fezes (ENF; EPF) no leite (ENL; EPL) e na urina (ENU; EPU). Os modelos adotados nas comparações foram selecionados após a análise exploratória dos dados, através de gráficos de dispersão e testes de correlação, e avaliação do comportamento entre as variáveis respostas e variáveis preditoras, levando em consideração o realismo biológico do modelo. A variável explicativa adotada para a modelagem da excreção de nitrogênio foi o consumo de nitrogênio (CN), e para a modelagem da excreção de fósforo foi o consumo de fósforo (CP). Os modelos foram avaliados segundo o critério de Informação de Akaike corrigido (AICc) e suas medidas derivadas como a verossimilhança da probabilidade evidência da verossimilhança � � , e a relação entre a probabilidade relativa ou . Para os ajustes dos modelos foram utilizados os pacotes stats, minpack.lm e AICcmodavg que estão disponíveis no software R (R Development Core Team, 2013). Para a excreção nitrogênio no leite (ENL) foi selecionado o modelo assintótico Morgan-Mercer-Flodin, para a excreção de nitrogênio nas fezes (ENF) o modelo Exponencial-Associação2p e para a excreção de nitrogênio na urina (ENU) o modelo linear com intercepto. Para a excreção fósforo no leite (EPL) foi selecionado o modelo assintótico de Weibull, para a excreção de fósforo nas fezes (EPF) o modelo Exponencial2p e para a excreção de fósforo na urina (ENU) o modelo assintótico Logístico3p. A partir desses modelos foi desenvolvido um programa para quantificar a excreção e eficiência de utilização do nitrogênio e fósforo em sistemas de produção de leite, através do balanço de massa de nutrientes. O programa foi desenvolvido em planilhas eletrônicas (Microsoft Excel), e é constituído pelas entradas (inputs) e saídas (outputs) de dados. Os inputs foram classificados como os dados que o usuário necessita fornecer ao programa, para que os outputs, que são os dados gerados pelo programa, possam ser calculados. Os inputs necessários foram: área do sistema de produção, número médio de animais por categoria animal, consumos médios de matéria seca, nitrogênio e fósforo, quantidades de alimentos utilizados na alimentação animal, quantidades de nitrogênio e fósforo utilizados na fertilização de culturas e pastagens, produção média de leite dos animais, porcentagem de proteína e fósforo no leite, número de animais comprados e vendidos. Os outputs gerados foram: excreção total de dejetos, excreção de nitrogênio e fósforo nas fezes e urina de vacas em lactação, excreção de nitrogênio nos dejetos de vacas secas e novilhas, balanço de nutrientes, eficiência de utilização do nitrogênio e fósforo de vacas em lactação e do sistema de produção. Após a construção do programa, foram realizados dois ensaios para a avaliação do balanço de nutrientes e eficiência de utilização do nitrogênio e fósforo. O conjunto de dados utilizados foi proveniente de dois sistemas de produção de leite. As maiores entradas de nitrogênio (N) foram na forma de alimentos, e de fósforo (P) na forma de fertilizantes. As maiores saídas de nutrientes foram na forma de perdas, representando 83,8 e 72,7% de perdas de N, e 28,4% e 37,5% de perdas de P. O balanço de nutrientes em kg/área foi de 67,8% e 73,5% para o N e 40,8% e 31,9% para o P. A eficiência de utilização do N dos sistemas foi de 32,3 % e 36,1%, e a eficiência de utilização do fósforo foi de 13,3% e 20,1%. Com os dados coletados nos sistemas de produção de leite foi possível avaliar e selecionar modelos matemáticos para predição da excreção de nitrogênio por vacas leiteiras. Os dados utilizados para excreção de nitrogênio na urina, não indicaram relação entre o consumo de nitrogênio e sua excreção na urina, o que pressupõe a necessidade de nova coleta de dados para estabelecer uma melhor relação entre entre essas suas variáveis. Os modelos matemáticos selecionados para excreção de nitrogênio no leite e nas fezes, e a excreção de fósforo no leite, nas fezes e na urina, podem ser utilizados para o estudo da eficiência de utilização e excreção de nitrogênio e fósforo em sistemas de produção de leite no Brasil. O programa desenvolvido foi capaz de quantificar a excreção, a eficiência de utilização e o balanço de N e P em sistemas de produção de leite.

Aimed to evaluate mathematical models for excretion of nitrogen and phosphorus by dairy cows using data collected in milk production systems in the State of Minas Gerais. Data were collected in six systems of milk production in the regions of the inserted Zona da Mata and Campos das Vertentes, and performed six technical visits with an interval of 30 days, comprising the period from July to December 2009. The data collected were the number of dairy cows, milk production, quantity and composition of the diet. In each batch measured the body weight of the animals and collected samples of feces, urine, milk and food. In these samples the levels of nitrogen and phosphorus were analyzed and quantified from these values the consumption of nitrogen (CN) and phosphorus (CP), the excretion of nitrogen and phosphorus in feces (ENF, EPF) in milk (ENL, EPL) and urine (ENU; EPU).The models used in the comparison were selected after exploratory data analysis using scatter plots and correlation tests, and evaluation of the behavior between the response variables and predictor variables, taking into account the biological realism of the model. The explanatory variable adopted for modeling the excretion of nitrogen was the consumption of nitrogen (CN), and for modeling phosphorus excretion was the consumption of phosphorus (CP). For nitrogen excretion in milk (ENL) the asymptotic model Morgan-Mercer-Flodin was selected for nitrogen excretion in feces (ENF) Exponential-Associação2p model and nitrogen excretion in the urine (ENU) with the linear model Intercept. For phosphorus excretion in milk (EPL) the asymptotic Weibull model was selected for the phosphorus excretion in feces (EP F) and the Exponencial2p model for phosphorus excretion in the urine (ENU) the asymptotic model Logístico3p. The models were estimated using the Akaike information criterion corrected (AICc) and its derived measures such as likelihood probability � relationship between the relative likelihood or evidence of likelihood , and the � . Adjustments to the models stats packages, minpack.lm and AICcmodavg that are available in the software R were used (R Development Core Team, 2013). From these models a program was developed to quantify the excretion and utilization efficiency of nitrogen and phosphorus in milk production systems, through the mass balance of nutrients. The program was developed in spreadsheets (Microsoft Excel), and consists of the inputs (inputs) and outputs (outputs) data. The inputs were ranked as the data that the user needs to provide the program, so that the outputs, which are the data generated by the program can be calculated. The inputs required are: the production system, the average number of animals per animal category, average intake of dry matter, nitrogen and phosphorus quantities of food used in animal feed, quantities of nitrogen and phosphorus used to fertilize crops and pasture area, average milk production of animals, percentage of protein and phosphorus in milk, number of animals bought and sold. The outputs generated were: total excretion of manure, nitrogen and phosphorus excretion in feces and urine of lactating cows, nitrogen excretion in manure from dry cows and heifers, nutrient balance, efficiency of utilization of nitrogen and phosphorus in dairy cows and the production system. After the construction of the program, two tests for the assessment of nutrient balance and efficiency of use of nitrogen and phosphorus were performed. The data set used was obtained from two systems of milk production. The major inputs of nitrogen (N) are in the form of food, and phosphorus (P) in the form of fertilizers. The major outputs of nutrients were in the form of losses, representing 83,8 and 72,7% N loss, and 28,4% and 37.5% losses of P. The balance of nutrients in kg/area was 67,8% and 73,5% N and 40,8% and 31,9% for P. The efficiency of N utilization of the systems was 32,3% and 36,1%, and the efficiency of P utilization was 13,3% and 20,1%. With the data collected in milk production systems was possible to evaluate and select mathematical models to predict nitrogen excretion by dairy cows. The data used for nitrogen excretion in the urine indicated no relationship between nitrogen intake and excretion in the urine, which implies the need for new data collection to establish a better relationship between these among their variables. The mathematical models selected for nitrogen excretion in milk and feces and the excretion of phosphorus in milk, feces and urine can be used to study the efficiency of utilization and excretion of nitrogen and phosphorus in milk production systems in Brazil. The software was able to quantify the excretion, the use efficiency and the balance of N and P in milk production systems.

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