AVALIAÇÃO DE UM SISTEMA NÃO-LINEAR DE OTIMIZAÇÃO DE RAÇÕES PARA ALIMENTAÇÃO DE VACAS EM LACTAÇÃO

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1 AVALIAÇÃO DE UM SISTEMA NÃO-LINEAR DE OTIMIZAÇÃO DE RAÇÕES PARA ALIMENTAÇÃO DE VACAS EM LACTAÇÃO E. Zanin*, D. S. Henrique**, R. S. Kölln* *Acadêmica do curso de Zootecnia/UTFPR-DV, Dois Vizinhos, Brasil ** Professor Doutor do curso de Zootecnia/UTFPR-DV, Dois Vizinhos, Brasil Resumo O presente trabalho foi realizado em uma propriedade localizada na Região Sudoeste do Paraná. Foram coletadas informações sobre consumo e custo dos alimentos, peso corporal, produção leiteira e dias de gestação e lactação. A partir destas informações foram balanceadas e ofertadas aos animais rações individuais de custo mínimo por meio de técnicas de otimização não-linear. As rações otimizadas reduziram o gasto e o consumo diário de concentrado, a produção diária total de leite e o custo do concentrado por litro de leite produzido. Palavras-chave: nutrição de ruminantes, sistemas computacionais, acesso para produtores, retorno econômico Abstract This work was carried out on a property located in the Southeastern Region fo Parana. Data about dry matter intake, food costs, body weight, milk production, days in milk and in gestation were collected. From these data were balanced least cost rations by nonlinear optimization technics to be offered individually to the animals. Optimized rations reduced spending and the daily consumption of concentrate, the total daily production of milk and the cost of concentrate per liter of milk produced. Key-words: ruminant nutrition, computer systems, access for producers, economic returns Introdução O desempenho da pecuária leiteira é dependente de uma adequada nutrição para evitar a escassez ou o consumo excessivo de nutrientes. Uma alimentação adequada permite que as exigências nutricionais do animal sejam atendidas e que a excreção de nutrientes para o ambiente seja minimizada [1]. Além disso, as rações também devem ser otimizadas para reduzir os custos com a alimentação que perfazem uma parcela significativa do custo total de produção [2]. A importância da alimentação adequada na produção de bovinos pode ser verificada pelo desenvolvimento contínuo de diversos sistemas para determinação de exigências nutricionais para ruminantes [3], [4], [1], [5], que avaliam se as dietas oferecidas estão atendendo às demandas por nutrientes dos animais. Outros programas como o de [6] que aplicava técnicas de 1/7

2 programação linear foram desenvolvidos para a minimização de custos das rações a serem ofertadas [7], [8]. Ao longo dos anos, o aperfeiçoamento dos sistemas de avaliação de rações para ruminantes levou à incorporação de variáveis cujo comportamento é de natureza não-linear [3], [4], [1], [5], e o desenvolvimento de computadores cada vez mais rápidos permitiu que os algoritmos de otimização fossem baseados em técnicas não-lineares, muito mais versáteis e robustas que as lineares. O presente trabalho teve por objetivo avaliar o impacto da utilização de um sistema não-linear de otimização de rações para vacas leiteiras no custo de alimentação desses animais. Materiais e Métodos Antes da implantação do novo sistema de alimentação foi realizado um diagnóstico inicial de uma propriedade localizada no interior do município de Enéas Marques situada no Sudoeste do Paraná com área de 191,998 km², altitude de 569 m e clima subtropical Cfa, coletando informações sobre: o número de vacas em lactação, peso corporal dos animais, produção de leite diária, data do parto, data de inseminação, consumo de silagem e de concentrado (composto de ração comercial incrementada com farelo de soja), custo de cada componente da alimentação e preço de venda do leite. Além desses dados, foi estimado o tempo gasto (horas/homem) com o fornecimento de alimento no coxo. De posse dessas informações, foram calculados: os dias de lactação e de gestação, o custo da alimentação fornecida no coxo (incluindo o preço dos produtos e o gasto de mão de obra para fornecer o alimento). Os gastos com pastagem não foram computados, por estarem fora do escopo da pesquisa. Posteriormente, os dados relativos aos animais (peso, produção, dias de lactação e gestação) e aos alimentos disponíveis (composição nutricional, obtida por meio de análises químicas no caso da proteína bruta e dados tabelados no [1] para os outros nutrientes) foram utilizados para balancear rações de custo mínimo por meio de técnicas de otimização não-linear que compõem o pacote solver do Microsoft Excel. O consumo de pasto foi estimado a partir das horas de pastejo, do número de bocadas por minuto (55 bocadas/min) e da massa de matéria seca de forragem ingerida por bocada (0,5g/bocada), nos casos em que o teor de fibra da ração não limitavam o consumo. A limitação do consumo de fibra foi estimada adaptandose o conceito proposto por [9]. Segundo este autor, uma vaca em lactação consome 2/7

3 diariamente até 1,2% da sua massa corporal em fibra, mas o mesmo recomenda o fator 0,011 vezes a massa corporal para se obter uma estimativa mais conservadora do consumo máximo de fibra. Entretanto, após uma busca em vários artigos publicados no Brasil os autores do presente trabalho encontraram uma média de consumo de fibra de 1,3% da massa corporal e, portanto, utilizaram o fator 0,012 vezes a massa corporal para calcular a capacidade máxima de consumo de fibra. O balanceamento das rações foi feito nos dias 30/11/2011, 21/02/2012, 10/03/2012, 13/04/2012 e 20/05/2012 logo após se realizar a estimativa de peso das vacas, por meio de fita de pesagem e a medição da produção leiteira individual. No balanceamento foram considerados: o limite mínimo de fibra para evitar acidose (25% da fibra vinda do volumoso) e a capacidade máxima de consumo de fibra (calculada conforme descrito anteriormente), além das exigências de energia líquida e proteína metabolizável calculadas usando as equações disponíveis no [1]. A quantidade de silagem fornecida foi constante para todos os animais (5 kg de matéria seca por dia) e as quantidades de farelo de soja e milho grão moído grosso (quirera) foram ajustados de acordo com as exigências do animal. Todas as vacas recebiam 150 g de sal mineral completo por dia. Além de atender as exigências dos animais, as rações foram otimizadas pelo Excel Solver para possuírem um custo mínimo. Os custos de alimentação foram recalculados cada vez que as rações eram balanceadas e se necessário eram ajustadas para atender à produção observada. Resultados No diagnóstico inicial verificou-se que mesmo com as produções de leite diferentes eram oferecidos seis kg/animal/dia de concentrado comercial misturado com farelo de soja. Após o ajuste da ração utilizando a ferramenta do Microsoft Excel as vacas em lactação passaram a receber rações individuais balanceadas de acordo com o peso corporal, a produção de leite e a capacidade de consumir fibra (estimada de acordo com [9]). Durante o diagnóstico inicial no mês de Novembro de 2011 o valor obtido em relação ao consumo de concentrado era de 336 kg/d e 150 kg/d de farelo de soja, com 56 vacas em lactação. Forneciam-se seis quilos da mistura de concentrado comercial com farelo de soja dividido três vezes ao dia para cada vaca independente da sua produção. A receita obtida com a venda do leite (R$ 0,85/L) 3/7

4 em Novembro foi de R$ 740,35/dia sendo que o custo diário com o concentrado nesse mês foi cerca de R$ 340,16 e a produção diária foi de 871 litros de leite. Portanto, gastava-se R$ 0,39 com concentrado para cada litro de leite produzido (Tabela 1). A ração balanceada para vacas em lactação foi oferecida individualmente para cada animal a partir do mês de fevereiro de 2012 e a redução no consumo de concentrado diário foi de 190 kg. Houve uma queda na produção de leite de 110 L/d (Tabela 1) e o número de horas-homem para alimentar os animais não variou. O custo do concentrado por litro de leite produzido baixou R$ 0,12 em relação ao sistema anterior (Tabela 1). No mês de março de 2012 apesar da diminuição na produção de leite de 34 L/d em relação ao mês anterior prevaleceu à diminuição do consumo de concentrado para 290 kg, custo (R$/d) de concentrado, aumentando apenas R$ 0,01 no custo de concentrado por litro de leite produzido sendo este valor superior ao obtido no mês de fevereiro (Tabela 1). No mês de Abril a produção de leite aumentou 35 L/d e o custo por litro de leite produzido teve redução R$ 0,02 quando comparado ao mês de março (Tabela 1). No mês seguinte o custo com concentrado se apresentou menor em relação aos meses anteriores com redução de R$ 60,88 por dia (Tabela 1). Além do menor gasto com concentrado por dia, no mês de Maio o custo do concentrado por litro de leite produzido foi o mais baixo dentre todos os períodos de avaliação, apesar de no referido mês o custo do kg de concentrado ter sido o mais alto de todos. Tabela 1. Informações relacionadas à produção de leite e ao custo de concentrado durante o período experimental. Período experimental Vacas em lactaçao Produção de leite Consumo concen- Gasto com concen- Custo concentrado Custo concentrado Produção L/vaca/ dia (L/d) trado (Kg/d)* trado (R$/d) * (R$/L) # (R$/Kg) * 30/11/ ,16 0,39 0,70 15,6 21/02/ ,30 0,27 0,71 14,1 10/03/ ,45 0,28 0,72 13,1 13/04/ ,74 0,26 0,88 15,6 20/05/ ,86 0,18 1,05 16,9 4/7

5 *Valores calculados considerando o custo do kg de matéria natural. #Valores de custo do concentrado por litro de leite produzido. Discussão No período inicial (dia 30/11/2012), antes da formulação de dietas individuais, a produção leiteira foi a mais alta observada durante todo o experimento (Tabela 1). Entretanto, o consumo de concentrado também era o mais alto. Após o balanceamento individual, a produção total baixou, assim como o consumo (em kg/d) e o gasto diário (em R$/d) de concentrado. Esse resultado decorre do fornecimento de concentrado de acordo com a exigência do animal, evitando consumos luxuriantes ou insuficientes e da formulação de dietas de custo mínimo por meio de técnicas de otimização não-linear. A partir do mês de março observou-se uma queda constante do número de vacas em lactação, o que causou a redução do consumo diário de concentrado da ordem de 54% (ao se comparar os meses de março e maio). Contudo, a produção de leite diária neste período aumentou 2,3% e o gasto diário com concentrado declinou 32%, mesmo havendo aumento de 46% no custo do concentrado (em R$/kg). Este fato pode ser explicado, primeiro pela substituição de seis vacas que estavam no fim da lactação, por outras recém-paridas que foram se aproximando do pico de lactação e aumentaram a média de produção por vaca dia (Tabela 1). Além disso, o balanceamento individual de custo mínimo teve efeito decisivo para que houvesse um aproveitamento mais racional da alimentação disponível. Até o mês de fevereiro o farelo de soja utilizado no balanceamento das dietas custava R$ 0,67, mas a partir do mês de abril houve um aumento considerável no preço do kg de farelo de soja utilizado (R$ 0,94 em abril e R$ 1,08 em maio). Mesmo nestes meses a otimização não-linear permitiu que o gasto com concentrado por litro de leite produzido fosse inferior ao do mês de novembro de 2011, quando as vacas recebiam ração de forma indiscriminada. Pode-se observar na Tabela 1, que a média de produção das vacas no mês de maio de 2012 é maior que em novembro de 2011, o número de vacas em lactação é menor e o consumo de concentrado por dia, também é menor. Todos esses fatores contribuíram para o menor gasto com concentrado por litro de leite produzido. Mas deve-se reforçar que esse resultado se tornou possível pelo ajustamento da dieta por meio de 5/7

6 otimização não-linear e pelo fornecimento de rações individuais. Apesar das vantagens da otimização de rações individuais é preciso esclarecer que em muitas propriedades este tipo de manejo pode acarretar em aumento de gastos com a mão de obra utilizada no arraçoamento dos animais (o que não se observou neste experimento devido às características específicas da propriedade em que o mesmo foi conduzido). Outro fator a se considerar é a disponibilidade de técnicos capacitados para operacionalizar o sistema, que no caso do presente trabalho, não foi contabilizado como custo, pois as otimizações foram realizadas pela bolsista de iniciação tecnológica, graduanda em Zootecnia e sócia da propriedade leiteira. Ou seja, uma pessoa capacitada para utilizar o sistema, mas que não cobrou seus honorários do proprietário por estar diretamente envolvida no sistema de produção como um todo. Conclusão O sistema de otimização não-linear de rações para vacas leiteiras se mostrou como uma ferramenta eficaz para reduzir os custos com alimentação e melhorar o aproveitamento de nutrientes pelos animais. O fornecimento de rações individuais formuladas especificamente de acordo com as necessidades dos animais reduziu satisfatoriamente o custo de alimentação e permitiu a utilização mais eficiente dos nutrientes para a produção de leite. Referências [1] National Research Council (2001), Nutrient requeriments of dairy cattle. 7 th. ed. Washington: National Academy Press, p [2] Stelzer, F.S., Lana, R.P., Campos, J.M.S. et al. (2009), Desempenho de vacas leiteiras recebendo concentrado em diferentes níveis, associado ou não a própolis. Revista Brasileira de Zootecnia, v.38, n. 7, p [3] Agricultural and Food Reaserch Council (1993), Energy and protein requirements of ruminants. Oxon: CAB international, p [4] National Research Council (1996), Nutrients requirements of beef cattle, 7 th ed. Washington: National Academic Press, p [5] Fox, D.G.; Tedeschi, L.O., Tylutki, et al. (2004), The Cornell net carbohydrate and protein system model for evaluating 6/7

7 herd nutrition and nutrient excretion. Animal Feed Science and Technology, v. 112, p [6] Waugh, F.V. (1961), Discussion: Linear programming approach to the solution of practical problems in farm managemet and micro-agricultura economics. Journal of Agricultural Economics, v. 43, p [7] Agrawal, R.C., Heady, E.O. (1972), Operations research methods for agricultural decisions. Iowa: The Iowa State University Press, p [8] Giil, M. Oldham, J.D., Growth. In: Forbes, J.M., France, J. (1993), Quantitative aspects of ruminant digestion and metabolism, Oxon: Cab International, p [9] Mertens, D.R. (1987), Predicting intake and digestibility using mathematical models of ruminal function, Journal of Animal Science, v. 64, p /7