La formulación de las dietas de los cerdos es siempre un compromiso. Por ejemplo, ¿eligen los productores de cerdos unos costes mínimos de alimentación o una dieta destinada a lograr bajos niveles de excreción? Investigaciones recientes señalan que tal vez no necesitan elegir en absoluto…
Actualmente el alimento representa más del 70% del coste de producción en la industria porcina de crecimiento y acabado. Lo más común en Canadá es que los cerdos se alimenten de acuerdo con un sistema de alimentación trifásica con densidad de energía fija (3PF-FE). En este sistema, el período de crecimiento se divide en tres fases y en cada una de ellas se utiliza un alimento completo que tiene una densidad de energía fija, que es de 10,36 MJ/kg.
No sólo es importante el valor nutritivo de los alimentos, sino también su impacto ambiental. Esto se cita frecuentemente debido a la contaminación causada por la propagación del estiércol. Las cantidades de fósforo (P) y nitrógeno (N) excretadas mediante ese sistema tradicional de alimentación en tres fases son 1,2 kg/cerdo y 3,4 kg/cerdo respectivamente.
Con los valores tanto nutricionales como medioambientales en mente, un equipo de investigación* formado por científicos franceses y canadienses, comenzó a diseñar nuevos tipos de dietas para cerdos. Como referencia, los resultados siempre se compararon con el sistema tradicional de alimentación trifásica con densidad de energía fija que tenía un costo de alimentación de CAN$ 100.33/cerdo (US$ 73.45) en el momento del ensayo.
Minimizar los costos de alimentación y la excreción
Desde hace varios años, las matemáticas se utilizan para modelar la formulación de la alimentación y se utilizan métodos de optimización para reducir al mínimo el costo de la alimentación y/o las excreciones de fósforo y nitrógeno.
Los primeros estudios realizados en este campo se realizaron a finales de los años 90 y consistieron en encontrar una nueva forma de modelar las dietas de los cerdos, resolver problemas matemáticos y evaluar el impacto económico de este nuevo método de formulación. Como resultado de estos estudios se demostró que un aumento en el número de fases produce una disminución en el costo del alimento.
Como ejemplo extremo, es posible demostrar que el paso del sistema de alimentación trifásico a un método ideal con densidad de energía fija (IF-FE), que es un sistema de alimentación que considera una fase por día con energía fija, puede reducir el costo de la alimentación en un 3,33%.
Sin embargo, este sistema de alimentación es impracticable para un productor debido al alto número de alimentos que debe almacenar. Desde un punto de vista matemático, los modelos presentados en estos estudios son lineales y pueden ser resueltos fácilmente gracias a los algoritmos y solucionadores existentes.
Reducción del fósforo y el nitrógeno
Unos años más tarde, se hicieron estudios en la universidad para encontrar los costos mínimos de alimentación y reducir las excreciones de fósforo y nitrógeno. En este estudio no se consideró un sistema tradicional de alimentación en tres fases, sino un sistema de alimentación en dos fases, como el que utilizan más comúnmente los productores de cerdos europeos.
El estudio demostró que los costos de alimentación aumentan cuando se reducen las excreciones de fósforo y nitrógeno. Sin embargo, las excreciones pueden reducirse considerablemente con un aumento relativamente pequeño del costo del alimento. Desde un punto de vista matemático, el problema se modeló como un problema multiobjetivo. Además, el modelo sigue siendo lineal y, por lo tanto, fácil de resolver.
Desarrollo de un nuevo sistema de alimentación
Desde 2011, los investigadores de la Universidad de Sherbrooke han trabajado en el desarrollo de un nuevo sistema de alimentación.
En primer lugar, introdujeron el concepto de densidad energética variable que consiste en liberar la densidad energética de una dieta. Por ejemplo, para un sistema de alimentación de tres fases con energía variable, el período de crecimiento se dividió en tres fases y se determinó el alimento completo para minimizar los costos de cada fase. Los alimentos utilizados en cada fase pueden tener una densidad de energía diferente que se desconoce antes de la optimización. Como consecuencia, los costos de alimentación pueden reducirse en un 2,37%. Sin embargo, el estudio mostró resultados diferentes en las excreciones con una reducción del nitrógeno excretado del 5,78% y un aumento del fósforo excretado del 4,9%.
El sistema ideal de alimentación con energía variable (IF-VE), que consiste en alimentar a los cerdos con la dieta de costo óptimo cada día sin conocer la densidad energética del alimento antes de la optimización, tiene un costo de alimentación de CAN$ 94.84 (US$ 69.43), que es un 5,5% menos que el sistema tradicional de alimentación trifásica con densidad de energía fija. El modelo matemático asociado a este sistema de alimentación sigue siendo lineal y fácil de resolver.
Sistema de alimentación basado en la mezcla de dos alimentos
En segundo lugar, se introdujo un sistema de alimentación basado en la mezcla de dos alimentos. Este sistema de alimentación es útil para un método de alimentación de precisión, llamado «alimentación en fase diaria» (DPF). En este sistema de alimentación, sólo se utilizan dos alimentos y se define una mezcla de ellos para cada día.
Este programa de alimentación se estudió para varias estrategias: la densidad de energía puede ser fija o variable y las alimentaciones pueden ser conocidas antes de la optimización o no. En el caso de los alimentos desconocidos, pueden no estar completos para un día en particular, sin embargo, cuando se mezclan diariamente, satisfacen los requisitos del día a día. En ese caso, el modelo matemático es bi-lineal y mucho más difícil de resolver que los lineales.
En 2014 se estudió el caso de utilizar una densidad de energía fija y piensos conocidos, un pienso correspondiente a la dieta óptima del primer día y el otro correspondiente al del último día. El modelo asociado a este sistema de alimentación es una vez más lineal. Los resultados muestran que el uso de un sistema DPF puede reducir considerablemente el costo de la alimentación.
Sin embargo, un estudio realizado en 2015 muestra que existen relaciones entre cada sistema de alimentación y sus correspondientes modelos se presentan en detalle. Quedó claro que el uso de un sistema DPF con densidad de energía variable y variables desconocidas tiene el mejor costo de alimentación. Un programa de alimentación de este tipo reduce el costo de la alimentación en un 4%. Además, el fósforo y el nitrógeno excretado pueden reducirse en un 3,3% y un 14,8% respectivamente.
Añadir restricciones a las excreciones
Esta reducción del costo de la alimentación alentó a mejorar el modelo añadiendo limitaciones a las excreciones de fósforo y nitrógeno. El modelo se combinó con el de objetivos múltiples. Utilizándolo, es posible determinar las dietas sobre la base del costo de la alimentación, el fósforo excretado y el nitrógeno excretado, lo que reduciría los tres al mismo tiempo.
Por ejemplo, se puede determinar que un sistema de alimentación tiene el mismo costo de alimentación que el que se utiliza actualmente y reduce las excreciones de fósforo y nitrógeno en un 11,1% y 22,4% respectivamente. Se podría determinar que otro sistema de alimentación tiene una disminución del costo del 2% y reduce las excreciones de fósforo y nitrógeno en un 8,2% y 19% respectivamente.
Nuevo sistema de alimentación híbrido
El siguiente paso fue introducir un nuevo sistema de alimentación híbrido que es una mezcla entre un sistema de alimentación en fases y el método DPF. El concepto es el siguiente: el período de crecimiento se divide en X fases (a determinar). Para cada fase se utilizó un sistema DPF con piensos desconocidos y energía variable, y finalmente dos fases consecutivas utilizando un pienso común.
Por ejemplo, cuando X=3, el período de crecimiento se divide en tres fases, los alimentos 1 y 2 se utilizan en la primera fase, los alimentos 2 y 3 se utilizan en la segunda y los alimentos 3 y 4 se utilizan en la última. Este sistema de alimentación es fácil de establecer porque para cada fase se utilizan sólo dos alimentos. Utilizándolo para minimizar el costo de la alimentación, fue posible reducirlo en un 5,19% mientras que el fósforo y el nitrógeno excretado se reducen en un 2,2% y un 17,8%.
Reduciendo los costos de alimentación y las excreciones
En cuanto al sistema DPF, el equipo de investigación lo combinó con el método multiobjetivo y llegó a las mismas conclusiones. Es factible determinar muchos sistemas de alimentación que reducen tanto el costo de la alimentación como las excreciones. El primer ejemplo tiene el mismo costo de alimentación que un sistema de alimentación de tres fases que utiliza energía fija, pero reduce el fósforo y el nitrógeno excretado en un 18% y un 16%. Otro puede tener el mismo costo de alimentación que el DPF, a saber, una disminución del 4% y reduce las excreciones de fósforo y nitrógeno en un 8% y 17% respectivamente.
En ambos casos, las soluciones obtenidas son ejemplos de resultados que utilizan técnicas de optimización multiobjetivo. Puede que otra persona prefiera reducir considerablemente la excreción de fósforo mientras que el nitrógeno que se excreta no esté restringido, o lo contrario, o incluso un compromiso para ambos. Es posible determinar un sistema de alimentación de este tipo.
Referencias disponibles a petición.
* También colaborando en la investigación: François Dubeau y Jean-Pierre Dussault, Universidad de Sherbrooke (Canadá); Mounir Haddou, INSA de Rennes (Francia) y Candido Pomar, Ministerio de Agricultura y Agroalimentación del Canadá.
