Livestock Research for Rural Development 27 (5) 2015 Guide for preparation of papers LRRD Newsletter

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Prédiction de la digestibilité de quelques ressources pastorales originaires des parcours steppiques algériens

F Maamri1,2, F Arbouche3, D Harek1,2, N Zermane1 et F Alane1,2

1 Ecole Nationale Supérieure Agronomique, ENSA ex. INA
2 Institut National de la Recherche Agronomique d’Algérie, INRAA
3 Université d’Adrar, Algérie.
maamri_fatma@yahoo.fr

Résumé

Ce travail vise à évaluer des ressources pastorales à intérêt fourrager par la proposition d’équations de prédiction de la digestibilité in vitro de la matière organique (DivMO) sur la base de la composition chimique : matière sèche (MS), cellulose brute (CB), matière minérale (MM), matières azotées totales (MAT), et composés pariétaux (NDF, ADF, ADL). Six espèces végétales spontanées appartenant à différentes familles botaniques et représentées chacune par deux populations collectées à différentes latitudes de la steppe sud-algéroise (100 plants par espèce) ont été testées en milieu subhumide.

L’emploi de la régression pas à pas et la génération de GLM a mis en évidence les variables les plus discriminantes des modèles qui sont en ordre décroissant: (DivMO) (R=0,92 ; p<0,001), CB (R=0,77; p<0,01) et NDF (R=0,71; p<0,01) suivis de MM, MAT et ADF avec des valeurs de R allant de 0,59 à 0,66 (p<0,05). Les équations bi-variées montrent que la CB reste le meilleur prédicateur de la digestibilité de la matière organique suivi des MAT et des parois cellulaires (NDF). L’addition progressive de variables confirme les résultats avec des précisions plus importantes (R² ajusté= 0,86; p<0,0007) et une faible erreur de l’estimation (2,46) pour la DivMO. Les résultats de ce travail préliminaire ont permis de mettre en évidence que les méthodes de laboratoire hautement reproductibles peuvent constituer de bons prédicateurs pour les paramètres de la valeur nutritive des fourrages.

Mots-clés: digestibilité in-vitro, espèce spontanée, fourrage



Prediction of digestibility of some pastoral resources from the Algerian steppe

Abstract

The aim of the present study was to evaluate and characterize native pastoral and fodder species. Prediction equations of the in vitro organic matter digestibility (IVOMD) were suggested on the basis of chemical composition: Dry Matter (DM), Crude Fiber (CF), Mineral Matter (MM), Crude Protein (CP) and parietal compounds (NDF, ADF, ADL). Six native pastoral species belonging to different botanical families and represented each by two populations collected at different latitudes from Algerian central steppe were tested in subhumide environnement.

Step by step simple regressions and GLM allowed to highlight the most discriminant variables in decreasing order of Multiple R as: IVOMD (R=0.92; p<0.001), CF (R=0.77, p<0.01), NDF (R=0.71, p<0.01) and MM, CP et ADF (R from 0.59 to 0.66 (p<0.05)). Bivariate equations showed that crude fiber (CF) was the best predictor of the IVOMD which is strongly linked to variables CP and NDF. The progressive addition of the variables confirms the first results with a high precision (R² adjusted= 0,86; p<0.0007) and minor estimation error (2.46) for (IVOMD). Results of this preliminary study allowed to conclude that the routine and highly reproducible laboratory methods constitute relevant predictors for nutritive quality of native forages.

Keywords: forage, in vitro digestibility, spontaneous species


Introduction

En Algérie, l’alimentation animale constitue, incontestablement, l’une des contraintes majeures des faibles performances enregistrées par les ruminants. Le déficit fourrager existe à toutes les latitudes et les principaux espaces de productions (steppes et parcours sahariens) subissent depuis très longtemps les effets néfastes de la désertification (Djebaili et al 1989; Slimani et al 2010). La dégradation de ces milieux n’affecte pas seulement leur physionomie mais également les caractéristiques qualitatives et quantitatives de leurs productions (Nedjraoui 2003). Largement remplacées par les cultures céréalières peu productives, elles recèlent encore de nombreuses espèces à intérêt pastoral et/ou fourrager jusque-là très peu étudiées, sous utilisées et inexploitées (Chakroun et Zouaghi 2000). Cette situation empêche les performances animales de s’exprimer pleinement et accentue le processus d’importation de produits animaux à l’instar des produits laitiers et carnés.

Sur le plan qualitatif, ce sont les ressources des parcours sahariens qui ont été le plus étudiées (Arbouche et al 2012, Arhab et al 2006; Bouallala et al 2011, Boufennara et al 2012, Chehma 2005, Chehma et Youcef 2009, Chehma et al 2010, Longo et al 2007, Mayouf et Arbouche, 2014, Merouane et al 2014); alors que les autres travaux (Aidoud 1983, Aidoud 1989, Aidoud et al 2011, Djebaili 1978, Nedjraoui 1981) ont été focalisés sur l’écologie et la phytosociologie.

C’est par la combinaison de la composition chimique et de la digestibilité qu’on peut trouver le meilleur compromis permettant de prédire les besoins nutritifs des animaux.

Par le présent travail nous nous proposons de développer des modèles d’équations pour prédire la digestibilité in vitro de la matière organique (DivMO) en fonction de la composition chimique en l’appliquant à six espèces spontanées steppiques parmi les plus appétées (Le Houérou et Ionesco 1973).


Matériel et méthodes

Le matériel végétal est constitué de graines (300 g) provenant de 100 plants pour chacune des six espèces spontanées, Plantago albicans L. (plantain blanchissant), Astragalus hamosus L. (astragale à hameçon), Medicago littoralis Rohde (luzerne du littoral), Medicago minima Grufb. (luzerne naine), Lolium rigidum Gaud. (ivraie rigide) et Phalaris minor Retz (petit phalaris) appartenant à la flore pastorale algérienne (Quezel et Santa 1962 - 1963).

Elles ont représenté chacune, deux populations collectées dans différents milieux et à des latitudes distinctes (Nord et Sud) des steppes sud-algéroises (régions de Djelfa). Nous avons collecté, au Nord (035.17 et 035.34 N; isohyète 250), P. albicans BI à Birine; L. rigidum OT et P. minor OT à Oued Touil, A. hamosus AO, M. minima AO et M. littoralis AO à Ain Oussera et au Sud (033.57 et 034.19N; isohyètes 200 et 169), P. albicans SER à Sed Rehal; L. rigidum AEI et M. minima AEI à Ain El Ibel, P. minor OD et A. hamosus OD à Oued Djedi, et M. littoralis TA à Taadmit. Ces graines ont été mises en culture au niveau de la station INRAA (d’Alger) caractérisée par son climat subhumide et fauchées à des stades juvéniles (début de formation des boutons floraux pour les Fabacées; début montaison pour les Poacées et début d’apparition de la hampe florale à la base de la rosette pour Plantago albicans. Les échantillons ont fait l’objet de différentes méthodes d’analyses au laboratoire (AOAC 1990, Van Soest et Wine 1967, Aufrère 1982, Aufrère et Graviou 1996) pour la détermination de la composition chimique [la matière minérale (MM), la cellulose brute (CB), les matières azotées totales (MAT), les composés pariétaux (NDF, ADF, ADL) et la digestibilité in vitro de la matière organique (DivMO)].


Résultats

Composition chimique et équations de prédiction

Les résultats de la composition chimique en % de MS et la digestibilité in vitro de la matière organique sont représentés dans le tableau 1.

Dans nos conditions expérimentales, les coefficients de détermination de la variabilité sont expliqués par la composition chimique et la digestibilité notamment. Une partie de cette variabilité serait imputable à de tiers facteurs qui ne sont pas pris en considération dans cette étude.

La variabilité est expliquée à hauteur de 92% par le CUDMO. La composition chimique (CB, MM, MAT) et certains composés pariétaux (NDF, ADF) permettent d'expliquer respectivement 77, 66, 64, 71 et 59% du total de l’information (Tableau 2). La variance expliquée reste cependant plus faible que dans les modèles de prédiction de la valeur nutritive des fourrages. D'autres variables doivent donc être prises en compte dans le modèle pour mieux expliquer les variations de la digestibilité.

Les variables de la composition chimique contribuent, avec une forte présomption, à expliquer la variable dépendante (CUDMO). C'est la CB et l'azote (MAT) qui présentent les liaisons les plus étroites suivies du NDF, MM et ADF (Tableau 2) pour expliquer la digestibilité de la matière organique qui n’est pas influencée par l’ADL. Nous constatons que lorsque la CB, MM, MAT diminuent d’un point, l’énergie augmente respectivement de 1,5 1,94 et 1,83; alors qu’une augmentation d’un point de NDF, ADF implique une élévation de 0,91 et 1,12 du CUDMO, respectivement (Figure 1).

Figure 1. Relations entre le coefficient d’utilisation digestive (CUDMO) et la composition chimique des espèces étudiées.

Tableau 1. Composition chimique et coefficient de digestibilité de la matière organique des espèces étudiées
Espèces/Populations MM CB MAT NDF ADF ADL DivMO
P. albicans SER 19,1±0,9 32,4±1,0 22,6±0,8 44,3±1,3 28,2±0,7 11,7±0,1 54,6±0,6
P. albicans BI 18,5±0,6 31,9±1,6 23,2±0,9 43,9±0,5 29,1±0,6 12,1±0,2 53,5±0,8
A. hamosus OD 9,4±0,1 35,5±1,6 24,8±0,1 48,3±1,9 26,5±0,2 9,7±0,5 60,1±0,8
A. hamosus AO 16,2±0,6 25,6±0 ,7 28,6±0,6 39,2±0,9 19,9±0,8 6,7±0,2 59,1±0,6
M. littoralis TA 10,8±0,4 26,4±0,9 20,2±0,3 57, 6±0,9 31,2±0,8 8,6±0,9 68, 6±0,3
M. littoralis AO 10,8±0,2 22,8±0,6 25,3±0,4 45,8±0,6 21,6±0,6 5,3±0,1 72,2±0,9
M. minima AEI 12,0±0,1 25,3±0,8 22,6±0,8 58,7±1,7 33,4±1,0 7,6±0,7 66,3±0,3
M. minima AO 8,7±0,8 19,4±0,4 24,7±0,7 41,5±1 ,1 28,6±0,5 4,7±0,6 65,3±1,2
L. rigidum AEI 11,4±0,2 19,6±0,7 13,6±0,6 62,3±1,2 38,7±1,2 7,4±0,3 83,6±0,9
L. rigidum OT 10,8±0,6 21 ,7±0,2 14,9±0,3 49,8±1,2 37,4±0,9 8,1±0,5 80,5 ±0,7
P. minor OD 11,3±0,5 22,4±1,3 18,7±0,4 60,6±1,4 30,4±1,7 10,6±0,2 80,1±0,4
P. minor OT 10,4±0,2 23,2 ±0,3 19,8±0,2 59,8±0,8 32,8±0,7 9,4±0,4 79,3±0,1
MM: Matières Minérales; CB: Cellulose Brute; MAT: Matière Azotée Totale, NDF: Neutral Detergent fiber; ADF: Acid Detergent Fiber; ADL: Acid Detergent Lignin; DivMO: la digestibilité in vitro de la matière organique

Dans nos conditions expérimentales, les coefficients de détermination de la variabilité sont expliqués par la composition chimique et la digestibilité notamment. Une partie de cette variabilité serait imputable à de tiers facteurs qui ne sont pas pris en considération dans cette étude.

La variabilité est expliquée à hauteur de 92% par la DivMO. La composition chimique (CB, MM, MAT) et certains composés pariétaux (NDF, ADF) permettent d'expliquer respectivement 77, 66, 64, 71 et 59% du total de l’information (Tableau 2). La variance expliquée reste cependant plus faible que dans les modèles de prédiction de la valeur nutritive des fourrages. D'autres variables doivent donc être prises en compte dans le modèle pour mieux expliquer les variations de la digestibilité.

Les variables de la composition chimique contribuent, avec une forte présomption, à expliquer la variable dépendante (DivMO). C'est la CB et l'azote (MAT) qui présentent les liaisons les plus étroites suivies du NDF, MM et ADF (Tableau 2) pour expliquer la digestibilité de la matière organique qui n’est pas influencée par l’ADL. Nous constatons que lorsque la CB, MM, MAT diminuent d’un point, l’énergie augmente respectivement de 1,5 1,94 et 1,83 ; alors qu’une augmentation d’un point de NDF, ADF implique une élévation de 0,91 et 1,12 de la DivMO, respectivement (Figure 1).

Tableau 2. Modèle linéaire, régressions simples et équations d’estimation de la digestibilité par la composition chimique.
Var dép. R Multiple R² Multiple R² Ajusté p Coeffcorré Equations p corré E-E
CUDMO 0,92 0,85 0,83 p<0,001 R=-0,64 DivMO=92,74-1,94MM 0,026 8,54
R=-0,77 DivMO =108,28-1,55CB 0,004 7,14
R=-0,76 DivMO =108,13-1,83MAT 0,004 7,25
R= 0,72 DivMO =22,3+0,91NDF 0,009 7,72
R= 0,59 DivMO =35,19+1,12ADF 0,043 8,90
R= 0,29 / 0,350 /
CB 0,77 0,60 0,56 p<0,01 R= 0,66 CB=12,87+1,49ADL / /
NDF 0,71 0,51 0,46 p<0,01 R= 0,70 NDF=19,96+1,04ADF / /
MM 0,66 0,44 0,39 p<0,05 / / / /
MAT 0,64 0,41 0,35 p<0,05 R =-0,91 MAT=42,87-0,71ADF / /
R=-0,72 MAT=40,68-0,37NDF
ADF 0,59 0,34 0,28 p<0,05 / / / /
MM: matières minérales; CB: cellulose brute; NDF: Neutral detergent Fiber; ADF: Acid detergent fiber; ADL: Acid detergent lignin;
DivMO: la digestibilité in vitro de la matière organique.

La DivMO soumise à l’effet de l’appartenance botanique des espèces, montre que ce sont les deux Poacées (L. rigidum et P. minor) qui ont les plus fortes DivMO à l’inverse de P. albicans caractérisé par la plus faible moyenne. Les Fabacées (M. littoralis, M. minima et A. hamosus) ont des moyennes intermédiaires.

Pour l’estimation de la DivMO, nous avons utilisé les modèles multiples qui englobent les variables de la composition chimique (CB, MAT, NDF, ADF). L’équation du tableau 3 offre les meilleurs résultats avec une forte préservation de la variance (R² ajusté= 0,86) et une faible erreur d’estimation.

Tableau 3. Modèle de régression multiple de prédiction de la digestibilité in vitro de la matière organique.
Bêta Err-Type B Err-Type t p R R² ajusté F p ES
OrdOrig. 142,49 30,79 4,63 0,0024 0 ,957 0,916 0,868 19,174 0,0007 3,82
CB% -0,499 0,121 -0,101 0,247 -4,10 0,0045
MAT% -0,783 0,287 -0,189 0,695 -2,72 0,029
NDF% 0,382 0, 158 0,482 0,200 2,490 0,046
ADF -0,562 0,272 -1,063 0,515 -2,06 0,077
CB: cellulose brute; MAT: matièreazotée totales; NDF: Neutral detergent Fiber; ADF: Acid detergent fiber; ADL: Acid detergent lignin

Le modèle ci- après suggère que les espèces ayant les DivMO les plus élevées ont également des CB et MAT les plus faibles mais sont dotées par contre de plus fortes proportions en parois cellulaires (NDF) (Tableau 3). Ceci est parfaitement illustré par les deux Poacées (L. rigidum et P. minor) contrairement à P. albicans jouant un rôle intermédiaire sur le plan matières azotées totales. L’équation la plus appropriée est: DivMO=142,49-0,10CB-0,19MAT.


Discussion

Les équations permettant les meilleures prévisions sont linéaires, ce qui concorde avec les observations de Holloway et al (1981) pour l’estimation de la digestibilité de la MS.

La méthode enzymatique (pepsine-cellulase) prédit la digestibilité de la matière organique des aliments avec une plus grande précision que les procédés faisant intervenir les NDF et ADL selon Aufrère et Michalet-Doreau (1988). Cependant, la spectrométrie au proche de l’infra-rouge (SPIR) permet une prévision plus précise de la DMO des foins de mélanges graminées-légumineuses que ne le fait la composition chimique et la digestibilité pepsine-cellulase (Aufrère et al 2006).

Les résultats issus de la présente étude démontrent que, pour l’échantillon pris en compte, le prédicateur le plus discriminant dans les modèles présentés est la DivMO, suivi de près par la CB, NDF, MM. La DivMO est expliquée surtout par la CB et MAT, variables respectivement représentées par P. albicans et les Poacées (P. minor et L. rigidum) et A. hamosus qui contiennent une faible fraction indigestible (ADL). Bhatty et al (1974), ont rapporté que le coefficient de digestion était significativement corrélé aux MAT (R=-0,58; P≤ 0,05) et aux cendres (R=-0,56; P≤0,05) pour le blé, alors que pour l’orge il est plutôt lié à la MG (R=0,50; P≤0,01), et à la CB (R=-0,52; P≤0,01). Ceci a été rapporté par Sauvant et al (2002) dans les tables éditées par l’INRA avec des précisions plus importantes (R=0,86; ETR=3,6) qui attestent de l’influence des parois cellulaires (ADF) et de la CB pour la prévision de la DMO des fourrages déshydratés (Graminées et luzernes).

Aufrère et Michalet-Doreau (1988) ont estimé la digestibilité de la matière organique à partir de la cellulose brute (CB g/kg MS) par une équation avec une faible précision: DMO=84,5-0,54XCB (R=0,575 ; RSD=12,5; N=24). L’ajout des effets des MAT, MM ou l’amidon n’améliorait pas la précision de la prédiction. Pour les mêmes auteurs l’utilisation de la technique de la pepsine cellulase améliore nettement (R=0,93) la prédiction de la DMO.

Ceci confirme les résultats de Chenost (1985) sur les fourrages verts et les prairies naturelles dont les digestibilités sont comprises entre 55 et 80% et des teneurs en matière azotée fécale de 8 à 30%. Il a rapporté que les liaisons entre la DMO et les MAT fécales sont étroites et parfois meilleures que celles obtenues à partir de l’ajout de la teneur en MAT fécales, en cellulose brute et en cendres. Par contre, pour Semsar et al (2008), la lignine (ADL) semble être plus déterminante que les MAT et ADF pour la prédiction de la DMO de certains fourrages ; avec une plus grande présomption chez les légumineuses que les graminées. Toutefois, l’ajout des autres variables améliore peu ou pas la précision avec, pour les Graminées, dMO=60,99+0,14XMAT; R=0,67; dMO=93,79-0,06XADF; R=-0,69; dMO=92,99-0,43XADL; R=-0,77 et dMO=60,61+0,09XMAT; R=0,78; dMO=97,57-0,07XADF; R=-0,89; dMO=95,47-0,28ADL; R=-0,94 pour les légumineuses.

Nos observations font ressortir une nette différence en DivMO entre les espèces prise en compte. Ceci est vraisemblablement dû non seulement à la nature de l’appartenance botanique des Poacées qui cumulent naturellement, à stade équivalent plus de parois cellulaires, mais également à leur milieu d’origine (steppique). Étant issues de milieu aride, elles adoptent probablement une stratégie de cumul des parois à un stade phénologique précoce tout en préservant leur caractère énergétique. L’ajout de l’ADL, considéré par la littérature comme élément prédominant et décisif des modèles d’estimation (Giger-Reverdin et al 1990), ne rentre pas en ligne de compte dans la prédiction et ceci en raison, probablement du jeune âge des plantes testées. Ce facteur ne semble pas avoir d’influence sur la détermination de la DivMO. Nos observations vont dans le sens de Baumont et al (2008) qui ont trouvé que les Fabacées, comparées aux Poacées, à stade de développement comparable sont moins pourvues en parois cellulaires ce qui leur confère une faible digestibilité.

Les composants chimiques sont moins précis pour prédire la DMO à l’inverse des techniques in situ d’après Gosselink et al (2004) qui ont conclu que, sur différents fourrages, les MAT, NDF et ADF ne constituent pas des paramètres importants (p>0,05) pour la prédiction de la DMO. L’appartenance botanique influe sur les prédications de la DMO entre les graminées et légumineuses. Nos résultats indiquent que la combinaison de la cellulose brute avec les matières azotées totales demeurent de bons prédicateurs de la digestibilité de la matière organique avec une précision acceptable. Ceci confirme que la qualité des fourrages est améliorée dans les associations graminées – légumineuses, les valeurs de solubilité enzymatique et de teneurs en MAT étant supérieures et les teneurs en parois (NDF) inférieures (Baumont et al 2008).


Conclusion


Remerciements

Cette étude a été financée par le MESRS (Ministère de l’Enseignement supérieur et de la Recherche/PNR projet 1/CRA02/2090).


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Received 23 March 2015; Accepted 29 March 2015; Published 1 May 2015

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