تعیین سطح بهینه فیبر موثر (peNDF)؛ چرا نشخوار و pH شکمبه حیاتی است؟

در جیره گاو شیری، «فیبر» فقط یک عدد روی برگه آنالیز نیست؛ کیفیت فیزیکی فیبر تعیین می‌کند دام چقدر می‌جود، چقدر بزاق تولید می‌شود و در نهایت pH شکمبه در چه بازه‌ای پایدار می‌ماند. وقتی نشخوار کافی نباشد، قدرت بافری بزاق افت می‌کند، محیط شکمبه اسیدی‌تر می‌شود و ریسک اختلالات متابولیک و کاهش عملکرد بالا می‌رود. به همین دلیل، تعیین سطح بهینه فیبر موثر یا peNDF (physically effective NDF) به یک تصمیم مدیریتی تبدیل شده است؛ تصمیمی که هم به سلامت شکمبه و هم به اقتصاد خوراک گره خورده است.

این راهنما در دانش‌دانه با تمرکز بر فیزیولوژی شکمبه، مکانیک جویدن و شاخص‌های قابل اندازه‌گیری تنظیم شده است تا از «عدد NDF» به «بینش اجرایی» برسیم: چه مقدار فیبر باید داشته باشیم، با چه اندازه ذره‌ای، و از کجا بفهمیم کم یا زیاد شده است.

peNDF چیست و چرا از NDF مهم‌تر می‌شود؟

NDF (Neutral Detergent Fiber) یک شاخص شیمیایی است و سهم دیواره سلولی (همی‌سلولز، سلولز، لیگنین) را در ماده خشک نشان می‌دهد. اما همه NDFها از نظر «اثر فیزیکی» یکسان نیستند. دو جیره می‌توانند NDF مشابه داشته باشند، ولی یکی به دلیل ریز بودن ذرات یا فرآوری شدید، نشخوار کمی ایجاد کند و دیگری به دلیل ساختار فیزیکی مناسب، جویدن و بزاق کافی بسازد. اینجاست که peNDF وارد می‌شود: ترکیبی از «مقدار NDF» و «موثر بودن فیزیکی آن» برای تحریک جویدن و تشکیل لایه فیبری (fiber mat) در شکمبه.

به زبان ساده، peNDF تلاش می‌کند این سؤال را پاسخ دهد: از کل NDF موجود در جیره، چه سهمی واقعاً می‌تواند مانند یک «فیبر عملکردی» عمل کند؟ در عمل، peNDF به اندازه ذره، طول خردشدگی علوفه، نوع خوراک (سیلاژ، یونجه خشک، کاه)، و حتی میزان رطوبت و چسبندگی جیره TMR وابسته است.

یکی از روش‌های رایج برای برآورد peNDF، استفاده از الک‌های پن‌استیت (PSPS) و محاسبه درصد ذرات بالاتر از یک آستانه مشخص (اغلب 1.18 میلی‌متر) و ضرب آن در NDF است. نکته کلیدی این است که peNDF «یک عدد مطلق جادویی» نیست؛ باید در کنار نشانه‌های رفتاری (نشخوار)، شاخص‌های شکمبه (pH)، و خروجی‌های تولید (چربی شیر، مصرف خوراک) تفسیر شود.

مکانیزم فیزیولوژیک: نشخوار، بزاق و تثبیت pH شکمبه

رابطه peNDF با pH شکمبه، از مسیر نشخوار و بزاق می‌گذرد. هر چه جیره «موثرتر» باشد، زمان جویدن (چه در خوردن و چه در نشخوار) افزایش می‌یابد. جویدن بیشتر یعنی ترشح بزاق بیشتر؛ بزاق حاوی بی‌کربنات و فسفات است که نقش بافر دارند و اسیدهای تولیدشده در تخمیر شکمبه را خنثی می‌کنند. وقتی جیره به سمت نشاسته بالا و ذرات ریز حرکت می‌کند، سرعت تخمیر و تولید اسیدهای چرب فرار (VFA) بالا می‌رود، اما همزمان جویدن و بزاق کاهش می‌یابد؛ این ترکیب، pH را به سمت پایین هل می‌دهد.

کاهش pH شکمبه (به ویژه افت‌های طولانی یا تکرارشونده) چند پیامد کلیدی دارد: اختلال در جمعیت میکروبی هضم‌کننده فیبر، افت هضم NDF، کاهش تولید استات و در نتیجه ریسک افت چربی شیر، و افزایش احتمال اسیدوز تحت‌حاد (SARA). بنابراین peNDF عملاً «اهرم مدیریتی» برای کنترل محیط تخمیر است؛ نه فقط برای افزایش فیبر، بلکه برای افزایش فیبرِ درست.

در شرایط ایران، این موضوع حساس‌تر می‌شود چون نوسان کیفیت علوفه، تغییرات رطوبت سیلاژ، و تغییرات فرآوری در کارخانه خوراک می‌تواند به سرعت ساختار فیزیکی جیره را عوض کند؛ در حالی که عدد NDF آزمایشگاهی ممکن است تغییر زیادی نشان ندهد.

اندازه ذره و تفکیک خوراک: وقتی «فیبر هست» اما «عمل نمی‌کند»

اندازه ذره، پل بین ترکیب شیمیایی و رفتار تغذیه‌ای است. ذرات خیلی ریز سریع‌تر از شکمبه عبور می‌کنند، کمتر نشخوار تحریک می‌کنند و فرصت تشکیل لایه فیبری را کاهش می‌دهند. ذرات خیلی بلند هم می‌توانند مصرف خوراک را محدود کنند، یکنواختی TMR را پایین بیاورند و زمینه تفکیک (sorting) را فراهم کنند؛ یعنی دام ذرات خوش‌خوراک‌تر و کنسانتره را انتخاب کند و ذرات درشت را کنار بزند. نتیجه تفکیک معمولاً paradoxical است: در آخور «فیبر بلند» دیده می‌شود، اما در مصرف واقعی دام «فیبر موثر کم» اتفاق می‌افتد و ریسک SARA بالا می‌رود.

برای مدیریت این موضوع، صرفاً نگاه به درصد الک بالایی کافی نیست. باید همزمان چند نشانه را رصد کرد:

• الگوی ذرات در TMR و خوراک باقی‌مانده (پس‌خوراک): افزایش سهم ذرات بلند در پس‌خوراک، علامت تفکیک است.
• زمان نشخوار یا شاخص‌های رفتاری: افت نشخوار معمولاً زودتر از افت تولید دیده می‌شود.
• ثبات چربی شیر و نسبت چربی به پروتئین: تغییرات ناگهانی می‌تواند هشدار باشد (با احتیاط و در کنار داده‌های دیگر).

در عمل، اندازه ذره «بهینه» یک بازه است که باید با نوع علوفه، سطح نشاسته، رطوبت TMR و مدیریت آخور هماهنگ شود. برای جزئیات بیشتر درباره اصول توازن علوفه و کنسانتره و طراحی جیره، می‌توانید بخش تغذیه و فرمولاسیون خوراک را ببینید.

کمبود peNDF: نشانه‌ها، ریسک‌ها و هزینه پنهان

کمبود peNDF معمولاً زمانی رخ می‌دهد که جیره به سمت انرژی بالا و فیبر ریز شده می‌رود: سیلاژ بیش از حد خرد شده، آسیاب‌کردن شدید علوفه خشک، استفاده از کنسانتره زیاد، یا رطوبت پایین TMR که تفکیک را تشدید می‌کند. پیامدها اغلب به صورت یک «زنجیره» دیده می‌شوند، نه یک علامت منفرد.

ریسک‌های کلیدی کمبود فیبر موثر:

• افت نشخوار و بزاق: کاهش بافر طبیعی شکمبه و افت pH.
• SARA و نوسان pH: کاهش هضم فیبر، بی‌ثباتی میکروبی، و نوسان مصرف خوراک.
• کاهش چربی شیر: به دلیل کاهش تولید استات و تغییر الگوی تخمیر.
• مشکلات سم و التهاب: افزایش احتمال لنگش و افت رفاه دام، با هزینه‌های درمانی و حذف زودهنگام.
• هزینه پنهان بهره‌وری: حتی اگر شیر «فعلاً» افت نکند، کاهش هضم NDF و بی‌ثباتی شکمبه می‌تواند حاشیه سود را کم کند.

چالش رایج این است که مدیر واحد برای بالا بردن تولید، انرژی جیره را افزایش می‌دهد؛ اما اگر peNDF همراه آن تنظیم نشود، افزایش کوتاه‌مدت ممکن است با هزینه‌های پنهان متابولیک و افت پایداری تولید در هفته‌های بعد جبران شود.

مازاد peNDF: چه زمانی فیبر زیاد، ضد بهره‌وری می‌شود؟

همان‌قدر که کمبود peNDF خطرناک است، مازاد آن هم می‌تواند به شکل «کاهش مصرف خوراک و محدودیت انرژی» خود را نشان دهد. فیبر بسیار زیاد یا ذرات بیش از حد بلند، زمان ماندگاری خوراک در شکمبه را بالا می‌برد و ظرفیت فیزیکی شکمبه (rumen fill) را محدود می‌کند. نتیجه معمولاً افت DMI (مصرف ماده خشک) و کاهش انرژی قابل دسترس برای تولید شیر است.

مازاد فیبر موثر می‌تواند در این شرایط رخ دهد:

• کیفیت پایین علوفه (NDF بالا و هضم‌پذیری پایین) و تلاش برای «امنیت شکمبه» با افزایش بیشتر علوفه
• استفاده زیاد از کاه یا علوفه خشک بلند برای کنترل اسیدوز، بدون تنظیم انرژی و پروتئین
• فرآوری ناکافی سیلاژ یا مدیریت ضعیف میکسر که ذرات بلند را حفظ می‌کند

نشانه‌های عملی مازاد peNDF معمولاً شامل کاهش مصرف، افت تولید شیر با حفظ یا افزایش چربی شیر، زمان خوراک‌خوری طولانی‌تر و پرشدگی شکمبه است. راه‌حل همیشه «کم کردن فیبر» نیست؛ گاهی باید کیفیت و هضم‌پذیری NDF را بالا برد (انتخاب علوفه بهتر، مدیریت برداشت، یا اصلاح فرآوری) تا با حفظ سلامت شکمبه، انرژی بیشتری آزاد شود.

معیارهای عملی برای تنظیم سطح بهینه peNDF در مزرعه

تنظیم سطح بهینه peNDF باید چندمعیاره باشد: یک عدد هدف به تنهایی کافی نیست. پیشنهاد اجرایی این است که سه لایه را همزمان پایش کنید: (۱) اندازه ذره و یکنواختی TMR، (۲) خروجی‌های رفتاری و مدفوع، (۳) شاخص‌های تولیدی و متابولیک (در صورت دسترسی).

نقطه شروع: اندازه ذره و کنترل تفکیک

به عنوان نقطه شروع، با الک پن‌استیت، توزیع ذرات TMR و پس‌خوراک را مقایسه کنید. اختلاف معنی‌دار بین این دو معمولاً یعنی sorting. در این حالت، حتی اگر peNDF محاسباتی «کافی» باشد، peNDF مصرفی دام کافی نیست.

چک‌لیست میدانی: نشانه‌های سریع و کم‌هزینه

• زمان نشخوار (با مشاهده یا داده حسگرها در واحدهای مجهز)
• یکنواختی خوراک در طول روز و دفعات خوراک‌دهی/هل‌دادن خوراک
• قوام مدفوع و وجود ذرات بلندِ هضم‌نشده
• نوسان چربی شیر و تغییرات ناگهانی در DMI

جدول تصمیم: کمبود یا مازاد peNDF و مسیر اصلاح

برای پیاده‌سازی دقیق‌تر، این موضوع باید کنار اهداف بهره‌وری و شاخص‌های گله دیده شود؛ در این مسیر، مطالب مرتبط با سلامت گله و تغذیه می‌تواند به هم‌تراز کردن «سلامت شکمبه» با «عملکرد اقتصادی» کمک کند.

چالش‌های رایج در ایران و راه‌حل‌های اجرایی

در بسیاری از واحدهای ایرانی، تنظیم peNDF با سه چالش پرتکرار روبه‌رو است: تغییرپذیری کیفیت علوفه، محدودیت دسترسی به افزودنی‌ها/تجهیزات، و فشار اقتصادی برای افزایش انرژی جیره. راه‌حل باید مرحله‌ای و قابل اجرا باشد، نه توصیه آرمانی.

چالش ۱: نوسان کیفیت سیلاژ و علوفه خشک

حتی با فرمول ثابت، تغییر در رطوبت یا کیفیت برداشت می‌تواند ساختار فیزیکی و تخمیر را تغییر دهد.

راه‌حل: برنامه نمونه‌برداری منظم (ماده خشک و NDF) + کنترل دوره‌ای توزیع ذرات با الک + ثبت روزانه تغییرات ظاهری TMR و پس‌خوراک.

چالش ۲: تفکیک خوراک در TMR

تفکیک معمولاً در جیره‌های خشک، ذرات بلند یا مدیریت ضعیف میکس تشدید می‌شود.

راه‌حل: افزایش رطوبت هدفمند (با مدیریت دقیق تا کپک و گرم‌شدن ایجاد نشود)، اصلاح ترتیب بارگیری میکسر، کوتاه‌کردن ذرات بسیار بلند، و افزایش دفعات هل‌دادن خوراک.

چالش ۳: «درمان اسیدوز» با افزایش کاه

افزایش کاه می‌تواند نشخوار را بالا ببرد، اما اگر جای انرژی و پروتئین را بگیرد، افت تولید و سودآوری محتمل است.

راه‌حل: به جای افزایش کورکورانه کاه، روی کیفیت علوفه، فرآوری نشاسته، و توزیع ذرات کار کنید و همزمان شاخص‌های DMI و چربی شیر را پایش کنید.

جمع‌بندی: peNDF را به شاخص «پایداری شکمبه» تبدیل کنید

تعیین سطح بهینه فیبر موثر (peNDF) یعنی مدیریت همزمان «ساختار فیزیکی جیره» و «ریتم تخمیر شکمبه». peNDF از NDF مهم‌تر می‌شود چون به ما می‌گوید چه مقدار از فیبر واقعاً نشخوار می‌سازد، بزاق تولید می‌کند و pH شکمبه را در بازه قابل قبول نگه می‌دارد. کمبود peNDF معمولاً با افت نشخوار، نوسان pH و ریسک SARA همراه است و هزینه‌های پنهان آن می‌تواند از افت هضم فیبر تا مشکلات سم و حذف زودهنگام گسترده شود. در مقابل، مازاد peNDF ممکن است مصرف ماده خشک را محدود و انرژی جیره را قفل کند. راه درست، تکیه بر یک عدد ثابت نیست؛ بلکه پایش توزیع ذرات، کنترل sorting، و هم‌زمان دیدن رفتار دام و خروجی تولید است. برای ادامه این مسیر، به مطالب تکمیلی دانش‌دانه مراجعه کنید.

سوالات متداول

۱. peNDF دقیقاً چه چیزی را نشان می‌دهد؟

peNDF نشان می‌دهد چه سهمی از NDF جیره از نظر فیزیکی قادر است جویدن و نشخوار را تحریک کند و در نتیجه به تثبیت pH شکمبه کمک کند.

۲. چرا ممکن است با NDF مناسب باز هم اسیدوز رخ دهد؟

اگر ذرات خیلی ریز باشند یا دام خوراک را تفکیک کند، فیبر موثر مصرفی کاهش می‌یابد و با وجود NDF ظاهراً کافی، نشخوار و بزاق کم می‌شود و pH افت می‌کند.

۳. بهترین روش مزرعه‌ای برای پایش فیبر موثر چیست؟

ترکیب الک پن‌استیت برای توزیع ذرات با مشاهده نشخوار، بررسی پس‌خوراک برای تشخیص تفکیک، و پایش تغییرات DMI و چربی شیر معمولاً عملی‌ترین رویکرد است.

۴. افزایش کاه همیشه راه‌حل امن برای کنترل اسیدوز است؟

خیر، کاه می‌تواند نشخوار را بالا ببرد اما اگر بیش از حد جای انرژی و مواد مغذی را بگیرد، مصرف و تولید افت می‌کند؛ بهتر است ابتدا فرآوری، یکنواختی TMR و تفکیک اصلاح شود.

۵. مازاد peNDF چه پیامدی دارد؟

فیبر موثر زیاد یا ذرات بسیار بلند می‌تواند ظرفیت فیزیکی شکمبه را محدود کند، مصرف ماده خشک را کاهش دهد و انرژی قابل دسترس برای تولید را پایین بیاورد.

منابع:

National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine (NASEM). 2021. Nutrient Requirements of Dairy Cattle, 8th Revised Edition.

Zebeli, Q., et al. 2012. Invited review: Role of physically effective fiber and estimation of dietary fiber adequacy in high-producing dairy cattle. Journal of Dairy Science.