Innovations- und Forschungsprojekt
Einflussfaktor Gülleapplikationstechnik im Exaktversuch (Grashygiene 1)

Auf einem trockenheitsgefährdeten Standort in Unterfranken wurden in den Jahren 2020 und 2021 Grünland‐Parzellenversuche angelegt und mit Hilfe eines speziellen Versuchsdüngefasses (Gülletrac) mit den Anbauten für Breitverteilung, Schleppschuh‐ und Schlitzverfahren gedüngt. Dabei wurde Milchviehgülle mit einem Trockensubstanz-Gehalt von 7 % eingesetzt (170 kg N/ha). Als Vergleichsvariante dienten mineralisch gedüngte Parzellen (90 kg N/ha). Im Versuch wurden die vier Düngevarianten mit je vier Wieder­holungen nach den Vorgaben für Parzellenversuche als Blockanlage getestet. Insgesamt gab es 16 Parzellen mit einer Größe von je 36 m². Die Düngung wurde in beiden Versuchjahren im Frühjahr und unmittelbar nach jedem Schnitt durchgeführt.

Die Witterungsbedingungen der zwei Erntejahre unterschieden sich stark voneinander. Das Erntejahr 2020 begann mit kühlen Temperaturen und Trockenheit im Frühjahr. Der Frühsommer und Sommer waren geprägt von langen Dürreperioden. So entfiel der dritte Schnitttermin im Sommer. Durch Niederschläge und langanhaltende milde Temperaturen im Herbst konnte sich der Bestand erholen und einen Ernteschnitt im November ermöglichen. Ganz andere Witterungsverhältnisse herrschten im Folgejahr 2021.Frühjahr und Sommer waren gekennzeichnet durch sehr wechselhaftes Wetter mit warmen Temperaturen und zahlreichen Niederschlägen. Im Rahmen des Projekts wurden im Erntejahr 2021 die ersten zwei Schnitte untersucht.

Das Mähen des Silierguts auf den Versuchsparzellen erfolgte mit einem Balkenmäher. Die Schnitthöhe wurde mittels Gleitkufen auf ca. 7 cm eingestellt. Nach jeder Parzelle wurden der Messerbalken und die Bereifung gereinigt und zwischendesinfiziert, um eine mögliche Verschleppung von Schmutz und Keimen gering zu halten. Zum Anwelken wurde das Mähgut mittels Handrechen von den Seiten in die Mitte der Parzelle gerecht und im Anschluss walzenförmig der Parzellenlänge nach zusammengerecht. Dieses Vorgehen simulierte die Arbeitsschritte "Schwaden" und Aufnahme des Mähguts mit einer Pick-up. Beim Handrechen wurde darauf geachtet, eine möglichst gleiche Arbeitshöhe einzuhalten. Nachdem das Material den Trockenmassebereich (TM-Bereich) von 30 bis 40 % erreicht hatte, wurde es mit Gartenhäckslern (für jede Düngevariante ein Gerät) auf eine Schnittlänge von ca. 2 bis 6 cm gehäckselt.

Aus dem angewelkten und gehäckselten Gras wurden anschließend Silagen im Labormaßstab in Weckgläsern nach den DLG-Prüfrichtlinien zur Prüfung von Siliermitteln (2018) hergestellt. Dadurch ist es möglich, unter standardisierten Bedingungen Silagen zu erzeugen. Die Einfüllmenge und die damit zu erzielende Verdichtung wurde in Abhängigkeit vom Trocken­masse­gehalt (TM-Gehalt) kalkuliert. Für den Sauerstoffabschluss wurden die Gläser mit einer Gummidichtung und Klammern verschlossen. Um eine Verschleppung zwischen den Varianten zu vermeiden, wurden bei allen Arbeitsschritten Einmalhandschuhe getragen. Geräte und Arbeitsplätze wurden nach jeder Variante gereinigt und zwischendesinfiziert. Die Lagerung der Gläser erfolgte 90 Tage lichtgeschützt in einem Konstant-Temperatur­raum bei 25 °C (± 1 °C).

Im Jahr 2020 wurde ein sehr geringer natürlicher Besatz an Milchsäurebakterien im Anwelkgut festgestellt. Daraufhin wurde im Erntejahr 2021 zusätzlich die Wirkung eines Siliermittels geprüft. Dazu wurde bei jeder Variante bei einer Wiederholung, neben der unbehandelten Kontrolle, in einem parallelen Ansatz das Anwelkgut mit einem DLG-anerkannten biologischen Siliermittel (Wirkungsrichtung 1, Verbesserung des Gärverlaufs) vor dem Einsilieren beimpft. Hierzu wurde mit einem Vernebler eine Lösung an Milchsäure­bakterien auf das gehäckselte Material dosiert und im Anwelkgut vermischt.

Im Futtermittellabor wurden Anwelkgut und Silagen auf Inhaltsstoffe und Siliereignung bzw. Gärqualität analysiert.
Parallel dazu wurden Gülle, Anwelkgut und Silagen umfangreich mikro­biologisch mittels kultureller, molekularbiologischer und massen­spektroskopischer Verfahren untersucht. Zum Nachweis von Laktobazillen, Milchsäurebakterien, Enterobacteriaceae und E. coli wurden kulturelle Verfahren angewendet. Bei der Untersuchung auf Clostridien kam eine neu entwickelte qPCR-Nachweismethode zur Anwendung. Hierbei wird die Clostridien-DNA nachgewiesen. Dies ermöglicht die Untersuchung auf ein größeres Spektrum an Clostridium-Spezien, in welchem auch nicht pathogene, aber buttersäurebildende Clostridien wie Cl. butyricum und Cl. tyrobutyricum nachgewiesen werden können.

Bei den dargestellten Zahlen handelt es sich um Mittelwerte von allen Ernteschnitten aus dem Erntejahr 2020 und 2021 bezogen auf die Düngevariante. Zusätzlich wurde eine statistische Auswertung der Signifikanz der Parameter "Variante" (Mineraldüngung, Breitverteilung, Schleppschuh, Schlitzgerät), "Jahr" (Erntejahre 2020, 2021) und "Schnitt" (erster bis dritter Schnitt) durchgeführt. Sofern die signifikanten Unterschiede als fachlich relevant einzustufen sind, wurden diese mit unterschiedlichen Buchstaben in den untenstehenden Tabellen gekennzeichnet.

Bei der mikrobiologischen Untersuchung haben sich die Keimzahlen (kulturelles Verfahren) für aerobe mesophile Keime, Hefen, Milchsäurebakterien und E. coli der verschiedenen Düngevarianten nicht unterschieden. Insgesamt lag der Gehalt an Milchsäurebakterien in beiden Versuchsjahren auf einem sehr niedrigen Niveau. Die Clostridien‐Gehalte (Clostridien‐DNA, Gehalte in Äquivalent log₁₀ Koloniebildende Einheiten (KbE)/g) (siehe Abbildung) lagen bei der mineralisch gedüngten Variante im Anwelkgut signifikant niedriger (1,6 log₁₀ KbE/g) als bei den organisch gedüngten Varianten (Schlitzverfahren 2,4 log₁₀ KbE/g, Schleppschuh 3,0 log₁₀ KbE/g, Breitverteilung 3,1 log₁₀ KbE/g). Mittels Massenspektrometrie wurden im angewelkten Gras nicht pathogene Clostridien‐Spezies identifiziert – Cl. tyrobutyricum, Cl. butyricum, welche als potenzielle Buttersäurebildner bekannt sind.

Neben der Anzahl an Milchsäurebakterien sind die Inhaltsstoffe des Anwelkguts entscheidend. Damit kein Sickersaft in der Silierung entsteht, Milchsäurebakterien optimale Lebensbedingungen haben und der pH-Wert nicht so stark abgesenkt werden muss, sollte der TM-Gehalt zwischen 300 und 400 g/kg liegen. Für die Bildung von genügend Milchsäure müssen mindestens 60 g wasserlösliche Kohlehydrate (Zucker) pro kg TM enthalten sein. Die Pufferkapazität beschreibt, wie viel Milchsäure benötigt wird, um den pH-Wert des Anwelkguts auf 4,0 zu senken. Puffernde Substanzen sind z. B. Eiweiß und Mineralstoffe, deren Gehalte wiederum vom Pflanzenbestand, von der Düngung und dem Schnittzeitpunkt bestimmt werden. Das Verhältnis wasserlöslicher Kohlenhydrate zur Pufferkapazität (WLK/PK) beschreibt die Siliereignung des Materials und sollte ≥ 2 sein. Bei der Bestimmung des Vergärbarkeitskoeffizienten (VK) wird der TM-Gehalt miteinbezogen (VK= TM % + (8*WLK/PK)). Bei VK-Werten ≥ 45 ist eine gute Gärqualität zu erwarten. Als Maß für die Verschmutzung des Anwelkguts, welches das Risiko für Clostridieneintrag und Fehlgärungen erhöht, wird der Rohaschegehalt herangezogen. Beim ersten Schnitt sollte dieser < 90 g/kg TM sein und bei Folgeschnitten < 100 g/kg TM. Als zusätzlicher Parameter für Schmutzeintrag kann der Eisengehalt betrachtet werden, der sich aus dem natürlichen Gehalt im Boden und Maschinen­abrieb bei der Ernte zusammen­setzt.

Im Versuch wurden bei den Düngevarianten mittlere TM-Gehalte von 333 bis 348 g/kg erreicht. Der Gehalt an wasserlöslichen Kohlenhydraten (WLK) lag bei allen Versuchsvarianten über 60 g/kg TM. Das Verhältnis von WLK zu PK lag im Mittel bei 1,7 bis 2,2 ohne signifikantem Unterschied zwischen den verschiedenen Gülleausbringungsarten. Der Vergärbarkeitskoeffizient von mindestes 45 wurde im Mittel bei allen Varianten erreicht. Die Rohaschegehalte des Anwelkgutes lagen zwischen 86 und 90 g/kg TM. Die gemessenen Eisengehalte waren mit 221 bis 334 mg/kg TM in einem niedrigen Bereich. Bei beiden Parametern zeigten sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den Varianten (siehe Tabelle).

Bei den Laborsilagen konnten keine signifikanten und quantitativen Unterschiede zwischen den Varianten bei den untersuchten Bakterien (Milchsäurebakterien, Laktobazillen, E. coli, Clostridien‐DNA) und Hefen gefunden werden. Eine Einordnung der Ergebnisse in die VDLUFA-Orientierungs­werte für mikrobiologische Befunde in Futtermitteln ist dabei nicht möglich, da es sich zum Teil um neu entwickelte Methoden handelte, welche hinsichtlich der Klärung von Forschungs­fragen erarbeitet wurden. Eine Etablierung in die Routinediagnostik wird angestrebt.

Generell wurden unbefriedigende Gärqualitäten – unabhängig von der Düngeart – erzielt (siehe Tabelle). Als ursächlich hierfür wird der geringe Besatz an natürlich vorkommenden Milchsäure­bakterien erachtet, wodurch offensichtlich nur eine unzureichende Ansäuerung des Anwelkgutes erreicht wurde. Die Milchsäure­gehalte lagen zwischen 33 und 36 g/kg TM und damit deutlich unter dem Orientierungswert > 50 g/kg TM. Deshalb kam es zu unerwünschten Fehlgärungen, die bei allen Düngevarianten hohe Buttersäuregehalte von 8 bis 12 g/kg TM zur Folge hatten. Das zeigte sich auch in den gemessenen pH-Werten, die mit 4,7 bis 4,8 im Bezug zum TM-Gehalt von 299 bis 327 g/kg deutlich zu hoch waren. Die Anteile Ammoniak-N- am Gesamtstickstoff (NH3-N zu Ntotal) waren bei allen Varianten mit 9 bis 14 % erhöht. Diese Werte bestätigten den mangelhaften Konservierungserfolg der Silagen und die dadurch bedingten Qualitätsverluste beim Futterprotein, da Ammoniak das Endprodukt des Eiweißabbaus ist. Ein Einfluss der Gülleeappliaktion war nicht ersichtlich.

Bei Zusatz eines biologischen DLG‐geprüften Siliermittels zur Verbesserung des Gärverlaufs (Wirkungsrichtung 1) konnten – unabhängig von der Düngevariante – deutlich bessere Silagequalitäten erzeugt werden (siehe Abbildung). Insbesondere der Gehalt an Milchsäure konnte durch den Siliermitteleinsatz gesteigert und die Buttersäurebildung durch die effiziente pH-Wert-Absenkung nahezu komplett verhindert werden. Dies wirkt sich auch auf das Ergebnis der DLG-Bewertungs­punkte aus, die bei den beimpften Silagen sehr gut ausfielen (98 von 100 Punkten). Die unbehandelten Silagen hingegen wurden aufgrund der hohen Buttersäure­gehalte mit 44 von 100 Punkten als schlecht eingestuft. Zudem sind die Anteile von Ammoniak-N am Gesamtstickstoff, ein Indikator für Proteinabbau, und die Trockenmasseverluste (TMV) bei den unbehandelten Silagen – unabhängig von der Düngevariante – deutlich höher als bei den mit Siliermittel beimpften Silagen. Die Ergebnisse zeigen eindeutig den großen Einfluss der Milchsäurebildner auf die Silagequalität.

Ein weiterer maßgeblicher Einflussfaktor auf die Silagequalität waren die Witterungsbedingungen der beiden unterschiedlichen Erntejahre. 2020 begann mit kühlen Temperaturen im Frühjahr und anhaltender Trockenheit bis in den Herbst. Im Jahr 2021 gab es dagegen hohe anhaltende Niederschlagsmengen. Beide Jahre waren ungünstig für den natürlichen Besatz an (produktiven) Milchsäurebakterien auf dem Anwelkgut. Durch den Einsatz des oben genannten Siliermittels konnten, trotz der schwierigen Wetterbedingungen im Jahr 2021, bei den behandelten Silagen – unabhängig von der Düngeart – sehr gute Silagequalitäten erzielt werden.

Die entwickelte Methodik zur Beurteilung der Futterhygiene bei der Gewinnung von Silagen vom Dauergrünland bei unterschiedlicher Gülleapplikation hat sich bewährt und empfiehlt sich für weitergehende Versuche. Für die Praxis ist aus den Exaktversuchen abzuleiten, dass auch während der Vegetation Gülle auf Grünland bei Gewährleistung der Futterhygiene ausgebracht werden kann. Die Empfehlungen im Bereich der Grünlandpflege, der Güllewirtschaft und Düngung sowie der Futterkonservierung sind dabei unbedingt zu beachten, da diese maßgeblichen Einfluss auf die Futterqualität haben (siehe Empfehlungen zur Futterhygiene auf der Übersichtsseite).