Adapted feeding: Input-Output von Stickstoff und Phosphor am Ausbildungs- und Versuchszentrum des Staatsguts Schwarzenau

Das Projekt wurde von der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft in enger Zusammenarbeit mit den Bayerischen Staatsgütern (BaySG) durchgeführt. Dabei wurde ein großer Wert auf einrichtungs- beziehungsweise instituts­übergreifendes Arbeiten gelegt. Neben dem Staatsgut Schwarzenau und dem federführenden Institut für Tierernährung und Futterwirtschaft waren weitere Institutionen der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft mit eingebunden. So wurden vom Institut für Landtechnik und Tierhaltung Emissionen und Schadgase aus den Stallungen betrachtet, die Futter- und Gülle­analysen wurden von der Abteilung Laboranalytik durchgeführt.
Aufgrund der besonderen betrieblichen Situation am Staatsgut Schwarzenau ließen sich die Bereiche Pflanzenbau und Düngung nicht in die Messungen integrieren. Die im Projekt erhobenen Daten wurden zur Erstellung der Stoffstrombilanz des Staatsguts Schwarzenau zur Verfügung gestellt.

Am Ausbildungs- und Versuchszentrum des Staatsguts Schwarzenau werden nach wissenschaftlichen Vorgaben Fütterungsversuche mit stark und sehr stark abgesenkten Stickstoff- und Phosphorgehalten im Futter mit Zuchtsauen, Aufzuchtferkeln und Mastschweinen durchgeführt. Neben den zootechnischen Parameter werden Gülleanfall, Gülleinhaltsstoffe sowie die Auswirkungen auf die Stallluft mit den daraus resultierenden Emissionen betrachtet.
Die Analytik von Futtermitteln und Gülle wird nach anerkannten Methoden durchgeführt. Da insbesondere zur Phosphorbestimmung in Getreide noch Forschungsbedarf besteht, wird der Gehalt an Phosphor zusätzlich mittels ICP (Inductively Coupled Plasma) ermittelt.
Die Auswirkungen auf die Stallluft sowie die Emissionen an Ammoniak werden mittels photoakustischer Messung bestimmt.
Sämtliche Zu- und Abgänge (Futter, Tiere, Ausscheidungen etc.) werden erfasst, deren Stickstoff- und Phosphorgehalt ermittelt und dokumentiert.

Zum Jahresende 2022 wurde zusätzlich das Arbeitspaket 7 "Fusion Rind Schwein" in das Projekt integriert.
Das Arbeitspaket 6 Ökonomie ließ sich nicht wie geplant umsetzen. Für projektbegleitende Versuche wurde dennoch eine ökonomische Bewertung durchgeführt.

Interessante und aussagekräftige Ergebnisse der LfL-Forschung: Das Projekt „adapted feeding“ am Ausbildungs- und Versuchszentrum des Staatsguts Schwarzenau hat gezeigt, dass sich durch eine nährstoffangepasste Fütterung der Gehalt von Stickstoff und Phosphor in der Gülle von Mastschweinen deutlich reduzieren lässt. Im Vergleich zu einem exakt zehn Jahre zuvor durchgeführten Projekt in Schwarzenau hat sich in der Gülle von Mastschweinen der Gehalt von Stickstoff um fast 30 Prozent, von Ammoniumstickstoff um knapp 40 Prozent und von Phosphor um rund 20 Prozent verringert.
Während vor rund zehn Jahren die Gülle von Mastschweinen im Mittel 5,8 Kilogramm Gesamtstickstoff, 4,7 Kilogramm Ammoniumstickstoff und 2,7 kg Phosphat pro Kubikmeter aufwies, waren es im Projektzeitraum von „adapted feeding“ (2020 bis 2024) nur noch 4,2 Kilogramm Gesamtstickstoff, 2,9 Kilogramm Ammoniumstickstoff und 2,2 Kilogramm Phosphat. Seit Ende 2018 wird in Schwarzenau eine sehr stark stickstoff- und phosphorreduzierte Fütterung umgesetzt. Das betrifft sowohl die dortige Lehrwerkstätte als auch das Versuchswesen.

Während in den Jahren 2010 bis 2013 der Rohproteingehalt in den Versuchsrationen von Mastschweinen im Mittel der Mast zwischen 160 und knapp 190 Gramm pro Kilogramm Futter lag, verringerte sich dieser in den Jahren 2020 bis 2023 auf 135 bis 145 Gramm pro Kilogramm. Ähnlich hoch waren 2020 bis 2023 auch die kalkulierten Werte der in der Lehrwerkstätte eingesetzten Mastrationen mit 137 bis 146 Gramm Rohprotein pro Kilogramm Futter.
Betrachtet man den Phosphorgehalt der Schweinemastrationen, so ergibt sich ein ähnliches Bild. In den Jahren 2010 bis 2013 lag dieser in den Versuchsrationen im Mittel der Mast zwischen 4,5 und 5,1 Gramm pro Kilogramm. Mit aktuellen Werten zwischen 3,6 und 4,1 Gramm pro Kilogramm ergab sich somit beim Phosphor binnen eines Jahrzehnts eine Verringerung um etwa ein Gramm pro Kilogramm Futter. Mit 3,8 bis 4,2 Gramm pro Kilogramm Futter waren die Phosphorgehalte in den Schweinemastrationen der Lehrwerkstätte während der Projektlaufzeit von „adapted feeding“ vergleichbar mit denen der Versuchsrationen.
Zu erwähnen ist, dass die angeführten Rohprotein- und Phosphorgehalte nicht ganz denen der „Mittleren Mastration“ entsprechen. Sie stellen das Mittel aus den einzelnen Fütterungsphasen dar und sind nicht gewichtet. Da in den Fütterungsphasen am Ende mehr Futter als in den Phasen zu Mastbeginn aufgenommen wird, liegen die angeführten Mittelwerte etwas höher als die der gewichteten "Mittleren Mastration".

Aus den Ergebnissen lässt sich schlussfolgern, dass die seit Jahren in Schwarzenau umgesetzte sehr stark stickstoff- und phosphorreduzierte Fütterungsstrategien bei Mastschweinen die gewünschte Wirkung zeigen, zumal sich durch die Nährstoffanpassung keine negativen Wirkungen auf die Leistungen der Mastschweine zeigten. Im Gegenteil, die nährstoffangepasste Fütterungsstrategie konnte den züchterischen Fortschritt standhalten.
Die Mastleistungen verbesserten sich gegenüber dem Vergleichszeitraum 2010 bis 2013 deutlich. Während sich seinerzeit die täglichen Zunahmen am Ausbildungs- und Versuchszentrum zwischen 765 und 820 Gramm bei einem Futteraufwand von 2,82 bis 2,95 Kilogramm pro Kilogramm Zuwachs bewegten, wurden 2023/2024 874 Gramm tägliche Zunahmen bei einem Futteraufwand von 2,73 Kilogramm pro Kilogramm Zuwachs erreicht.
Das bezahlungsrelevante Schlachtkörpermerkmal Muskelfleischanteil lag vor etwa zehn Jahren zwischen 58,3 und 58,8 Prozent, 2023/2024 belief es sich auf 59,1 Prozent.

Auch in der Gülle von Ferkeln zeigte sich eine Abnahme des Gesamt- und Ammoniumstickstoffgehaltes, der zum Teil noch deutlicher ausfiel als bei der Gülle von Mastschweinen. Demgegenüber blieb der Phosphor- beziehungsweise Phosphatgehalt in den Ferkelgülle nahezu unverändert. Im aktuellen Projekt wurden allerdings nur wenige Güllen von Ferkeln beprobt.
Vergleicht man die Inhaltsstoffe der abgefahrenen Güllen aus beiden Referenzzeiträumen miteinander, fällt auch hier die Reduktion des Phosphor- sowie des Gesamt- und des Ammoniumstickstoffgehalts in der Gülle auf.

Interessant ist darüber hinaus auch die Entwicklung der Kupfergehalte in der Gülle von Ferkeln. Im Zeitraum 2010 bis 2013 wies diese im Mittel 946 Milligramm pro Kilogramm auf. 2020 bis 2023 sank der Gehalt um rund 35 Prozent auf 620 Milligramm pro Kilogramm. Vergleicht man die Güllen von Ferkel mit der von Mastschweinen, so wies in den Jahren 2010 bis 2013 Ferkelgülle gegenüber der von Mastschweinen das 6,7-fache an Kupfer auf. Im Projekt "adapted feeding" wurde nur noch das 3,7 fache an Kupfer ermittelt. Seit August 2019 ist weniger Kupfer im Ferkelfutter erlaubt. Statt durchgehend 170 Milligramm pro Kilogramm Futter sind nur noch 150 Milligramm bis zu vier Wochen nach dem Absetzen bzw. 100 Milligramm pro Kilogramm fünf bis acht Wochen nach dem Absetzen erlaubt. Damit konnte gezeigt werden, das die Vorgaben des Futtermittelrechts greifen.

Die Stoffströme über den Futter- und Tierzukauf, den Tierverkauf und die Gülleabfuhr wurden bis Ende 2022 beim eigenerzeugten Getreide bis einschließlich der Ernte 2023 erfasst und mit den jeweiligen Stickstoff- und Phosphorgehalten verrechnet. Für die Jahre 2021 und 2022 wurden Saldierungen erstellt, die insbesondere 2022 beim Phosphor ausgeglichen war. Beim Stickstoff wurde 2022 ein Überschuss von 1,5 Tonnen ermittelt, der in Zusammenhang mit den Ammoniak­emissionen zu diskutieren ist. 2021 wurden mit 1.189 Tonnen höhere Lagerbestände an eigenerzeugtem Getreide ermittelt als 2022 mit 773 Tonnen. Somit waren auch höhere Überschüsse an Stickstoff und Phosphor zu verzeichnen.

Im Vorfeld wurde auf den in den BaySG-Betrieben vorgeschriebenen, heimisch angebauten nonGVO-Soja­extraktions­schrot verzichtet, um einheitlichere Ware zu erhalten. Dennoch zeigten sich beim zugekauften Soja­extraktions­schrot zwischen einzelnen Chargen große Unterschiede in den Aminosäuren- und Rohproteingehalten. Die Spanne des Rohproteingehalts reichte dabei von 38,7 bis 45,1 Prozent bei 88 Prozent Trockenmasse. Auch die Gehalte der erstlimitierenden Aminosäure Lysin bewegten sich in einem weiten Bereich von 24,0 bis 27,4 Gramm pro Kilogramm Futter bei 88 Prozent Trockenmasse.

Bei Weizen und Gerste wurden in vier aufeinanderfolgenden Jahren (2020–2023) bei Ernten am gleichen Standort große Schwankungen im Rohprotein- und somit auch im Stickstoffgehalt festgestellt. So wurden beim Winterweizen Rohproteingehalte zwischen 97 und 115 Gramm pro Kilogramm ermittelt. Bei der Wintergerste bewegten sich die Rohproteingehalte zwischen 85 und 95 Gramm pro Kilogramm. Auffällig waren bei Winterweizen die großen Schwankungen im Phosphorgehalt, die sich zwischen 2,4 und 3,6 Gramm pro Kilogramm bewegten.

Die Ergebnisse verdeutlichen die Wichtigkeit von Futteranalysen als Basis der Rationsgestaltung, insbesondere wenn stark beziehungsweise sehr stark stickstoff- und phosphorreduzierte Fütterungsverfahren nach DLG umgesetzt werden sollen. Dies gilt sowohl für zugekaufte Futtermittel wie Soja­extraktions­schrot als auch für das selbst erzeugte Getreide.

In zwei Mastabteilen wurde von Mai bis August 2021 eine 2-phasige und eine 4-phasige Fütterungsstrategie umgesetzt. Dabei konnte gezeigt werden, dass die vierphasige Fütterung gegenüber der zweiphasigen Fütterung zu geringeren Ammoniakemissionen führte.
Anhand der Stickstoff- und Phosphorsaldierung wurde bei der 4-phasigen Fütterung im Vergleich zur 2-phasigen Fütterung eine Absenkung des Stickstoffanfalls von 17 Prozent und des Phosphoranteils von 21 Prozent pro Tier berechnet. Demgegenüber wurde aus standardisierten Gülleanalyse­ergebnissen (bezogen auf 5 Prozent Trockenmasse) eine Minderung von 9 Prozent Gesamtstickstoff und von 24 Prozent Phosphor pro Tier ermittelt. Beim Phosphor passten somit Kalkulation und die Werte aus Güllemenge und Gülleanalytik gut zusammen.
Im Tierbereich wurden bei 2-phasiger Fütterung im Mittel um 31,7 Prozent höhere Ammoniak­konzentrationen als bei 4-phasiger Fütterung festgestellt.

Es wurden vier projektbegleitende Fütterungsversuch mit Mastschweinen in Verbindung mit einer sehr stark stickstoff- und phosphorreduzierten Fütterung nach DLG-Vorgaben umgesetzt.

In zwei Versuchen mit einem speziellen Mineralfutterkonzept ließ sich der Eiweißfutteranteil um 2 bis 3 Prozentpunkte in den Futtermischungen reduzieren, ohne dass sich Leistungseinbußen oder nachteilige Effekte auf die bezahlungsrelevanten Schlachtkörper­merkmale ergaben.
Durch die Umsetzung dieses Konzepts zeigte sich zudem ein signifikanter positiver Effekt auf die Futtereffizienz beziehungsweise auf die Effizienz der eingesetzten umsetzbaren Energie (ME).
In beiden Versuchen nahmen bei Umsetzung des Mineralfutterkonzepts die kalkulierten Ausscheidungen an Stickstoff und Phosphor ab.
Auch in der Gülle wurden niedrigere Gehalte an Phosphor, Gesamtstickstoff und Ammoniumstickstoff analysiert. In einem der Versuche stimmten die Phosphorverminderungsraten über die Kalkulation nach DLG-Vorgaben (DLG, 2014) und über die Analysen der Güllen mit 22 beziehungsweise 23 Prozent sehr gut überein. Da bei diesem Mineralfutterkonzept die Spurenelement­zulagen besser an die Versorgungs­empfehlungen angepasst waren, reduzierten sich die Gehalte an Schwermetallen (Zink, Kupfer, Mangan) in den Güllen darüber hinaus deutlich.

In diesem Versuch wurde ab 100 Kilogramm Lebendmasse auf ein Eiweißfutter in der Testgruppe gänzlich verzichtet. Dieser Verzicht führte zu keiner signifikant geringeren Mastleistung, hatte aber einen signifikant negativen Effekt auf den Muskelfleisch­anteil (MFA). Damit sich keine nachteiligen Effekte auf die Schlachtkörper­bewertung einstellen, ist es wichtig, bei dieser Fütterungsstrategie den Gehalt an ME und die damit verbundene Aufnahme an ME gegen Mastende im Blick zu haben. Zu hohe Energiegehalte gegen Mastende werden in Zusammenhang mit dem negativen Effekt auf den MFA diskutiert.

In diesem Versuch wurde zwischen Februar und Juni 2023 ein Produkt getestet, das auf dem Einsatz von Hefezellwänden basiert. Durch den Einsatz dieses Produkts lässt sich nach Angaben des Entwicklers der Anteil an Eiweißfutter in der Ration absenken. Im Versuch zeigte die Absenkung des Anteils an Sojaextraktionsschrot um 1,4 bis 1,6 Prozentpunkte keine negativen Effekte auf Leistung, Futterverbrauch, Futteraufwand pro Kilogramm Zuwachs und Schlachtkörper­beurteilung. Trotz der Kosten für das Produkt ließen sich die Futterkosten aufgrund des geringeren Eiweißfutter­anteils reduzieren.

In diesem Arbeitspaket wurden für alle Projektbetriebe, die Rinder halten, die Stoffstrombilanzen der Jahre 2021 und 2022 erstellt. Der durchschnittliche Anteil der Stickstoffzufuhr aus Futtermitteln lag in den Projektbetrieben im Jahr 2022 bei im Mittel 52 Prozent. Der durchschnittliche Anteil aus Mineraldünger betrug im Jahr 2022 29 Prozent.
Wie zu erwarten, war der größte Anteil des Stickstoffoutputs bei Rindermastbetrieben mit durchschnittlich 47 Prozent der Verkauf der Tiere. Bei den Milchkuh- beziehungsweise Bio-Milchkuhbetrieben war dies der Verkauf der Milch mit 58 beziehungsweise 77 Prozent.
Beim Phosphor lag der mittlere Eintrag aus Futtermitteln noch höher als beim Stickstoff. Dieser betrug im Mittel 80 Prozent. Der durchschnittliche Anteil der Phosphorzufuhr aus Mineraldünger betrug in den Rindermastbetrieben und Milchkuhbetrieben 10 Prozent. Der größte Anteil des Phosphor-Outputs war bei den Rindermastbetrieben mit im Mittel 52 Prozent der Verkauf der Tiere. In den Milchkuhbetrieben war der größte Anteil des Phosphor-Outputs mit durchschnittlich 56 Prozent und in den Bio-Milchkuhbetrieben 74 Prozent der Verkauf der Milch. Die weiten Spannen in den betrieblichen Stickstoff- und Phosphorsalden je Hektar zeigen, dass erhebliche Möglichkeiten zur Beeinflussung der Überschüsse an Nährstoffen bestehen. Die wesentlichen Ansatzpunkte liegen in der Ausgestaltung von Düngung und Fütterung und in der Effizienz der betrieblichen Futterwirtschaft. Es sind gesamtbetriebliche Ansätze in der Beratung der Betriebe zu empfehlen. Auf die Erfahrungen früherer Projekte im Bereich der Schweinehaltung sollte dabei zurückgegriffen werden.