Einfluss verschiedener Faktoren der Stickstoffversorgung auf den Stickstoff‐ und Energieumsatz sowie die Methanproduktion beim Wiederkäuer

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Schwerpunkte dieser Arbeit liegen in der Überprüfung nutritiver Modifikationen der N-Versorgung hinsichtlich N-Quelle, N-Menge, Abbaubarkeit des N im Pansen sowie der Aminosäurenzusammensetzung des unabgebauten Rohproteins (UDP) auf die Effizienz der N-Nutzung, sowie deren Potential zur Reduktion von N- und Methanemission.
Der N-Bedarf der methanogenen Archaea im Pansen ist bislang lediglich ansatzweise in der Literatur beschrieben. Deshalb sollte in einer in vitro Untersuchung überprüft werden, ob durch eine Reduktion der N-Zufuhr im Pansen die Möglichkeit besteht, die Methanproduktion zu senken, ohne die übrige Fermentationsleistung zu beeinträchtigen. Des Weiteren sollten durch Verwendung verschiedener N-Quellen mögliche Präferenzen der Methanbildner bei der N-Nutzung untersucht werden. Mit der in vitro Methode des Hohenheimer Futterwerttests wurden die Kohlenhydrate (CHO) Stärke und Cellulose (Cell) mit den N-Quellen Casein (Cas) und NH4HCO3 (NPN) inkubiert. Die N-Zulage umfasste vier Stufen mit 0/1,68/3,37 und 6,74 mg N je Kolbenprober. Gleichzeitig erfolgte eine Variation des Verhältnisses Pufferlösung zu Pansensaft (2:1/5:1/11:1) um ein noch breiteres N-Spektrum zu induzieren. Nach 24 h Inkubation wurden die Gas- und Methanbildung ermittelt. CHO- und N-Quelle sowie N-Menge übten einen signifikanten Effekt auf Gas- und Methanbildung aus. Insgesamt korrelierten sowohl die Gas- als auch die Methanproduktion mit der Menge an verfügbarem N, der als N-Zulage plus NH3-N des Pansensaftblindwerts nach 24 h definiert wurde. So erreichten alle CHO/N-Kombinationen mit zunehmender N-Zufuhr ein Plateau der maximalen Produktionsleistung. Der Übergang zu diesem Plateau entspricht dem minimalen N-Bedarf für eine optimale Fermentation bzw. Methanogenese und wurde durch das Anlegen einer segmentierten quadratischen Funktion ermittelt. Der minimale N-Bedarf für die Methanbildner fiel bei den Kombinationen Cell-NPN, Stärke-NPN und Stärke-Casein deutlich niedriger aus als für die Gasbildung, bei der Kombination Cell-Cas lag der minimale N-Bedarf gleichauf. Daraus lässt sich schließen, dass mit einer Verringerung der N-Zufuhr zunächst eine Depression der Verdaulichkeit (Gasbildung) einhergeht und erst später mit einer Depression der Methanogenese zu rechnen ist. Deshalb kann eine Verminderung der N-Zufuhr im Pansen nicht als eine adäquate Maßnahme zur Reduzierung der Methanemission empfohlen werden.
Das mikrobielle Protein stellt meist die Hauptquelle des nutzbaren Rohproteins am Duodenum dar. Für die Effizienz der mikrobiellen Proteinsynthese spielt neben der Menge und Qualität der CHO- und N-Quellen auch deren gleichzeitige (synchrone) Verfügbarkeit im Pansen eine wichtige Rolle. Mittels einer synchronen Rationsgestaltung sollte in dieser Arbeit überprüft werden, ob die N-Ausscheidungen als auch die Methanproduktion infolge einer verbesserten N-Versorgung gesenkt werden können. In C/N-Bilanz- und Respirationsversuchen wurden an 36 Lämmer (mittlere Lebendmasse (LM) 25 kg) unterteilt in sechs Gruppen Futterrationen auf Basis der CHO-Quelle Mais (niedrige Abbaurate) bzw. Erbse-Stärke-Zucker (hohe Abbaurate) und der Proteinträger Molkenprotein, Lupine und Harnstoff verabreicht. Mit dem modifizierten Hohenheimer Futterwerttest wurde eine synchrone N-Freisetzung der Proteinträgermischung entsprechend dem ruminalen Abbau der CHO-Mischung ermittelt. Ein Überkreuzaustausch der Proteinmischungen mit dem jeweils anderen CHO-Träger, ergab die asynchronen Rationen. Die synchrone Rationsgestaltung führte weder zu einer erhöhten mikrobiellen Proteinsynthese noch zu einer verbesserten N-Retention. Dagegen erreichte die Proteinmischung mit der geringsten ruminalen Abbaurate unabhängig von der CHO-Quelle jeweils die höchste N-Retention (0,74 bzw. 0,76 g/kg met. LM) und damit die geringste N-Ausscheidung. Anzunehmen ist, dass bei langsamer Abbaurate der Proteinquelle postruminal zusätzlich Aminosäuren (AS) zur Verfügung stehen, wodurch der N-Ansatz verbessert wird. In der Energiebilanz bewirkte die Synchronisierung eine Verbesserung der Energieversorgung der Lämmer infolge einer höheren Verwertung der ME, welche auf einem höheren Fettansatz beruhte. Die Methanproduktion der Lämmer befand sich mit 11,4-20,3 l je Tier und Tag bzw. 3,3-5,9 % der verdaulichen Energie auf einem sehr niedrigen Niveau. Langsam abbaubare CHO-Quellen mit einem hohen CHO-Bypass senkten die Methanproduktion um bis zu 45 % gegenüber Rationen mit schneller CHO-Abbaugeschwindigkeit, während langsam abbaubare Proteinquellen keine Absenkung der Methanproduktion erbrachten. Asynchrone Rationen führten numerisch zu geringeren Methanemissionen als synchrone Rationen, vor allem bei den auf CHO mit schneller Abbaurate basierenden Rationen. Ausgehend von diesen Ergebnissen ist eine synchrone Rationsgestaltung nicht zur Reduzierung der Methanproduktion geeignet.
Insbesondere für Tiere mit einem hohen Leistungsniveau ist der Beitrag des UDP bzw. des Proteinbypass zur Deckung des AS-Bedarfs wichtig. Deshalb sollte in dieser Arbeit an wachsenden Lämmern der Einfluss der Abbaubarkeit und AS-Zusammensetzung von vier Protein- bzw. N-Trägern auf Parameter der Mast- und Schlachtleistung untersucht werden. Jeweils 20 männliche und 20 weibliche Lämmer der Rasse Merinolandschaf (mittl. LM 24 kg) erhielten eine Futterration bestehend aus 25 % Heu und 75 % Kraftfutter. Das Kraftfutter basierte auf Gerste, ergänzt durch N-Träger mit abnehmenden Gehalten an UDP (Maiskleber > Kartoffelprotein > Acker-bohnen > Harnstoff) und stand den Tieren ad libitum zur Verfügung. Ein verringerter Bypassanteil wirkte sich leistungsmindernd in Form von signifikant niedrigeren täglichen Zunahmen aus (347 g/310 g/281 g/209 g), woraus ebenfalls signifikante Unterschiede in der Mastdauer von bis zu einem Monat zwischen bester und schlechtester Gruppe resultierten. Auch die Futterverwertung war bei Rationen mit niedrigem Proteinbypass verschlechtert. Darüber hinaus konnten keine signifikanten Einflüsse der N-Träger auf Parameter der Schlachtleistung sowie auf die Nährstoffzusammensetzung des M. longissims dorsi beobachtet werden. Die Proteinqualität des UDP blieb ohne signifikante Auswirkungen auf Mast- und Schlachtleistung. Daraus wird geschlossen, dass die Lämmer das UDP nicht nur als AS-Quelle verwendeten, sondern auch als zusätzliche Energiequelle für das Wachstum. Der leistungssteigernde Effekt eines höheren Bypassproteinanteils in der Ration besitzt ein hohes Potential zur Senkung der N- und Methanausscheidungen je Tier und kann vergleichsweise einfach in die landwirtschaftliche Praxis umgesetzt werden.