Abschätzung des Reduktionspotenzials von Ammoniakemissionen durch die Schweinefütterung

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1 SCHWEIZERISCHE VEREINIGUNG FÜR TIERPRODUKTION Association Suisse pour la Production Animale Swiss Association for Animal Production Wie stark belasten unsere Nutztiere die Umwelt? SVT-Tagung vom 28. April 29 Schweizerische Hochschule für Landwirtschaft (SHL), Zollikofen Abschätzung des Reduktionspotenzials von Ammoniakemissionen durch die Schweinefütterung Peter Spring und Annelies Bracher SHL, Zollikofen

2 SCHWEIZERISCHE VEREINIGUNG FÜR TIERPRODUKTION Association Suisse pour la Production Animale Swiss Association for Animal Production Wie stark belasten unsere Nutztiere die Umwelt? Tagung vom 28. April 29, SHL, Zollikofen Abschätzung des Reduktionspotenzials von Ammoniakemissionen durch die Schweinefütterung Peter Spring und Annelies Bracher, SHL, Länggasse 85, CH-325 Zollikofen Wo Tiere gehalten werden, fallen tierische Ausscheidungen an. In Regionen mit hoher Tierdichte belasten die Ausscheidungen in Form von Mist, Gülle und Gasen die Umwelt. Eines der umweltrelevanten Gase ist der Ammoniak (NH 3 ). Als N-haltige Verbindung ist die Ammoniakbildung eng an den N-Umsatz gekoppelt. Ausgangssubstrat ist vorwiegend der mit dem Harn ausgeschiedene Harnstoff, der in Kontakt mit Kot und der darin enthaltenen Urease enzymatisch gespalten wird. Dabei wird Ammoniak freigesetzt. In der flüssigen Phase besteht ein Dissoziationsgleichgewicht zwischen Ammoniak (NH 3 ) und Ammonium (NH 4 + ). Hohe Temperatur und hoher ph verschieben das Gleichgewicht zugunsten des NH 3, der dadurch vermehrt freigesetzt werden kann. Beim Schwein besteht der Harn-N zu rund 9% aus Harnstoff. Der relative Harnanteil am Kot-Harngemisch und dessen Harnstoffgehalt bestimmen somit das Ammoniakbildungspotential wesentlich. Der Harnanteil und die Harnstoffkonzentration sind variabel und können durch die Fütterung beeinflusst werden. Der mit dem Futter aufgenommene N wird bei einem wachsenden Schwein zu 3 4 % in Form von Fleischansatz verwertet (Abb.1). Der Rest wird ausgeschieden. N-Fluss Mastschwein Abb. 1. N-Fluss eines Mastschweines und Ammoniakbildung 3-4 % % Harn-N Harnstoff-N ph % Kot-N Urease organischer N NPS, ffs, ph vrp Gülle-N Urease [NH 3 /NH 4+ ] ph NPS NH 3Gas Der Kot-N (15-25 %) liegt vorwiegend als organischer N (unverdautes Futterprotein und Mikrobenprotein) vor. Die Verdaulichkeit der Ration beeinflusst dabei die Kotmenge und den Kotproteingehalt. Flüchtige Fettsäuren aus der Dickdarmfermentation von Kohlenhydraten (NPS) verändern den KotpH. Der verdaute aber nicht verwertete N erscheint als Harnstoff im Harn (45-55 %). Das heisst, dass der N einer über dem Bedarf liegenden Proteinzufuhr als Harnstoff ausgeschieden wird. Die Harnstoffausscheidung wird ebenfalls erhöht, wenn ein Tier Bracher&Spring Kurzfassung SVT.doc Seite 1 von 4

3 Möglichkeiten zur Reduktion der Ammoniakemissionen durch Fütterungsmassnahmen mit Aminosäuren unterversorgt wird und dadurch sein Proteinansatzvermögen nicht ausschöpfen kann. Aus der Sicht einer emissionsarmen Fütterung stehen die Reduktion der N-Ausscheidungen, die Reduktion der Harnstoffmenge und des Harnanteils sowie die Reduktion des Güllen-pH im Vordergrund. Diese Vorgaben werden über eine bedarfgerechte Proteinversorgung, optimierte Aminosäurenprofile, im Dickdarm fermentierbare Kohlenhydrate und Futterzusätze erreicht. Um das Reduktionspotential von Ammoniakemissionen durch Fütterungsmassnahmen abschätzen zu können, braucht es eine Bestandesaufnahme der aktuellen Fütterungspraxis in der Schweinehaltung. Im Ammoniakprojekt der SHL wurden über eine Umfrage bei den auf dem Schweinemarkt wichtigsten Futtermühlen Daten zu Futtergehalten und Futtermengen zusammengetragen. Diese werden mit Angaben aus Import-Exportbilanzen des Kantons Luzern ergänzt. Aus den Sortimentslisten von 3 Futtermühlen sind über 15 verschiedene Mischfutter ausgewertet worden. 61 % der Schweinefuttergesamtproduktion sind Mastschweinefutter (VSF 28). Futter für Zuchtschweine macht 2 % aus. Der Anteil Ferkelfutter beträgt 17 %. Im Folgenden wird die Auswertung der Mastschweinefutter diskutiert. Abb. 2. Verteilung der Ergänzungsfutter, NPr-Futter und Phasenfütterung in der CH-Schweinemast und in ausgewählten Futtermühlen % EF-Anteil NPr-Anteil Phasen-Anteil Mast CH Betrieb 3 Betrieb 1 Betrieb 6 Betrieb 5 Betrieb 2 Betrieb 4 Betrieb 7 Obwohl der gewichtete Mittelwert für den Anteil NPr-Futter bei nahezu 7 % liegt, bestehen zwischen den Futtermühlen grosse Unterschiede, was vor allem durch den Standort und dem Kundensegment bedingt ist. In der Westschweiz wird generell wenig NPr-Futter verkauft. Die Abgrenzung zwischen Alleinfutter und Ergänzungsfutter kann nicht immer klar gemacht werden. Ein Teil des Alleinfutters wird als Ergänzungsfutter zu Schotte eingesetzt. Dadurch wird der Anteil der Ergänzungsfutterrationen wesentlich unterschätzt. Die sogenannte Phasenfütterung hat sich bei den Mastschweinen bis heute nicht durchgesetzt, jedoch sind die Durchmastfutter mehrheitlich Protein reduziert. Das Ausmass der Proteinreduktion von NPr-Futter geht aus Abbildung 3 hervor. Im Vergleich zu Standardfutter geht der RP-Gehalt pro MJ VES im Durchschnitt von auf zurück. Auf 13.5 MJ VES umgerechnet, entspricht dies einem Gehalt von 155 g RP gegenüber 172 g RP/kg Futter im Standardfutter. Die Verteilung der Wie stark belasten unsere Nutztiere die Umwelt? Schweizerische Vereinigung für Tierproduktion (SVT) Tagung vom Seite 2 von 4

4 Möglichkeiten zur Reduktion der Ammoniakemissionen durch Fütterungsmassnahmen Lysingehalte /MJ VES zeigt, dass die Durchmastfutter alle im Bereich des Bedarfes der Vormast liegen. Der Mittelwert von.74 g Lys/MJ VES entspricht dem Bedarf eines Jagers von 4 kg LG (Abb. 4). Die NPr und Standardfutter unterscheiden sich im Mittelwert nicht. Insbesondere in der Ausmastphase sind die Mastschweine mit Protein überversorgt. Dagegen ist in der frühen Jagerphase die Proteinversorgung bei Durchmastfütterung suboptimal. Mit der Phasenfütterung wird diesem Umstand Rechnung getragen. Die angebotenen Vormastfutter sind auf den Bedarf von 3 kg LG optimiert. Bei den Ausmastfutter wird offensichtlich eine hohe Sicherheitsmarge eingehalten. Auch der tiefste Lysingehalt liegt ab 7 kg oberhalb des Bedarfes. Abb. 3. Rohprotein- und Lysingehalte von Durchmastfutter: Erhebung Bereich Vormast bis 6 kg.8 Lysin g/mj VES Bereich Ausmast ab 6 kg RP g/mj VES Bio NPr standard Abb. 4 Lysingehalte von Durchmast- und Phasenfutter (Erhebung 28) im Vergleich zum Lysinbedarf Bedarf Durchmast 2-Phasen NPr 2-Phasen AM min.95.9 Lys g/mj VES kg Lebendgewicht Wie stark belasten unsere Nutztiere die Umwelt? Schweizerische Vereinigung für Tierproduktion (SVT) Tagung vom Seite 3 von 4

5 Möglichkeiten zur Reduktion der Ammoniakemissionen durch Fütterungsmassnahmen Ausgehend von der in der Praxis eingesetzten Futtertypen wurde der N-Output in Abhängigkeit der Fütterungsstrategie modelliert (Abb. 5). Um die Bereichsgrenzen auszuloten, ist in der Baseline-Variante eine in jeglicher Hinsicht optimierte Proteinversorgung unterstellt und die Obergrenze stellt eine nicht angepasste Ration mit proteinreichen Nebenprodukten als Worst-Case dar Abb. 5. N-Output in Abhängigkeit der Fütterungsstrategie N-Output g/tag kg Lebendgewicht 24 % RP Nebenprod 17 % RP DM 15.5 % RP DM NPr 18 % RP DM Bio Norm GEBU / 14.5 % RP 15/135/125 % RP In der Endmast besteht beim N-Ausstoss noch Reduktionspotential. Da im Verlaufe der Mast der Harnanteil zunimmt, wirkt sich eine reduzierte Proteinzufuhr auf die Ammoniakemissionen verstärkt aus. In der Arbeit von Canh (Abb. 6) reduzierten sich bei Absenkung des RP-Gehaltes von 16.5 % auf 12.5 % in der Ausmast die NH 3 - Emissionen von 9.4 g auf 4.8 g/tier und Tag. g N/Tier, Tag % RP 14.5 % RP 12.5 % RP Harn-N g Kot-N g Ret-N g NH3-Emission NH3 g/tier, Tag Abb. 6. N-Bilanz und NH 3 -Emission von Mastschweinen während der Ausmast bei drei Proteinstufen: Stallmessungen auf Teilspaltenboden (Canh, 1998) Neben der Proteinzufuhr ist die emissionsmindernde Wirkung von im Dickdarm fermentierbaren NPS belegt, es muss aber unter Praxisbedingungen erhärtet werden. Wie stark belasten unsere Nutztiere die Umwelt? Schweizerische Vereinigung für Tierproduktion (SVT) Tagung vom Seite 4 von 4

6 Möglichkeiten zur Reduktion der Ammoniakemissionen durch Fütterungsmassnahmen bei Schweinen Annelies Bracher Peter Spring SHL Zollikofen SHL / N-Fluss Mastschwein 3-4 % % % Kot-N Urease organischer N NPS, ffs, ph vrp Harn-N Gülle-N Urease [NH 3 /NH 4+ ] NH 3Gas Harnstoff-N ph ph NPS SHL /

7 Harnstoff Ammoniak Urease = f(t, [N], ph) Dissoziationsgleichgewicht zwischen Ammonium und gelöstem Ammoniak f(t, ph) SHL / Ammoniakprojekt SHL Ist-Zustand der Schweinefütterung Modellrechnungen N-output Reduktionspotenzial Literaturrecherche Datenquellen: Erhebung bei Futtermühlen, Import/Exportbilanzen, Futterkontrolle SHL /

8 Mischfutter CH Schweinefutter nach Tierkategorie (VSF, 28) % 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% % % CH "Mast" "Zucht" Jager / Mast Ferkel Zucht Proteinkonz. SHL / Anteil Ergänzungs-, NPr-und Phasenfutter in der CH-Schweinemast und ausgewählten Futtermühlen Bemerkungen: ausgewählten Betriebe repräsentieren 7 8 % der Schweinefutterproduktion Ergänzungsfutterrationen werden unterschätzt % EF-Anteil NPr-Anteil Phasen-Anteil Mast CH Betrieb 3 Betrieb 1 Betrieb 6 Betrieb 5 Betrieb 2 Betrieb 4 Betrieb 7 SHL /

9 RP- und Energiegehalte von Durchmastfutter: Erhebung 28 (n = 217) Bio Bio NPr NPr Pr Standard RP g/kg VES MJ/kg SHL / Verteilung der Lysin- und RP-Gehalte pro MJ VES in Durchmastfutter (Erhebung 28).85.8 Bio NPr standard Bereich Vormast bis 6 kg Lysin g/mj VES Bereich Ausmast ab 6 kg RP g/mj VES SHL /

10 Lysingehaltevon Durchmast-und Phasenfutter im Vergleich zum Lysinbedarf: Erhebung bei Futterfabrikanten 28 Bedarf Durchmast 2-Phasen NPr 2-Phasen AM min Lys g/mj VES kg Lebendgewicht SHL / RP-Gehalte im Mastschweinefutter in Abhängigkeit der Fütterungsstrategie (abgeleitet aus Erhebung 28 und ergänzt, Grundlage für Modellrechnung) 24 g RP/kg Futter Norm GEBU 24% RP extrem 18% RP DM hoch 17 % RP DM Standard 15.5 % RP DM NPr 2-Phasen 3-Phasen Nred kg Lebendgewicht

11 N-Output im Mastverlauf in Abhängigkeit der Fütterungsstrategie Annahmen: 13.5 MJ VES, vrp =.8, TZW = 8 g, Ret-N = 2.2 g/tag (Mittel) N-Output g/tag kg Lebendgewicht 24 % RP Nebenprod 17 % RP DM 15.5 % RP DM NPr 18 % RP DM Bio Norm GEBU / 14.5 % RP 15/135/125 % RP SHL / N-Output pro Mastschwein und Umtrieb in Abhängigkeit der Fütterungsstrategie Annahmen: 13.5 MJ VES, vrp =.8, TZW = 8 g, Ret-N = 2.2 g/tag (Mittel) N-output g/schwein, Umtrieb Nebenprod 2447 DM Bio 221 DM 23 DM NPr N- Ansatz_red 1832 DM NPr / 14.5 % RP 1687 Norm GEBU /135/125 % RP Harn Kot 24 % RP 18 % RP 17 % RP 15.5 % RP 15.5 % RP Phasen SHL /

12 NH 3 -Emission im Stall in Abhängigkeit des RP-Gehaltes im Futter (Schweine 55-5 kg, Teilspaltenboden; Canh, 1998) g N/Tier, Tag NH3 g/tier, Tag % RP 14.5 % RP 12.5 % RP Harn-N g Kot-N g Ret-N g NH3-Emission SHL / N-Fluss Mastschwein Kot-N 3-4 % % Urease organischer N NPS, ffs, ph vrp % Harn-N Gülle-N Urease [NH 3 /NH 4+ ] NH 3Gas Harnstoff-N ph ph NPS SHL /

13 Schlussfolgerung Mastschweine Emmissionsarme Fütterung = bedarfsgerechte Fütterung? Reduktionspotenzial vorab in der Endmast vorhanden, auch mit NPr-Futter Optimal 3-Phasenfütterung Aber: mehrere Futtersilos Kosten Fütterungsanlage nur 1 Futter zuteilen Transportaufwand Aufwand Rezeptierung, Herstellung Komponentenverfügbarkeit Offene Fragen: minimale RP-Gehalt, Ergänzungsfütterung, langzeitwirkung Futterzusätze SHL /