Breed4Green: Direkte und indirekte Merkmale für Futtereffizienz und Treibhausgasemissionen für Zucht und Herdenmanagement beim Rind

Die Rahmenbedingungen in der Rinderwirtschaft ändern sich kontinuierlich. Steigende und volatile Preise für Energie und Kraftfutter, Bevölkerungswachstum und gleichzeitiger Rückgang der für die Nahrungsmittelerzeugung nutzbaren Flächen, Klimaveränderungen mit Veränderung der Produktionsgrundlagen als auch Ernteausfälle, verstärkte Hitzeperioden, biologische Grenzen in der Zucht auf Leistung, steigende Anforderungen an Tiergesundheit und Tierwohl, ökologische Leistungen einschließlich Biodiversität und die Reduktion von Emissionen aus der Rinderwirtschaft führen zu steigendem Interesse an Merkmalen und Optimierungsmaßnahmen, die helfen, Ressourcen einzusparen und dadurch sowohl die Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit zu erhöhen, als auch einen Beitrag zur Reduktion von Emissionen zu liefen. Der European Green Deal und die EU-Strategie „Farm to Fork“ verlangen nach Fortschritten in den oben angeführten Bereichen.

Im letzten Jahrzehnt wurde in der Rinderzucht ein starker Fokus auf Fitness- und Gesundheitsmerkmale gelegt. Leistungsprüfungen wurden und werden aufgebaut. In der Kombination mit der Herdentypisierung bietet die genomische Selektion die Möglichkeit die Gesundheit in Kombination mit gemäßigten Leistungssteigerungen zu stabilisieren bzw. zu verbessern. Im Projekt Breed4Green liegt der Fokus auf Merkmalen der Energieeffizienz und Treibhausgas-Emissionen. Die Grundlage für eine Lernstichprobe für Zucht auf validierte indirekte Merkmale der Energieeffizienz und Reduktion der Methanemissionen wird im Projekt geschaffen. Die Erhebungen sind an D4Dairy- und FoKUHs-Betrieben mit einem hohen Grad an Automatisierungen und zuverlässiger Gesundheitsdatenerfassung vorgesehen. Dadurch stehen genotypisierte Tiere zur Verfügung und Know-How aus dem Projekt D4Dairy (www.d4dairy.com) mit neuen Daten kann genutzt werden.

Die Zusammenarbeit der Rinderzucht AUSTRIA, der HBLFA Raumberg-Gumpenstein und der Universität für Bodenkultur Wien soll intensiviert werden, bestehende Ressourcen stärker vernetzt und für Weiterentwicklungen in der praktischen Rinderzucht genutzt werden.

Aus den beiden Versuchsbetrieben der HBLFA Raumberg-Gumpenstein liegen insgesamt ca. 20.000 -30.000 Wochendatensätze zur Futteraufnahme von Einzeltieren vor. Diese stammen von ca. 150 Kühen, wobei 20-30% Fleckviehkühe sind. Es wird geschätzt, dass von ca. 30% der Datensätze auch MIR (mid infrared)-Spektren zur Verfügung stehen. In Vorbereitung auf das Projekt Breed4Green wurde eine Logistik aufgebaut, damit in Zukunft für alle Proben aus der Milchleistungsprüfung auch standardisierte Infrarot-Spektren vorliegen. Aus der Respirationskammer liegen 170 Methanmessungen und Milchspektren (standardisiert und nicht standardisiert) für 65 Kühe und 85 Messreihen vor. Als weitere Grundlage für die Forschungsarbeiten in Breed4Green liegen Daten aus den Projekten Efficient Cow und D4Dairy als auch Daten aus der Routinedatenerhebung im Rinderdatenverbund (RDV) vor. Im Rahmen des Projektes werden nun mittels GreenFeed-System Messungen des Methan- und CO2-Ausstoßes in Versuchs- und Praxisbetrieben durchgeführt. Ergänzend werden weitere Phänotypen (siehe Leistungsbeschreibung) erhoben.

Die Gesamtstrategie des Projektes lautet „Nachhaltigkeit, Effizienz und Umweltwirkung der Rinderwirtschaft in Österreich“. Indirekte Merkmale für Energieeffizienz und Methan-Ausstoß sollen für die Nutzung in der Breite in der Zucht entwickelt und an Stationsdaten validiert werden. Strategien für die Zucht auf Energieeffizienz und Reduktion der Methan-Emissionen für die österreichische Rinderwirtschaft sollen erforscht und konkrete Lösungsvorschläge für Verbesserungen in diesen Bereichen ausgearbeitet werden. In Zusammenarbeit mit dem Projekt NEU.rind sollen relevante Ergebnisse auch für die Optimierung des Herdenmanagements abgeleitet werden.

Folgende Ziele werden angestrebt:

• Aufbereitung bestehender Stationsdaten zu Futteraufnahme und Methanausstoß in Österreich und Generierung neuer Phänotypen für Energieeffizienz und Umweltwirkung auf Station und in Praxisbetrieben
• Beitritt zu internationalen Kooperationen im MIR-Bereich (CRAW; DEU, international) und Zugang zu bestehenden internationalen Werkzeugen im Bereich von MIR und Validierung von internationalen MIR-Schätzgleichungen für den Einsatz in Österreich. Eigene Forschung mit Daten aus Österreich und aus Kooperationen soll bestmögliche MIR-Schätzgleichungen für österreichische Rahmbedingungen entwickeln. Die mit dem GreenFeed-System zu erhebenden Daten sollen auch für internationale Kooperationen genutzt werden können. Im Bereich der gemeinsamen Zuchtwertschätzung ist es ebenso wichtig, dass jedes Land Phänotypen für die Merkmale bereitstellt.
• Entwicklung und Validierung von MIR-Gleichungen für Energiebilanz/Energiedefizit und Methanausstoß
• Züchterische Möglichkeiten zur Reduktion der Methan-Emissionen bei Fleckvieh und Brown Swiss. Das genetische Potential der direkten Merkmale Methan- und CO2-Ausstoß und die genetischen Zusammenhänge zu Gesundheit und anderen Merkmalen im GZW werden untersucht. Einflussfaktoren auf Methanausscheidungen von Tieren werden analysiert. Die neue Datengrundlage wird weiters für die Entwicklung und Validierung von MIR-Gleichungen verwendet. Das Potential des indirekten Merkmals MIR-Methan wird analysiert.
• Für Energieeffizienz werden indirekte Merkmale (Hilfsmerkmale) entwickelt, validiert und das züchterische Potential analysiert (Zusammenhang mit anderen Merkmalen im GZW)
• Evaluierung direkter und indirekter Merkmale für Futtereffizienz und Methanausstoß in der Zucht für die Hauptrassen Fleckvieh und Brown Swiss in Österreich und Evaluierung anhand von Stationsdaten
• Zusammenhang von Energiebilanz und Methan-Emissionen für die Zucht analysieren und potenzielle Hilfsmerkmale entwickeln
• · Erstellung der Grundlage für eine Lernstichprobe für direkte und indirekte Merkmale der Futtereffizienz und Reduktion von Treibhausgasemissionen
• Wissenschaftliche Analyse der verschiedenen Nutzungsrichtungen und Produktionssysteme mit Fokus auf Zweinutzung Fleckvieh hinsichtlich ausgewählter Merkmale der Ökoeffizienz (Umweltfolgen je Produkteinheit bzw. monetärem Erlös) - Fakten - Link zu NEU.rind - und Fleckvieh im Bereich Ökoeffizienz (LfL Grub)
• Die Zusammenarbeit zwischen Forschungsstationen und Rinderzucht AUSTRIA soll verfestigt werden und die Grundlage für eine langfristige Zusammenarbeit auch z.B. um die MIR-Gleichungen oder andere indirekte Merkmale für die Zucht in Zukunft zu validieren, gelegt werden.
• Das Projekt soll die Grundlage für internationale Kooperationen im Bereich Futtereffizienz und Umweltwirkung legen. Phänotypen sind meist die Grundlage für Zugang zu bestehenden MIR-Gleichungen und Know-How als auch eine wertvolle Grundlage als Zugang zu internationalen Kooperationen. Bei Merkmalen, die teuer zu erheben sind, sind internationale Kooperationen essenziell.
• Das Projekt soll die Grundlage für eine genomische Selektion auf direkte / indirekte Merkmale der Futtereffizienz und Reduktion der Treibhausgasemissionen für die Rassen Fleckvieh und Brown Swiss liefern. Das inkludiert einerseits eine nationale Datengrundlage als auch Wissen um die genetische für die österreichische Fleckvieh- und Brown Swiss Population in der Praxis. Die Umsetzung in Zuchtwertschätzung und Zuchtziel in die Praxis wird gemeinsam mit den Partnern in der gemeinsamen Zuchtwertschätzung soll über ein weiteres externes Projekt durchgeführt werden.

Die Milchwirtschaft steht unter dem anhaltenden Druck die Produktionseffizienz weiter zu verbessern, um die Nachhaltigkeit der Produktion sicherzustellen. Die Nachhaltigkeit wird nur gegeben sein, wenn sowohl die Wirtschaftlichkeit als auch die Anforderungen an die Umwelt und sozialen Rahmenbedingungen erfüllt sind.

Ein Beitrag zur Steigerung der Effizienz ist die Verbesserung der Tiergesundheit mit Reduktion der Ausfälle und Vermeidung von Leistungseinbußen als auch Steigerung der Nutzungsdauer und Lebensleistung. Diese Themenbereiche werden seit Jahren bereits stark beforscht und neue Datenerfassungsschienen für Gesundheitsmerkmale z.B. tierärztliche Diagnosen (Gesundheitsmonitoring Rind), Klauenpflegedaten (Klauen-Q-Wohl), Genomdaten (FoKUHs) oder Sensordaten (D4Dairy) wurden aufgebaut bzw. werden kontinuierlich weiterentwickelt. Die züchterische Nutzung mit Einbezug der Genomik wird immer weiter ausgebaut. Single-Step-Zuchtwerte sind ein wichtiger Schritt für die Zucht auf gesündere Tiere.

Die Verringerung der Umweltwirkungen der Milchproduktion ist wesentlich. Emissionen von Treibhausgasen und Nährstoffverluste in die Umwelt sollen gesenkt werden (Connor et al., 2012).

In einer 2021 erschienen Studie aus den Niederlanden zeigen DeHaas et al. (2021), dass durch direkte Selektion auf Methan-Emissionen der Zuchtfortschritt für dieses Merkmal deutlich erhöht werden kann. Weitere Studien zeigen den engen Zusammenhang zwischen Methan-Emissionen und Energieeffizienz (Manzanilla-Pech et al., 2021; Difford et al., 2020). Die Erblichkeiten für die direkten Merkmale Futtereffizienz und Methan liegen zwischen 0,12 und 0,45 (Lassen et al., 2016; Breider et al., 2019).

Großes Potential wird weltweit in der Verbesserung der Futtereffizienz gesehen. Im Projekt Efficient Cow wurden hier bereits wertvolle Vorarbeiten geleistet und z.B. die Bedeutung der Lebendmasse für die Effizienz und die Zusammenhänge zwischen Effizienz und Gesundheit ausführlich beforscht. Die neuen Datengrundlagen (Automatisierung, Methanmessungen, MIR) bieten hier Erweiterungsmöglichkeiten für die Beschreibung der Energieeffizienz. International wird für die Rasse Holstein am Aufbau von Lernstichproben für die direkten Merkmale Futtereffizienz und Methan-Emissionen gearbeitet. Bei einer angenommenen Erblichkeit von 0,20 für ein Merkmal sind, um eine Sicherheit von 20% zu erreichen 4.000 direkte Phänotypen notwendig (Himmelbauer und Schwarzenbacher, 2021). Bei Standplatzkosten von geschätzten ca. 5000 Euro pro Futterplatz mit Wiegetrögen für die Futteraufnahme in einem Kooperationsbetrieb sind solche Investitionen für die Rassen Fleckvieh und Brown Swiss nicht finanzierbar. Daher bleibt bei kleineren Populationen weltweit der Fokus auf indirekten Merkmalen, die mit dem Zielmerkmal stark korrelieren, erblich sind und zudem in der Breite der Population mit begrenzten Kosten erfassbar sind. Das inkludiert die Nutzung von bestehenden Daten aus dem RDV und den Forschungsstationen, weitere Datenzusammenführungen über Schnittstellen (z.B. Daten aus Fütterungssystemen) sowie neue Formeln und Ansätze, um aus bestehenden Daten Mehrwert zu generieren.

Merkmale aus Mid-Infra-Red-Spektren lassen Potential erwarten. Diese Gleichungen zur Vorhersage von Methan und Merkmalen zur Energieeffizienz sind für die österreichischen Populationen zu entwickeln und zu validieren. Um die Ergebnisse in der Zucht in der Praxis umzusetzen, sind die genetischen Beziehungen zu den anderen Zielmerkmalen im Zuchtziel (Gesamtzuchtwert) für die österreichischen Populationen zu analysieren. Diese Maßnahmen werden im Rahmen des Projektes gesetzt.

Die Konzeption des Projektes und die detaillierte Ausarbeitung des Konzeptes für die Datenerfassung im Projekt wurde in Zusammenarbeit mit den Landeskontrollverbänden, den Zuchtorganisationen und der Wissenschaft durchgeführt. Dadurch wird sichergestellt, dass die Maßnahmen auf die österreichischen Rahmenbedingungen in der Praxis abgestimmt sind, aber auch so konzipiert sind, dass die wissenschaftlichen Fragestellungen erforscht werden können.

Das Projekt wird von einer Steuerungsgruppe bestehend aus den Projektpartnern und ausgewählten Vertretern der Mitgliedsorganisationen der Rinderzucht AUSTRIA begleitet. Weiters wird ein Stakeholdernetzwerk mit Vertretern des BMLRT, Beratung, Interessenvertretung und weiteren Partnern etabliert. Begleitend wird der Kontakt mit dem LFI und dem NTÖ gesucht, um Erkenntnisse aus dem Projekt zeitnah zur Praxis zu kommunizieren bzw. auch relevante Informationen mit der Öffentlichkeit zu teilen. Ein wissenschaftliches Begleitgremium (Scientific Board) wird eingerichtet mit ausländischen Experten auf diesem Gebiet und Partnern in der gemeinsamen Zuchtwertschätzung.