Das Bild zeigt die beiden Respirationskammern der HBLFA Raumberg-Gumpenstein, in welchen die Methanemissionen von Rindern erfasst werden. Zu sehen sind die Türen, über welche die Tiere in die Respirationskammern gelangen und die Rohrleitungen und Geräte,....

© HBLFA Raumberg-Gumpenstein

Klimaeffizienz_Milch

Allgemeine Projektinformationen

Titel (deutsch)

Einfluss von Fütterung und Genotyp auf Methanproduktion sowie Energie- und Proteinstoffwechsel von Milchkühen (Respirationsmessung)

Titel (englisch)

Effect of ration and genotype on methane production as well as energy and protein metabolism of dairy cows

Abstract (deutsch)

• Durchführung von Respirationsmessungen in Respirationskammern mit Hilfe der Methode der indirekten Kalorimetrie
• Bestimmung der Methan-, Kohlendioxid-, Lachgas- und Ammoniakproduktion von Milchkühen verschiedener Genotypen
• Bestimmung des Sauerstoff-Verbrauchs von Milchkühen verschiedener Genotypen
• Untersuchung des Einflusses des Kraftfutterniveaus auf Gasemissionen von Milchkühen
• Vergleich von TMR- und Grünfutter-Fütterung (Simulation der Weide) hinsichtlich Gasemissionen von Milchkühen
• Berechnung von Energie- und Proteinbilanzen der Milchkühe anhand der Daten der Respirationsmessungen sowie von Futtermittel-, Milch-, Kot- und Harnanalysen
• Statistische Auswertung der Ergebnisse
• Publikation der Ergebnisse in internationalen Journals sowie nationalen und internationalen Fachzeitschriften
• Vorträge bei mehreren nationalen und internationalen Tagungen

Abstract (englisch)

• Execution of respiration measurements in respiration chambers using the method of indirect calorimetry
• Determination of methane, carbon dioxide, nitrous oxide and ammonia production of dairy cows of various genotypes
• Determination of oxygen consumption of dairy cows of various genotypes
• Examination of influence of concentrate level on gas emissions of dairy cows
• Comparison of TMR and fresh grass feeding (simulation of pasture) on gas emissions of dairy cows
• Calculation of energy an protein balances of dairy cows using data of respiration measurements as well as analyses of feed, milk, feces and urine
• Statistical analysis of results
• Publication of results in national and international journals
• Presentation of the results at several national and international congresses

Schlagwörter (deutsch)

Treibhausgase, Milchkuh, Ökoeffizienz, Respirationskammer, Stoffwechselbilanzierung

Projektleitung

Georg Terler

Forschungseinrichtung

LFZ Raumberg-Gumpenstein

Finanzierungspartner

Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft
Bundesministerium für Nachhaltigkeit und Tourismus
Bundesministerium für Landwirtschaft, Regionen und Tourismus

Projektnummer

101149

Projektlaufzeit

-

Projektziele

Der Klimawandel ist weltweit ein heiß diskutiertes Thema und es besteht Übereinstimmung, dass Maßnahmen gesetzt werden müssen um die Erderwärmung einzudämmen. In dieser Diskussion hört man häufig von der „Kuh als Klimakiller“. Ziel dieses Projektes ist, durch exakte Messungen des Gasstoffwechsels den tatsächlichen Beitrag von Milchkühen zur globalen Erwärmung abzuschätzen und aus den gewonnenen Erkenntnissen Strategien zur Reduktion des Ausstoßes von Methan (und anderen relevanten Gasen) zu entwickeln.
Zur Umsetzung dieses Projektes sollen von allen sich derzeit am Forschungsbetrieb der HBLFA-Raumberg-Gumpenstein befindlichen Milchkühe zumindest einmal Messungen in einer Respirationskammer durchgeführt werden. Bei diesen Messungen werden neben der Methanproduktion (CH4) auch die Erzeugung von Kohlendioxid (CO2), Ammoniak (NH3) und Lachgas (N2O) sowie der Verbrauch an Sauerstoff (O2) durch die Kühe erhoben. Dadurch sollen zuverlässige Aussagen zur von Milchkühen produzierten Menge an klima- und umweltrelevanten Gasen ermöglicht werden. Da derzeit an der HBLFA Raumberg-Gumpenstein unterschiedliche Genotypen/Rassen gehalten und unterschiedliche Fütterungssysteme angewandt werden, sollen Aussagen für verschiedene landwirtschaftliche Produktionssysteme ermöglicht werden.
Der ursprüngliche Zweck von Respirationskammern lag darin, den Energiestoffwechsel der Tiere zu untersuchen. Durch diese Methode können die Energieverluste in Form von Methan festgestellt werden und die Menge an produziertem CO2 gibt darüber hinaus Auskunft über die produzierte Wärmemenge des Tieres. In Kombination mit Futtermittel-, Kot- und Harnuntersuchungen kann somit der gesamte Energiestoffwechsel abgebildet und alle Energieverluste ermittelt werden. Mit dieser Methode kann auf experimentelle Weise sehr genau jene Energiemenge ermittelt werden, die dem Tier für die Erhaltung der Körperfunktionen und die Erbringung von Leistungen zur Verfügung steht (Metabolische Energie (ME) = Bruttoenergie (GE) – Kotenergie (FE) – Harnenergie (UE) – Methanenergie (CH4) – Wärmeverluste (H)). Wird zusätzlich noch die erbrachte Leistung der Kuh herangezogen, kann eine Bilanzierung des Energiestoffwechsels der Kuh durchgeführt werden. Durch die Bestimmung der Stickstoff-Gehalte (Eiweiß-Gehalte) in Futtermittel, Milch, Kot und Harn können auch Berechnungen zum Proteinstoffwechsel der Tiere erfolgen. Die gewonnenen Daten aus der Stoffwechselbilanzierung sollen anschließend zur Überprüfung der aktuellen Energie- und Proteinbedarfsempfehlungen herangezogen werden.
Die Ergebnisse dieses Projekts sollen abschließend in Form mehrerer Publikationen und Vorträge veröffentlicht werden und als Grundlage für Beratungswerkzeuge verwendet werden. So ist in weiterer Folge auch eine Implementierung der Daten in das Ökobilanzierungsprogramm der HBLFA Raumberg-Gumpenstein angedacht.

Praxisrelevanz

Die Landwirtschaft wird immer wieder mit dem Klimawandel in Verbindung gebracht und aufgefordert, Möglichkeiten zu finden, wie die Erderwärmung verringert werden kann. Mit diesem Projekt, das in dieser Form in Österreich bislang einzigartig ist, können wertvolle Informationen, was den Beitrag der Rinder zum Klimawandel betrifft, gewonnen werden. Aufbauend auf diese Informationen können dann österreichweit (oder sogar international) Strategien entwickelt werden, wie die Produktion von klima- und umweltrelevanten Gasen durch Rinder reduziert werden kann.
Nicht nur in der Politik sondern auch in der Bauernschaft gibt es immer mehr Bestrebungen, ökologisch nachhaltig zu wirtschaften. Immer mehr Landwirte interessieren sich für Informationen über ökologisch nachhaltige Landwirtschaft oder für Programme, in denen sie den „ökologischen Fußabdruck“ ihres Betriebes berechnen können. Das zeigt auch der Umstand, dass sich immer wieder Landwirte über den Baufortschritt der Respirationskammern informieren und bereits heute ihr Interesse über erste Ergebnisse aus diesen Messungen bekunden.
Die Fütterung stellt, neben der Züchtung und der Haltung, einen der drei wichtigen Erfolgsfaktoren in der Milchviehhaltung dar. Bei der Fütterung spielen einerseits die Qualität der Futtermittel und andererseits der Nährstoffbedarf der Kühe eine wichtige Rolle. Ziel eines Landwirts ist, seine Kühe mit hochwertigen Futtermitteln so zu füttern, dass der Nährstoffbedarf der Tiere gedeckt ist und sie anschließend in Abhängigkeit ihres genetischen Potentials möglichst viel Milch geben. Die Respirationsmessungen ermöglichen Stoffwechselbilanzierungen, die zur Überprüfung und gegebenenfalls zur Überarbeitung aktueller Fütterungsempfehlungen herangezogen werden können. Dadurch erhalten die Landwirte auch neue, wertvolle Informationen für die Fütterung ihrer Rinder.

Berichte

Abschlussbericht

Neben anderen Sektoren ist auch die Landwirtschaft gefordert, ihren Beitrag zur Reduktion der Auswirkungen des Klimawandels zu leisten. Da Methan (CH4)-Emissionen aus der Verdauung der Wiederkäuer den größten Teil der landwirtschaftlichen Treibhausgasemissionen ausmachen, gilt es vor allem in diesem Bereich nach Reduktionsstrategien zu forschen. In einem Forschungsprojekt an der HBLFA Raumberg-Gumpenstein wurde daher untersucht, inwiefern CH4-Emissionen von österreichischen Milchkühen durch die Wahl des Genotyps und durch den Kraftfutteranteil in der Ration beeinflusst werden können. Für diesen Versuch wurden 52 Milchkühe vier verschiedener Genotypen (Fleckvieh – FV, Holstein_Hochleistung – HF_HL, Holstein_Lebensleistung – HF_LL, HF_Neuseeland – HF_NZ) ausgewählt und mit unterschiedlich hohen Kraftfutteranteilen gefüttert. Über zwei Tage hinweg wurde in Respirationskammern die CH4- und CO2-Produktion dieser Kühe gemessen und gleichzeitig die Futteraufnahme und Milchleistung erhoben. Weiters wurde auch die Verdaulichkeit der Ration mithilfe einer Markermethode untersucht. Hinsichtlich Grund- und Gesamtfutteraufnahme sowie Milchleistung und Milchinhaltsstoffen wurde zwischen den Genotypen kein signifikanter Unterschied festgestellt. Die Kraftfutteraufnahme war jedoch beim HF_NZ-Genotyp niedriger als bei den HF_LL-Kühen. Bei allen Genotypen wurde eine ähnlich hohe Verdaulichkeit der Ration festgestellt. Die tägliche CH4-Produktion und die CH4-Produktion pro kg Grund- und Gesamtfutteraufnahme war dagegen beim HF_LL-Genotyp niedriger als bei den FV- und HF_HL-Kühen. Auf die CH4-Produktion pro kg verdauter organischer Substanz und pro kg Energie-korrigierter (ECM)-Leistung hatte der Genotyp dagegen keinen Einfluss. Mit zunehmendem Kraftfutteranteil in der Ration stiegen Gesamtfutteraufnahme und ECM-Leistung an, während die Grundfutteraufnahme zurückging. Ebenso stiegen die tägliche CH4-Produktion und die CH4-Produktion pro kg Grund- und Gesamtfutteraufnahme mit zunehmendem Kraftfutteranteil an, wobei jedoch eine signifikante Genotyp × Kraftfutteranteil-Wechselwirkung festgestellt wurde. Die CH4-Produktion pro kg ECM-Leistung nahm dagegen mit steigendem Kraftfutteranteil in der Ration ab. Die Ergebnisse zur CO2-Produktion waren im Wesentlichen jenen zur CH4-Produktion sehr ähnlich. Die Ergebnisse dieses Forschungsprojekts weisen auf Unterschiede in der CH4-Produktion zwischen Milchkuh-Genotypen hin, was züchterisches Potential für die Reduktion von CH4-Emissionen erkennen lässt. Die Steigerung des Kraftfutteranteils in der Ration führt zu einem Rückgang der CH4-Emissionen pro kg ECM-Leistung. Gleichzeitig steigen jedoch die täglichen CH4-Emissionen an, weshalb eine Anhebung des Kraftfutteranteils nur dann einen positiven Effekt auf den Klimawandel hat, wenn gleichzeitig die Tierbestände reduziert werden. Eine Steigerung des Kraftfutteranteils in der Ration kann daher nur bedingt als methanreduzierende Maßnahme empfohlen werden. Zudem sind beim Kraftfuttereinsatz in der Wiederkäuerfütterung auch immer die Tiergesundheit, die Nahrungsmittelkonkurrenz und mögliche Treibhausgasemissionen in der Produktion und beim Transport des Kraftfutters mit zu berücksichtigen.

Anhänge

Dateiname

Abschlussbericht_Klimaeffizienz_Milch.pdf

Beschreibung

Die fortschreitende Klimaerwärmung erfordert die möglichst rasche Umsetzung von Maßnahmen, um die Auswirkungen des Klimawandels in den nächsten Jahrzehnten und Jahrhunderten auf einem akzeptablen Niveau zu halten. Neben anderen Sektoren trägt auch die Landwirtschaft zum Treibhauseffekt bei, welcher für die Erwärmung des Erdklimas verantwortlich ist. Daher ist auch die Landwirtschaft gefordert, durch geeignete Maßnahmen die Treibhausgas (THG)-Emissionen zu reduzieren. Im Rahmen des umfassenden Milcheffizienz-Projektes an der HBLFA Raumberg-Gumpenstein wurden erstmals in Österreich experimentelle Messungen der CH4-Produktion von Milchkühen in Respirationskammern durchgeführt. Ziel dieses Forschungsprojekts war, den Einfluss von Genotyp und Kraftfutterniveau in der Ration auf die CH4- und CO2-Produktion von österreichischen Milchkühen zu untersuchen. Ergänzend dazu wurden auch die Futteraufnahme und die Milchleistung der Tiere während der Respirationsmessungen erfasst. Weiters wurde auch die Verdaulichkeit der Rationen während der Respirationsmessungen untersucht, um so auch Informationen über Stoffwechsel der Tiere zu erhalten. Dieser Forschungsbereicht zeigt auf, welche Methareduktionspotentiale in der Zucht und Fütterung von Milchkühen bestehen.

Abstract (deutsch)

Neben anderen Sektoren ist auch die Landwirtschaft gefordert, ihren Beitrag zur Reduktion der Auswirkungen des Klimawandels zu leisten. In einem Forschungsprojekt an der HBLFA Raumberg-Gumpenstein wurde daher untersucht, inwiefern CH4-Emissionen von österreichischen Milchkühen durch die Wahl des Genotyps und durch den Kraftfutteranteil in der Ration beeinflusst werden können. Für diesen Versuch wurden 52 Milchkühe vier verschiedener Genotypen (Fleckvieh – FV, Holstein_Hochleistung – HF_HL, Holstein_Lebensleistung – HF_LL, HF_Neuseeland – HF_NZ) ausgewählt und mit unterschiedlich hohen Kraftfutteranteilen gefüttert. Über zwei Tage hinweg wurde in Respirationskammern die CH4- und CO2-Produktion dieser Kühe gemessen und gleichzeitig die Futteraufnahme und Milchleistung erhoben. Weiters wurde auch die Verdaulichkeit der Ration untersucht. Hinsichtlich Grund- und Gesamtfutteraufnahme sowie Milchleistung und Milchinhaltsstoffen wurde zwischen den Genotypen kein signifikanter Unterschied festgestellt. Bei allen Genotypen wurde eine ähnlich hohe Verdaulichkeit der Ration festgestellt. Die tägliche CH4-Produktion und die CH4-Produktion pro kg Grund- und Gesamtfutteraufnahme war dagegen beim HF_LL-Genotyp niedriger als bei den FV- und HF_HL-Kühen. Auf die CH4-Produktion pro kg verdauter organischer Substanz und pro kg Energie-korrigierter (ECM)-Leistung hatte der Genotyp dagegen keinen Einfluss. Mit zunehmendem Kraftfutteranteil in der Ration stiegen Gesamtfutteraufnahme und ECM-Leistung an, während die Grundfutteraufnahme zurückging. Ebenso stiegen die tägliche CH4-Produktion und die CH4-Produktion pro kg Grund- und Gesamtfutteraufnahme mit zunehmendem Kraftfutteranteil an. Die CH4-Produktion pro kg ECM-Leistung nahm dagegen mit steigendem Kraftfutteranteil in der Ration ab. Die Ergebnisse dieses Forschungsprojekts weisen auf Unterschiede in der CH4-Produktion zwischen Milchkuh-Genotypen hin, was züchterisches Potential für die Reduktion von CH4-Emissionen erkennen lässt. Die Steigerung des Kraftfutteranteils in der Ration führt zu einem Rückgang der CH4-Emissionen pro kg ECM-Leistung. Gleichzeitig steigen jedoch die täglichen CH4-Emissionen an, weshalb eine Anhebung des Kraftfutteranteils nur dann einen positiven Effekt auf den Klimawandel hat, wenn gleichzeitig die Tierbestände reduziert werden. Eine Steigerung des Kraftfutteranteils in der Ration kann daher nur bedingt als methanreduzierende Maßnahme empfohlen werden. 

Abstract (englisch)

Besides other sectors, agriculture should also contribute to the reduction of effects of global warming.  Therefore, a research project at AREC Raumberg-Gumpenstein aimed at studying the effect of genotype and concentrate proportion in the ration on methane emissions of Austrian dairy cows. 52 dairy cows of four different genotypes (Simmental – SI, Holstein Friesian_high yielding – HF_HL, Holstein Friesian_ longevity – HF_LL, Holstein Friesian_New Zealand – HF_NZ) were chosen for this trial and fed rations with different concentrate proportion. Methane (CH4) and carbon dioxide (CO2) production as well as feed intake and milk yield of these cows was recorded for two days in respiration chambers. Furthermore, digestibility of the ration was measured by a marker method. Forage intake, total feed intake, milk yield and content of milk ingredients did not differ between genotypes. Digestibility of the ration was on a similar level in all genotypes. Daily CH4 production and CH4 production per kg forage intake and per kg total feed intake was lower in HF_LL than in SI and HF_HL genotypes. However, genotype did not influence CH4 production per kg digested organic matter and per kg energy-corrected milk (ECM) yield. Total feed intake and ECM yield rose and forage intake decreased with increasing concentrate proportion in the ration. Furthermore, daily CH4 production and CH4 production per kg forage intake and per kg total feed intake also increased with rising concentrate proportion.  In contrast, CH4 production per kg ECM yield declined with increasing concentrate proportion. The results of this research project show differences in methane production between genotypes, which indicate a potential for reduction of CH4 emissions by breeding measures. The increase of concentrate proportion in the ration results in a decrease of methane emissions per kg ECM yield. However, daily CH4 emissions increased with rising concentrate proportion, why increasing the use of concentrates has a positive effect on climate change only, if number of cows is reduced simultaneously. Therefore, the importance of increasing the concentrate proportion in the ration as methane-reducing strategy is limited. 

Autor/innen

Terler, Georg Fasching, Christian Eingang, Daniel Huber, Gregor Gappmaier, Stefanie