Mais-XP: Bewertung des Proteingehaltes sowie der Aminosäurezusammensetzung des Österreichischen Körnermaissortiments

1) Schaffung einer Datengrundlage zur Neubewertung des Rohproteingehaltes im österreichischen Maissortiment anhand der Analysenergebnisse von drei aufeinanderfolgenden Erntejahren

Grundlage einer effizienten tierischen Verwertung von Maisprodukten sind genaue Kenntnisse zum Futterwert. Dieser wird im Wesentlichen durch die Inhaltsstoffe, Verdaulichkeiten, Energiegehalte und mögliche unerwünschte Inhaltsstoffe charakterisiert. Dabei ist der Futterwert tierspezifisch zu sehen, da die Verfügbarkeit der Nährstoffe für die verschiedenen Tierarten variieren. Die laufend steigenden Erträge bei Körnermais (Ausnahme sind die Trockenjahre) führen auch wegen der insgesamt rückläufigen oder stagnierenden Düngerhöhen bei Stickstoff zu immer geringeren Eiweißgehalten des Maises, sodass in vorangegangenen Analysen im Durchschnitt der in der DLG-Futterwerttabelle verwendete Proteinwert überwiegend nicht erreicht wurde.

Durch die durchgängige Erhebung der Rohproteingehalte kann eine gesicherte jahresunabhängige Datengrundlage für die Rohproteingehalte erhoben werden, die als Basis für Futterwerttabellen dienen können und somit sowohl für die Futtermittelverarbeitung als auch für Hofmischer von besonderer Bedeutung, das diese gezielter Mischfuttermittel produzieren können. Diese Daten sind eine wesentliche Stütze für die Tätigkeit der Fütterungsberatung da hier aktuelle Daten zu Grunde liegen.

a. Berechnung und Erstellung einer für Schweine und Geflügel optimierten Futterrationszusammensetzung
Vorangegangene Untersuchungen einzelner Standorte der Landwirtschaftskammern Steiermark und Oberösterreich lassen durchschnittliche Proteingehalte von ca. 8 % in der Frischmasse vermuten. Daraus folgert, dass Futterrationen mit hohem Maisanteil tendenziell proteinschwach sind und dass zur Ausschöpfung des Leistungsniveaus in der Tierhaltung eine Proteinergänzung vorgenommen werden müsste. Zielgerichtete Untersuchungen unter Berücksichtigung der limitierenden Aminosäuren gewährleisten hier eine verbesserte Rationsberechnung.

b. Erhebung der Gehalte an essentiellen Aminosäuren in Körnermaisproben
Es ist davon auszugehen, dass bei geringen Proteingehalten die Aminosäurengehalte tendenziell im suboptimalen Bereich liegen.
Zudem wird festgestellt, ob es einen (weitestgehend) linearen Zusammenhang von Protein- und Aminosäurengehalt gibt und ob dieser eine Eigenschaft hoher Heritabilität oder umweltdeterminiert ist. Standortunabhängige Untersuchungen der Aminosäuren, geben eine Übersicht über die allgemeinen Aminosäuregehalte des Körnermaissortimentes. Zudem kann die optimale Futterzusammensetzung durch die Sortenwahl beeinflusst werden. Den Verzicht bzw. die Reduktion von Aminosäuresupplementierungen durch die Auswahl von besser geeigneten Sorten bietet somit den Landwirten ökonomische Vorteile in der Tierproduktion.


2) Etablierung einer Datengrundlage für die Sorteneinstufung beim Körnermais anhand des Proteingehaltes.
Ein wesentliches Ziel für Züchter und Sortenbewertung ist die Schaffung einer aktuellen Datengrundlage für Österreich auf Basis von definierten orthogonalen Daten. Hierzu werden Versuchsstandorte in den Hauptanbaugebieten sortenspezifisch beprobt und auf den Proteingehalt als Sortenbewertungskriterium analysiert. Es erfolgt die Einstufung der bestehenden Sorten und Sortenkandidaten im Merkmal Proteingehalt, die nach einer Ersteinstufung jährlich aktualisiert wird.


a) Veröffentlichung der Sorteneinstufungen in der Österreichischen Beschreibenden Sortenliste
Nach Beendigung der Prüfperiode, Prüfberichtserstellung, positiver Beurteilung durch die Sortenzulassungskommission und der Sortenzulassungsbehörde werden die Sorten mit ihren Eigenschaften in der BSL veröffentlicht. Die somit generierten Daten bedeuten einen Mehrwert für Züchter, die ihren Zuchtfortschritt auch anhand der Protein- und Aminosäuregehalte weiterentwickeln können, aber auch für die Landwirtschaftskammern und Landwirte, die detailliertere Information über das verfügbare Sortenspektrum erhalten.

3) Datengrundlage für die Beurteilung der Umweltvariabilität des Proteingehaltes und der Proteinqualität.
Mit den mehrortigen, orthogonalen, sortenspezifischen Ergebnissen und einem orthogonalen Sortenkern über drei Jahre können Sorten-, Standorts- und Jahreseinfluss auf diese Qualitätsparameter für das gesamte Körnermaisanbaugebiet quantifiziert werden.

4) Nachhaltigere Pflanzenproduktion und Tierproduktion durch effiziente Stickstoffnutzung

Eine optimale N-Düngung ist Voraussetzung für günstige Erträge, hohe Qualität. Allerdings besteht bei suboptimaler Versorgung die Gefahr, dass Stickstoff als Nitrat (NO3) oder als Lachgas (N2O) in die Atmosphäre abgegeben wird. Es ist daher das Ziel, dass ein möglichst großer Anteil des gedüngten Stickstoffs von den Pflanzenwurzeln aufgenommen und in der Pflanze optimal zur Proteinbildung verwendet wird, um dann mit dem Erntegut für den menschlichen Konsum oder für die Nutztierfütterung zur Verfügung zu stehen.

In der Pflanzenproduktion nimmt die N-Effizienz aufgrund der Düngerkosten einen hohen Stellenwert ein. Diese sinkt insbesondere wenn das wirtschaftliche Optimum überschritten wird. Der N-Entzug wird bei diesen Versuchen nicht mit dem Faktor von 13 kg N pro t Mais errechnet (Dersch 2018), sondern mit dem analytisch gemessenen N-Gehalt, der teilweise deutlich unter dem in der Tabelle verwendeten Wert liegt. Durch konkrete N-Untersuchungen kann daher die N-Effizienz standort- und jahresspezifisch ermittelt werden.

Proteinimbalanzen führen im tierischen Organismus aufgrund der niedrigeren biologischen Wertigkeit zur geringeren Verwertung. Die Aminosäuren werden über die Niere zu Harnstoff abgebaut und in die Umwelt ausgeschieden. Hohe Mengen an Harnstoff im Urin, die mit der Gülle ausgebracht werden, tragen maßgeblich zur Stickstoffbelastung der Umwelt bei. Aus ökologischer Sicht ist es erforderlich, durch gezielte Ergänzung und Kombination verschiedener Futterproteine oder durch den Einsatz spezifischer Einzelaminosäuren den Futterwert zu optimieren um eine Minimierung der Stickstoff-Ausscheidungen zu erreichen. Dies gelingt nur dann, wenn durch die Fütterung der Bedarf an essentiellen Aminosäuren gedeckt wird, aber gleichzeitig kein Überschuss entsteht. Mit diesem Projekt werden Bausteine für eine nachhaltige Pflanzen- und Tierproduktion gelegt.

5)Entwicklung von Screeningverfahren auf NIRS-Basis
Die über drei Jahre erhobene Datenmenge leistet einen Beitrag zur Etablierung von Screeningverfahren zur raschen Bestimmung von Protein und Aminosäuren in Körnermais. Rund 100 Proben pro Jahr sind hierzu notwendig um robuste Kalibrationen hierzu erstellen zu können. Die entwickelten Kalibrationen dienen dazu, um in weiterer Folge für die Mehrleistung in der Sortenwertprüfung kostengünstige Verfahren anbieten zu können.

Bedeutung des Projekts für die Landwirtschaft: Reduzierte Futterkosten
Mais hat in der österreichischen Schweine- und Geflügelproduktion eine überragende Bedeutung, da er das am häufigsten eingesetzte wirtschaftseigne Grundfutter stellt. Laut AMA-Getreidebilanz 2017 werden mehr als die Hälfte des in Österreich angebauten Körnermaises für Fütterungszwecke verwendet. In der Tierproduktion nehmen die Futterkosten bis zu 50% der Gesamtkosten ein, nur durch eine gut abgestimmte Fütterung, kann der Landwirt wirtschaftlich rentabel produzieren. Durch die Fütterung von zu wenig oder minderwertigen Proteinen entsteht ein Mangel an essentiellen Aminosäuren im Organismus. Dies führt sehr rasch zu vermindertem Wachstum, Leistung und Futteraufnahme und es kommt für den Landwirten zu ökonomischen Verlusten. Die Maisproteinqualität ist für Schweine und Geflügel nicht besonders hoch, da es besonders geringe Mengen an den essentiellen Aminosäuren Lysin und Tryptophan enthält. Deshalb muss über den Eiweißfutteranteil und deren Ergänzung mit Aminosäuren die Aminosäureversorgung in der Ration abgesichert werden. Die Futterkosten für die Schweinemast belaufen sich bei maisreichen Rationen aktuell auf 57,5 € pro Mastschwein (https://idb.awi.bmlfuw.gv.at/schweinemastkonv.html). Eine Auswertung des Arbeitskreise für Schweinehaltung zeigte, dass im Jahr 2015 zwischen den Betrieben die Futterkosten je Mastschwein um etwa 6,4 € variierten also um mehr als 10% der gesamten Futterkosten. Genau dieser Unterschied ist ein wesentlicher Aspekt und entscheidend für die betriebliche Rentabilität (LK NÖ 2017a). Schafft man es, den Futterverbrauch je Mastschwein um 10 kg zu reduzieren, sinken die Futterkosten um circa 1,9 € pro Tier (LK NÖ 2017b). Diese Senkungen schafft man jedoch nur, wenn die Fütterung nachhaltig gestaltet ist, was bedeutet, dass die Proteinqualität der Futterration der Tierart angepasst ist. Dazu benötigt der Landwirt aktuelle Werte, die die tatsächliche Maisqualität im österreichischen Maissortiment wiederspiegeln. Da die Schweineproduktion in Österreich mit einem Produktionswert von 700 bis über 800 Millionen € deutlich mehr als 10% des Produktionswertes des gesamten landwirtschaflichen Sektors repräsentiert, ist besonders in diesem Bereich die Thematik einer optimierten Versorgung von ökonomischer Relevanz (Produktionskonto Landwirtschaft/Statistik Austria).

Bedeutung des Projekts für die Umwelt: Verminderte Stickstoffbelastung
In den kommenden Jahren wird die Bedeutung des Maisanbaus steigen, da es aktuell keine alternativen Kulturarten mit vergleichbarer Effizienz gibt, die ähnlich hohe Erträge einbringen. Umso wichtiger ist daher die Forderung nach einer nachhaltig gestalteten Produktion. Laut einer Studie des Deutschen Maiskomitees zum Thema Nachhaltigkeit landwirtschaftlicher Betriebe mit Maisanbau ist nachhaltiger Maisanbau (Schutz von Boden, Luft und Wasser) durchaus möglich, sofern man die Düngung an den Nährstoffbedarf der Pflanze und die Standortbedingungen anpasst (Entrup et al. 2011). Der Einsatz von N-Dünger zur Steigerung von Erträgen und Qualität ist gängige Praxis in der Landwirtschaft, wobei der bedarfsgerechte Einsatz entscheidend ist, um einen überhöhten Stickstoffeintrag in die Umwelt zu vermeiden. Wird mehr gedüngt als von den Pflanzen entzogen wird, kann dieser ausgetragen werden und gefährdet als Nitrat das Grundwasser oder hat- in Form von Lachgas- als Treibhausgas Auswirkungen auf das Klima.
Ziel ist daher, dass ein möglichst großer Anteil des gedüngten Stickstoffs von den Pflanzenwurzeln aufgenommen und zur Proteinbildung verwendet wird. Durch eine standortangepasste angepasste Düngung, können außerdem Kosten gespart werden. In der Pflanzenproduktion nimmt die N-Effizienz aufgrund der Düngerkosten einen hohen Stellenwert ein. Diese sinkt insbesondere wenn das wirtschaftliche Optimum überschritten wird. Der N-Entzug bei Mais wird üblicher Weise mit einem festgelegten Faktor errechnet. Ziel ist bei diesem Projekt standortspezifische N-Effizienzen zu berechnen, da der Verdacht besteht, dass der N-Entzugsfaktor teilweise deutlich unter dem in der Tabelle verwendeten Wert liegt.

Die Gestaltung einer Futterration, die auf das Tier optimiert ist, ist ökologisch notwendig. Sowohl ein Überangebot als auch eine Unterversorgung an essentiellen Aminosäuren wirkt sich negativ auf eine nachhaltige Fütterung in der Landwirtschaft aus. Ein Eiweißüberschuss hat eine verstärkte Harnstoffsynthese zur Folge. Der ausgeschiedene und mit der Gülle ausgebrachte Harnstoff trägt wesentlich zur N-Belastung der Umwelt bei. Eine Anpassung der Eiweißversorgung an den tatsächlichen Bedarf des Tieres, sowie die Optimierung der Aminosäure-Zusammensetzung im Futter sind wichtig, N-Ausscheidungen zu minimieren und die N-Belastung in der Umwelt zu senken.