Möglichkeiten zur Reduktion der Ammoniakemissionen durch Fütterungsmassnahmen bei Schweinen

(1)

Annelies Bracher Peter Spring SHL Zollikofen

Möglichkeiten zur Reduktion der Ammoniakemissionen durch

Fütterungsmassnahmen bei Schweinen Grundlagen und Projektresultate

Harnstoff Ammoniak

Urease = f(T, [N], pH)

Dissoziationsgleichgewicht zwischen Ammonium und gelöstem Ammoniak

f(T, pH)

(2)

Harn-N

Kot-N

• Urease

• organischer N

• NPS, fFS, pH

• vRP

15-25 %

30-40 %

45-55 %

• Harnstoff-N

• pH • pH

• NPS Gülle-N

Urease [NH₃/NH₄⁺]

NH_3Gas

N-Fluss Mastschwein

Emissionsarme Fütterung

Physiologische Grundlagen

• Ammoniak entsteht aus Harnstoff, N-haltge Verbindung

• Der verdaute aber nicht verwertete N erscheint als Harnstoff im Harn

• Eine Proteinüberversorgung und/oder ungünstiges Aminosäurenprofil  unausgeschöpftes Proteinansatzvermögen erhöhen Harn-N Ausscheidung

Ziel

• Reduktion der N-Ausscheidung

• Reduktion der Harnstoffmenge und Harnanteils

• Reduktion des Güllen-pH

Massnahmen

• Bedarfsgerechte Proteinversorgung in allen Produktionsphasen

• Optimierte Aminosäurenprofile, synthetische Aminosäuren

• Hohe RP-Verdaulichkeit

• Im Dickdarm fermentierbare Kohlenhydrate (NSP)

• Futterzusätze (pH-senkende Säuren, Ureaseinhibitoren)

(3)

NH₃-Emission im Stall in Abhängigkeit des RP-Gehaltes im Futter (Schweine 55 -105 kg, Teilspaltenboden; Canh, 1998)

0 10 20 30 40 50 60 70

16.5 % RP 14.5 % RP 12.5 % RP

g N/Tier, Tag

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

NH3 g/Tier, Tag

Harn-N g Kot-N g Ret-N g NH3-Emission

Ammoniakemissionen im Stall in Abhängigkeit der N-Aufnahme, Saison und Aufstallungssystem (nach Berry et al. 2005)

0 10 20 30 40 50

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

N-Aufnahme g/Tag

NH3-Emissionen g/Tier, Tag

Sommer VS, TS Winter VS, TS Sommer+Auslauf Winter+Auslauf

Endmast Vormast

Mittelmast

Durchmastfutter: 176 g RP

Durchm astfutter:

200 g RP

(4)

Veränderung der Kot- und Güllenzusammensetzung von Mastschweinen durch Zuckerrübenschnitzel (Canh, 1998)

In Versuchen verwendete Komponenten zu Erhöhung der NSP:

Zuckerrübenschnitzel, Biertreber, Reiskleie, Roggenkleie, Zitrustrester, Kokosschrot/-Kuchen, Sojabohnenschalen, Pectin, native Kartoffelstärke 0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Kot-N Harn-N N-Ret fFS Gülle g/kg NH3

Emission%

g/kg, g/Tag

0 5% ZRS 10 % ZRS 15 % ZRS

pH senkende Futterzusätze

CO3 SO4 Cl2 Benzoat

Ca- Salze im Futter

pH

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

NH3 Emission %

Harn-pH Güllen-pH NH3 Emission % 4.5

5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5

120 140 160 180 200

g RP/kg Futter

Harn-pH

Kontrolle mit Benzoesäure

Wiederholbare Absenkung des Harn-pH mit Benzoesäure unabhängig des RP-Gehaltes

(Kluge et al, 2008; Bühler et al, 2006;

Hess 2006; Canh, 1998 )

Einfluss verschiedener Formen von Ca-Salzen auf Harn- und Güllen-pH und Ammoniakemissionen.

In vitro Messungen

(Canh, 1998)

(5)

Phytogene Futterzusätze: Saponine als Ureaseinhibitoren

Ammoniak senkender Einfluss eines Futterzusatzes auf der Basis von Saponinen und ätherischen Ölen:

Messung der Stallluftkonzentration, Versuchsstall auf Vollspaltenboden (Perner et al, 2008)

Ammoniakprojekt SHL

• Ist-Zustand der Schweinefütterung

• Modellrechnungen N-output

• Reduktionspotenzial

• Literaturrecherche

Datenquellen

Erhebung bei Futtermühlen Import/Exportbilanzen LU

Futterkontrolle

(6)

Schweinefutter nach Tierkategorie

(VSF, 2008)

Mischfutter CH

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

CH "Mast" "Zucht"

Jager / Mast Ferkel Zucht Proteinkonz.

Anteil Ergänzungs-, NPr- und Phasenfutter in der CH-Schweinemast und ausgewählten Futtermühlen (decken 70-80% des Schweinefutters)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

EF-Anteil NPr-Anteil Phasen-Anteil

%

Mast CH Betrieb 3 Betrieb 1 Betrieb 6 Betrieb 5 Betrieb 2 Betrieb 4 Betrieb 7 Bemerkungen: Phasenfütterung nicht etabliert

NPr-Anteil regional sehr verschieden Ergänzungsfutterrationen grosse Vielfalt

Abgrenzung Alleinfutter/Ergänzungsfutter fliessend

(7)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

EF-Anteil NPr-Anteil Phasen-Anteil

%

Sauen CH Betrieb 3 Betrieb 1 Betrieb 6 Betrieb 2 Betrieb 5 Betrieb 4 Betrieb 7

Anteil Ergänzungs-, NPr- und Phasenfutter in der CH-Sauenfütterung und ausgewählten Futtermühlen (decken 70-80% des Schweinefutters)

Bemerkungen: Phasenfütterung etabliert

NPr-Anteil regional sehr verschieden

Ergänzungsfutterrationen grosse Vielfalt, mit Raufutter Abgrenzung Alleinfutter/Ergänzungsfutter fliessend

RP- und Energiegehalte von Durchmastfutter

(Erhebung Futterfabrikanten 2008, n = 217)

130 140 150 160 170 180 190 200

12.50 13.00 13.50 14.00 14.50 15.00

VES MJ/kg

RP g/kg

Bio Bio NPr NPr Pr Standard

(8)

0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85

10.0 10.5 11.0 11.5 12.0 12.5 13.0 13.5 14.0

RP g/MJ VES

Lysin g/MJ VES

Bio NPr standard

Bereich Vorm ast bis 60 kg

Bereich Ausmast ab 60 kg

Verteilung der Lysin- und RP-Gehalte pro MJ VES in Durchmastfutter (Erhebung Futterfabrikanten 2008)

Lysingehalte von Durchmast- und Phasenfutter im Vergleich zum Lysinbedarf (Erhebung bei Futterfabrikanten 2008)

0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95

5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105

kg Lebendgewicht

Lys g/MJ VES

Bedarf Durchmast 2-Phasen NPr 2-Phasen min

(9)

RP-Gehalte im Mastschweinefutter in Abhängigkeit der Fütterungsstrategie

(abgeleitet aus Erhebung 2008 und ergänzt, Grundlage für Modellrechnung)

100 120 140 160 180 200 220 240

20 30 40 50 60 70 80 90 100

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

18

N-Output im Mastverlauf in Abhängigkeit der Fütterungsstrategie

Annahmen: 13.5 MJ VES, vRP = 0.80, TZW = 800 g, Ret-N = 20.2 g/Tag (Mittel)

10 20 30 40 50 60 70 80

25 35 45 55 65 75 85 95 105

N-Output g/Tag

24 % RP Nebenprod 17 % RP DM 15.5 % RP DM NPr 18 % RP DM Bio

Norm GEBU 04 16.5 / 14.5 % RP 150/135/125 % RP

(10)

N-Output pro Mastschwein und Umtrieb in Abhängigkeit der Fütterungsstrategie

Annahmen: 13.5 MJ VES, vRP = 0.80, TZW = 800 g, Ret-N = 20.2 g/Tag (Mittel)

1301 1780 1687

2030 1832 2447 2201

3924

0 1000 2000 3000 4000 5000

Nebenprod DM Bio DM DM NPr N-

Ansatz_red DM NPr 16.5 / 14.5% RP Norm GEBU04 150/135/125% RP

24 % RP

18 % RP

17 % RP

15.5 % RP

Phasen

N-output g/Schwein, Umtrieb

Harn Kot

RP-, Lysin- und VES-Gehalte von Galtsauen- und Kombifutter

(Erhebung Futterfabrikanten 2008)

0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75

9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0

RP/MJ VES

Lys/MJ VES

NPr standard

Fütterungsempfehlung:

• 11.6 – 12.2 MJ VES

• 10 g RP/MJ VES

• 0.48 g Lys/MJ VES

2008 VES RP g Lys g Lys/VES NPr_g 12.3 138 6.59 0.54 stand_g 12.1 146 6.65 0.55 NPr_k 12.8 157 9.32 0.73 stand_k 12.9 172 9.25 0.72 Durchschnittsgehalte der Galtsauen- und Kombifutter:

110 120 130 140 150 160 170 180 190

10.5 11.0 11.5 12.0 12.5 13.0 13.5 14.0

VES MJ/kg

RP g/kg

NPr galt standard galt NPr kombi stand kombi Pr kombi Bio kombo

Galtsauenfutter

(11)

Auswertung

Import/Exportbilanzen LU

(IMPEX 2008)

Betriebstyp Total 1665 davon mit Nebenprodukten

AFP Ferkel 16 1

AFP Ferkel+Mast 9 2

AFP Zucht 75 40

Galtsauenbetriebe 44 34

Mastbetriebe 890 262

Zuchtbetriebe 441 372

Zucht+Mast 157 137

Selbstmischer Mast 11 10

Selbstmischer Zucht+Mast 9 9

13 Betriebe konnten nicht eindeutig zugeordnet werden

Gesamteinsatz von Mischfutter und Nebenprodukten nach Betriebstyp (IMPEX-Daten LU 2008)

0 10'000'000 20'000'000 30'000'000 40'000'000 50'000'000 60'000'000 70'000'000 80'000'000

AFP Ferkelaufzucht AFPFerkelaufzucht+Mast AFP Zucht Andere Galtsauen Mastbetrieb Selbstmischer Mast SelbstmischerZucht+Mast Zucht + Mast Zuchtbetrieb

kg

Alleinfutter Summe EF Nebenprod/Rohkomp_88 % TS

(12)

Futteranteile nach Betriebstyp

(IMPEX-Daten LU 2008)

Anteil AF/Mischfutter: 85 % Anteil AF/Gesamtfutter: 73 % Anteil NP/Gesamtfutter: 14.3 %

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

AFP Ferkelaufzucht AFPFerkelaufzucht+Mast AFP Zucht Andere Galtsauen Mastbetrieb Selbstmischer Mast SelbstmischerZucht+Mast Zucht + Mast Zuchtbetrieb

Alleinfutter Summe EF Nebenprod/Rohkomp_88 % TS

435x

81x

499x 38x

46x

(13)

Einsatz von Nebenprodukten und Rohkomponenten nach Betriebstyp (IMPEX-Daten LU 2008)

Anteil der Nebenprodukte (kg) an der Gesamtration nach Betriebstyp

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 100 200 300 400

Betriebe Laufnum m er

%

Anteil NP_kg_Zucht Anteil NP_kg_Zucht+Mast Anteil NP_kg_Mast

(14)

RP- und P-Gehalt der Gesamtration Mastbetriebe mit Nebenprodukten

(IMPEX-Daten LU 2008, n = 262) Ausreisser korr.

M astbetriebe mit Nebenprodukten (n = 262)

100 120 140 160 180 200

12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 15.5 16.0

VES MJ

RP g/kg

2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 P g/kg

RP/kg Ration P/kg Ration

Gehalte > 18 % RP: 7 Betriebe Betrieb mit Permelac

RP- und P-Gehalt der Gesamtration Zuchtbetriebe mit Nebenprodukten

(IMPEX-Daten LU 2008, n = 372)

100 120 140 160 180 200

11.0 11.5 12.0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 VES MJ

RP g/kg

2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 P g/kg

1 Biofutter

2 Getreide/Schotte/Gras 1

2

?

(15)

RP- und P-Gehalt der Gesamtration Galtsauenbetriebe mit Nebenprodukten

(IMPEX-Daten LU 2008, n = 34)

100 120 140 160 180 200

10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0

VES MJ

RP g/kg

2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 P g/kg

RP-Norm 1

1 EF zu viel Protein für Gastro/Wiesenfutter 2 EF zu Gastro

Galtsauenfutter + Maisganzpflanze 2

N-Effizienz (N-Export/N-Futter) in Mastbetrieben mit/ohne Nebenprodukten in Abhängigkeit des RP-Gehaltes der Gesamtration(IMPEX-Daten LU 2008) Ausreisser korr

y = -0.1708x + 59.653 R ² = 0.3562 20

25 30 35 40 45

100 120 140 160 180 200 220

g RP/kg Gesamtration

N-Effizienz %

Mast NP

Mast AF

Selbstmischer Mast

Reg Mast mit NP

1

1 Biofutter 2 Permelac 2

(16)

N-Effizienz (N-Export/N-Futter) in Mastbetrieben mit/ohne Nebenprodukten in Abhängigkeit RP/MJ VES der Gesamtration(IMPEX-Daten LU 2008)

R² = 0.4374 R² = 0.234

20 25 30 35 40 45

8 9 10 11 12 13 14 15

RP/MJ VES

N-Effizienz % Mast mit NP

Mast AF Selbstmischer Reg Mast NP Reg Mast AF

5 15 25 35 45 55

100 120 140 160 180 200 220

g RP/kg Gesamtration

N-Effizienz %

AFP Ferkel AFP Ferkel AF AFP Ferkel+Mast NP AFP Ferkel+Mast AF AFP Zucht NP AFP Zucht AF Galtsauen NP Galtsauen AF Zucht + Mast NP Zucht + Mast AF Zuchtbetrieb NP Zuchtbetrieb AF

N-Effizienz (N-Export/N-Futter) in Zuchtbetrieben mit/ohne Nebenprodukten in Abhängigkeit des RP-Gehaltes der Gesamtration (IMPEX-Daten LU 2008)

(17)

Zusammenfassung Gesamtration (IMPEX-Daten LU, 2008) Betriebstyp N-Effizienz VES MJ RP g P g Mastbetriebe mit NP 32.7 % 13.7 157.7 4.34

Mast Alleinfutter 31.6 % 13.7 159.4 4.14

Zuchtbetriebe mit NP 28.5 % 13.0 159.0 4.80

Zuchtbetriebe AF 31.7 % 13.5 165.0 4.85

Galtsauenbetriebe NP 15.1 % 12.3 143.1 4.59 Galtsauenbetriebe AF 14.0 % 12.3 142.1 4.37

Zucht+Mast mit NP 29.8 % 13.3 159.8 4.63

Zucht+Mast AF 32.4 % 13.6 161.5 4.45

AFP Ferkel AF 45.7 % 13.7 163.4 4.97

AFP Ferkel+Mast AF 39.7 % 13.7 164.0 4.74

AFP Zucht mit NP 32.4 % 13.1 161.8 4.98

AFP Zucht Alleinfutter 33.2 % 13.8 170.3 5.0

NP = Nebenprodukte; AF = Alleinfutter

Zusammenfassung Alleinfutter (IMPEX-Daten LU, 2008) Anteil VES

MJ RP g ^RP/VES Lys g ^Lys/VES P g Mastfutter Gesamtmenge: 71‘076‘856; NPr+Pr-Anteil 95%

Durchmastfutter 81.8 % 13.7 162.1 11.8 10.2 0.74 4.25 Jagereinstellfutter 4.1 % 13.3 165.0 12.4 11.0 0.83 5.29 Vormastfutter 7.9 % 13.7 166.6 12.2 11.0 0.80 4.37 Ausmastfutter 5.6 % 13.6 157.6 11.6 9.5 0.70 4.01

Sauenfutter Gesamtmenge: 30‘638‘912 kg; NPr+Pr-Anteil 88 % Galtsauenfutter 25.5 % 12.5 141.5 11.3 6.6 0.54 4.5

Säugefutter 36.9 % 13.7 169.8 12.4 10.1 0.74 4.9 Kombifutter 35.9 % 12.9 159.2 12.3 9.3 0.72 4.7

übrige 2.5 %

(18)

Schlussfolgerung Mastschweine

• Betriebe mit Nebenprodukten haben grössere Streuung in der Ration, aber unterscheiden sich im Mittel nicht von Alleinfütterungsbetrieben

• Generell Proteinreduktionspotenzial vorab in der Endmast vorhanden, auch mit NPr-Futter

• Optimal 3-Phasenfütterung

• Aber: mehrere Futtersilos Kosten

Fütterungsanlage kann nur 1 Futter zuteilen Transportaufwand

Aufwand Rezeptierung, Herstellung

• Offene Fragen: minimale RP-Gehalt, Langzeitwirkung Futterzusätze, optimale Fütterungsstrategie

Wichtigsten Einflussfaktoren der N-Effizienz

• Tierkategorie: Saugferkel > Absetzferkel > lakt. Sauen > Mastschweine > Galtsauen

• Betriebstyp

• RP-Gehalt des Gesamtration

• g RP/ MJ VE

• Fütterungsstrategie, Rationstyp  Detailauswertung noch ausstehend

• Betriebsgrösse

• Tierleistung: kann aus IMPEX-Daten nicht direkt abgeleitet werden