Stickstoff- und Phosphoreinträge aus der Landwirtschaft in die Umwelt stellen ein gesellschaftlich vielfach diskutiertes Thema dar. Der Schutz des Klimas und des Naturhaushaltes, die Reinhaltung von Luft und Wasser bestimmen daher immer mehr auch die landwirtschaftliche Produktionsweise.

Der Eintrag von Stickstoff aus der Landwirtschaft geschieht auf verschiedenen Wegen und hat unterschiedliche Auswirkungen. Ammoniakemissionen führen unter anderem zur Eutrophierung nährstoffarmer Ökosysteme, Lachgas ist 300-mal klimaaktiver als CO₂, und aus dem Boden ausgewaschenes Nitrat gelangt ins Grundwasser. Phosphoreinträge durch Erosion oder Abschwemmung von Bodenpartikeln tragen maßgeblich zur Eutrophierung von Gewässern bei.

Deutschland muss den Ammoniakausstoß bis zum Jahr 2030 gegenüber dem Basisjahr 2005 um 29 % reduzieren, und da die Landwirtschaft hauptsächlich für die Ammoniakemissionen verantwortlich ist, müssen ganz besonders hier wirkungsvolle Maßnahmen etabliert werden. Für die Tierhaltung bedeutet dies die Reduzierung der Tierzahl oder aber die Verringerung der Stickstoffausträge je Tier beziehungsweise die Kombination aus beidem.

Versuche zur Eiweißreduzierung

Mittlerweile sind zahlreiche Fütterungsversuche mit Milchkühen zur Problematik der Stickstoffreduzierung durchgeführt worden. Grundsätzlich hatte dabei stets die Sicherstellung einer bedarfsdeckenden nXP-Versorgung der Kühe Priorität. Die Versorgung mit Rohprotein hingegen kann, abweichend hiervon, durchaus reduziert werden, was gleichbedeutend mit einer Verringerung der ruminalen Stickstoffbilanz (RNB) ist. Diese war in mehreren Versuchen um –1,5, mitunter sogar um –2 g/kg TM abgesenkt worden, ohne leistungsdepressive Effekte. Der Grund hierfür ist die Selbstregulation der Milchkuh. Ein Teil des mit dem Futter aufgenommenen Stickstoffs wird nicht ausgeschieden, sondern in die endogene Rezyklierung umgeleitet (ruminohepatischer Stickstoffkreislauf).

Die Auswirkungen einer reduzierten RNB auf die N-Ausscheidung und auf die N-Effizienz sind beachtlich. So zeigte eine Zusammenstellung mehrerer Fütterungsversuche, dass eine Absenkung des Rohproteingehaltes um durchschnittlich 2,7 Prozentpunkte die Ammoniakemissionen bei Rindern um 43 % reduzierte.

Milchharnstoff und Stickstoffausscheidung

Bekanntermaßen existiert einerseits eine enge Beziehung zwischen den N-Ausscheidungen im Harn und über die Milch und andererseits zwischen dem Milchharnstoffgehalt und den Ammoniakemissionen. Folglich ist der Milchharnstoffwert nicht nur zur Kontrolle der Futterproteinversorgung (in Beziehung zur Energieversorgung) geeignet, sondern auch für die Bewertung der N-Ausscheidungen einer Milchkuhherde.

So hat sich unter anderem die Schätzformel nach Bannink und Hindle, basierend auf dem Milchharnstoffgehalt, der Milchmenge und dem Milcheiweißgehalt, für die Berechnung der Stickstoffausscheidung von Kühen bewährt. Bei den in Schleswig-Holstein in der Milchleistungsprüfung stehenden Milchkühe zeigt sich, dass im Laufe der Jahre die Milchleistung anstieg, der mittlere Milchharnstoffgehalt aber abnahm. So nahm zum Beispiel im Jahr 2022 die pro Kuh erzielte Tagesmilchmenge um 6,2 kg gegenüber dem Jahr 1999 zu, während die Stickstoffausscheidung je Kuh und Laktationstag hingegen leicht abnahm (Tabelle 1).

Bezogen auf die erzielte Milchmenge (ECM) entsprach das im Jahr 1999 einer Stickstoffausscheidung je Kilogramm Milch und Laktationstag von 15,5 g, im Jahr 2010 von 13,1 g, im Jahr 2020 von 12,9 g und im Jahr 2022 von 11,8 g.

Versuche zur Phosphorreduzierung

Auch zur Phosphorreduzierung sind in den vergangenen Jahren vermehrt internationale und nationale Versuche durchgeführt worden. Während die 123 Holstein-Kühe der Versuchsgruppe in einer Studie für die ersten 165 Laktationstage und gelegentlich auch länger, bis 60 Tage nach einer positiven Trächtigkeitsuntersuchung, eine Futterration mit einem in Anlehnung an die jüngsten Anforderungen des National Research Council niedrigen P-Gehalt von 3,7 g/kg TM erhielten, war der P-Gehalt bei der Ration für die 124 Kühe der Kontrollgruppe mit 5,7 g/ kg TM deutlich erhöht und wesentlich oberhalb der allgemeinen Bedarfsempfehlungen.

Im Ergebnis dieser Studie erreichten die Versuchskühe eine durchschnittliche Tagesmilchleistung von 35,1 kg (3,92 % Fett, 2,90 % Eiweiß) und die Kontrollgruppentiere 34,9 kg Milch (3,98 % Fett, 2,91 % Eiweiß). Auch bezüglich der Tiergesundheit wurden keine Unterschiede zwischen beiden Tiergruppen registriert, außer beim Blutserum-P-Gehalt, der am 50. und 100. Laktationstag bestimmt wurde und bei den Versuchstieren durchschnittlich 6,1 beziehungsweise 6,2 mg/dl betrug, aber bei den Kühen der Kontrollgruppe mit 6,8 beziehungsweise 6,9 mg/dl höher war.

Nationale Studien wurden unter anderem von der Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen durchgeführt. In einem Versuch von Engelhard und Meyer wurde der P-Gehalt in der Ration für Milchkühe mit einer Tagesleistung von 41 kg pro Kuh von 4,2 g/ kg TM auf 3,7 g/kg TM abgesenkt. In der Studie von Denießen erfolgte eine Absenkung des P-Gehaltes von 4,6 g/kg TM auf 3,9 g/kg TM.

In beiden Untersuchungen wurde weder eine Depression der Futteraufnahme noch ein Milchleistungsabfall registriert. Die Studie von Denießen führte mit 52 g pro Tier und Tag zu fast 19 % geringeren P-Ausscheidungen der P-reduziert gefütterten Kühe als bei den praxisüblich gefütterten Kontrolltieren (64 g je Tier und Tag).

Erhebung in Schleswig-Holstein

Um einen Eindruck davon zu erhalten, welche Protein- beziehungsweise Stickstoffgehalte einerseits und welche Phosphorgehalte andererseits Milchkuhrationen in der Praxis enthalten, wurden im Sommer 2022 im Rahmen einer Masterthesis in 18 Milchkuhbetrieben Schleswig-Holsteins (Schleswig-Flensburg, Nordfriesland, Rendsburg-­Eckernförde, Kiel, Pinneberg) insgesamt 45 TMR-Proben auf diese Gehalte hin untersucht (Tabelle 2). Die TMR-Proben wurden jeweils in einem Zeitfenster von maximal vier Stunden nach der Futtervorlage an drei bis fünf verschiedenen Stellen vom Futtertisch gesammelt und anschließend im Labor der Fachhochschule nasschemisch auf den Rohprotein-/Stickstoff- sowie Phosphorgehalt untersucht.

N- und P-Gehalte der Milchkuhrationen

Der analysierte Rohproteingehalt betrug durchschnittlich 153 g/ kg TM (Tabelle 3). Da Futterprotein zu 16 % aus Stickstoff besteht, entspricht dies einem Stickstoffgehalt von 24,48 g/kg TM.

Für die Tagesmilchmenge von 31 kg, welche die Kühe im Durchschnitt der Betriebe erzielten, benötigen sie 3.054 g nXP (Erhaltungsbedarf bei 650 kg: 450 g; Leistungsbedarf für 31 kg Milch mit 3,35 % Eiweiß: 84 g/kg Milch). Bei einer Futteraufnahme von zum Beispiel 20 kg TM würde sich daraus ein notwendiger nXP-Gehalt von 153 g/kg TM ergeben. Daraus folgt bei einem analysierten XP-Gehalt von 153 g/kg TM eine ruminale Stickstoffbilanz (RNB) von 0 g/kg TM. Dazu wiederum passt der mittlere Milchharnstoffgehalt von knapp 200 mg/kg.

Für die Milchleistung von 31 kg würde bei wiederum angenommener TM-Aufnahme von zum Beispiel 20 kg eine P-Menge von 73 g ausreichen (Empfehlungen der GfE, 2001: P-Bedarf, g/Tag = 1,43 * (Milch, kg/ Tag + TM-Aufnahme, kg/Tag)). Diese P-Menge entspräche bei der unterstellten Futteraufnahme einem P-Gehalt von 3,65 g/kg TM. Im Mittel der analysierten Futterproben lag der P-Gehalt mit 3,8 g/kg TM in dieser Größenordnung.

Fazit

Eiweißreduzierungen sind bei hochleistenden Milchkühen möglich, eine bedarfsdeckende Versorgung mit nXP vorausgesetzt. Dabei sind ruminale N-Bilanzen im Bereich von 0 bis –20 g pro Kuh und Tag erstrebenswert, bei sehr gutem Fütterungsmanagement und hohen Futteraufnahmen sogar bis zu –30 g je Kuh und Tag möglich. Je niedriger die RNB ist, umso geringer werden die N-Ausscheidungen sein, bei laktierenden Kühen gut sichtbar anhand niedrigerer Milchharnstoffgehalte. Für diese sind Herdendurchschnittswerte unter 200 mg/kg Milch erstrebenswert. Auch bei der Phosphorversorgung sollten keinesfalls über die Empfehlungen hinausgehende Sicherheitszuschläge eingeplant werden. In der Regel sind bei Rationen für laktierende Kühe P-Gehalte über 4 g/kg TM zu vermeiden, zumal die bei der Bedarfsempfehlung seitens der GfE (2001) unterstellte P-Verwertung von 70 % höchstwahrscheinlich deutlich höher ist.