Die Versorgung des Wiederkäuers mit ausreichenden Mengen an strukturwirksamem Futter stellt bei Hochleistungskühen ein erstrangiges Kriterium in der Rationsplanung dar, da neben der ausreichenden Versorgung mit Energie und Nährstoffen die Fütterung auch die Aufgabe hat, das Wiederkauen zu gewährleisten. Diese zusätzliche Zerkleinerung der vor allem groben Futterpartikel in Verbindung mit den Puffersubstanzen des Speichels helfen, den Pansen-pH-Wert zu stabilisieren, insbesondere dann, wenn schnell viele Fettsäuren im Pansen freigesetzt werden. Diese Funktion wird am besten erfüllt, wenn das Futter ausreichend „grobe“, also zerkleinerungswürdige Partikel (> 8 mm) enthält und damit eine geeignete physikalische Strukturwirksamkeit gegeben ist. Auch sehr leistungsorientierte Rationen sollen aus mindestens 55 bis 65 % Grobfutter bestehen.
Bewertung der Strukturwirksamkeit der Ration
Zur Erfüllung und Einschätzung dieser Strukturfunktion werden Methoden und Kennzahlen gebraucht, die zu wiederholbaren Bewertungsergebnissen führen. Als eine Möglichkeit für die Anwendung in der Praxis steht der Strukturindex (SI) mit der zugrunde liegenden aNDFom1 aus Grobfutter (aNDFomGF) nach Rutzmoser et al. zur Verfügung. Vom Ausschuss für Bedarfsnormen der Gesellschaft für Ernährungsphysiologie wird das System der physikalisch effektiven NDF (peNDF) zur Bewertung der Strukturwirksamkeit in Mischrationen vorgeschlagen. In den überarbeiteten Empfehlungen zur Energie- und Nährstoffversorgung von Milchkühen wird die peNDF als integraler Bestandteil der Versorgung von Milchkühen, d. h. Fütterungsoptimierung, bestätigt und die Anwendung aktualisiert.
1 aNDFom = Neutral-Detergenzien-Faser nach Veraschung und Vorbehandlung mit alpha-Amylase
aNDFom aus dem Grobfutter
Die aNDFomGF als Anteil der aNDFom aus dem Grobfutter an der Gesamtration wird aus dem Grobfutter für die Gesamtration berechnet und ergibt sich aus dem analytisch bestimmbaren aNDFom-Gehalt der verzehrten Tagesration. Der Bedarf an aNDFomGF variiert in Abhängigkeit vom Gehalt an im Pansen schnell abbaubaren Kohlenhydraten (pabKH, vornehmlich Stärke und verschiedene Zuckerarten). Erreichen die pabKH den Maximalwert von 25 % in der Gesamtration, so muss ein Mindestanteil von aNDFom aus dem Grobfutter und faserreichen Nebenprodukten von 28 % eingehalten werden. „Schärfere“ Rationen benötigen eine simultane Betrachtung von pabKH und aNDFomGF, z. B. mithilfe des Strukturindex.
Strukturindex
Der Strukturindex vereint die Größen der Strukturwirksamkeit der Ration und der schnell pansenabbaubaren Kohlenhydrate (Stärke) in einer Zahl. Der Strukturindex wurde unter Nutzung einer von Zebeli et al. entwickelten Gleichung zur Schätzung des Pansen-pH-Werts aus der Trockenmassefutteraufnahme (TM-Futteraufnahme) von Milchkühen und der in dieser Futteraufnahme enthaltenen peNDF einerseits und der pansenabbaubaren Stärke andererseits abgeleitet:
pH-Wert = 6,05 + 0,044 • peNDF − 0,0006 • peNDF2 − 0,017 • abbaubare Stärke − 0,016 • TM-Futteraufnahme
peNDF, abbaubare Stärke in % der TM; Futteraufnahme in kg TM je Tag (Zebeli et al.)
Bei Gegenüberstellung der pabKH und dem jeweiligen Verzehr an peNDF ergibt sich eine lineare Grenzlinie für die Verhältnisse aus pabKH und peNDF zwischen pH-Wert > 6,15 und pH-Wert < 6,15. Diese Grenzlinie stellt die Menge an pabKH (g je kg TM) dar, die bei gegebener Menge an peNDF (g je kg TM) nicht überschritten werden darf, um einen Pansen-pH-Wert > 6,15 zu gewährleisten:
pabKH [kg/Tag] = 2,8 + 0,36 • aNDFomGF [kg/Tag]
aNDFomGF ist hier mit der Menge an peNDF gleichgesetzt
Durch Umstellung wurde hieraus der allgemeingültige Strukturindex entwickelt, der den Anteil aNDFomGF an der Summe aus aNDFomGF und pabKH darstellt:
SI = aNDFomGF ÷ (aNDFomGF + (pabKH −2,8) ÷ 0,36) • 100
aNDFomGF und pabKH [kg/Tag]
Der so berechnete Strukturindex soll mindestens 50 betragen, bei dem ein Pansen-pH-Wert von 6,15 erwartet wird. Ein Strukturindex über 50 lässt höhere Pansen-pH-Werte erwarten, ein Strukturindex unter 50 weist auf zu erwartende azidotische Bedingungen hin.
Physikalisch effektive NDF
Die physikalisch effektive NDF stellt eine Kombination aus der Ermittlung der Partikelgrößenverteilung der Ration mit der analytisch erfassten aNDFom-Konzentration der Ration dar. Die peNDF erfasst die Strukturwirksamkeit der Ration retrospektiv sehr genau, kann jedoch nicht für die Rationsplanung verwendet werden. Daher wird die Rationsplanung im System der peNDF mithilfe der NDF aus dem Grobfutter durchgeführt.
Aufgrund der Kombination der physikalischen Komponente der Strukturwirksamkeit mit den chemischen Eigenschaften der Futtermittel und den dadurch beeinflussten Vorgängen im Pansen hat sich die peNDF als der am besten geeignete Indikator für die Bewertung der Strukturwirksamkeit einer Wiederkäuerration erwiesen. Zielstellung für die normale Versorgung mit peNDF ist ein ruminaler pH-Wert im Mittel des Tages von nicht weniger als 6,2. Wegen der möglichen Schwankungen des Pansen-pH-Wertes im Laufe des Tages in Abhängigkeit von der Futteraufnahme und der unterschiedlichen Fermentationsrate schnell und langsam abbaubarer Kohlenhydrate sollten längere Phasen niedrigerer pH-Werte vermieden werden und Phasen eines pH-Wertes < 5,8 nicht länger als 5,25 Stunden je Tag andauern. Der Gehalt an peNDF wird wegen der Gesamtheit der Wirkung aller Futtermittel einer Tagesration, deren Verzehr und Wiederkaustimulation ausschließlich in der Gesamtration charakterisiert. Dazu wird die Partikelgrößenverteilung der Ration in einer definierten Schüttelbox nach standardisiertem Vorgehen ermittelt.
Die GfE empfiehlt die Anwendung der peNDF > 8 mm (Anteil der Partikel > 8 mm an der gesamten Masse der Futterprobe multipliziert mit dem Gehalt an aNDFom in der Ration (g je kg TM)), wofür die dreistufige Schüttelbox ausreicht. Dafür ist es notwendig, die physikalische Wirksamkeit (pef) der Ration (TMR oder PMR) wie folgt zu berechnen:
pef > 8 mm [% der TM] = (GPTM + MPTM)
GPTM-Anteil der groben Partikel [> 19 mm] in % der TM; MPTM-Anteil der mittelgroßen Partikel [> 8–19 mm]
peNDF > 8 [% der TM] = pef > 8 mm [% der TM] • aNDFom [% der TM] ÷ 100
peNDF in % der TM; aNDFom in der Gesamtration in % der TM; pef > 8 in % der TM
Nach GfE unterscheidet sich das Ergebnis der Partikelgrößenverteilung zwischen dem frischen Ausgangsmaterial bei der Siebung und dem nach Trocknung der Partikelfraktionen nicht, sodass auf eine Trocknung verzichtet werden kann.
Das System peNDF gibt Mindestgehalte zur Aufrechterhaltung physiologisch normaler Fermentationsbedingungen vor. Bei Kühen zum Laktationsstart sollte sich, aufgrund der geringeren Anpassung der Pansenzotten an die schnell steigenden Mengen leicht verdaulicher Kohlenhydrate, die Versorgung mit peNDF eher an der oberen Grenze der Empfehlungen orientieren. Für praxisrelevante Rationen im Bereich einerseits niedriger Futteraufnahme und andererseits geringerer Stärkeanteile werden die in GfE aufgeführten Mindestgehalte an peNDF zur Aufrechterhaltung eines mittleren Pansen-pH von 6,2 eher deutlich überschritten. Mit zunehmendem Stärkegehalt der Ration und mit steigender Futteraufnahme steigt aber der einzuhaltende Mindestgehalt an peNDF und damit die Notwendigkeit, diesen in der praktischen Ration auch abzusichern. Oberhalb einer Futteraufnahme von 24 kg TM/Tag und eines Gesamtstärkegehaltes von 26 % wird es schwierig, einen mittleren pH-Wert von mindestens 6,2 zu gewährleisten. Daraus leitet sich ab, dass die Einhaltung eines Mindestgehaltes von 220 g peNDF/kg TM grundsätzlich zu empfehlen ist.
Für die Rationsplanung kann aus dem Verhältnis des Mindestanteils an peNDF (220 g/kg TM) zur aNDFom der Gesamtration der mindestens notwendige pef prognostiziert werden:
pefnotwendig = 220 ÷ aNDFom
Das System berücksichtigt auch, dass zu hohe peNDF-Anteile (> 220 g je kg TM bei peNDF > 8 mm) zu einem Rückgang der möglichen Futteraufnahme führen können, wenn die zugrunde gelegte Verdaulichkeit der Mischration gering ist. Hinsichtlich des Zusammenhangs zwischen Gesamtstärke und dem notwendigem Anteil peNDF wird ein Zuckergehalt der Ration im üblichen Umfang von 30 bis 50 g je kg TM berücksichtigt. Mit zunehmender Stärkeverfügbarkeit im Pansen muss verstärkt mit der Freisetzung von Pansenpuffern über die Speichelbildung reagiert werden. Zudem ist zu beachten, dass bei mehr als 3,5 kg pansenverfügbarer Stärke je Tag der physikalischen Wirksamkeit höherer Faseranteile Grenzen gesetzt sind, da dies den Futterverzehr zunehmend einschränkt. Aufgrund der steigenden Gesamtanflutung an Säuren im Pansen steigen die Anforderungen an den peNDF-Gehalt der Ration mit steigender Futteraufnahme gleichzeitig an. Für die praktische Anwendung bietet die peNDF > 8 mm Vorteile, da keine Annahmen bezüglich der ruminalen Abbaubarkeit der Stärke (aus Getreide) getroffen werden müssen. Darüber hinaus kann diese auch bei Teilmischrationen angewandt werden, da die Fraktion > 8 mm nicht durch separat gefüttertes Konzentrat beeinflusst ist.
Fermentierbare Kohlenhydrate und Fermentationsindex Kohlenhydrate
Als neuer Ansatz baut der Fermentationsindex Kohlenhydrate (FIKH) auf dem ursprünglichen Ansatz des Strukturindex auf, das Verhältnis der strukturwirksamen Kohlenhydrate zu den pabKH als Maßstab für die Stabilität des Pansen-pH-Werts nicht unter 6,2 zu betrachten. Im Unterschied zum Strukturindex werden jedoch ausschließlich die fermentierbaren Kohlenhydrate betrachtet, da nur deren Fermentationsprodukte die biochemischen Verhältnisse des Pansens aktiv beeinflussen können. Dazu gehören die pansenabbaubare Stärke, verschiedene Zuckerarten und die verdauliche aNDFom (DNDF). Die DNDF stellt die potenziell fermentierbaren Faserkohlenhydrate dar.
Die ruminale Abbaurate (%/h) der Futter-NDF ist in der Regel deutlich geringer als die der schnell fermentierbaren Stärke bzw. der Zuckerarten. Ein höherer Anteil der langsam fermentierbaren Kohlenhydrate kann die Bildung der daraus entstehenden Fettsäuren über die Zeit besser verteilen als bei der schnellen Freisetzung der Fettsäuren infolge des Zucker- und Stärkeabbaus und damit den aktuellen Säuredruck im Pansen senken. Die Erhöhung des Anteils der fermentierbaren Faserkohlenhydrate an den insgesamt fermentierbaren Kohlenhydraten trägt also zur Stabilisierung des Pansen-pH auf einem insgesamt höheren Niveau bei. Dieser Effekt ist unabhängig von der Wirkung des Abpufferns der frei werdenden Säuren durch den mit dem Kauen/Wiederkauen geförderten Speichelfluss. Der mit einer veränderten Passagerate infolge veränderter Fermentierbarkeit der eingesetzten Futtermittel verbundene Effekt eines intensiveren oder weniger intensiven Abbaus der Kohlenhydratfraktionen trifft alle Fraktionen gleichgerichtet.
Der FIKH kann als Verhältnis aus DNDF zur Summe aller im Pansen abbaubaren Kohlenhydrate in % angesehen werden:
FIKH [%] = DNDF • 100 ÷ (DNDF + Zucker + im Pansen abbaubare Stärke)
Auswertungen von Losand et al. der Ergebnisse von Fütterungsversuchen mit hochleistenden Milchkühen (Engelhard et al.) zeigen, dass der FIKH einen Wert von 50 % nicht unterschreiten sollte.
Fazit
Der Versorgung des Wiederkäuers mit ausreichenden Mengen an strukturwirksamem Futter kommt in der Rationsplanung ein großes Augenmerk zu. Der Parameter Rohfaser berücksichtigt nicht die physikalischen Eigenschaften des Futtermittels und ist somit für die Beurteilung der Strukturwirksamkeit der Ration nicht geeignet.
Zur Beurteilung in der Rationsplanung werden daher folgende 3 Bewertungsgrößen empfohlen:
1. Es müssen sowohl die aNDFom (inkl. aNDFomGrobfutter und aNDFomNebenprodukte) als auch die im Pansen abbaubare Stärke und Zucker berücksichtigt werden.
–> für Hochleistungsrationen: ≥ 200 g/kg TM aNDFomGrobfutter, gleichzeitig im Pansen abbaubare Stärke und Zucker ≤ 210 g/kg TM.
–> Ansonsten gelten ≥ 280 g/kg TM aNDFomGrobfutter, gleichzeitig im Pansen abbaubare Stärke und Zucker ≤ 210 g/kg TM.
2. Der Strukturindex vereint Strukturwirksamkeit und im Pansen schnell abbaubare Kohlenhydrate wie Stärke und Zucker in einer Kennzahl. Für einen Pansen-pH-Wert im Mittel des Tages von ≥ 6,15 sollte der Strukturindex > 50 betragen.
3. Der FermentationsindexKohlenhydrate als Verhältnis potenziell fermentierbare Faserkohlenhydrate zu Summe aller im Pansen abbaubaren Kohlenhydrate wird als weitere Bewertungsgröße entwickelt.
Zur Beurteilung in der Rationskontrolle werden daher folgende Bewertungsgrößen empfohlen:
Hierfür wird die Einschätzung der peNDF durch Anwendung einer definierten Schüttelbox empfohlen.
Dieser Beitrag stammt aus Milchpraxis Ausgabe 2/2025. Er beruht im Wesentlichen auf den Ausführungen der DLG-Information 1/2025 „Rationsoptimierung und Fütterungskontrolle“.
Text: Dr. Detlef Kampf, DLG e. V., Frankfurt am Main
