Schriftenreihe des Lehr- und Forschungsschwerpunktes USL

Vermarktungsstrategien von Aquaponik-Produkten

2025-07-16T10:05:23Z

Vermarktungsstrategien von Aquaponik-Produkten Macht, Janine; Klink-Lehmann, Jeanette; Kilimann, Jana; Simons, Johannes; Hartmann, Monika Aquaponik gilt als ein nachhaltiges System der Produktion von Fischen und Pflanzen. Es kann vor diesem Hintergrund zu einer Vernachhaltigung der Lebensmittelerzeugung beitragen.
Basierend auf einer Analyse der vorhandenen Literatur und Interviews mit Expert*innen aus dem Bereich der Aquaponik wurden in dem Projekt Erfolgsfaktoren für die Vermarktung von Aquaponikprodukten identifiziert. Die Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen:
1. Die Aquaponik ist eine faszinierende Idee und die Begeisterung für eine nachhaltige, natürlichen Kreislaufen nachahmende, lokale Lebensmittelproduktion bildet die Grundlage für die Etablierung von Aquaponikbetrieben.
2. Die Erzeugung und Vermarktung von Aquaponikprodukten erfordern Kompetenzen in den Bereichen Bau und Betreiben der Aquaponikanlage, Genehmigungsverfahren, Finanzierung und Vermarktung.
3. Die Vorgehensweisen bei der Entwicklung und Umsetzung der Geschäftsmodelle lassen sich in zwei typische Kategorien eingeordnet werden:
• Trial-and-Error verbunden mit der eigenständigen Aneignung des Wissens.
• Anpassung bewährter Geschäftsmodelle an den jeweiligen Standort und Nutzung von vorhandenem Wissen und bereits gemachten Erfahrungen.
4. Die Geschäftsmodelle, die sich aus den interviewten Betrieben ergeben, lassen sich in drei Kategorien einteilen:
• Kostenführerschaft durch Skaleneffekte und Absatz der großen Produktionsmen-gen über den Lebensmitteleinzelhandel. Hierzu sind eine aufwendige Technik und hohe Investitionen notwendig.
• Direktvermarktung mit geringen Produktionsmengen und die Forderung hoher Preise zur Deckung der insgesamt hohen Erzeugungs- und Vermarktungskosten. Die Erzeugung kann auf der Basis robuster, einfacher Technologie erfolgen.
• Aquaponik als ein übergeordnetes Konzept, bei dem die Aquaponik nicht nur zur Einkommensgenerierung, sondern vorrangig als soziales Bildungs- und Thera-piekonzept dient.
5. Die Probleme bei der Entwicklung und Umsetzung des Geschäftsmodells entstehen aufgrund der Komplexität der für die Entwicklung und Umsetzung eines Geschäfts-modells notwendigen Interdependenzen zwischen den einzelnen Bereichen der Produktion und Vermarktung.
6. Die faszinierende Idee der Aquaponik findet sich auch in der Kommunikation der Betriebe wieder.
7. Über die Profitabilität der unterschiedlichen Geschäftsmodelle kann auf Basis der Expert*inneninterviews keine abschließende Aussage getroffen werden. Aus der Analyse der Erfolgsfaktoren für Vermarktung von Aquaponik-Produkten und den Schwierigkeiten bei der Umsetzung von Geschäftsmodellen lassen sich folgende Schlussfolgerungen für eine Förderung der Aquaponik ziehen:
1. Die umfangreichen Vorschriften für die Umsetzung von Geschäftsideen können auch auf ihre Notwendigkeit hin überprüft werden. Eine Vereinfachung der Beantragung sowie Unterstützung bei den Beantragungsprozessen könnten den Aufwand für die Genehmigung und damit die bürokratischen Barrieren verringern.
2. Eine zentrale Beratungsstelle mit Überblick über den Stand der Technik und den Vermarktungsmöglichkeiten sowie über Fördermöglichkeiten und Genehmigungs-verfahren kann die Nutzung von bereits gemachten Erfahrungen erleichtern, die systematische Erforschung der Entwicklungsmöglichkeiten der Aquaponik fördern und als zentraler Knotenpunkt für den Wissensaustausch in einem Netzwerk der Akteur*innen im Aquaponik-Sektor dienen. Hierdurch kann die Investitonsbereitschaft gefördert und das Risiko von Fehlinvestitionen verringert werden.
3. Die Förderung der Kommunikation mit Verbraucher*innen kann zur Stimulierung der Nachfrage beitragen und damit die Erfolgschancen einer Ausweitung der Erzeu-gung von Aquaponik-Produkten in Nordrhein-Westfalen erhöhen.
Für eine effiziente Förderung der Aquaponik in Nordrhein-Westfalen kommen grundsätzlich alle unterschiedlichen Vermarktungskonzepte Frage. Erfolgreiche Pilotprojekte können einen Beitrag dazu leisten, die Umsetzbarkeit der Aquaponik zu demonstrieren und damit die Verbreitung zu unterstützen.; Aquaponics is considered a sustainable system of producing fish and plants. Against this background, it can contribute to sustainable food production.
Based on an analysis of the existing literature and interviews with experts in the field of aquaponics, the project identified success factors for the marketing of aquaponics products. The results can be summarized as follows:
1. Aquaponics is a fascinating idea and the enthusiasm for sustainable, local food production that mimics natural cycles forms the basis for the establishment of aquaponics businesses.
2. The production and marketing of aquaponics products require skills in the areas of construction and operation of the aquaponics system, approval procedures, financing and marketing.
3. The procedures for developing and implementing business models can be classified into two typical categories:
• Trial and error combined with the independent acquisition of knowledge.
• Adapting proven business models to the respective location and using existing knowledge and experiences.
4. The business models that emerge from the companies interviewed can be divided into three categories:
• Cost leadership through economies of scale and sales of large production volumes through food retailers. This requires complex technology and high invest-ments.
• Direct marketing with small production quantities and the demand for high prices to cover the overall high production and marketing costs. Production can be based on robust, simple technology.
• Aquaponics as a part of an overarching concept, whereby aquaponics is only used to a very limited extent to generate income. In contrast, the focus is on social education and therapy concepts.
5. The problems in the development and implementation of the business model arise due to the complexity of the interdependencies between the individual areas of production and marketing which have to be considered for the development and implementation of a business model.
6. The fascinating idea of aquaponics can also be found in the companies' communica-tion.
7. No conclusive statement can be made about the profitability of the different business models based on the expert interviews. From the analysis of the success factors for marketing aquaponic products and the difficulties in implementing business models, the following conclusions can be drawn for promoting aquaponics:
1. The extensive regulations for the implementation of business ideas can be checked for their necessity; simplifying the application and providing support in the applica-tion processes can reduce the effort required for approval and thus the bureaucratic barriers.
2. A central advisory center with an overview of the state of technology and marketing options as well as funding opportunities and approval procedures can facilitate the use of experiences already made, promote systematic research into the development possibilities of aquaponics and act as a central hub for the exchange of knowledge in a network of actors in the aquaponics sector. This can promote the willingness to invest and reduce the risk of bad investments.
3. Promoting communication with consumers can help stimulate demand and thus increase the chances of success in expanding the production of aquaponic products in North Rhi ne-Westphalia. For the efficient promotion of aquaponics in North Rhine-Westphalia, all different marketing concepts are possible. Successful pilot projects can contribute to demonstrat-ing the feasibility of aquaponics in North Rhine-Westphalia and thus supporting its spread.

Stickstoffreduzierte Nährstoffversorgung bei heranwachsenden Schweinen

2025-02-18T16:50:11Z

Stickstoffreduzierte Nährstoffversorgung bei heranwachsenden Schweinen Große-Brinkhaus, Christine; Bonhoff, Beatrix; Tholen, Ernst Für eine nachhaltige und umweltschonende Schweineproduktion ist die Reduktion der Stickstoff (N) und Phosphor (P) Ausscheidung von zentraler Bedeutung. Dieses Ziel kann nur durch interdisziplinäre Forschungsansätze von Tierzucht (Verbesserung der N/P-Futtereffizienz) und Tierernährung (Optimierung der N/P-Verfügbarkeit) erreicht werden. Aus züchterischer Sicht ist die Frage bislang weitestgehend ungeklärt, welchen Einfluss genetischen Faktoren und mögliche Genotyp × Umwelt-Interaktionen (GUI, hier: Genotyp × Fütterungsgruppe) auf die N/P-Ausscheidung bzw. Nährstoffeffizienz haben. Daher war das Ziel des Projektes, die Bedeutung von genetischen Effekten und GUI auf Merkmale der Futtereffizienz bei Mastschweinen beim Einsatz von N/P-reduzierten Rationen zu erfassen. Darüber hinaus sollten die Auswirkungen der N/P-Reduktion auf Tiergesund-heit, Mikrobiom und Tierverhalten beurteilt werden.
Im vorliegenden Projekt wurden bei 103 Kreuzungsschweinen (Piétrain × Deutsche Landrasse) auf dem Campus Frankenforst unter möglichst praxisnahen Bedingungen leistungsgeprüft. Die Tiere stammten von 20 KB-Ebern ab, welche das genetische Potential der Rasse Piétrain abbildeten. Die Tiere wurden in zwei Fütterungsgruppen „Kontrolle (C)“ und „Versuchsgruppe (LP)“ mit stark bzw. sehr stark reduzierter N/P-Gehalt, gemäß DLG-Fütterungsrichtlinien, eingeteilt. Gemäß den Ergebnissen der am ITW durchgeführten Nährstoffanalysen, lagen die Rohprotein- und Phosphorkonzentrati-onen der gelieferten Futtermittel in den erlaubten Toleranzbereichen. Allerdings konnte die geplante N/P-Absenkung der LP-Gruppe nicht in allen vier durchgeführten Durchgängen und Mastphasen realisiert werden. Von jedem Versuchstier lagen Informationen über Merkmale der Mast- und Fleischleistung, Fettsäuremuster, Futteraufnahme, N- und P-Ausscheidung im Kot sowie über die, mittels Blutharnstoffge-halt geschätzte N-Ausscheidung im Harn vor.
Die Fütterungsgruppe hatte einen signifikanten Effekt auf die N/P-Aufnahme, Verdaulichkeit und Ausscheidung. Für diese Merkmale wurden innerhalb der Mastab-schnitte in der Regel niedrige bis mittlere h² (0,00-0,39) und für die N-Ausscheidung über den Harn hohe h² (0,57-0,77) geschätzt werden. Über die gesamte Mast lagen sowohl die h² der N/P-assoziierten Merkmale als auch die geschätzten GUI-Varianzverhältnisse auf einem eher niedrigen Niveau (h² bzw. gi² <0,12). Höhere gi²-Werte sind teilweise innerhalb der Mastphase zu beobachten. Dies gilt insbesondere für die N/P-Verdaulichkeiten (alle Mastphasen) und Ausscheidungen über den Kot (P: Mittelmast, N: Endmast) mit gi²-Werten >0,15. Diese Ergebnisse können als Indikator für relevanten GUI interpretiert werden.
Unerwünschte Auswirkungen der N/P-Reduktion auf die Tiergesundheit und die Veränderungen des Tierverhaltens sowie auf die Zusammensetzung der Knochen konnten im Projekt nicht festgestellt werden. Auch konnten keine signifikanten Beziehungen zwischen P-Ausscheidung im Kot und P-Gehalt im Knochen beobachtet werden.
Der Einfluss der N/P-reduzierten Fütterung auf das Darm-Mikrobiom wurde im zweiten Teil des Projektes untersucht. Die Charakterisierung der mikrobiellen Gemeinschaft basierte auf aufbereiteten 16S rRNA Sequenz Daten. Insgesamt wurden 208 Proben von vier Darmabschnitten (Jejunum, Ileum, Caecum und Colon) von 52 Tieren sequenziert. Es zeigten sich klare Unterschiede zwischen Dünn- und Dickdarmabschnitte in der Besiedlung der verschiedenen Stämme und Familien der Mikroben (Alpha-Diversität). Es konnten ebenfalls deutliche Einflüsse auf die Variabilität zwischen den Proben (Beta-Diversität) durch die Faktoren Durchgang, Fütterungsgruppe innerhalb des Durchgangs und das Geschlecht beobachtet werden. Der Einfluss des Mikrobioms auf relevante Merkmale wurde durch die Mikrobiability (m²) geschätzt. Dabei zeigte sich, dass die Schätzwerte der h² (genetischer Einfluss) im Vergleich zu den m²-Werten (Mikrobiom-Einfluss), mit Ausnahme für das Merkmal der täglichen Zunahme mit der m² im Colon, auf einem deutlich höheren Niveau lagen. Das Mikrobiom des Dünndarms (Jejunum und Ileum) schien mit Ausnahme der N/P-Verdaulichkeit im Jejunum keinen Einfluss auf die Variation der Merkmale zu haben, während in den Dickdarmabschnitten hohe m²-Werte nur für zwei Futtereffizienzmerkmale geschätzt wurden.
Im Rahmen der mikrobiomweiten Assoziationsstudien (MWAS) wurde der Einfluss einzelner bakterieller Spezies auf die Mastleistungs-, Futtereffizienz- und N/P-assoziierte Merkmale untersucht. Dabei wurden sowohl in Dünn- als auch in Dickdarmproben jeweils 13 nominal oder tendenziell nominal signifikante darmspezifische Amplikon-Sequenziervarianten (ASVs) für die Merkmale P-Ausscheidung über den Kot, N-Ausscheidung über den Harn und tägliche Zunahme gefunden.
Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse der vorliegenden Mikrobiom-Studie, dass die Zusammensetzung des Mikrobioms mit hoher Wahrscheinlichkeit die untersuchten Mast- und Effizienzmerkmale beeinflusst. Neben der additiv-genetischen Varianz könnte die Mikrobiom Variabilität auch vor dem Hintergrund potentieller GUI züchterisch genutzt werden. Darüber hinaus könnte das Mikrobiom als Biomarker für schwer zu erfassende Merkmale wie z. B. die N/P-Nährstoffeffizienz dienen. Auf Grund des geringen Stichprobenumfangs sind jedoch weitere Untersuchungen erforderlich, um die genannten Ergebnisse zu validieren.; For a sustainable and environmentally friendly pig production, a reduction of nitrogen (N) and phosphorus (P) excretion is of crucial importance. This target can be achieved by interdisciplinary approaches involving animal genetics (improvement of the N/P-efficiency) and animal nutrition (optimising the dietary N/P-availability). From the perspective of animal breeding, there is a lack of knowledge concerning influence of the genetic factors and possible genotype×environmental-interactions (GUI) on N/P-excretion. There for, the aim of the project was to determine the impact of genetic factors and GUI on feed efficiency of fattening pigs fed with N/P-reduced diets. In addition, possible consequences of a N/P-reduced feeding regime on animal health, behaviour and microbiota were evaluated.
In the present study, 103 Pietrain (Pi)×Landrace (LR) growing-finishing pigs were performance tested under farm conditions on the Campus Frankenforst of the University of Bonn. The animals were originated from 20 artificial insemination boars (AI-boar) intended to reflect the genetic performance potential of Pi. The pigs were divided into the two groups “control (C)” and “low N/P (LP)” and were fed with “strong N/P-reduced” and “very strong N/P-reduced” diets, respectively, according to the DLG-recommendations.
Following the results of the analysis of the diets, the raw protein and P content were within the range of tolerance of the legal declaration. However, the extend of N/P restriction varied due to practical conditions and could not be consistently realised in every batch of the diet.Data of fattening and slaughter performance, meat quality, feed N/P excretion of feces as well as the urinary N excretion based on the blood urea N were available for every investigated animal.
The N/P intake, digestibility and calculated excretion were significantly influenced by the dietary N/P content. These traits showed a low to moderate heritability (h²) (0.00-0.39), except for estimated urinary N excretion exhibiting the highest values (0.57-0.77). Estimated AI boar×group effects (gi²), indicating a GUI, were generally below h²-values. When h² and gi² exceeded 0.1, additional evidence for GUI was provided by correlation coefficients of predicted progeny differences between feeding groups (0.3-0.8).
Undesirable effects on animal health, behaviour, and bone composition as well as bone density due to the N/P-reduction were not observed within this study. In addition, no relevant relationships among P-excretion of feces and P-content in bone samples were detected.
In the second part of the project, the impact of a N/P-reduction on the microbiome was investigated. The characterization of the microbial community based on processed 16S rRNA sequences. In total, 208 samples of four gut sections (jejunum, ileum, caecum, and colon) obtained from 52 selected pigs were sequenced.
Significant differences for microbial families and genera were observed between small (jejunum, ileum) and large intestine (caecum, colon) in terms of alpha diversity. Furthermore, a distinct impact of the factors run, group within run and gender on the variability (beta-diversity) among the samples was observed. The impact of the microbiome on relevant traits was estimated by the microbiability (m²). In general, the estimates for h² (genetic impact) were higher compared to the estimated of m² (impact of the microbiome), except for average daily gain in the colon. The microbiome of the small intestine (jejunum and ileum) did not influence the expression of the traits, except for the N/P-digestibility through the jejunum. In contrast, in the colon high m² were estimated for two feed efficiency traits.
Based on a microbiome-wide association study (MWAS), the significance of single microbial species on fattening performance, feed-efficiency and N/P-associated traits was investigated. In total, 13 nominal or putative nominal significant intestine specific amplicon-sequence variants (ASVs) for small-intestine and colon samples were detected, affecting P-exception in feces, urinary N-excretion, and average daily gain.
In conclusion, the results of this study revealed, that the composition of the microbiome affects all here investigated fattening performance and feed efficiency traits to a large extend. Beside additive-genetic variance, the variance of the microbiome can be implemented into the breeding process. This might be particularly beneficial against the background of the existence of GUI. Furthermore, important information of microbiome might be useful as biomarkers for traits like N/P-efficiency traits, that are difficult to record under practical conditions. However, because of the limited number of records it is necessary to validate the obtained results, using an enlarged data set.

Herbizide Wirkung von Mikroorganismen und Naturstoffen

2025-08-06T09:21:59Z

Herbizide Wirkung von Mikroorganismen und Naturstoffen Schleker, Sylvia Der integrierte und ökologische Landbau steht vor der Herausforderung, chemische Pflanzenschutzmaßnahmen deutlich zu reduzieren. Es fehlen jedoch vielfach die Alternativen, um diesen Wandel ökonomisch und ökologisch sinnvoll vollziehen zu können. Im Ackerbau ist die Kontrolle von Unkräutern unabdingbar, da diese den Ertrag von Kulturpflanzen erheblich reduzieren können. Mechanische Unkrautregulierungsmaßnahmen sind zeit- und energieaufwändig und zudem häufig nicht ausreichend effektiv. Daher ist die Entwicklung neuer, umweltfreundlicher und alternativer Verfahren zur selektiven sowie nicht-selektiven Unkrautkontrolle dringend erforderlich. Um hierzu einen Betrag zu leisten, wurden in dem 6-monatigen Projekt natürlich vorkommende bakterielle Metabolite (Mono-Rhamnolipide) sowie ausgewählte Bakterienisolate, die in Vorversuchen phytotoxische Wirkung aufwiesen, weitergehend charakterisiert. Die herbizide Wirkung der Testpräparate gegenüber typischen Kulturpflanzen und Unkräutern sowie Ungräsern wurde im Vor- und Nachauflauf bestimmt. Dadurch wurden erste Einblicke in die Wirksamkeit und Selektivität der Testpräparate sowie das mögliche Einsatzspektrum erhalten.
Durch Versuche zur Keimung und Entwicklung der Pflanzen nach Behandlung der Samen auf Agarmedium wurde die Auswahl der Bakterienisolate auf fünf für die Gewächshausversuche eingegrenzt. In vitro zeigte sich bereits, dass die verschiedenen Pflanzen sehr unterschiedlich auf die Testpräparate reagierten.
In den nachfolgenden Erdversuchen führte eine Vorauflaufbehandlung mit Mono-Rhamnolipiden nach der Saat zu einer reduzierten Keimrate und Blattneubildung von Gemeinem Windhalm und Wilder Möhre wohingegen Zuckerrüben, Weizen, Gerste und Mais neutral reagierten. Eine Vorauflaufbehandlung mit den Kulturüberständen von vier Bakterienisolaten wirkte sich positiv auf die Keimung und Entwicklung von Raps aus. Eine Beeinträchtigung der Unkräuter durch die Isolate konnte nicht festgestellt werden.
Die Effekte einer frühen Nachauflaufbehandlung im Keimblattstadium waren je nach Pflanze unterschiedlich. Auch entwicklungshemmende Effekte waren zum Beispiel bei der Applikation von Mono-Rhamnolipiden bei Zuckerrübe und Erbse festzustellen. Mais wurden durch Isolat 3 gefördert, sowohl die Biomassebildung als auch die Entwicklungsgeschwindigkeit. Erbse reagierte positiv auf die Isolate 3, 4 und 9. Bei den Unkräutern waren bei der frühen Nachauflaufbehandlung keine signifikanten Unterschiede zur Kontrolle festzustellen.
Eine Nachauflaufbehandlung mit Mono-Rhamnolipiden im Laubblattstadium bewirkte eine Reduktion des Sproßgewichts und der Entwicklung von Mariendistel und Gemeinem Windhalm. Gleichzeitig wurde Raps positiv und Mais nicht beeinflusst. Bei der Nachauflaufbehandlung mit den Bakterienüberständen im Laubblattstadium konnte festgestellt werden, dass einzelne Isolate die Entwicklung und Biomassebildung bestimmter Kulturpflanzen fördern und gleichzeitig diese Parameter bei bestimmten Unkräutern reduzieren.
Die in dem kurzen Projekt erhaltenen Daten geben interessante Ansatzpunkte für weitere Untersuchungen, wie zum Beispiel die Förderung von Gerste durch Isolat 7 bei gleichzeitiger Unterdrückung des Gemeinen Windhalms. Jedoch ist keines der Präparate so effektiv, dass ein alleiniger Einsatz in der Praxis ausreichend wäre. Vielmehr kommt es zu einer Unkrautunterdrückung, weshalb es als ergänzende Maßnahme einzustufen ist. Dies kann bei schwer bekämpfbaren Unkräuter aber dennoch sinnvoll sein.; Integrated and biological farming faces the challenge to significantly reduce the application of synthetic pesticides. Unfortunately, alternatives to economically and ecologically reasonably accomplish this change are largely missing. Weed control in agriculture is mandatory as weeds can reduce crop yield substantially. Mechanical weed control measures are time- and energy-intensive as well as often insufficiently effective. Therefore, development of novel, environmentally friendly and alternative means for selective and non-selective weed control are urgently required. In order to contribute to this need within this 6-month project, naturally occurring bacterial metabolites (mono-rhamnolipids) and selected bacterial isolates, which exhibited phytotoxic activity in preliminary experiments, were further characterized. The herbicidal activity of the candidates against typical crop plants and weeds were determined when applied before and after germination. Thereby, a first indication about the efficacy and selectivity of the compounds and isolates as well as possible applications were received.
Lab experiments revealing the impact of the bacterial isolates on the germination and development of the plants on agar medium limited the number of isolates to five for the greenhouse studies. The reaction of the different plants towards the test material already varied in vitro.
Subsequent experiments in soil revealed that application of mono-rhamnolipids one day after seeding reduced germination and leaf development of loose silky bentgrass and wild carrot whereas sugar beet, wheat, barley, and corn were not impaired. The application of four bacterial culture supernatants before plant emergence promoted germination and development of rapeseed. Weeds were not affected by any of the isolates when applied at this time point. The effect of applying the test substances in cotyledon stage varied between the plants. Inhibition of plant development could for example be observed for sugar beet and pea when treated with mono-rhamnolipids. Biomass as well as leaf emergence of corn was promoted by isolate 3. Pea reacted positive on the application of isolates 3, 4, and 9. No difference of the application of bacterial supernatants in the cotyledon stage could be observed for the tested weeds compared to the control.
Application of mono-rhamnolipids on the first two true leaves resulted in reduced biomass and development of milk thistle and loose silky bentgrass. Concurrently, rapeseed was promoted and corn was unaffected. When applying bacterial supernatants at this developmental stage it could be observed that specific isolates promoted develop-ment and biomass of certain crop plants while these parameters were impaired for certain weeds.
This short project resulted in interesting observations suitable for further investigations. For instance, the promotion of barley and concurrent inhibition of loose silk bentgrass by application of isolate 7 is one example for future studies. However, none of the tested isolates or mono-rhamnolipids are effective enough to be applied as sole herbicide in agricultural practice but can rather be seen as complementary means. This can though be useful in strategies against weeds that are hard to combat.

Stabilisierung der Gesundheit von Milchkühen – Automatische Kontrolle des Milchentzugs zur Verringerung des Energiedefizits in der Frühlaktation

2023-11-16T16:40:17Z

Stabilisierung der Gesundheit von Milchkühen – Automatische Kontrolle des Milchentzugs zur Verringerung des Energiedefizits in der Frühlaktation Müller, Ute; Südekum, Karl-Heinz Ein negatives Energiesaldo (ES) ist für die Frühlaktation aufgrund der Milchleistungssteigerung bei gleichzeitig nicht ausreichender Energieaufnahme charakteristisch und erhöht bei intensiver Ausprägung des ES das Krankheitsrisiko für die Milchkühe. Unvollständiges Melken (Incomplete Milking = IM) bietet die Möglichkeit, das Energiedefizit in der Frühlaktation zu mindern. Ziel des Forschungsvorhabens war es, die Auswirkungen von zeitweisem unvollständigem Melken in der Frühlaktation auf das ES, die Eutergesundheit, die Stoffwechselentwicklung und die spätere Milchleistung zu untersuchen. Dafür wurde die neuartige Melksoftware eingesetzt, die eine automatisierte vorzeitige Abnahme der Melkzeuge entsprechend der vordefinierte Milchmenge ermöglicht. Der vorliegende Versuch wurde in dem Milchviehstall des Campus Frankenforst der Universität Bonn (Königswinter) von August 2020 bis Juli 2022 durchgeführt. Von insgesamt 46 Kühen konnten die erfassten Daten (Proben zur Eutergesundheitskontrolle, Euterfestigkeitsuntersuchungen, Analysen zur Berechnung des ES, Stoffwechselmetaboliten im Blut etc.) ausgewertet werden. Die Hälfte wurden als Kontrollkühe (n = 23) eingeteilt, bei denen die Melkzeuge unverändert bei einem Milchdurchfluss von 0,3 kg/min am Ende der Melkung automatisch abgenommen wurden. Bei den 23 Versuchskühen wurde vom 8. (± 1,1) bis zum 21. (± 1,1) Laktationstag (= die Phase des IM) das Melkzeug automatisch vorzeitig bei folgender Milchmenge abgenommen: die zwei Wochen konstante täglich ermolkene Milchmenge (kg) entsprach der individuellen Milchleistung der Kühe an dem Tag vor Beginn der IM. Nach der IM-Phase wurde die konventionelle automatische Melkzeugabnahme bei < 0,3 kg/min reaktiviert, wobei die Erhebungen zur Eutergesundheitskontrolle, Euterfestigkeitsuntersuchungen, Analysen zur Berechnung des ES, Stoffwechselmetaboliten im Blut bis zur 6. Laktationswoche, die Leistungsdaten bis zur 15. Laktationswoche fortgeführt wurden. Am letzten Tag der IM-Phase wurde durchschnittlich 16 % weniger Milch von den Versuchskühen im Vergleich zu den Kontrollkühen entnommen. Danach stieg die tägliche Milchleistung der Versuchskühe wieder unmittelbar an, wobei kein Gruppenunterschied in der Milchleistungsentwicklung während des verbleibenden Beobachtungszeitraums bis zur 15. Laktationswoche beobachtet wurde. Die 2-wöchige IM-Phase führte nicht zu einer Beeinträchtigung der Eutergesundheit. Auch ergab die Euterfestigkeitsmessung bei den nicht vollständig ausgemolkenen Versuchskühe keinen Hinweis auf eine Belastung durch höheren Euterinnendruck aufgrund des IM-Melkverfahrens. Das durchschnittliche wöchentliche ES der Versuch- und Kontrollkühe lag in dem Versuchszeitraum überwiegend im positiven Bereich, wobei während der beiden IM-Wochen das durchschnittliche ES der Kontrollkühe im Vergleich zu den Versuchskühen geringer. Bei der Analyse der Stoffwechselmetaboliten im Blut wurde aufgrund der Ergebnisse eine weitere Untergruppierung vorgenommen: Kühe (sowohl Kontroll- als auch Versuchskühe), deren Gehalt an nicht-veresterten Fettsäuren (NEFA) im Serum in den ersten 3 Laktationswochen unter dem Wert von 800 µmol NEFA/L lagen, wurden als „unauffällig“ eingestuft (n = 18 Kontrollkühe, n = 17 Versuchskühe), Kühe, deren NEFA-Gehalt im Serum in den ersten 3 Laktationswochen mindestens 1 Mal > 800 µmol NEFA/L waren, als „auffällig“ (n = 5 Kontrollkühe, n = 6 Versuchskühe). In den beiden IM-Wochen verringerte sich der NEFA-Gehalt der „auffälligen“ Versuchskühe signifikant im Vergleich zu „auffälligen“ Kontrollkühen. D.h. der NEFA-Gehalt hat bei den „auffälligen“ Versuchskühen sensibel auf das unvollständige Melken reagiert, da mit dem IM eine Verringerung der Energieabgabe durch die Milch verbunden war. Entsprechend war mit anderen Stoffwechselmetaboliten ebenfalls statistisch nachzuweisen, dass die „auffälligen“ Kontrollkühe (ohne IM-Phase) sich weiterhin mit dem Energiedefizit auseinandergesetzt haben: ihr durchschnittlicher BHB-Gehalt lag in der 4. und 5. Laktationswoche auf einem signifikant höheren Niveau (oberhalb des physiologischen Grenzwerts) als das der anderen Gruppen, und sie zeigten in der 2. bis 4. Laktationswoche einen signifikant geringeren IGF-1-Wert. Hingegen zeigten die anfangs „auffälligen“ Versuchskühe, die unvollständig gemolken wurden, im Vergleich mit den Kontrollkühen signifikant höhere IGF-1-Werte und damit eine Stoffwechselentlastung in den betrachteten sechs Laktationswochen auf, d.h. auch nach der IM-Phase. Daraus kann geschlossen werden, dass die Milchleistungsreduktion durch IM in der Frühlaktation zu einer Entlastung des Stoffwechsels führen kann, wenn sich das Tier in einer Energiedefizit-Situation befindet. Daraus kann geschlussfolgert werden, dass unvollständiges Melken in den ersten Wochen nach der Kalbung eine wirksame und tierwohlunterstützende Strategie darstellt, den Stoffwechsel bei Kühen zu entlasten, wenn sie in ein zu hohes/belastendes Energiedefizit geraten, und damit die Prävalenz von Hyperketonämie in der frühen postpartalen Periode zu reduzieren. Vorteil des eigenen Ansatzes im Vergleich zu weiteren Studien zu unvollständigem/graduellem Melken ist die Automatisierbarkeit und individuelle Anpassungsfähigkeit der IM-Strategie durch die Melksoftware an die tierindividuelle Situation.; Negative energy balance is characteristic of early lactation due to the increase in milk yield with simultaneously insufficien energy intake and increases the risk of disease in dairy cows when energy balance (EB) is pronounced. Incomplete milking (IM) offers the possibility to reduce the energy deficit in early lactation. The aim of the research project was to investigate the effects of temporary incomplete milking in early lactation on EB, udder health, metabolic development and subsequent milk yield development. For this purpose, the novel milking software was used, which enables automated early cluster removal according to the predefined milk yield. The present experiment was conducted in Campus Frankenforst, the research farm of the University of Bonn (Königswinter) from August 2020 to July 2022. From a total of 46 cows, the collected data (samples for udder health control, udder firmness tests, analyses for calculation of EB, metabolites in blood, etc.) could be evaluated. Half were assigned as control cows (n = 23), in which the clusters were automatically removed unchanged at a milk flow rate of 0.3 kg/min at the end of milking. For the 23 experimental cows, from the 8th (± 1.1) to the 21st (± 1.1) day of lactation (= the IM phase), the cluster was automatically removed prematurely at the following milk yield: the two-week constant daily milked milk flow (kg) corresponded to the individual milk yield of the cows on the day before the start of IM. After the IM phase, conventional automatic cluster removal was reactivated at < 0.3 kg/min, with udder health control surveys, udder firmness tests, analyses to calculate EB, metabolic metabolites in blood continuing until the 6th week of lactation, and performance data continuing until the 15th week of lactation. On the last day of the IM phase, an average of 16% less milk was collected from the experimental cows compared to the control cows. Thereafter, the daily milk yield of the experimental cows immediately increased again, with no group difference in milk yield development observed during the remaining observation period until the 15th week of lactation. The 2-week IM period did not affect udder health. Also, udder firmness measurement in the experimental cows that were not fully milked showed no evidence of stress due to higher intra-udder pressure as a result of the IM milking procedure. The average weekly EB of the experimental and control cows was mostly in the positive range during the experimental period, although during the two IM weeks the average EB of the control cows was lower compared to the experimental cows. In the analysis of metabolites in blood, further subgrouping was done based on the results: Cows (both control and experimental) whose Non-Esterified Fatty Acids (NEFA) levels in serum were below the 800 µmol NEFA/L level during the first 3 weeks of lactation were classified as „inconspicuous" (n = 18 control cows, n = 17 experimental cows), and cows whose serum NEFA levels were > 800 µmol NEFA/L at least 1 time during the first 3 weeks of lactation were classified as „conspicuous" (n = 5 control cows, n = 6 experimental cows). During the two IM weeks, the NEFA content of the „conspicuous" experimental cows decreased significantly compared to „conspicuous" control cows. That is, NEFA content was sensitive to incomplete milking in the „conspicuous" experimental cows, because IM was associated with a reduction in energy output by milk. Correspondingly, other metabolites also provided statistical evidence that the „conspicuous" control cows (without IM phase) continued to be occupied with the energy deficit: their average BHB content was at a significantly higher level (above the physiological limit) than that of the other groups in the 4th and 5th weeks of lactation, and they showed significantly lower IGF-1 levels in the 2nd to 4th weeks of lactation. On the other hand, the initially „conspicuous" experimental cows that were incompletely milked showed significantly higher IGF-1 levels compared to the control cows and thus metabolic relief during the six weeks of lactation considered, i.e., even after the IM phase. It can be concluded that milk yield reduction by IM in early lactation can lead to metabolic improvement when the animal is in an energy deficit situation. Therefore, it can be concluded that incomplete milking in the first weeks after calving is an effective and animal welfare supporting strategy to improve the metabolism in cows when they get into too high/stressful energy deficit and thus reduce the prevalence of hyperketonemia in the early postpartum period. Advantage of our own approach compared to other studies on incomplete/gradual milking is the automatability and individual adaptability of the IM strategy by the milking software to the animal individual situation.