(Full Article)

Züchtungskunde, 85, (3) S. 188–205, 2013, ISSN 0044-5401
© Verlag Eugen Ulmer, Stuttgart
Original Article
Züchterische Möglichkeiten zur Emissionsminderung bei
Deutschen Holsteins
W. Brade1, U. Dämmgen2 und N. Reinsch3
Zusammenfassung
Die Notwendigkeit der Minderung der Emissionen von luftverschmutzenden und Treibhausgasen ist weltweit von Bedeutung. Die Emissionen aus der Rinderhaltung sind beträchtlich.
Eine gezielte genetisch-züchterische Einflussnahme auf die tierische Leistung lässt
merkmalsspezifische Veränderungen in der Holsteinpopulation erwarten. Eine direkte
Einflussnahme auf tierindividuelle gasförmige Emissionen ist zurzeit nicht gegeben. Der
Züchter kann somit nur durch indirekte Maßnahmen wie eine angestrebt weitere Leistungssteigerung bei gleichzeitiger Konstanthaltung der Körpermasse der Kühe Einfluss
auf die zugehörigen gasförmigen Emissionen je erzeugte Produkteinheit (Emission pro
kg Milch oder kg Milcheiweiß) nehmen.
Die weitere Steigerung der Milchmengenleistung (bei Vermeidung eines negativen
genetischen Trends für den Milcheiweißgehalt) beeinflusst die Ausscheidungen von
Stickstoff (N), Methan (CH4) und volatile solids (VS) des Einzeltieres insgesamt nur
relativ gering.
Mit Bezug auf die (energiekorrigierte) Milchleistung bzw. die produzierte Milcheiweißmenge kann jedoch gezeigt werden, dass die zu erwartenden Emissionen von luftverschmutzenden und Treibhausgasen klar von der Zuchtzielgestaltung abhängig sind. Eine
weitere Steigerung der Milchleistung unter Beachtung des zugehörigen Milchfett-Milcheiweiß-Verhältnisses – bei gleichzeitiger Einflussnahme sowohl auf die Nutzungsdauer
als auch auf den Milchharnstoffgehalt bzw. die Körpermasse der Tiere – lässt positive
Effekte auf angestrebt abnehmende Umweltemissionen in der Milcherzeugung mit
Holsteinrindern produktbezogen erwarten.
Schlüsselwörter: Milchmenge, Emission, Treibhausgase, Ammoniak, Rinderzüchtung
1
Prof. Dr. Wilfried Brade, Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo); zurzeit: Leibniz-Institut (FBN)
für Nutztierbiologie Dummerstorf, Wilhelm-Stahl-Allee 2, 18196 Dummerstorf, E-Mail:
[email protected]
2 Dr. Ulrich Dämmgen, Dir. u. Prof. a.D., Johann Heinrich von Thünen-Institut, Institut für Agrarklimaschutz, Bundesallee 50, 38116 Braunschweig, E-Mail: [email protected]
3 Prof. Dr. Norbert Reinsch, Leibniz-Institut (FBN) für Nutztierbiologie Dummerstorf Wilhelm-StahlAlle 2, 18196 Dummerstorf, E-Mail: [email protected]
Züchterische Möglichkeiten zur Emissionsminderung bei Deutschen Holsteins
189
Summary
Breeding opportunities for reducing emissions in German Holsteins
The need to reduce emissions of greenhouse gases and gaseous air pollutants is globally
significant. The share of cattle husbandry is considerable.
Specific changes in selected traits in the Holstein population can be expected from
the application of differentiated breeding strategies. However, a specific exertion of
influence on specific individual emission characteristics is not currently available. The
breeder can thus influence the associated gaseous emissions produced per unit of
product (emission per kg milk or kg of milk protein) by indirect means only, such as
further improvement of animal performance while maintaining a constant body mass of
cows.
Any further increase in milk yield that avoids a negative genetic trend for milk protein
content affects the release rates of nitrogen (N), methane (CH4) and volatile solids (VS)
of the individual animal only marginally.
It can be shown that the expected emissions of air pollutants and greenhouse gases
are clearly dependent on the design of breeding goals, in particular with respect to the
(energy-corrected) milk yield or milk protein content. A further increase in milk yield
taking into account the associated milk fat-milk to milk protein-ratio in combination with
simultaneous genetic influence on life time, milk urea content and body mass of animals
will result in positive effects on environmental emissions from the viewpoint of the milk
production with Holstein cattle.
Keywords: Milk yield, emission, green house gases, ammonia, cattle breeding
1 Einleitung
Der gegenwärtige Klimawandel wird den gesamten Landbau künftig weit reichend beeinflussen. Einerseits werden die Landwirte weltweit zur Milderung des Klimawandels beizutragen haben; andererseits werden sie durch die Erderwärmung um eine ausreichende
Wasserversorgung für entsprechend hohe Erträge bangen müssen. Seriöse Berechnungen gehen von einer weltweiten Temperaturerhöhung zwischen 2 bis 4 K innerhalb der
nächsten Jahrzehnte aus (vgl. Solomon et al., 2007a). Gleichzeitig werden Dürreperioden ebenso zunehmen wie Starkniederschläge. Der Klimawandel wirkt sich jedoch nicht nur auf den Pflanzenbau aus. Auch die gesamte Tierhaltung (z.B. Veränderungen im Keimmilieu bzw. weiterer Umweltfaktoren) wird betroffen sein (Schwerin,
2012).
In der Rinderzucht hat sich die Auswahl der Zuchttiere konsequenterweise an den zu
erwartenden künftigen Bedingungen der Milcherzeugung zu orientieren. Leider sind die
exakten Rahmenbedingungen für die Milcherzeugung in Deutschland bzw. Mitteleuropa
(nach 2020) nur unzureichend abzuschätzen. Man darf jedoch davon ausgehen, dass die
Holsteinrinder weiter spezialisiert auf Milchleistung und gleichzeitig auf weitere wichtige funktionale Merkmale (Nutzungsdauer etc.) bei auch zukünftiger Vernachlässigung
der Fleischleistung züchterisch bearbeitet werden.
Auch sollte zusätzlich davon ausgegangen werden, dass die Verwendung des Milcheiweißes immer wichtiger wird (Tab. 1):
Als wichtigste Gründe für den stetig wachsenden Käsemarkt können der langfristige
Trend in Richtung einer fettärmeren Ernährung und die zunehmende Angebotsvielfalt
und verbesserte Präsentation von Käse im Einzelhandel ausgemacht werden. Dieser
Trend dürfte sich fortsetzen, womit die Milcheiweißerzeugung im Gegensatz zur Milch-
190
W. Brade, U. Dämmgen und N. Reinsch
Tab. 1. Pro-Kopf-Verbrauch von Milchprodukten in Deutschland (in kg pro Kopf und Jahr)
Per capita consumption of milk products in Germany (in kg per head and year)
Produkt
1996
2005
2010
Konsummilch:
66,7
64,2
51,5
Milchfrischprodukte:
davon Joghurt und Joghurterzeugnisse
23,0
13,1
28,5
16,9
29,9
17,8
7,6
7,3
7,6
6,4
5,7
6,0
20,3
9,7
8,8
1,4
22,1
10,5
9,7
1,6
22,8
10,5
6,7
1,6
fetthaltige Produkte:
Sahne und Sahneerzeugnisse
Butter
eiweißhaltige Produkte:
Käse gesamt (inkl. Schmelzkäse)
Hart-, Schnitt- und Weichkäse
Frischkäse und Quark
Schmelzkäse
Quelle: Brade et al. (2008, ergänzt durch Angaben des Milchindustrieverband, vgl.
http://www.milchindustrie.de)
fettproduktion auch im Selektionsprozess immer wichtiger wird (vgl. Brade, 1999;
Brade et al., 2008).
In dieser Arbeit soll beispielhaft der Einfluss gezielter züchterischer Maßnahmen auf
den anthropogenen Treibhauseffekt – unter besonderer Berücksichtigung einer möglichen Einflussnahme bei der Milcherzeugung mit Holsteins – untersucht werden. Da die
Emissionen der Treibhausgase (green house gases, GHG) mit denen der luftverschmutzenden Stoffe eng gekoppelt sind (Lachgas- (N2O-) und Ammoniak (NH3)-Emissionen
bilden sich teilweise aus gleichen Stickstoff-Pools; z.B. Dämmgen und Hutchings,
2008), sollen auch die Emissionen von Ammoniak (NH3) betrachtet werden.
2 Methoden
2.1 Vorbemerkung
Da aktuell keine genetischen Populationsparameter für tierindividuelle gasförmige Emissionen (z.B. Methan-(CH4)-Emissionen aus der Verdauung) für eine Holstein-Population
vorliegen, wurde eine mehrstufige Vorgehensweise zur Kalkulation der zu erwartenden
Emissionen bei differenzierter Zuchtzielgestaltung von Holsteinrindern gewählt:
1. Ableitung möglicher genetischer Fortschritte bei gleichzeitiger Einbeziehung differenzierter Merkmale auf Basis der Anwendung der klassischen Theorie der Indexselektion (vgl. Hazel, 1943; Cunningham, 1975; Falconer, 1984) unter der (vereinfachten) Voraussetzung, dass in der konventionellen Milcherzeugung die züchterische
Einflussnahme praktisch nur über eine gezielte Auswahl der eingesetzten Vatertiere
(d.h. Kuhväter) erfolgt (vgl. Brade, 1999, 2012),
Züchterische Möglichkeiten zur Emissionsminderung bei Deutschen Holsteins
191
2. Kalkulation des Futterbedarfs auf der Grundlage gültiger Empfehlungen der GfE (2001)
nach Dämmgen et al. (2009),
3. Bestimmung der zu erwartenden N-, CH4- und VS-Ausscheidungen sowie der NH3-,
N2O- und CH4-Emissionen aus dem Wirtschaftsdüngermanagement mit Hilfe der entsprechenden Module des deutschen landwirtschaftlichen Emissionsmodells GAS-EM
(vgl. Dämmgen et al., 2009, 2010, 2013; Haenel et al., 2012). Dabei werden Emissionen aus dem vorgelagerten Bereich (Futterbereitstellung) ebenso wenig berücksichtigt wie die sog. indirekten Emissionen.
2.2 Quantifizierung zu erwartender Zuchtfortschritte bei differenzierter Auslese der
Vatertiere auf Basis der klassischen Selektionstheorie
Die Problemstellung kann wie folgt beschrieben werden: Aus den im Rahmen der Nachkommenprüfung anfallenden Daten wird ein genetisch-ökonomisch begründeter Selektionsindex (I) für die genutzten Kuhväter gebildet. Die erforderlichen Indexgewichte (bi)
werden so berechnet, dass die Korrelation zwischen Index und definiertem Gesamtzuchtwert T maximiert wird (vgl. z.B. Hazel, 1943; Henderson, 1963; Cunningham,
1975; Falconer, 1984).
Eine Indexselektion (mit vorgegebener Intensität) lässt bei unterschiedlicher Definition des Gesamtzuchtwertes (T) sowie differenzierter Berücksichtigung verschiedener
Merkmale variierende Zuchtfortschritte für den Gesamtzuchtwert (ΔGT) als auch für die
Einzelmerkmale (ΔGi) erwarten.
Diese verschiedenen (zu erwartenden) Zuchtfortschritte – insbesondere für die Einzelmerkmale (ΔGi) – können anschließend im Sinne eines Effizienzvergleiches gegenübergestellt werden.
Definiert man den Gesamtzuchtwert T – unter Beachtung der in der Tierzüchtung
üblicherweise verwendeten Matrizennotation (vgl. z.B. Cunningham, 1975) – nach
(1):
T = v’ · Y
(1)
mit
T
v’
Y
Gesamtzuchtwert
Zeilenvektor, der die relativen ökonomischen Gewichte der m Merkmale in Y
beschreibt
Vektor der additiv-genotypischen Werte für die m Merkmale, die in den Gesamtzuchtwert eingehen
und wendet zur Verbesserung des Gesamtzuchtwertes eine Indexselektion an, so lässt
sich der interessierende Selektionsindex I mit (2) darstellen:
I = b’ · X
mit
I
b’
X
Selektionsindex
Zeilenvektor mit den n Wichtungsfaktoren des verwendeten Indexes
Vektor für die n Indexvariablen (Informationsquellen)
(2)
192
W. Brade, U. Dämmgen und N. Reinsch
Der zu erwartende Zuchtfortschritt für den Gesamtzuchtwert (ΔGT) nach einer Generation gezielter Indexselektion kann wie folgt berechnet werden:
ΔGT = i · rTI · σTI = i · σI
(3)
mit
ΔGT
i
rTI
σT
σI
zu erwartender Gesamt-Zuchtfortschritt
standardisierte Selektionsintensität
Korrelation zwischen definiertem Gesamtzuchtwert T und Index I
Standardabweichung für den Gesamtzuchtwert T
Standardabweichung für den Selektionsindex I
Die für die zugehörigen Einzelmerkmale zu erwartenden Zuchtfortschritte (ΔGi) resultieren aus folgender Beziehung:
b’ ⋅ G i
b’ ⋅ Gi
ΔG i = i -------------- = i ------------------------σI
b’ ⋅ P ⋅ b
(4)
mit
ΔGT
Gi
P
b
zu erwartender Gesamt-Zuchtfortschritt
n mal m-Matrix der Kovarianzen zwischen den n Variablen in X und den m Merkmalen in Y (hier: Gi: i-te Spalte der G-Matrix)
n mal n-Matrix der phänotypischen Kovarianzen zwischen den n Variablen in X
jetzt: Spaltenvektor mit den n Wichtungsfaktoren des verwendeten Indexes
(s. auch: b’)
Die Beziehung (4) ermöglicht somit die Berechnung der interessierenden merkmals-spezifischen Zuchtfortschritte bei Anwendung eines klassischen Selektionsindexes1).
Folgende genetische Populationsgrößen wurden in den nachfolgenden Kalkulationen
vorausgesetzt (vgl. etwa Brade, 1999; Brade und Flachowsky, 2005; Stamer et al.,
2010; Täubert et al., 2011, siehe Tab. 2 und 3).
Das hohe Produktionsniveau entspricht den aktuellen Gegebenheiten in der Milcherzeugung mit Holsteins im nordwestlichen und östlichen Teil Deutschlands (Tab. 2).
Die vorausgesetzten Merkmalszusammenhänge beinhalten zahlreiche Merkmalsantagonismen (z.B. Milchleistung und Nutzungsdauer, Milchleistung und Milchinhaltsstoffe), die den Züchtungsprozess erschweren (vgl. Brade, 1999; Brade, 2006).
Da der Erhaltungsbedarf in der Fütterung der Milchkühe bekanntermaßen von der
Körpermasse der Tiere bestimmt wird, erfolgte eine zusätzliche Einbeziehung auch dieses Merkmalskomplexes bei vorausgesetzt positiver genetischer Beziehung zwischen
Milchleistung und Körpermasse (vgl. Tab. 3).
1
Vorausgesetzt wird hier eine konventionelle Auslese der Kuhväter auf der Basis einer klassischen
Indexselektion; aufbauend auf eine systematische Nachkommenprüfung. So ist aktuell (noch) keine
genombasierte Selektion bzgl. des Milchharnstoffgehaltes oder vorliegender Körpermasseveränderungen im Laktationsverlauf bei Holsteins gegeben. Die zusätzliche Berücksichtigung einer genombasierten Selektion bei der Vatertierauslese muss somit späteren Auswertungen vorbehalten bleiben.
Züchterische Möglichkeiten zur Emissionsminderung bei Deutschen Holsteins
193
Tab. 2. Basiswerte zur Kalkulation möglicher Züchtungseffekte
Basic data for the calculation of potential breeding effects
Kenngröße
Symbol
Einheit
Mittelwert
(geschätzter
Populationswert)
Heritabilität (h²)
Genetische Streuung (sg)
Milchleistung
Milchfettgehalt
LM
kg Kuh–1 a–1
8500
xRF
%
4,05
xRP
%
3,40
0,52
0,173
0,58
0,1165
0,35
603,4
MilchMilcheiweiß- harnstoffgehalt
gehalt
xMH
mg kg–1
250
0,16
16,0
Nutzungsdauer
Körpermasse
ND
d
825
KM
kg Kuh–1
650
0,07
132,3
0,38
32,1
Tab. 3. Populationsgenetische Kenngrößen (h2 = Heritabilität, auf der Diagonalen, rp = phänotypische
Korrelation, unterhalb der Diagonalen; rg = genetische Korrelation, oberhalb der Diagonalen)
Genetic population parameters (h2 = heritability, on the diagonal, rp = phenotypic correlation,
below the diagonal; rg = genetic correlation, above the diagonal)
Merkmal
LM
xRF
xRP
xMH
ND
KM
LM
xRF
xRP
xMH
ND
KM
0,35
–0,22
–0,30
–0,05
0,02
0,12
–0,50
0,52
0,48
0,02
0,01
–0,02
–0,55
0,62
0,58
0,03
0,02
–0,03
–0,10
0,06
0,07
0,16
0,00
0,00
–0,12
0,03
0,05
0,00
0,07
0,00
0,28
–0,08
–0,10
0,00
–0,02
0,38
2.3 Annahmen zu Leistung und Futterzusammensetzung
2.3.1 Kälber
Leistung: Kälber werden mit einem Gewicht von 41 kg Tier–1 geboren. Als Endgewicht
werden 100 kg Tier–1 angesetzt. Dieses Gewicht wird nach 90 d erreicht. Die mittlere
Gewichtszunahme beträgt 655 g Tier–1 d–1.
Futter: In Dämmgen et al. (2013) sind Daten zur Futterzusammensetzung (Milch bzw.
Milchaustauscher, Heu, Kraftfutter und Mineralfutter) zusammengestellt, die als repräsentativ angesehen werden.
2.3.2 Färsen
Leistung: Im deutschen Emissionsinventar wird für Färsen ein Anfangsgewicht von
100 kg Tier–1 angenommen. Das Endgewicht ist 30 kg Tier–1 geringer als das Endgewicht
der jeweiligen Milchkühe (siehe unten). Als Erstkalbealter werden einheitlich 26 Monate
angenommen. Damit ergeben sich variable mittlere Gewichtszunahmen.
Futter: Färsen verbringen zwei Drittel des Jahres auf der Weide. Das Futter setzt sich aus
Weidegras, Grassilage, Maissilage und Kraftfutter zusammen.
194
W. Brade, U. Dämmgen und N. Reinsch
2.3.3 Milchkühe
Leistung: Das nachfolgend verwendete (absolute) Leistungsniveau resultiert aus den in
Tab. 2 angegebenen merkmalsspezifischen Basiswerten sowie den ermittelten genetischen
Veränderungen – bei differenzierter Auslese der Vatertiere – in der Nachzucht der
genutzten Kuhväter (vgl. Tab. 4). Konkret: Das merkmalsspezifische Leistungsniveau in
der 1. Nachkommengeneration resultiert aus der Höhe des definierten Ausgangsniveaus
(vgl. Tab. 2) plus/minus der kalkulierten merkmalspezifischen genetisch-züchterischen
Veränderungen infolge gezielter Auslese der Vatertiere (vgl. Tab. 4).
Da in dieser Arbeit vorzugsweise die Effekte einer differenzierten Selektionsstrategie
interessieren, wurde bei allen weiteren Betrachtungen einheitlich weiter vorausgesetzt:
ganzjährige Stallhaltung sowie Mais-/Grassilagefütterung bei zusätzlicher Verabreichung
von Kraftfutter nach Bedarf.
Die Gewichtszunahme der Kühe wurde (vereinfacht) einheitlich mit 30 kg pro Nutzungsdauer angenommen. Die Zwischenkalbezeit wird als Funktion der Milchleistung
definiert (siehe Dämmgen et al., 2009). Die Trockenstehzeit wird nach GfE (2001) mit
42 Tagen angenommen.
Futter: Das Grundfutter setzt sich aus Grassilage, Maissilage und Stroh zusammen, das
Kraftfutter aus Rapsextraktionsschrot und MLF 18/3. Die Zusammensetzung der Rationen ist leistungsabhängig (Dämmgen et al., 2010). Eine Futteraufnahme auf der Weide
findet nicht statt.
2.4 Weitere emissionserklärende Variablen und Berechnung typischer Emissionen
2.4.1 Stall und Weide
Kälber werden ausschließlich im Stall in Einzelboxen oder Gruppenbuchten mit Einstreu
gehalten. Färsen werden 8 Monate geweidet und stehen 4 Monate in Laufställen mit
Flüssigmist. Milchkühe befinden sich ganzjährig im Boxenlaufstall mit Flüssigmist. Weidegang ist somit nicht vorgesehen.
2.4.2 Wirtschaftsdüngerlagerung und -ausbringung
Der Festmist aus der Kälberproduktion nach dem Ausstallen auf vegetationslosen Boden
breit verteilt ausgebracht und innerhalb von 12 h eingearbeitet.
Der Flüssigmist aus der Färsen- und Milchkuhhaltung wird in Behältern mit Schwimmdecke gelagert, mit Schleppschläuchen auf unbewachsenen Boden ausgebracht und innerhalb von 4 h eingearbeitet.
2.5 Modellierung der Ausscheidungen
2.5.1 Futteraufnahme
Die Futteraufnahme wird in Abhängigkeit von der tierischen Leistung (Gewicht, Gewichtszunahme, Milchleistung, Milchfett- und Milcheiweiß-Gehalt) und den Futtereigenschaften (TM-, ME- bzw. NEL-Gehalt) abgebildet. Für Milchkühe wird das von Dämmgen et al.
(2009) beschriebene Verfahren verwendet, für Kälber und Färsen werden national angepasste Verfahren in Anlehnung an IPCC (2006) verwendet. Einzelheiten finden sich in
Haenel et al. (2012).
2.5.2 Methan-Ausscheidungen
Methan-Ausscheidungen bei der Verdauung werden für Milchkühe in Abhängigkeit von
der Futteraufnahmerate und der Futterzusammensetzung nach Kirchgessner et al.
(1995) berechnet. Die Vorgehensweise ist in Dämmgen et al. (2012) ausführlich beschrieben. Die Methan-Umwandlungsraten sind variabel. Die Ausscheidungen für Kälber
0
0
1
0
0
0
0
0
0
–1
0
0
0
0
0
0
1
0
spezialisierte Selektion auf ausgewählte Einzelmerkmale:
0
0,951
546,8
–0,081 –0,060
–1,5
0
0,968
–280,4
0,158 0,067
0,9
0
0,971
–306,9
0,099 0,107
1,0
0
0,893
57,2
–0,010 –0,007 –14,0
0
0,782
–76,6
0,005 0,006
0,0
–1
0,954
–157,6
0,013 0,011
0,0
–15,2
3,7
6,0
0,0
108,7
2,5
Variante
(Zuchtziel)
8,4 1 (= Milchmenge ↑)
–2,4 2 (= Fettgehalt ↑)
–3,0 3 (= Eiweißgehalt ↑)
0,0
4 (= MHG ↓)
–0,7
5 (= ND ↑)
–29,1
6 (= KM ↓)
berechnete Zuchtfortschritt in der Nachzucht (ΔGi)
(s. 4. Gleichung im Text)
ΔLM
ΔxRF
ΔxRP
ΔxMH
ND
KM
%
%
mg kg–1
d
kg Kuh–1
kg Kuh–1 a–1
Selektion auf gleichzeitige Erhöhung der Milchleistung unter Beachtung der Milchinhaltsstoffe, des MHG, der KM und der ND:
0
0 –0,3
0,1
–0,2
0,944
539,8
–0,082 –0,060
–2,2
–0,7
6,4
7
0
280 –0,3
0,1
–0,4
0,927
495,3
–0,053 –0,023
–2,2
2,1
3,8
8
–10
280 –0,2
0,1
–0,4
0,915
424,0
–0,035 –0,001
–2,1
12,6
0,6
9
–10
280 –0,2
0,1
–0,4
0,908
350,4
–0,018 0,017
–2,0
19,9
–1,8
10
–10
280 –0,3
0,1
–0,3
0,903
239,7
0,006 0,041
–2,6
29,1
–2,4
11
–10
280 –0,6
0,1
–0,3
0,904
153,5
0,020 0,053
–4,4
32,8
–4,0
12
–10
280
–1,0
0,1
–0,4
0,903
136,2
0,017 0,048
–6,5
30,2
–6,3
13
–10
280
–1,0
0,1
–0,8
0,913
69,5
0,019 0,046
–5,7
27,4 –14,9
14
0
1
0
0
0
0
Sicherheit
Zuchtwertschätzung
r² (gesamt)
Ausleseanteil Bullen: p = 8%; standardisierte Selektionsintensität i = 1,8584; getestete Töchterzahl je Bulle: 200 Töchter
0,15
0,15
0,10
0,08
0,06
0,05
0,05
0,05
1
0
0
0
0
0
Verwendete ökonomisch-genetische
Gewichtsfaktoren (vi)
xRF
xRP
xMH
ND
KM
LM
Tab. 4. Berechnete Zuchtfortschritte in der Nachzucht (ΔG) bei differenzierter Gestaltung der Auslese genutzter Kuhväter
Calculated breeding progress in the offspring (ΔG) by differentiated selection of cow fathers used
Züchterische Möglichkeiten zur Emissionsminderung bei Deutschen Holsteins
195
196
W. Brade, U. Dämmgen und N. Reinsch
und Färsen werden nach IPCC (2006) mit konstanten Umwandlungsraten ermittelt
(siehe Haenel et al., 2012). Bei Kälbern wird berücksichtigt, dass sie erst nach einigen
Wochen Wiederkäuer sind (Dämmgen et al., 2013).
2.5.3 VS- und Stickstoff-Ausscheidungen
Die Ausscheidungen von „volatile solids“2) (VS) werden unter Berücksichtigung der
Verdaulichkeit für organische Masse berechnet (Dämmgen et al., 2011, 2012, 2013). Die
renalen und fäkalen N-Ausscheidungen werden aus der N-Bilanz erhalten und berücksichtigen die N-Aufnahmerate mit dem Futter, die Verdaulichkeit von N, die N-Retention
und die N-Ausscheidung mit Milch und Konzeptionsprodukten (Dämmgen et al., 2009,
2013).
2.6 Berechnung der Emissionen aus dem Wirtschaftsdünger-Management
Die Berechnung folgt weitgehend den Empfehlungen der aktuellen Regelwerke der Klimarahmenkonvention (IPCC, 2006) und des Genfer Luftreinhalteabkommens (EMEP, 2007).
Nationale Daten werden verwendet, wo immer das möglich ist. Details der Rechenverfahren sind im Folgenden angegeben. Sie entsprechen in den meisten Fällen Haenel
et al. (2012), weichen aber in einigen Fällen davon ab.
2.6.1 Methan-Emissionen
Die Methan-Freisetzung aus dem Lager wird aus der ins Lager eingetragenen Rate von VS
mit Hilfe eines lagertypischen Emissionsfaktors berechnet, der die emissionsmindernde
Wirkung der Schwimmdecke berücksichtigt (Dämmgen et al., 2012b).
2.6.2 Ammoniak-Emissionen
Ammoniak (NH3) entsteht aus dem renal ausgeschiedenen N im Stall, im Lager sowie
während und nach der Ausbringung. Die jeweiligen Emissionen sind den Einträgen in die
genannten Subsysteme proportional (siehe Haenel et al., 2012).
2.6.3 Stickstoffmonoxid-Emissionen
Die Stickstoffmonoxid- (NO-) Emissionen werden nach Stehfest und Bouwman (2006)
aus den ins Lager eingetragenen N-Mengen berechnet. Der Emissionsfaktor beträgt
EFfert, NO-N = 0,012 kg kg–1 NO-N.
2.6.4 Lachgas-Emissionen
Lachgas- (N2O-) Emissionen entstehen im Lager (direkte Emissionen) sowie aus Böden
und Gewässern, in die landwirtschaftsbürtige N-Mengen eingetragen werden (indirekte
Emissionen).
Die aus NH3- und NO-Emissionen herrührenden Ammonium- und Nitrat-N-Depositionen werden wie Mineraldünger behandelt. IPCC (2006) nimmt an, dass 30% der auf den
Boden ausgebrachten N-Mengen durch Auswaschung in Oberflächen- und Grundwässer
zur (indirekten) Lachgas-Freisetzung beitragen. Diese indirekten Emissionen werden in
der IPCC-Klassifizierung der Quellgruppen nicht den Tieren zugeordnet. Sie werden
deshalb hier auch nicht angegeben.
2
Als volatile solids wird der Glühverlust der Ausscheidungen bei 800°C bezeichnet.
Züchterische Möglichkeiten zur Emissionsminderung bei Deutschen Holsteins
197
2.6.5 Äquivalente der Treibhausgas-Emissionen
GHG-Emissionen werden in Kohlenstoffdioxid(CO2)-Äquivalenten (CO2-eq) angegeben.
Diese werden entsprechend Solomon et al. (2007b) mit folgenden Umrechnungsfaktoren (global warming potentials, GWP) berechnet:
GWPCH4 = 25 kg kg–1 CO2-eq
GWPN2O = 298 kg kg–1 CO2-eq
2.7 Leistungsbezug der Ausscheidungen und Emissionen
Betrachtet werden die Ausscheidungen und Emissionen während der Nutzungsdauer
eines Tieres. Sie werden nachfolgend (summiert über alle Komponenten) je kg energiekorrigierter Milch (EKM) bzw. je kg Milcheiweiß angegeben.
Die energiekorrigierte Milchleistung (LEKM) – standardisiert auf 4,0% Fett und 3,4%
Eiweiß – wird auf Grundlage der kalkulierten Milchleistung und des Milcheiweiß- und
Milchfettgehaltes nach folgender Formel berechnet (vgl. Spiekers und Potthast, 2004):
a + b ⋅ x RF + c ⋅ x RP
L EKM = ----------------------------------------------- ⋅ L M
d
(5)
mit
LEKM
a
b
xRF
c
xRP
d
LM
energiekorrigierte Milchleistung (in kg Kuh–1 a–1)
Konstante (a = 1,05)
Konstante (b = 0,38)
Rohfettgehalt (in %)
Konstante (c = 0,21)
Rohproteingehalt (in %)
Konstante (d = 3,28)
Milchleistung (in kg Kuh–1 a–1)
Die einheitliche Umrechnung auf EKM erscheint angezeigt, da sonst die Erzeugung einer
‚konzentrierten’ Milch systematisch benachteiligt werden würde.
3 Ergebnisse
3.1 Berechnete Zuchtfortschritte
Nachfolgend sind die zu erwartenden genetisch-züchterischen Veränderungen in der
Nachkommenschaft differenziert ausgelesener Besamungsbullen zusammengestellt (vgl.
Beziehungen (1) bis (4)).
Zunächst wurde – zwecks Abschätzung (maximal) möglicher merkmalsspezifischer
Selektionserfolge – eine einseitig spezialisierte Auslese der Kuhväter vorausgesetzt
(obere 6 Zeilen in Tab. 4), anschließend eine gleichzeitige Auslese der genutzten Vatertiere bei (sehr) differenzierter Gewichtung der verschiedenen Merkmalskomplexe vorgenommen.
Da in einer früheren Betrachtung bereits die Vorzüge einer Steigerung der Milchleistung – unter Beachtung des Milchfett-Milcheiweiß-Verhältnisses (FEV) – hinsichtlich
entstehender gasförmiger Emissionen gezeigt wurde (Brade et al., 2008), erfolgte –
bei kombinierter Bewertung der verschiedenen Merkmale – eine positive Bewertung
198
W. Brade, U. Dämmgen und N. Reinsch
des Milcheiweißgehaltes bei gleichzeitig negativer Gewichtung des Milchfettgehaltes
(Tab. 4).
Hier sei an dieser Stelle ergänzt angemerkt, dass hohe Körpermassen auch einen
höheren Erhaltungsbedarf bedingen.
3.2 Berechnete Ausscheidungen
Aus Tabelle 4 werden die in Tabelle 5 aufgeführten Eingangsdaten für die Berechnung
der Ausscheidungen und Emissionen abgeleitet.
Die je Tier ausgeschiedenen Mengen an CH4 aus der Verdauung, VS, N (renal und
fäkal sowie renal) sind in Tabelle 5 zusammengestellt. Diese Größen sind die durch den
Zuchtfortschritt beeinflussten Größen. Sowohl die Emissionen von CH4 aus dem Lager
als auch die Emissionen der N-Spezies N2O, NO und NH3 sind in erheblichen Maß von
den Managementbedingungen abhängig. Bei gegebenem Wirtschaftsdüngermanagement (gleichem Stall und Lager, gleicher Ausbringung und Einarbeitung) sind die
CH4-Emissionen den VS-Ausscheidungen proportional, die N2O-Emissionen den N-Ausscheidungen (renal und fäkal) und die NH3-Ausscheidungen den renalen N-Ausscheidungen.
Tab. 5. Eingangsdaten für die Berechnung der Ausscheidungen und Emissionen
Input data for the calculation of excretions and emissions
Variante
Milchleistung
kg Tier–1 a–1
Anfangsgewicht
kg Tier–1
Endgewicht
kg Tier–1
Nutzungsdauer
a
Milchfettgehalt
%
Milcheiweißgehalt
%
Basis
8500,0
620,0
650,0
2,26
4,05
3,40
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
9046,8
8219,6
8193,1
8557,2
8423,4
8342,4
9039,8
8995,3
8924,0
8850,4
8739,7
8653,5
8636,2
8569,5
628,4
617,6
617,0
620,0
619,3
590,9
626,4
623,8
620,6
618,2
617,6
616,0
613,7
605,1
658,4
647,6
647,0
650,0
649,3
620,9
656,4
653,8
650,6
648,2
647,6
646,0
643,7
635,1
2,22
2,27
2,28
2,26
2,56
2,27
2,26
2,27
2,29
2,31
2,34
2,35
2,34
2,34
3,97
4,21
4,15
4,04
4,06
4,06
3,97
4,00
4,02
4,03
4,06
4,07
4,07
4,07
3,34
3,47
3,51
3,39
3,41
3,41
3,34
3,38
3,40
3,42
3,44
3,45
3,45
3,45
A
B
6500,0
7000,0
470,0
470,0
500,0
500,0
2,33
2,40
4,30
4,15
3,70
3,70
Züchterische Möglichkeiten zur Emissionsminderung bei Deutschen Holsteins
199
Tab. 6. Erwartete Freisetzungen von Methan aus der Verdauung, volatile solids, Stickstoff aus Kot
und Harn sowie Stickstoff aus Harn je Tier (Summe aus Freisetzungen bei Kalb, Färse und
Kuh) bei differenzierter Zuchtzielgestaltung
Expected amounts released of methane from enteric fermentation, volatile solids, nitrogen with
faeces and urine, nitrogen with urine per animal (total of calf, heifer and cow) resulting from
differentiated breeding strategy
Variante Methan
relativ
VS aus
relativ
N
relativ
N
relativ
aus Ver- (gegenKot
(gegenrenal
(gegenrenal
(gegendauung über Basis)
über Basis) und fäkal über Basis)
über Basis)
kg Tier–1
%
kg Tier–1
%
kg Tier–1
%
kg Tier–1
%
CH4
VS
N
N
Basis
383,8
100,0
4,323
100,0
349,2
100,0
189,5
100,0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
382,0
384,0
384,3
384,2
424,1
382,7
387,6
388,7
392,4
394,7
397,5
398,2
397,0
395,1
99,5
100,1
100,1
100,1
110,5
99,7
101,0
101,3
102,2
102,9
103,6
103,8
103,4
103,0
4,319
4,325
4,325
4,329
4,769
4,299
4,380
4,393
4,432
4,457
4,485
4,491
4,475
4,450
99,9
100,0
100,1
100,1
110,3
99,5
101,3
101,6
102,5
103,1
103,8
103,9
103,5
102,9
353,9
349,2
346,8
350,1
381,4
345,6
358,4
359,1
361,3
362,4
363,4
363,0
361,7
359,0
101,4
100,0
99,3
100,3
109,2
99,0
102,7
102,8
103,5
103,8
104,1
104,0
103,6
102,8
190,6
190,4
188,5
189,9
205,9
189,1
193,0
193,2
194,4
195,1
195,7
195,7
195,2
194,4
100,6
100,5
99,5
100,2
108,7
99,8
101,8
101,9
102,6
102,9
103,3
103,3
103,0
102,6
A
B
361,9
374,2
94,3
97,5
3,971
4,123
91,9
95,4
290,4
304,6
83,2
87,2
161,0
167,4
85,0
88,4
3.3 Emissionen der Basisvariante
Nur die Emissionen, die den Tieren direkt zugeordnet werden können, werden im folgenden betrachtet. Die N2O-Emissionen, die nach der Ausbringung im Boden entstehen,
werden bei der gängigen Einteilung (IPCC, 1996, 2006) dem Boden als Quelle zugeordnet. Die indirekten Emissionen sind in so erheblichem Maß vom Wirtschaftsdüngermanagement abhängig, dass ihre Betrachtung nicht sinnvoll erscheint.
Die bearbeiteten Varianten zeichnen sich durch ein sehr emissionsarmes Wirtschaftsdüngermanagement aus: CH4-Emissionen aus dem Lager können bei fehlender Schwimmdecke um mehr als die Hälfte höher sein; NH3-Emissionen aus Lager und Ausbringung
können mehr als das Doppelte betragen. Die erhaltenen Emissionen von CH4 und N2O
schließen ebenso keine Anteile aus dem vorgelagerten Bereich der Futterbereitstellung
ein. Ein Vergleich der Emissionen mit solchen von Lebenszyklen (life cycle analysis,
carbon footprints) ist nicht möglich.
200
W. Brade, U. Dämmgen und N. Reinsch
Abbildung 1 veranschaulicht, dass der jeweilige Anteil der Emissionen des Kalbs sehr
gering, der der Färse gering ist im Vergleich zu denen der Kuh. Sie lässt außerdem bei
NH3 und CH4 die Anteile der unterschiedlichen Quellen erkennen.
3.4 Produktbezogene Emissionen
Die errechneten GHG-Emissionen – dargestellt als CO2-Äquivalente je kg EKM bzw. je kg
Milcheiweißmenge – sind nachfolgend dargestellt (Tab. 7):
Bereits eine konsequente Selektion auf Erhöhung der Milchleistung führt zu einer bemerkenswerten Reduzierung zugehöriger gasförmiger Emissionen (vgl. Tab. 7, Variante 1).
Bei gleichzeitig zusätzlicher Beachtung des FEV, des Milchharnstoffgehaltes, der Nutzungsdauer sowie (weitestgehender) Konstanthaltung der Körpermasse im Selektionsprozess sind weitere Emissionsminderungen zu erwarten.
Eine stärkere Reduzierung der Körpermasse der Milchkühe ist – infolge einer damit
gleichzeitig verbundenen Minderung des Zuchtfortschrittes bezüglich der Milchleistung
– jedoch weniger empfehlenswert (vgl. Variante 14).
Sehr interessant sind auch die berechneten NH3-Emissionen (in g NH3 je kg EKM bzw.
kg je kg MP). Auch hier zeigen die zu erwartenden Werte eine deutliche Zuchtzielabhängigkeit. So erhöhen sich die NH3-Emissionen vor allem dann, wenn eine einseitige Betonung vor allem des Milchfettgehaltes im Zuchtziel erfolgt (Tab. 8).
Insgesamt besteht kein allgemein erkennbarer Zusammenhang zwischen GHG- und
NH3-Emissionen. Jedoch fallen die kleinsten produktbezogenen Emissionen in den Varianten 8 bis 12 zusammen.
Abb. 1. Methan- und Ammoniak-Emissionen je Tier (Basis-Variante), aufgeschlüsselt nach Entstehungsort
Methane and ammonia emissions per animal (base line scenario), broken down to the locations
of origin
Züchterische Möglichkeiten zur Emissionsminderung bei Deutschen Holsteins
201
Tab. 7. Erwartete Treibhausgasemissionen (in kg CO2-eq je kg EKM bzw. kg CO2-eq je kg Milcheiweiß) bei differenzierter Zuchtzielgestaltung (günstigste Werte hervorgehoben)
Expected greenhouse gas emissions (GHG in CO2-eq per kg EKM and CO2-eq per kg milk protein)
resulting from differentiated breeding strategy (most favourable results emphasized)
Variante
GHG-Emissionen je kg EKM1)
absolut
relativ
(gegenüber Basis)
%
kg (kg EKM)–1
CO2-eq
GHG-Emissionen je kg MP2)
Absolut
relativ
(gegenüber Basis)
kg (kg MP)–1
%
CO2-eq
Basis
0,610
100,0
18,07
100,0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
0,590
0,615
0,618
0,608
0,602
0,615
0,589
0,588
0,589
0,590
0,593
0,595
0,597
0,600
96,8
100,7
101,2
99,6
98,6
100,9
96,5
96,4
96,5
96,7
97,1
97,6
97,9
98,4
17,57
18,26
18,06
18,01
17,81
18,21
17,52
17,41
17,37
17,37
17,40
17,46
17,52
17,63
97,2
101,0
99,9
99,7
98,5
100,8
97,0
96,3
96,1
96,1
96,3
96,6
97,0
97,6
1) EKM = energiekorrigierte Milchmenge; 2) MP = Milchproteinmenge (in kg)
Bildet man das aktuelle Leistungsniveau unter spezifischer Nutzung sehr leichter
Schwarzbuntkühe (mit nur ca. 500 kg Lebendmasse, Varianten A und B) vergleichsweise
ab (d.h. „irischer“ bzw. „neuseeländischer Ansatz“), so zeigt sich, dass auch in diesem
Fall ein hohes Produktionsniveau anzustreben wäre (s. Tab. 9), um die Emissionen je
Einheit des Produkts niedrig zu halten.
Insgesamt bleibt festzuhalten, dass die gleichzeitige Einbeziehung verschiedener
Merkmale generell sinnvoll ist. Allerdings führt offensichtlich die Überbetonung eines
speziellen Merkmalskomplexes im Zuchtziel (z.B. weitere Erhöhung des Milchfettgehaltes, überproportionale Reduzierungen in den Komplexen ‚Milchharnstoffgehalt‘ und/
oder ‚Körpermasse‘) im Vergleich zur vorrangigen Verbesserung der Milchleistung dazu,
dass nicht notwendigerweise das größtmögliche Minderungspotential je Produkteinheit
erreicht wird.
202
W. Brade, U. Dämmgen und N. Reinsch
Tab. 8. Erwartete Ammoniakemissionen (in kg je kg EKM bzw. kg je kg Milcheiweiß) bei differenzierter Zuchtzielgestaltung (günstigste Werte hervorgehoben)
Expected ammonia emissions (in g per kg EKM and kg per kg milk protein) resulting from
differentiated breeding strategy (most favourable values emphasized)
Variante
NH3-Emissionen je kg EKM1)
absolut
relativ
(gegenüber Basis)
%
g (kg EKM)–1 NH3
NH3-Emissionen je kg MP2)
absolut
relativ
(gegenüber Basis)
kg (kg MP)–1 NH3
%
Basis
3,54
100,0
0,1050
100,0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
3,47
3,58
3,56
3,53
3,47
3,55
3,46
3,45
3,44
3,44
3,44
3,45
3,46
3,47
98,0
101,1
100,4
99,7
98,0
100,1
97,7
97,3
97,1
97,1
97,2
97,4
97,6
97,9
0,1034
0,1064
0,1040
0,1047
0,1028
0,1050
0,1030
0,1021
0,1015
0,1013
0,1011
0,1012
0,1015
0,1019
98,5
101,4
99,1
99,8
97,9
100,0
98,1
97,2
96,7
96,5
96,3
96,5
96,7
97,1
1) EKM = energiekorrigierte Milchmenge; 2) MP = Milchproteinmenge (in kg)
Tab. 9. Erwartete gasförmige Emissionen je kg EKM bei vorausgesetzt extrem niedrigen Körpermassen der Milchkühe
Expected gaseous emissions per kg of ECM assuming an extremely low body mass of dairy cows
LEKM
kg Kuh–1 a–1
6500
7000
xRF
%
xRP
%
xMH
mg kg–1
ND
d
4,30
4,15
3,70
3,70
240
240
850
875
KM
EGHG
ENH3
Anmerkung
kg Kuh–1 kg (kg EKM)–1 g (kg EKM)–1 (Variante in
Tab. 5)
CO2-eq
NH3
500
500
0,687
0,653
3,48
3,35
A
B
Züchterische Möglichkeiten zur Emissionsminderung bei Deutschen Holsteins
203
4 Diskussion
In Deutschland werden aktuell mit ca. 4 Mio. Kühen jährlich etwa 29,5 Mio. t Milch in
zurzeit (noch) ca. 90.000 landwirtschaftlichen Betrieben erzeugt. Ca. 65% der produzierten Milch basiert auf der Nutzung von Holsteinkühen.
Die züchterische Bearbeitung der Holsteinpopulation mit dem Ziel der Reduzierung
gasförmiger Emissionen erlaubt eine Minderung von ca. 0,03 kg CO2-eq je kg EKM
innerhalb einer Generation (vgl. Tab. 6; Basisvariante im Vergleich zu Varianten 7 bis 9).
Dieser Effekt wirkt relativ klein. Rechnet man jedoch dieses Resultat auf die gesamte
deutsche Milcherzeugung mit Holsteinrindern hoch, kommt man auf ein mögliches
Emissionsminderungspotential durch eine gezielte Milchrinderzüchtung von jährlich ca.
575 kt CO2-eq gegenüber der aktuellen (Ausgangs-)Situation bereits in der 1. Nachkommengeneration. Weitere Einsparungen ergeben sich, wenn zusätzlich die mögliche
Abnahme des notwendigen Kuhbestandes infolge weiter verbesserter Milchleistungen
eingerechnet werden: Bei Anwendung der Variante 9 ergibt sich beispielsweise ein
Zuchtfortschritt von + 390 kg EKM je Kuh in der Nachkommengeneration. Bei vorausgesetzt konstanter Milcherzeugung mit Holsteinrindern könnte folglich der bundesweite
Holstein-Kuhbestand um weitere ca. 92.700 Kühe in ca. vier bis fünf Jahren abnehmen.
Das entspricht zusätzlich einer Abnahme der CO2-eq gegenüber der Ausgangssituation
in Höhe von ca. 3,5%.
Die Betrachtung der NH3-Emissionen führt zu ähnlichen Ergebnissen. Die Bedeutung
einer Minderung der NH3-Emissionsraten ist jedoch angesichts des großen Anteils der
Rinderhaltung an der nationalen Gesamtemission größer als die Emissionsminderung
bei GHG.
Der Kritiker dürfte anmerken, dass in der vorliegenden Arbeit die Fleischleistung
unberücksichtigt bleibt. In der Tat werden Holsteinrinder nicht auf Fleischleistung selektiert; sicherlich auch zukünftig nicht!
Zehetmeier et al. (2012) und Zehetmeier und Heissenhuber (2012) diskutieren
Szenarien mit gleichzeitiger Berücksichtigung sowohl der Milch- als auch Fleischleistung
mit Rindern. Unbeantwortet bleibt hier aber die Frage, warum die Rindfleischproduktion,
die unvergleichlich stärker mit GHG-Emissionen (speziell bei Nutzung von Mutterkühen)
gegenüber der Milcherzeugung belastet ist, konstant auf hohem Produktionsniveau (in
Deutschland) gehalten werden soll. Fleisch lässt sich auch mit anderen Wiederkäuern
(z.B. Schafen) bzw. mit Tierarten (Geflügel, Schwein) erzeugen, die nicht eines so starken Leistungs- und Erhaltungsbedarfs für die Muttertiere bedürfen wie eine vergleichsweise ‚wenig reproduktionsfreundliche’ Mutterkuh mit nur 0,8 bis 0,9 Kälbern je Kuh
und Jahr. Auch wurden bisher generell in der gesamten uns bekannten Fachliteratur die
zwischenzeitlich vorhandenen biotechnischen Möglichkeiten, die Fleischleistung von
spezialisierten Rinderrassen (Holsteins) zu erhöhen, nur unzureichend beleuchtet.
An dieser Stelle sei beispielsweise an die mögliche Nutzung von geschlechtssortiertem
Sperma ausgewählter Fleischrinderrassen (z.B. Weiß-Blaue-Belgier) zur systematischen
Erzeugung männlicher Kreuzungstiere zur Mast erinnert.
Zweifellos bedarf es hier weiterer Untersuchungen mit Einbeziehung von systematischen Kreuzungen in Rinderzuchtprogrammen.
Ein langfristiges Ziel züchterischer Aktivitäten wäre die direkte genetisch-züchterische
Einflussnahme z.B. auf die tierindividuellen CH4-Emissionen und N-Ausscheidungen.
Die prinzipiell denkbare Etablierung einer unmittelbaren genombasierten Selektion auf
Minderung gasförmiger Emissionen im Rahmen der Milch- und Rindfleischproduktion
scheitert zurzeit jedoch einfach daran, dass weltweit (!) keine Lernstichprobe zur Prüfung und Bewertung zugehöriger genetischer Informationen (z.B. SNP-Marker) aktuell
erstellt werden kann (siehe z.B. Täubert et al., 2011).
204
W. Brade, U. Dämmgen und N. Reinsch
Dem Züchter bleibt somit gegenwärtig nur indirekt Einfluss auf die gasförmigen Emissionen je erzeugte Produkteinheit (kg Milch je Kuh und Jahr) zu nehmen (vgl. z.B. Varianten 9 oder 10). Die Praxis wäre gut beraten, diese Möglichkeit bereits jetzt anzunehmen. Die direkte genombasierte Selektion bleibt sicherlich eine Arbeit auch noch
zukünftiger Tierzüchtergenerationen.
Literatur
Brade, W., (1999): Zur Berücksichtigung des Milcheiweißgehaltes in der Selektion. Welt
der Milch 53, 80–81.
Brade, W., (2006): Gleichzeitige Selektion auf Milchleistung, Nutzungsdauer und Exterieur bei Holsteins – Möglichkeiten und Grenzen. Tierärztl. Umschau 61, 181–188.
Brade, W., (2012): Mögliche Auswirkungen der Etablierung einer genombasierten Zuchttierbewertung in der Milchrinderzüchtung auf Ebene des Einzelbetriebes. Nova Acta
Leopoldina NF 113, 279–291.
Brade, W. und G. Flachowsky, (2005): Rinderzucht und Milcherzeugung (2. Auflage).
In: Landbauforschung Völkenrode“ Sonderheft 289, 207 S.
Brade, W., U. Dämmgen, P. Lebzien und G. Flachowsky, (2008): Einfluss eines durch
züchterische Maßnahmen veränderten Milchfett/Milcheiweiß-Verhältnisses auf die
Treibhausgasemissionen in der Milcherzeugung. Züchtungskunde 80, 360–369.
Brade, W., P. Lebzien und G. Flachowsky, (2009): Aussagefähigkeit des Milchharnstoffgehaltes in der Fütterungsberatung und als Indikator für die N-Emissionen in der
Milcherzeugung. Berichte über Landwirtschaft 87, 31–42.
Cunningham, E.P. , (1975): Multi-stage index selection. Theoret. Appl. Genetics 46, 55–62.
Dämmgen, U., B. Amon, S. Gyldenkærne, N.J. Hutchings, H. Kleine Klausing, H.-D.
Haenel and C. Rösemann, (2011): Reassessment of the calculation procedure for the
volatile solids excretion rates of cattle and pigs in the Austrian, Danish and German
agricultural emission inventories. Landbauforschung 61, 115–126.
Dämmgen, U., B. Amon, N.J. Hutchings, H.-D. Haenel and C. Rösemann, (2012b): Data
sets to assess methane emissions from untreated cattle and pig slurry and solid manure
storage systems in the German and Austrian emission inventories. Landbauforschung
62, 1–19.
Dämmgen, U., H.-D. Haenel, C. Rösemann, W. Brade, M. Müller-Lindenlauf, B.
Eurich-Menden, H. Döhler and N.J. Hutchings, (2010): An improved data base for
the description of dairy cows in the German emission model GAS-EM. Landbauforschung
60, 87–100.
Dämmgen, U., H.-D. Haenel, C. Rösemann, N.J. Hutchings, W. Brade and P. Lebzien,
(2009): Improved national calculation procedures to assess energy requirements, nitrogen and VS excretions of dairy cows in the German emission model GAS-EM. Landbauforschung 59, 233–252.
Dämmgen, U. and N.J. Hutchings, (2008): Emissions of gaseous nitrogen species from
manure management – a new approach. Environmental Pollution 154, 488–497.
Dämmgen, U., C. Rösemann, H.-D. Haenel and N.J. Hutchings, (2012): Enteric methane
emissions from German dairy cows. Landbauforschung 62, 21–31.
Dämmgen, U., U. Meyer, C. Rösemann, H.-D. Haenel and N.J. Hutchings, (2013):
Nitrogen and volatile solids release rates and enteric methane emission rates from
German calves. Landbauforschung 63, 37–46.
EMEP, (2007): Joint EMEP/CORINAIR Atmospheric Emission Inventory Guidebook.
5rd ed., Technical Report No 16/2007.http://www.eea.europa.eu/publications/
EMEPCORINAIR5.
Züchterische Möglichkeiten zur Emissionsminderung bei Deutschen Holsteins
205
Falconer, D.S., (1984): Einführung in die Quantitative Genetik. Ulmer, UTB 1334, 472 S.
Flachowsky, G. und W. Brade, (2007): Potenziale zur Reduzierung der Methan-Emissionen bei Wiederkäuern. Züchtungskunde 79, 417–465.
GfE – Gesellschaft für Ernährungsphysiologie, Ausschuss für Bedarfsnormen, (2001):
Energie- und Nährstoffbedarf landwirtschaftlicher Nutztiere. Nr. 6. Empfehlungen zur
Energie- und Nährstoffversorgung der Milchkühe und Aufzuchtrinder. Frankfurt/M.,
DLG, 135 S.
Haenel, H.-D., C. Rösemann, U. Dämmgen, E. Poddey, A. Freibauer, H. Döhler, B.
Eurich-Menden, S. Wulf, M. Dieterle and B. Osterburg, (2012): Calculations of
gaseous and particulate emissions from German agriculture 1990–2010. Report on
methods and data (RMD). (Submission 2012). Landbauforschung Sonderheft 356,
381 S.
Hazel, L.N., (1943): The genetic basis for constructing selection indexes. Genetics 28,
476–490.
Henderson, C.R., (1963): Selection index and expected genetic advance. 141-163. Symp.
Stat. Genet. Plant Breeding NAS-NRC 982.
IPCC – Intergovernmental Panel on Climate Change, (2006): 2006 IPCC Guidelines for
National Greenhouse Gas Inventories, Volume 4 Agriculture, Forestry and Other Land
Use. http://www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/2006gl/vol4.html.
Kirchgessner, M., W. Windisch and H.L. Müller, (1995): Nutritional factors for the
quantification of methane production. In: von Engelhardt, W., S. Leonhard-Marek,
G. Breves and D. Gieseke (eds): Ruminant Physiology: Digestion, Metabolism, Growth
and Reproduction. Stuttgart: Enke. S 333–348.
Schwerin, M., (2012): Der Klimawandel und die Herausforderungen für die Nutztierhaltung von morgen in Deutschland. Positionspapier der DGfZ-Projektgruppe „Klimarelevanz in der Nutztierhaltung“. Züchtungskunde 84, 103–128.
Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and
H.L. Miller (eds.), (2007a): Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment
Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, 2007. Chapter 10.3.2
Patterns of Change in the 21st Century. http://www.ipcc.ch/publications_and_data/
ar4/wg1/en/ch10s10-3-2.html.
Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and
H.L. Miller (eds.), (2007b): 2.10.2 Direct Global Warming Potentials. http://www.
ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg1/en/ch2s2-10-2.html#table-2-14.
Stamer, E., W. Brade, W. Junge und G. Thaller, (2010): Erste Ergebnisse einer Zuchtwertschätzung für Milchharnstoff bei erstlaktierenden Holstein-Kühen und mögliche
Selektionsalternativen. Züchtungskunde 82, 123–130.
Spiekers, H. und V. Potthast, (2004): Erfolgreiche Milchviehfütterung. 4. Auflage,
DLG-Verlag, Frankfurt.
Stehfest, E. and L. Bouwman, (2006): N2O and NO emission from agricultural fields and
soils under natural vegetation: summarizing available measurement data and modelling
of global emissions. Nutrient Cycling Agroecosystems 74, 207–228.
Täubert, H., S. Rensing und F. Reinhard, (2011): Zuchtplanung mit ZPLAN+ am Beispiel
genomischer Zuchtprogramme bei Holsteins. Züchtungskunde 83, 315–322.
Zehetmeier, M., J. Baudracco, H. Hoffmann and A. Heissenhuber, (2012): Does
increasing milk yield per cow reduce greenhouse gas emissions? A system approach.
Animal 6, 154–166.
Zehetmeier, M. und A. Heissenhuber, (2012): Einfluss einer Leistungssteigerung in der
Milchviehhaltung auf Treibhausgasemissionen. Vortrag auf dem 6. Rinder-Workshop
am 14./15.02.2012 in Uelzen.

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