Assessment of the protein and energy supply of early lactating dairy cows based on milk components

Die Einordnung der Beobachtungen nach dem Grad der Bedarfsdeckung ergab eine ähnliche Verteilung von Energie- als auch Proteinversorgung mit jeweils über 40 % in der Gruppe 90–110 % und unter 25 % in der Gruppe >110 % (Tabelle 3).

Die 9-Felder-Tafel und die 6-Felder-Tafel wurden auf den Anteil der korrekten Einschätzungen durch Vergleich mit der tatsächlichen Protein- und Energieversorgung überprüft. Dabei konnte festgestellt werden, dass beide Tafeln bei Kombination beider Kriterien weniger als 30 % der Beobachtungen richtig beurteilen. Der Anteil der korrekt eingeschätzten Beobachtungen nach der 9-Felder-Tafel in dieser Arbeit beträgt 17,2 % (Tabelle 5). Aufgrund des Milcheiweißgehaltes konnten 33,7 % der Beobachtungen hinsichtlich Energieversorgung korrekt eingeschätzt werden, der Milchharnstoffgehalt taugte bei 39,3 % zur Beurteilung der Proteinversorgung. Der Chi-Quadrat-Anpassungstest bestätigte einen signifikanten Unterschied (P < 0,001) zwischen der erwarteten Verteilung auf Basis der tatsächlichen Versorgungslage und der nach den Milchinhaltsstoffen geschätzten Versorgungslage (Ergebnisse nicht dargestellt). Da sich in den Feldern H, I und F keine Einschätzungen nach den Milchinhaltsstoffen befanden (siehe Abbildung 3), wurden diese vor der Auswertung zusammengefasst. Dabei wurde Feld H zusammen mit Feld E und die Felder I und F wurden zusammen mit Feld C ausgewertet.

Abbildung 3

Der geringe Anteil korrekter Einschätzungen anhand der 9-Felder-Tafel in der vorliegenden Arbeit deckt sich mit den Ergebnissen von Seggewiß (2004), die in ihrer Arbeit einen Anteil von 13,8 % richtig beurteilter Beobachtungen inner-halb des ersten Laktationsmonats feststellen konnte. Seggewiß (2004) wertete die Laktationsmonate getrennt aus und schlussfolgerte, dass mit fortschreitender Laktationsdauer die richtigen Einschätzungen zunehmen: Mit Ende des dritten Monats konnten demnach 26,3 % korrekt beurteilt werden, im sechsten Laktationsmonat sogar 32,2 %.

Spohr und Wiesner (1991) wiesen bei der Vorstellung der 9-Felder-Tafel darauf hin, dass bei dieser Form der Beurteilung die Energie- und Proteinversorgung in Relation zueinander und auch in Relation zur Milchleistung berücksichtigt werden muss. Die eingeführte Beurteilung auf Basis der Milchinhaltsstoffe lässt jedoch Letzteres unbeachtet (Losand et al., 2016). Der Milcheiweißgehalt sinkt mit steigender Milchleistung, weshalb fixe Grenzen als Indikator für die Energieversorgung ungünstig sind. Der FEQ wird demgegenüber von der produzierten Milchmenge nicht beeinflusst und ist deshalb als Indikator für die Versorgung mit Energie besser geeignet (Losand et al., 2016). Um die 9-Felder-Tafel auf ihre Validität hin zu bewerten, werteten Losand et al. (2016) die Daten der Milchleistungsprüfung in Mecklenburg-Vorpommern mithilfe linearer Regressionen aus, um einen Normalbereich für den Milcheiweißgehalt in Relation zur Milchleistung festzulegen. Dabei verwendeten sie nicht nur den Grenzwert des Eiweißgehaltes von 3,2 %, sondern bezogen sowohl die untere Grenze des berechneten Normalbereichs als auch den FEQ in ihre Auswertungen mit ein. Auf deren Basis erstellten sie eine neue grafische Darstellungsform mit nur noch sechs Feldern. Diese 6-Felder-Tafel soll eine Option darstellen, um Versorgungslagen weit außerhalb des Optimums über die Milchinhaltstoffe erkennen zu können (Losand et al., 2016). Bei der Auswertung im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden durch die 6-Felder-Tafel 27,6 % der Beobachtungen richtig eingeschätzt (Tabelle 5). Durch den Chi-Quadrat-Anpassungstest konnte für die 6-Felder-Tafel ebenfalls eine signifikante Abweichung (P < 0,001) der Einschätzung von der erwarteten Verteilung hinsichtlich aller Felder festgestellt werden (Ergebnisse nicht dargestellt).

Die wesentlichen Unterschiede der 6- zur 9-Felder-Tafel sind, wie bereits erwähnt, die niedrigere Harnstoff-Obergrenze und die Heranziehung des FEQ zur Beurteilung der Energieversorgung anstatt des Eiweißgehaltes allein. Des Weiteren weist die 6-Felder-Tafel hinsichtlich der Beurteilung der Energieversorgung nur zwei verschiedene Klassen auf: eine Unter- und eine Optimalversorgung. Eine Überversorgung mit Energie wird bei der 6-Felder-Tafel aus zwei Gründen nicht angezeigt: Ein Milcheiweiß-gehalt über 3,8 % wird in der Regel von sehr niedrigen Milchleistungen über die gesamte Laktation begleitet. Solch niedrige Milchleistungen und folglich ein Anstieg der Inhaltsstoffe werden wahrscheinlich nicht durch die Überversorgung mit Energie verursacht, sondern durch Effekte wie Änderung der Fütterung, Brunst oder Erkrankungen. Eine Betrachtung des Einzeltieres ist in diesem Fall empfehlenswert. Zum anderen können hohe Milchleistungen nur bei hoher Energieversorgung erbracht werden, weshalb deren Beschränkung nicht zu empfehlen ist. Sinkt die Leistung allerdings im Laktationsverlauf, sind diese Tiere gefährdet, überversorgt zu werden (Losand et al., 2016). Im zugrunde liegenden Datenmaterial weisen nur vier Beobachtungen einen Eiweißgehalt über 3,8 % auf, in zwei der drei Felder (H und I) der 9-Felder-Tafel, die eine Energieüberversorgung anzeigen, wurden keine Beobachtungen eingeordnet. Die Reduktion der Felder im Schema der 6-Felder-Tafel durch Zusammenfassung der an Energie über- und optimal versorgten Tiere scheint daher sinnvoll. Der geringe Informationsverlust durch weniger Felder kann durch verstärkte Managementmaß-nahmen wie die Beurteilung der Körperkondition ausgeglichen werden (Losand et al., 2016).

Nach Lößner et al. (2018) haben jene Tiere, die nach der 6-Felder-Tafel als ausreichend mit Energie versorgt eingestuft werden, eine durchschnittliche negative Energiebilanz von −11,3 MJ NEL/Tag. Wird bei einem FEQ < 1,4 die Energiebilanz von −32 MJ NEL nicht unterschritten, wird die Beobachtung als richtig positiv eingestuft. Dieser Anteil liegt bei 83,5 %. Bei den Beobachtungen, die aufgrund eines FEQ ≥1,4 als energetisch unterversorgt eingestuft wurden, liegt der Anteil der korrekt eingeschätzten bei 65 % (Lößner et al., 2018). In der vorliegenden Arbeit lag der Anteil korrekter Einschätzung bei separater Betrachtung der Energieversorgung bei 54 % (Tabelle 3). Dabei sollte bedacht werden, dass die Grenze zwischen Optimal- und Unterversorgung in der vorliegenden Arbeit bei −10 % des Tagesbedarfs an Energie gesetzt wurde. Bei jenen Beobachtungen, die eine Energiebilanz kleiner −32 MJ NEL haben, liegt die durchschnittliche Bedarfsdeckung bei 71 %, deutlich unter der angesetzten Grenze von −10 %. Diese Differenz dürfte den großen Unterschied hinsichtlich korrekter Beurteilung auf Basis des FEQ erklären. Hinsichtlich der Proteinversorgung stimmt die Einschätzung der 6-Felder-Tafel in der vorliegenden Arbeit zu 41,1 % (Tabelle 5) mit der Versorgungsbilanz überein.

Die zur weiteren Auswertung verwendete grafische Darstellungsform ist in Abbildung 3 sowie Abbildung 4 ersichtlich. Die Felder der ursprünglichen Tafeln (Abbildungen 1 und 2) wurden mit den gleichen Buchstaben bezeichnet, wobei Feld A Protein- und Energiemangel darstellt. Eine Überversorgung mit Energie und Protein liegt bei der 9-Felder-Tafel für Zuordnungen zu Feld I vor, bei der 6-Felder-Tafel zu Feld F. Die Zahl unter der Feldbezeichnung gibt die absolute Anzahl der Beobachtungen an, bei denen die Beurteilung nach Milchinhaltsstoffen und die Versorgungsbilanz übereinstimmen. Daneben ist die Anzahl und über der Anzahl der Anteil der in dieses Feld eingeordneten Beobachtungen ersichtlich: auf der linken Seite auf Basis der Milchinhaltsstoffe und auf der rechten Seite nach der tatsächlichen Versorgungslage. Die unterstrichenen Buchstaben in den Randfeldern bezeichnen jene Beobachtungen, die gemäß Felder-Schema in das jeweilige Feld eingeordnet sind, aufgrund der Versorgungslage jedoch zu jenem in der Randleiste bezeichneten gehören.

Abbildung 4

In den Bereichen einer Überversorgung sowohl mit Energie als auch Protein befinden sich in der 9-Felder-Tafel sehr wenige Einschätzungen. Wie bereits erwähnt, weisen nur vier von 163 Beobachtungen einen Milcheiweißgehalt von über 3,8 % auf. Nach der Versorgungsbilanz nehmen 37 Beobachtungen mehr als 110 % ihres Energiebedarfs auf. Hinsichtlich Rohprotein gibt es ähnliche Werte (Abbildung 3): Wiederum vier Beobachtungen (Feld C) weisen einen Harnstoffgehalt größer 300 mg/l auf, 40 Beobachtungen stammen von mit Rohprotein überversorgten Kühen (Felder C, F, I). In den unteren Feldern (A, B, C) treten ebenfalls große Differenzen zwischen den eingeschätzten und den nach tatsächlicher Versorgungslage beurteilten Beobachtungen auf. Selbst wenn, wie in Feld D, die Anzahl der Beobachtungen aufgrund beider Informationsquellen übereinstimmt, bedeutet dies nicht, dass dieses Feld eine besonders gute Einschätzungsgenauigkeit aufweist: Wie die mittige Zahl darstellt (Feld D) sind nur drei Beobachtungen korrekt beurteilt.

Die 6-Felder-Tafel (Abbildung 4) verteilt die Einschätzungen gleichmäßiger als die 9-Felder-Tafel, es gibt keine Felder ohne Zuordnungen. Durch die Herabsetzung der Harnstoff-Obergrenze von 300 auf 250 mg/l werden statt vier (9-Felder-Tafel) durch die 6-Felder-Tafel 15 Beobachtungen als proteinüberversorgt in den Feldern C und F eingeschätzt. Mit den 40 Beobachtungen, die tatsächlich überversorgt sind, stimmt dies nur viermal überein. Im Feld D fällt die Übereinstimmung von Einschätzung und tatsächlicher Versorgung auf, der Anteil der korrekt eingeschätzten Beobachtungen ist mit acht gering, wenn auch höher als bei der 9-Felder-Tafel. Die 9-Felder-Tafel bringt in den Feldern A, B E, F und I sehr große Differenzen zwischen der eingeschätzten und der nach Deckungsgrad zugeordneten Versorgungslage. Diese Unterschiede äußern sich auch in den sehr niedrigen Werten für Sensitivität und Likelihood-Ratios (Tabelle 6). Für fünf Felder der 9-Felder-Tafel sowie einem Feld der 6-Felder-Tafel beträgt die Sensitivität 0. Die positive Likelihood-Ratio ist bei der 9-Felder-Tafel in den ersten zehn Laktationswochen in keinem der Felder besser als „schlecht“. Bei der 6-Felder-Tafel zeichnet sich ein ähnliches Bild mit bestenfalls mäßigen Ergebnissen in den Feldern B, D und F ab. Die Spezifität ist für viele Felder akzeptabel, sie bewegt sich für beide Tafeln zwischen 0,65 und 1,00. Dies liegt vorwiegend daran, dass es aufgrund vieler unterschiedlicher Felder zahlreiche korrekt negative Beobachtungen gibt.

Aufgrund der wenig korrekten Einschätzung anhand der Felder-Tafeln sollte hinterfragt werden, wie gut die Milchinhaltsstoffe tatsächlich für die individuelle Beurteilung der Energie- und Proteinversorgungslage geeignet sind. Eicher et al. (1999) stellen fest, dass die Einordnung nach Spohr und Wiesner (1991) wesentliche Einflüsse, die das Einzeltier auf seinen Energie- und Proteinstoffwechsel hat, außer Acht lässt. Studien bestätigen allerdings, dass die Energieversorgung auf den Proteingehalt der Milch signifikant einwirkt (Kirchgeßner et al., 1986; Broderick, 2003) und der Milchharnstoffgehalt von der Proteinversorgung des Wiederkäuers beeinflusst wird (Recktenwald et al., 2014; Amanlou et al., 2017). Kirchgeßner et al. (1986) untersuchten die Auswirkungen der Protein- und Energieversorgung auf die Milchinhaltsstoffe und stellten fest, dass die Milchleistung unabhängig von der Proteinversorgung einen Einfluss auf die Harnstoff-Ausscheidung hat. Pro kg Anstieg der Milchleistung erhöhte sich der Milchharnstoffgehalt um 0,36 %. Für den Harnstoffwert wurde ein Optimalbereich zwischen 160 und 240 mg/l angegeben, wobei eine Änderung der Milchleistung um 5 kg – relativ zu 20 kg – den Milchharnstoffgehalt um ±20 mg/l verändert. Wie bereits für den Milcheiweißgehalt beschrieben, sollen auch für den Milchharnstoffgehalt starre Grenzen (d. h. ohne Rücksicht auf die Milchleistung) keine treffende Aussage zur Versorgung erlauben. Der Milchharnstoffgehalt macht laut Losand et al. (2016) eine Aussage zur aktuellen Proteinversorgung des Tieres möglich. Nach Lößner et al. (2018) weist er keine plausible Relation zur Versorgungslage auf, wobei sehr niedrige Werte noch eher auf eine Unterversorgung hindeuten als höhere Gehalte allgemein brauchbare Informationen liefern. Hof et al. (1997) stellten in einer Untersuchung zur Eignung des Milchharnstoffgehaltes für die Einschätzung der Proteinversorgung fest, dass dieser eher zur Beurteilung des Protein/Energie-Verhältnisses taugt als zur Beurteilung der absoluten Proteinversorgungslage und dass die Beurteilung auf Herdenebene besser funktioniert als auf Einzeltierbasis. Dies deckt sich mit Ergebnissen von Lößner et al. (2018), die statt einer Aussage über die Proteinversorgung einen Zusammenhang zur täglichen ruminalen Stickstoffbilanz feststellen konnten, die über das nutzbare Rohprotein die zur Verfügung stehende Energie mit einbezieht. Ebenso konnten Schepers und Meijer (1998) aufgrund des Milchharnstoffgehaltes die Bilanz des unbeständigen Eiweißes gut einschätzen. Nach dem ersten Laktationsmonat konnte Seggewiß (2004) durch den Harnstoffgehalt akzeptable Ergebnisse zur Beurteilung der Versorgung mit Protein erzielen, im Gegensatz zu den oben erwähnten Quellen konnten jedoch keine statistisch gesicherten Zusammenhänge der Proteinbilanz und der ruminalen Stickstoffbilanz mit dem Milchharnstoffgehalt nachgewiesen werden. Darum konnte auf dessen Basis keine Einzeltierbeurteilung getroffen werden (Seggewiß, 2004).

Bei Heuer et al. (2001) und Friggens et al. (2007) konnte die Energiebilanz gut mithilfe der Milchinhaltsstoffe beurteilt werden. Allerdings wurde sie anhand von Gleichungen geschätzt, die sowohl Milchleistung, Proteingehalt, FEQ, Tage in Milch als auch weitere Faktoren mit einbezogen. Løvendahl et al. (2010) bezeichneten hingegen die Beurteilung der Energiebilanz aufgrund der Milchinhaltsstoffe als schwierig, da hohe Vorhersage-Fehler auftraten und die Wiederholbarkeit auch bei kurz aufeinanderfolgenden Bestimmungen der Milchinhaltsstoffe im Vergleich zur Beurteilung mittels Körperkondition und Lebendmasse schlecht erschienen. Die Energiebilanz konnte aufgrund der Milchinhaltsstoffe nur mäßig gut eingeschätzt werden und bot damit für die Einzeltierbeurteilung keine adäquate Methode.

In der Literatur bestehen also konträre Ansichten zur möglichen Nutzung der Milchinhaltsstoffe für die Beurteilung des Versorgungsstatus von Milchkühen. Um herauszufinden, ob die in den Tafeln verwendeten Parameter nur mäßig geeignet sind oder ob eine Anpassung der Grenzwerte nötig ist, ist es wichtig zu wissen, welchen Feldern die falsch beurteilten Beobachtungen zugeordnet wurden.

In den eine Überversorgung repräsentierenden Feldern (C, F, G, H und I in Abbildung 3 bzw. C und F in Abbildung 4) sind keine bis wenige Einschätzungen nach den Milchinhaltsstoffen vorhanden, was auf zu hohe obere Grenzwerte hindeutet. Darum ist die Betrachtung, in welchen Feldern sich diese nach Versorgungsbilanz überversorgten Beobachtungen befinden, interessant. Stimmt die Theorie, dass die Grenzwerte – vor allem bezüglich des Harnstoffes (Seggewiß, 2004; Losand et al., 2016) – zu hoch sind, dann sollten sich die fehlenden Beobachtungen in den angrenzenden Feldern wiederfinden. Wird nun zuerst die 9-Felder-Tafel betrachtet, fällt auf, dass von jenen 45 Beobachtungen in Feld A, die falsch zugeordnet wurden, 31 in benachbarte Felder (B, D und E), 14 jedoch in die Felder C und F bis I gehören würden (Abbildung 3). Jene 26 Beobachtungen, die in Feld I eingeordnet sein sollten, teilen sich vorwiegend auf die Felder A, B, D und E auf, in den direkt angrenzenden Feldern F und H befinden sich dagegen keine derselben. Jene Beobachtungen, die laut Bilanz proteinüberversorgt sind, befinden sich in den Feldern A, E und vorwiegend B und D. Eine Absenkung des unteren Harnstoff-Grenzwertes würde sicherlich dazu führen, dass manche der 49 Beobachtungen, die hinsichtlich Harnstoffgehalt als unterversorgt eingeschätzt wurden, sich aber bezüglich Protein-Bilanz im Optimal-und Überversorgungsbereich befinden, nun korrekt beurteilt würden. Allerdings blieben jene 25 Beobachtungen, die bereits jetzt als optimal versorgt beurteilt wurden (Abbildung 3), tatsächlich aber weniger als 90 % ihres Tagesbedarfs an Rohprotein aufgenommen haben, falsch eingeschätzt. Wie viele derzeit korrekt Beurteilte durch einen niedrigeren Grenzwert zu einer falschen Einschätzung wechseln würden, wurde nicht festgestellt. Es sollte aber bedacht werden, dass falsche Beurteilungen nicht nur an einem zu hohen Grenzwert liegen, sondern auch Unterversorgte bereits jetzt nach den Milchinhaltsstoffgehalten als optimal versorgt eingestuft werden. So weisen 46,3 % aller Proteinunterversorgten einen Milchharnstoffgehalt über 150 mg/l auf. Betreffend Energieversorgung liegt die Zahl jener, die als unterversorgt eingeschätzt wurden, tatsächlich aber optimal oder überversorgt sind, bei 80 Beobach-tungen (49,1 %), im Gegensatz zu nur 13 (7,9 %), welche trotz Aufnahme von weniger als 90 % des Tagesbedarfs als optimal- oder überversorgt beurteilt wurden.

Ähnliches ist für die 6-Felder-Tafel festzustellen: Auch hier stammen jene 45 falsch in Feld A eingeordneten Beobachtungen aus den anderen Feldern B und D bis F (Abbildung 4). Umgekehrt gibt es auch 11 Beobachtungen in Feld B, die nach Versorgungslage Feld A zugeordnet sein sollten. Konkret befinden sich 30,1 % der Beobachtungen trotz optimaler oder Überversorgung mit Protein im untersten Bereich (A, D) der Felder-Tafel. Bezüglich Energie wurden 39,9 % trotz optimaler Aufnahme als mangelversorgt beurteilt.

Vor allem am Beginn der Laktation, in der die Erkennung von Fehlversorgungen besonders wichtig wäre, ist der Anteil der korrekten Beurteilungen der 9-Felder-Tafel sehr gering (Seggewiß, 2004), ebenso in der 6-Felder-Tafel. In den ersten zehn Laktationswochen geben beide Felder-Tafeln also eine dramatischere Einschätzung der Versorgungslage wieder, als tatsächlich vorliegt. Dabei kann argumentiert werden, dass eine strengere Einordung auch Vorteile hat, da Landwirte in der Praxis besser auch jene Tiere als unterversorgt einstufen, die – wenn überhaupt – erst an der Grenze zur Unterversorgung liegen. Da aber ein Großteil der Beobachtungen unzutreffend als energieunterversorgt und bzw. oder proteinunterversorgt eingeschätzt wird, fallen auch gut und sogar stark überversorgte Tiere unter diese fälschliche Zuordnung in kritisch mangelversorgte Felder. Dagegen werden auch Tiere mit tatsächlichem Mangel als optimal versorgt dargestellt. Ein Prognose-Tool, das fixe Grenzwerte verwendet, kann nicht alle Tiere korrekt beurteilen. Dies unterstreicht die Annahme, dass die Milchinhaltsstoffe weniger als Prognose-Instrument für die Beurteilung eines Einzeltieres geeignet sind als für das Anzeigen eines Herdentrends (Hof et al., 1997). Das wird durch die Aussagen von Kirchgeßner et al. (1986) und Losand et al. (2016) untermauert, dass manche Tiere durch einen genetisch determinierten (niedrigen) Proteingehalt durch ein Management-Tool wie die Felder-Tafel möglicherweise nicht korrekt beurteilt werden. Durch die Einbeziehung mehrerer Parameter (z. B. Laktationsdauer, Milchleistung, FEQ) in die Schätzung der Versorgungsbilanz (vor allem hinsichtlich Energie), konnte die Validität verbessert werden (Heuer et al., 2001; Friggens et al., 2007). Die Kombination von Fett- und Eiweißgehalt allein, wie es Losand et al. (2016) in der 6-Felder-Tafel umsetzten, scheint dabei nicht auszureichen. Beide Felder-Tafeln haben in der vorliegenden Arbeit einen zu geringen Anteil an korrekten Einschätzungen, um eine Verwendung auf Einzeltierbasis in der Praxis empfehlen zu können. Für weitere Untersuchungen wäre interessant, zu analysieren, wie Rationsänderungen die Milchinhaltsstoffe von Herden beeinflussen.