Sorghum sinnvoll verwerten

Der Anbau von Sorghumhirsen und -gemengen in Futterbaubetrieben setzt deren Verwertungseignung in der Rinder-, insbesondere Milchkuhfütterung voraus. Bisher ist wenig bekannt über die Silierbarkeit, die Futterqualität und somit über die Eignung von Sorghum-Ganzpflanzensilage (Sorghum-GPS) als Alternative zur Maissilage in der Milchkuhfütterung.

Anbau und Ernte von Sorghum

Im Versuchsjahr 2022 wurde auf 5,8 ha Ackerfläche des Landwirtschaftlichen Zentrums Baden-Württemberg (LAZBW) die Sorghumhirse der Sorte Nutrigrain (KWS) angebaut, eine spezielle Sorte zur Silagenutzung, die sich im Wuchs zwischen Energie- und Körnerhirse einordnen lässt. Die Witterung war durch ausreichend Niederschlag während der gesamten Vegetationsperiode gekennzeichnet. Um den höchsten Futterwert zu erreichen, wurde eine Ernte in der mittleren Teigreife angestrebt, was wegen unterschiedlicher Abreife des Bestands erschwert wurde. Während der Ernte mit einem handelsüblichen Feldhäcksler musste ein Kompromiss zwischen Verstopfungsgefahr wegen feuchtem Erntegut und der notwendigen Zerkleinerung der Körner gefunden werden. Die theoretische Häcksellänge wurde auf 6 mm eingestellt und laufend mittels Schüttelbox überwacht.

Der Abtransport vom Feld und die Einlagerung ins Fahrsilo erfolgte mit üblicher Transporttechnik und Walztechnik. Die Erträge fielen mit 100 dt Trockenmasse (TM) je ha gering aus im Vergleich zum Silomaisertrag mit 200 dt TM je ha. Sorghum und Silomais wurden ohne Siliermittelzusatz in zwei baugleiche Silokammern eingelagert.

Silierbarkeit und Futterwert

Mais ist bekanntermaßen als sehr gut silierbar einzustufen, aufgrund der hohen Konzentration an Stärke in Kombination mit wenig puffernden Substanzen. Aber auch Sorghum hat, dank der hohen Zuckerkonzentration, eine sehr gute Siliereignung. Deutliche Unterschiede zwischen den beiden Kulturen zeigten sich im Futterwert des Ausgangsmaterials. Sorghum zeichnete sich durch eine geringere Trockenmassekonzentration und Energiekonzentration, aber eine höhere Konzentration an Rohprotein und höhere Faseranteile, gemessen in Neutral-Detergenzien-Faser (NDF), aus.

Silierversuch im Labormaßstab

Um den Fragen zur Silierbarkeit und Silagequalität mit und ohne Siliermittel nachzugehen, wurde ein Laborsilierversuch mit 1,5 l Weckgläsern angelegt. Neben der unbehandelten Kontrolle wurden drei verschiedene Siliermittel eingesetzt, ein Produkt zur Verbesserung des Gärverlaufs mit der Wirkungsrichtung 1 (WR 1) und zwei Produkte zur Verbesserung der aeroben Stabilität, also der Haltbarkeit unter Lufteinfluss (WR 2).

Die Gärqualität ist gut

Zu Beginn der Silierung muss der pH-Wert durch die gebildeten Gärsäuren, vor allem Milchsäure, deutlich absinken. Dadurch werden Gärschädlinge inaktiviert und die Silage ist lagerstabil. Die insgesamt gute Silierbarkeit der Futtermittel, sowohl von Mais als auch Sorghum, bestätigte sich in der schnellen und deutlichen pH-Wert-Absenkung bereits nach zwei Tagen Lagerdauer. Nach einer ausreichenden Silierdauer von 90 Tagen sprachen weiterhin niedrige pH-Werte und hohe Milchsäuregehalte für eine gute Ansäuerung aller Silagen. Sowohl unbehandelte Silagen als auch mit Siliermittel behandelte Silagen waren ausreichend angesäuert. Als indirekter Indikator für Fehlgärungen unterstrichen außerdem die niedrigen Ammoniak-Stickstoff-Gehalte (NH3-N) gute Gärqualitäten. Hingegen wiesen erhöhte Alkoholgehalte, insbesondere bei Sorghum-Ganzpflanzensilage, auf eine massive Aktivität von Hefen hin. Die alkoholische Gärung der Hefen im Gärprozess ist mit hohen Verlusten verbunden und kann nach dem Öffnen der Silos und dem damit verbundenen Luftzutritt zu Problemen durch Nacherwärmung der Silagen führen.

Einsatz von Siliermittel: Aerobe Stabilität

Anhand der Temperaturveränderung der ausgelagerten Silagen wurde die aerobe Stabilität gemessen, also die Haltbarkeit unter Lufteinfluss. Alle Varianten der Sorghum-Ganzpflanzensilage erwärmten sich bei Luftstress durchweg schneller als die Maissilagen. Die unbehandelten Sorghum-Ganzpflanzensilagen haben sich bereits nach 24 Stunden stetig erwärmt, was für eine deutliche Aktivität durch Hefen spricht. Die Behandlung mit Siliermitteln der Wirkungsrichtung 2 (WR 2) verzögerte die Erwärmung der Silagen und verbesserte die Stabilität der Silagen unter Lufteinfluss deutlich.

Problematik der Nacherwärmung

Begleitend zum Fütterungsversuch wurde an den geöffneten Fahrsilos ein regelmäßiges Silocontrolling durchgeführt. Am Siloanschnitt wurde jeweils an drei oberen und drei unteren Messpunkten der Futterwert, die Verdichtung, die Temperatur und der Vorschub gemessen.

Die gemessene Dichte der Sorghum-Ganzpflanzensilage lag generell auf einem niedrigeren Niveau als die Dichte der Maissilagen. In beiden Silos (Mais und Sorghum) wurden im oberen Bereich geringere Werte gemessen, an den unteren Messpunkten lag die Verdichtung im jeweiligen Zielbereich der Orientierungswerte für Maissilagen.

Obwohl bei der Sorghum-Ganzpflanzensilage eine niedrigere Trockenmassekonzentration vorlag, war die Verdichtung der oberen Bereiche nicht ausreichend. Hohe Faseranteile (Neutral-Detergenzien-Faser-Konzentration) in Sorghum sind mögliche Ursachen für die niedrigen Werte. Beim Mais war die deutlich höhere Trockenmassekonzentration in den oberen Schichten eine mögliche Ursache für die unzureichende Verdichtung.

Ist die Verdichtung ungenügend, kann im geöffneten Silo vermehrt Sauerstoff über die Anschnittsfläche in die Silage eintreten, es kommt zum Luftstress. Durch die hohe Konzentration an energiehaltigen Substanzen wie Restzucker, Stärke, Milchsäure oder Alkohol ist genügend Substrat für luftliebende Gärschädlinge wie Hefen oder Schimmelpilze vorhanden. Diese können mit Hilfe des Sauerstoffs ein rasantes Wachstum an den Tag legen, es entsteht Wärme. Der Vorschub lag im Versuch bei kritischen 1,5 m je Woche.

Die regelmäßigen Temperaturmessungen am Siloanschnitt und im Kern, also in mindestens 50 cm Tiefe, verdeutlichten die beschriebene Nacherwärmungsproblematik der Silagen bei der Entnahme. Vor allem im Bereich des Anschnitts waren vermehrt Temperaturen über dem Richtwert von 20 Grad Celsius zu beobachten.

Geringeren Energiekonzentration ausgleichen

Ab August 2023 startete der vierzehnwöchige Fütterungsversuch, um die Fütterungseignung von Sorghum-Ganzpflanzensilage für Milchkühe im Vergleich zu Maissilage zu prüfen. Der Versuch fand im Boxenlaufstall des Landwirtschaftlichen Zentrums Baden-Württemberg statt, der für die tierindividuelle Erfassung der Futteraufnahme mit Fress-Wiege-Trögen ausgestattet ist. Abbildung 1 skizziert den Versuchsaufbau.

Der Futterwert von Silomais und Sorghum im Ausgangsmaterial ist in Tabelle 1 vergleichend gegenübergestellt. In der Sorghum-Ganzpflanzensilage wurde mit 18 g Zucker je kg Trockenmasse im Vergleich zum Ausgangsmaterial (140 g je kg Trockenmasse) nur noch eine geringe Zuckerkonzentration ermittelt. Ansonsten wurden die im Ausgangsmaterial festgestellten Unterschiede im Futterwert zwischen Mais und Sorghum in den durchsilierten Silagen bestätigt.

Aufgrund der geringen Energiekonzentration der Sorghum-Ganzpflanzensilage (5,4 MJ NEL/kg Trockenmasse) im Vergleich zur Maissilage (6,8 MJ NEL/kg Trockenmasse) wurde die Maissilage in der Versuchsration nur zu 70 Prozent durch Sorghum-Ganzpflanzensilage ersetzt. Um in den beiden Rationen weitestgehend eine gleiche Energiekonzentration und Konzentration an nutzbarem Rohprotein (nXP) zu erreichen, wurde in der Kontrollration außerdem mehr Stroh, in der Versuchsration hingegen kein Rapsextraktionsschrot und mehr von der Schrotmischung (Winterweizen/Wintergerste/Ackerbohnen 40/20/40 Prozent) gefüttert. Neben der Teilmischration wurde Leistungsfutter nach Standardlaktationskurve am automatischen Melksystem, mit unterschiedlichen Kurven für erstlaktierende Kühe und Tiere ab der zweiten Laktation, gefüttert.

Weniger Milch aus dem Grobfutter

Die Ergebnisse zu Futteraufnahme und Milchleistung sind in Tabelle 2 gebündelt. Die Tiere, die mit Sorghum-Ganzpflanzensilage gefüttert wurden, erreichten eine höhere Futteraufnahme und damit war folglich auch deren Nährstoffaufnahme höher. Der Anteil der Trockenmasseaufnahme aus dem Grobfutter war bei diesen Tieren geringer. Grund war der höhere Konzentratfuttereinsatz in der Versuchsration im Vergleich zur Kontrollration.

Die höhere Futteraufnahme der Tiere, die mit Sorghum-Ganzpflanzensilage gefüttert wurden, hatte eine höhere Milchleistung zur Folge, bei gleicher Konzentration an Milchfett und Milcheiweiß (Tabelle 2). Der Milchleistungsunterschied entwickelte sich zügig nach dem Beginn des Verfütterns von Sorghum-Ganzpflanzensilage in der Versuchsgruppe und bestand während der gesamten Testphase fort.

Die Ergebnisse zeigen, dass die hohe Milchleistung in der Behandlung mit Sorghum-Ganzpflanzensilage mit einem deutlich höheren Konzentratfutteraufwand erreicht wurde. Infolgedessen lag die Grobfutterleistung mit rund 30 Prozent der energiekorrigierten Milchmenge (ECM) weit unter den angestrebten 50 Prozent und war gegenüber der Kontrolle deutlich reduziert. Der höhere Konzentratfuttereinsatz und der Verzicht auf Stroh in der Teilmischration mit Sorghum-Ganzpflanzensilage hatte eine geringere Strukturwirksamkeit dieser Ration zur Folge. Die Strukturwirksamkeit wurde im Versuch mittels der physikalisch effektiven Neutral-Detergenzien-Faser (peNDF), der Kombination aus Schüttelboxergebnis (Siebanteile mit Partikellänge über 8 mm) und der Neutral-Detergenzien-Faser-Konzentration in der Ration ermittelt.

Für die Gesamtration ergab sich für die Kühe in der Gruppe mit Sorghum-Ganzpflanzensilage eine peNDF von 197 g je kg Trockenmasse (Tabelle 3). Die peNDF lag damit im Bereich der unteren, kritischen Grenze. In der Kontrolle wurde mit 240 g peNDF über 8 mm in der Gesamtration je kg Trockenmasse die Mindestkonzentration deutlich überschritten. Die hohe peNDF in der Kontrollration könnte mitursächlich für die geringere Futteraufnahme dieser Tiere gewesen sein. Denn eine hohe peNDF bewirkt einen deutlichen Rückgang der Trockenmasseaufnahme wegen steigendem Kauaufwand.

Blausäurekonzentration kann zum Problem werden

Bereits an zahlreichen Einrichtungen in Deutschland und weltweit ist über das Problemfeld einer erhöhten Blausäurekonzentration in Sorghum berichtet worden. Sorghum enthält das cyanogene Glycosid Dhurrin, welches nicht toxisch ist. Infolge einer Zerstörung der Zellstruktur entsteht daraus Blausäure. Die Zerstörung kann beispielsweise durch mechanisches Einwirken, Frost oder den Verdauungsprozess eintreten.

Blausäure ist giftig. Futtermittelrechtlich ist Blausäure ein unerwünschter Stoff. Wird der Höchstgehalt von 57 mg je kg Trockenmasse in einem Futtermittel überschritten, besteht ein Verfütterungsverbot (Richtlinie 2002/32/EG Anhang I). Eine Reduktion der Konzentration im Futter durch Verschneiden ist nicht erlaubt.

Im Ausgangsmaterial wurde der Höchstgehalt mit 77 mg Blausäure je kg Trockenmasse überschritten. Durch die Silierung wurde die Blausäurekonzentration im Vergleich zur Konzentration im Erntematerial leicht verringert. Auch Untersuchungen in Bayern belegen, dass durch die Silierung eine Reduktion der Blausäurekonzentration erwartet werden kann. Allerdings ist nach dem Silieren nicht sichergestellt, dass der Höchstgehalt eingehalten werden kann. So wurde auch am LAZBW der Höchstgehalt in der Sorghum-Ganzpflanzensilage weiter überschritten.

Die Genehmigung für die Durchführung des Tierversuchs wurde dem LAZBW durch das Regierungspräsidium Tübingen erteilt. Nach der oralen Aufnahme wird Blausäure in der Leber abgebaut. Weil die Abbauprodukte im Blut und gegebenenfalls in der Milch nachweisbar sind, wurden im Rahmen des Fütterungsversuchs Blutproben und Milchproben gezogen.

Während des Verfütterns der Sorghum-Ganzpflanzensilage wurde die Gesundheit der Tiere engmaschig überwacht, es wurden keine Vergiftungsanzeichen festgestellt. Die Ergebnisse der Blutproben und Milchproben zeigten, dass das Verfüttern der Sorghum-Ganzpflanzensilage zu keiner höheren Konzentration an Abbauprodukten der Blausäure in Blut und Milch führte. Weil die Tiere täglich 4,9 kg Trockenmasse Sorghum-Ganzpflanzensilage aufnahmen, mit einer Blausäurekonzentration von 68 mg je kg Trockenmasse, lag die Aufnahme bei einer Körpermasse von 761 kg bei 0,4 mg je kg Körpermasse. Die Aufnahme lag folglich deutlich unter der letalen Dosis für Wiederkäuer (1 bis 10 mg je kg Körpermasse).

Unzureichender Kornaufschluss in der Sorghum-GPS

Im ausgewaschenen Kot der mit Sorghum-Ganzpflanzensilage gefütterten Tiere blieben zahlreiche ganze Sorghumkörner zurück, wie Abbildung 2 zeigt.

Folglich war der Kornaufschluss bei der Ernte unzureichend. Der im Labor analysierte Futterwert der Sorghum-Ganzpflanzensilage konnte von den Tieren nicht komplett genutzt werden, weil mit den ganzen Körnern Energie und Nährstoffe verloren gingen.

Höhere Kosten als Mais an Gunst-Standorten

Unter den für Silomais günstigen Anbaubedingungen in Aulendorf lagen die Futterkosten für die Sorghum-Ganzpflanzensilage weit über den Kosten der Maissilage. Folglich war der Einsatz der Sorghum-Ganzpflanzensilage als Futtermittel unter den Aulendorfer Anbaubedingungen im Jahr 2022 nicht preiswürdig. Unter für den Silomais ungünstigeren Anbaubedingungen (Klimawandel) verbessert sich die Preiswürdigkeit der Sorghum-Ganzpflanzensilage.

Hoffnung auf Mehrerträge bei Dürre

Die Silierbarkeit der Sorghum-Ganzpflanzensilage ist, dank der hohen Zuckerkonzentration, vergleichbar mit Silomais. Im Silierversuch ergaben sich gute Gärqualitäten, jedoch mit deutlich erhöhten Alkoholgehalten. Der Einsatz von Siliermitteln, sowohl chemisch als auch biologisch, mit dem DLG-Qualitätssiegel der Wirkungsrichtung 2, verbesserte die aerobe Stabilität der Silagen. Um der Nacherwärmungsproblematik vorzubeugen, sollte zudem bei der Silierung auf eine optimale Verdichtung der Silagen geachtet werden.

Unter den Anbaubedingungen im Versuchsjahr 2022 in Aulendorf hat Sorghum nur teilweise die nötige Abreife erreicht, und sowohl die Erträge als auch die Energiekonzentration sind deutlich geringer als bei Silomais ausgefallen. Wegen des geringeren Futterwerts von Sorghum-Ganzpflanzensilage kann sie Maissilage in Milchkuhrationen nur teilweise, und nur in Kombination mit einem höheren Konzentratfuttereinsatz, ersetzen.

Eine gemeinsame Silierung von Sorghum-Ganzpflanzensilage im Gemenge mit Silomais könnte über den Verdünnungseffekt sicherlich zu einer Reduzierung der Blausäurekonzentration beitragen. Spannend bleibt die Frage, wie die Erträge von Sorghum in sehr trockenen Jahren ausfallen oder in Anbauregionen mit Ernteausfällen durch Schädlinge oder Krankheiten.

In der dritten Projektphase des Projekts „Diversifizierung des Silo- und Energiemaisanbaus“ der Hochschule für Wirtschaft und Umwelt Nürtingen-Geislingen (HFWU) beschäftigte sich der Projektpartner das Landwirtschaftliche Zentrum Baden-Württemberg (LAZBW) in Aulendorf mit den im Text genannten Fragestellungen. Das Projekt wird gefördert durch das Ministerium für Ernährung, Ländlichen Raum und Verbraucherschutz.

• Weitere Inforationen zum Sorghumanbau und -silierversuch finden Sie auf der Internetseite des LAZBW.

• Mehr zum Projekt finden Sie auf der Seite der Hochschule für Wirtschaft und Umwelt Nürtingen-Geislingen.