Forschung

Unsere Arbeitsgruppe forscht primär zur nachhaltigen Ernährung landwirtschaftlicher Nutztiere, insbesondere von Wiederkäuern, Schweinen und Geflügel. Im Mittelpunkt steht die Entwicklung von Fütterungskonzepten, die zur Reduktion der Nahrungs- und Flächenkonkurrenz sowie der Ressourcenschonung und Kreislaufwirtschaft beitragen – etwa durch die Maximierung des Einsatzes nicht-essbarer Biomasse, die vom (Dauer-)Grünland und/oder Koppelprodukten der Lebensmittelverarbeitung stammt.

Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Forschung zur Futtermittelkonservierung, insbesondere der Konservierung alternativer Proteinquellen (z. B. Insektenprotein). Ebenso im Fokus ist die Entwicklung von innovativen Konservierungsverfahren, etwa auf Basis von Enzymkomplexen anaerober Pansenpilze zur ‚post-harvest‘ Steigerung der Grobfutterqualität oder der gezielten Erhöhung der Bioverfügbarkeit von Mineralstoffen durch organische Säuren.

Im Kontext des Klimawandels werden Fütterungsstrategien zur Anpassung der Tierernährung an eine knappere Verfügbarkeit von hochwertigen Futtermitteln und Wasser entwickelt. Zudem erforschen wir den Einfluss zunehmender Stressoren in der Erzeugung tierischer Lebensmittel, wie Hitzestress oder die vermehrte Exposition gegenüber verschiedenen Kontaminanten. In diesem Zusammenhang widmen wir uns gezielt der Futtermittelsicherheit mit dem Fokus auf Mykotoxinen im Sinne des One-Health-Ansatzes.

Unsere Forschung basiert auf einem breiten Methodenspektrum der Futtermittelkunde, kombiniert mit in vitro- und in vivo-Modellen, sowie der interdisziplinären Arbeit an Schnittstellen mit verschiedenen Fachgebieten – insbesondere der Mikrobiologie, Agrartechnik, Tierzucht, Veterinärmedizin, sowie den Ernährungs- und Lebensmittelwissenschaften.

Dissertationsprojekte

Stickstoff (N) wird in Milchviehbetrieben nicht optimal genutzt. Grünlandaufwüchse liefern regional erzeugte und kostengünstige Futtermittel mit einem großen Potenzial für eine bessere N-Nutzung. Durch die Konservierung kommt es jedoch zu einer Verringerung des Proteinwerts, welche zwar nicht vollständig zu unterbinden, aber durch verschiedene Faktoren beeinflussbar ist. In diesem Projekt sollen zwei verschiedene Ansätze zur Steigerung der Protein- und Energieversorgung von Wiederkäuern vergleichend mit unterschiedlich konservierten Gräsern und Leguminosen untersucht werden. Ziel ist, mit Hilfe verschiedener analytischer Wege die produzierten Futtermittel umfangreich zu charakterisieren. Da ein wichtiger Faktor in der tierischen Erzeugung die Höhe der Futteraufnahme ist, werden anschließend die Konservate genutzt, um in Präferenz- und Fütterungsversuchen mit Ziegen die Akzeptanz der Futtervarianten sowie Auswirkungen auf Futteraufnahme und Milchleistung zu untersuchen. Auf diese Weise ergibt sich ein umfassendes Bild von den Effekten der verschiedenen Ansätze, den Proteinwert von Grünfutterkonservaten zu beeinflussen, so dass Empfehlungen für die landwirtschaftliche Praxis gegeben werden können (OptiKons).

Gefördert durch Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages.

Entwicklung eines praxistauglichen laboranalytischen Ansatz zur Schätzung der standardisierten praecaecalen Verdaulichkeit des Rohproteins (spcVXP) und der Aminosäuren (spcVAS) von Futtermitteln beim Schwein. Dies ermöglicht die Verwendung feinsamiger Leguminosen in einer nachhaltigen, leistungsbezogenen und N-reduzierten Proteinversorgung in der tierischen Erzeugung unter Berücksichtigung spezifischer Eigenschaften und der Variationsbreite im Proteinwert. Bestehende Datenlücken werden geschlossen; dies hat positive Auswirkung auf die Nutzung, Akzeptanz und Wirtschaftlichkeit von Leguminosen. Durch den Vergleich von in vivo- mit laboranalytischen Ergebnissen kann eine spcVAS-Schätzgleichung abgeleitet werden. Anhang des umfangreichen Datenpools der laboranalytisch abgeleiteten spcVAS wird eine NIRS-Kalibration erstellt, die eine schnelle, praxistaugliche, kostengünstige Proteinbewertung und somit eine N-optimierte Fütterungsstrategie ermöglicht. So können heimische Leguminosen in eine effiziente Fütterungsstrategie integriert werden, wodurch die Ansprüche der Tiere (Tiergesundheit), die wirtschaftlichen (flexible Rationsplanung, optimierte Produktionsprozesse) und umweltpolitischen (Reduzierung von Treibhausgasen und Nitrat in Gewässer, optimierte Stoffstrombilanz) Erfordernisse sowie gesellschaftliche Erwartungen (Ökologie, Verzicht auf Tierversuche und GMO-Soja) in Einklang gebracht werden (KLEE).

Gefördert durch Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages.

Sojaextraktionsschrot zählt zu den bedeutsamsten Proteinfuttermitteln in der europäischen Geflügel- und Schweinehaltung. Der Einsatz dieser Körnerleguminose gerät jedoch zunehmend in die Kritik, insbesondere aufgrund der starken Importabhängigkeit aus Übersee („Protein gap“), ökologisch bedenklicher Anbaubedingungen und der gesellschaftlichen Skepsis gegenüber gentechnisch veränderten Pflanzen. Der heimische Soja-Anbau reicht jedoch bislang nicht aus, um die bestehende Nachfrage zu decken. Auch der Einsatz alternativer heimischer Eiweißpflanzen und Ölsaaten ist durch die geringere Proteinwertigkeit sowie antinutritive Inhaltsstoffe begrenzt. 
Vor diesem Hintergrund gewinnen Insektenlarven der Art Hermetia illucens als vielversprechende alternative Proteinquelle zunehmend an Bedeutung. Die standardmäßige Trocknung der Insektenlarven zur Erzielung eines lagerfähigen Futtermittels ist jedoch durch einen sehr hohen Energieaufwand gekennzeichnet und senkt folglich die Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit. Eine mögliche Lösung könnte die effiziente Konservierung der Larven durch Silierung oder Säurekonservierung bieten. In diesem Projekt werden deshalb umfassende Untersuchungen zur Konservierung von unbehandelten sowie entfetteten Hermetia illucens Insektenlarven durchgeführt. 
Dabei wird geprüft, wie sich unterschiedliche Co-Substrate und Konservierungszusätze auf den Konservierungserfolg, das Nährstoffprofil, die hygienischen Eigenschaften sowie die Akzeptanz der Tiere auswirken. Ziel des Projekts ist es, ein zukunftsfähiges, nachhaltiges und lagerfähiges Futtermittel auf Insektenbasis zu entwickeln, welches als alternative Proteinquelle in der Geflügel- und Schweinefütterung eingesetzt werden kann (SiLarve). 

Gefördert durch BIOS Science Austria - Verein zur Förderung der Lebenswissenschaften im Rahmen der Erreichung der Globalen Nachhaltigkeitsziele „UN Sustainable Development Goals“


Förderung durch das Bundesministerium für Landwirtschaft, Ernährung und Heimat


Die Förderung des Vorhabens erfolgt (bzw. erfolgte) aus Mitteln des Bundesministeriums für Landwirtschaft, Ernährung und Heimat (BMLEH) aufgrund eines Beschlusses des deutschen Bundestages. Die Projektträgerschaft erfolgt (bzw. erfolgte) über die Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE) im Rahmen des Programms zur Innovationsförderung.

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Weitere Forschungsprojekte

Erstmalig soll ein praxistauglicher Ansatz zur Schätzung der standardisiert praecaecal verdaulichen Aminosäuren (pcvAS) von Futterkomponenten beim Geflügel entwickelt werden. Dies ermöglicht die Verwendung von Leguminosen für eine nachhaltige, leistungsbezogene und N-reduzierte Proteinversorgung in der tierischen Erzeugung unter Berücksichtigung der spezifischen Eigenschaften und der bestehenden Variationsbreite im Proteinwert zwischen Sorten, Standorten, etc. Bestehende Datenlücken werden geschlossen, was positive Auswirkung auf die Nutzung, Akzeptanz und Wirtschaftlichkeit von Leguminosen hat. Proteinquellen werden durch die nicht an Neutral- bzw. Säure-Detergenzien-Faser gebundenen Aminosäuren charakterisiert. In Zukunft kann somit eine schnelle, praxistaugliche, kostengünstige Proteinbewertung und eine N-optimierte Fütterungsstrategie ermöglicht werden, in der heimische u.a. speziell behandelte Futtermittel durch präzise abgestimmte Kombination verschiedener Proteinquellen und Getreide bzw. gezielte AS-Supplementierung eingesetzt werden. Es steht ein einmaliger Probenpool von bisher 200 Futterkomponenten (Leguminosen, SES, unterschiedliche Behandlung/Genotyp, Getreide) und 100 Leguminose enthaltenden Mischungen zur Verfügung, deren pcvAS beim Geflügel in vivo (Rodehutscord et al. 2004; Rezvani et al. 2008) bestimmt wurde. Dies ermöglicht heimische Leguminosen in einer effizienten Fütterungsstrategie zu etablieren, wodurch die Ansprüche der Tiere (Tiergesundheit), die wirtschaftlichen (flexible Rationsplanung, optimierte Produktionserzeugung) und umweltpolitischen (Reduzierung von Treibhausgasen und Nitrat in Gewässer, optimierte Stoffstrombilanz) Erfordernisse sowie die gesellschaftlichen Erwartungen (Ökologie, Verzicht auf Tierversuche und GMO-Soja) in Einklang gebracht werden.

Luzerne (Medicago sativa L.) zählt zu den bedeutendsten Futterpflanzen in der Wiederkäuerfütterung und versorgt diese vornehmlich mit Rohprotein, Energie, Calcium und Struktur. Im Verlauf der Vegetationsperiode verändern sich jedoch die Anteile der Inhaltsstoffe deutlich: Während der Rohproteingehalt abnimmt, steigt der Anteil an Zellwandbestandteilen (NDF). Dies hat direkte Auswirkungen auf den Futterwert, der im Laufe der Pflanzenentwicklung folglich abnimmt. Auf der anderen Seite wird ein möglichst hoher Biomasseertrag zum Zeitpunkt der Ernte angestrebt, der mit fortschreitendem Pflanzenwachstum stetig zunimmt. Die zentrale Herausforderung besteht somit darin, unter Berücksichtigung beider Aspekte (Futterwert & Biomasseertrag), den optimalen Erntezeitpunkt zu bestimmen. Vor allem heterogene Bestandsentwicklungen, die durch abiotische und biotische Einflüsse bedingt sind, erschweren eine einheitliche Bewertung großflächiger Luzernebestände. An dieser Stelle setzt das vorliegende Forschungsvorhaben an, das den Einsatz von UAV-gestützten Drohnensystemen zur objektiven und flächendeckenden Erfassung des Bestandszustands untersucht. Mithilfe von Kameras und LiDAR-Scannern werden regelmäßig Punktwolken erhoben, die die Entwicklung der Bestände detailliert dokumentieren. Parallel dazu erfolgen direkte Probenahmen der Pflanzen zur Bestimmung klassischer Futterwertparameter, insbesondere der Rohprotein- und NDF-Gehalte. Ziel dieser Forschung ist es, die Korrelation zwischen UAV-basierten Aufwuchsvariablen und den Futterwertkenngrößen zu analysieren, um praxistaugliche Entscheidungsgrundlagen für den optimalen Erntezeitpunkt zu schaffen.

Das Projekt ist eine Kooperation der Arbeitsgruppe Tierernährung mit der Arbeitsgruppe Geodäsie bzw. dem Bonner Exzellenzcluster PhenoRob („Robotics and Phenotyping for Sustainable Crop Production“) am Campus Frankenforst.

Abgeschlossene Dissertationen 

2024
Ziade Abraha Kahsay
Chemical composition and in vitro evaluation of the feeding value of brewery by-products for ruminants - An ethiopian perspective.
Dissertation, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, 2024.

Deitmers, Jan-Helge
Quantitative evaluation of ruminal nutrient degradation using in situ and in vitro methods.
Dissertation, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, 2024.
https://bonndoc.ulb.uni-bonn.de/xmlui/handle/20.500.11811/12084

Schmitz, Klara Theresa
Analytical and nutritional evaluation of rye grain in diets for growing pigs.
Dissertation, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, 2024.
https://hdl.handle.net/20.500.11811/11340


2023
Enke, Nick
Drinking behaviour of Ilamas (Lama glama) and horses (Equus caballus) in response to saline drinking water.
Dissertation, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, 2023.
https://hdl.handle.net/20.500.11811/10722


2020
Denißen, Jana
Fütterungsstrategien zur Optimierung der Energie- und Nährstoffversorgung laktierender Milchkühe.
Dissertation, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, 2020.
https://hdl.handle.net/20.500.11811/8569

Schemmer, Ralph
Phosphorus digestibility and metabolizable energy concentrations of contemporary cereal grain varieties fed to growing pigs.
Dissertation, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, 2020.
https://hdl.handle.net/20.500.11811/8907


2019
Scherer, Rebecca
Impact of ensiling conditions on formation of biogenic amines in grass and legume silages and feed intake behaviour of goats.
Dissertation, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, 2019.
https://hdl.handle.net/20.500.11811/7991

Rombach, Markus
Differentiated identification of behavioral elements during herbage intake – a tool for intake estimation of grazing dairy cows.
Dissertation, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, 2019.

Hartinger, Thomas Dietmar Said
Effects of pre-ensiling treatments on quality of lucerne silages, in vitro rumen fermentation and microbiota composition.
Dissertation, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, 2019.
https://hdl.handle.net/20.500.11811/8027


2018
Brüning, Dave
The effect of air exposure before and after ensiling on maize silage quality and dietary choice by goats.
Dissertation, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, 2018.
https://hdl.handle.net/20.500.11811/7352

Rauen, Anna Christina
Nachhaltigkeitsbewertung in der Rinderhaltung – Entwicklung eines indikatorenbasierten Systems zur Bewertung der Fütterung.
Dissertation, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, 2018.


2017
Böttger, Christian Georg
Laboratory evaluation of the nutritional value for ruminants of European distillers dried grains with solubles.
Dissertation, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, 2017.

Trautwein, Julia
Lucerne silage for high yielding dairy cows – evaluation of the nutritional value using chemical and in vivo methods.
Dissertation, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, 2017.
https://hdl.handle.net/20.500.11811/7325

Kontakte

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Prof. Dr. Thomas Hartinger

Professur Tierernährung
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Dr. Saskia Kehraus

Laborleitung AG Tierernährung
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