In Vivo Digestibility, In Vitro Gas Fermentation and Enteric Methane Values of Sunn Hemp’s  (Crotalaria juncea L.) as Affected by Cutting Stages

Wiederkäuer, wie etwa Schafe und Rinder, besitzen ein einzigartiges Verdauungssystem, das auf einer geschäftigen Gemeinschaft von Mikroben beruht, die in ihren Mägen leben, um zähes Pflanzenmaterial aufzuspalten. Diese Mikroben fermentieren die Nahrung, setzen Energie für das Tier frei und produzieren Gase als Nebenprodukt. Eines dieser Gase, Methan, ist ein potenter Beitrag zum Klimawandel, und seine Produktion ist eng mit der Art der Pflanze verknüpft, die das Tier frisst. Junge, blättrige Pflanzen sind im Allgemeinen leichter für Mikroben verdaulich und produzieren weniger Methan, während ältere, zähere Pflanzen mit mehr faserigen Stängeln mehr Aufwand beim Abbau erfordern, was oft zu höheren Methanemissionen führt. Da die weltweite Nachfrage nach nachhaltiger Viehwirtschaft wächst, ist die Suche nach Futterpflanzen, die eine hohe Nährstoffqualität bieten und gleichzeitig die Umweltbelastung minimieren, für Landwirte und Wissenschaftler gleichermaßen zu einem kritischen Ziel geworden.

In einer kürzlich durchgeführten Studie im mediterranen Klima von Izmir, Türkei, untersuchten Forscher eine tropische Leguminose namens Sonnenhemp (Sunn Hemp), um den besten Erntezeitpunkt für die Verwendung als Tierfutter zu ermitteln. Die Pflanze ist für ihr schnelles Wachstum und ihre Fähigkeit bekannt, den Boden anzureichern, aber ihr Wert als Futter ändert sich drastisch, sobald sie reift. Die Wissenschaftler kultivierten die Nutzpflanze und ernteten sie in vier verschiedenen Entwicklungsstadien: als die Pflanze erste Knospen zeigte, als die Hälfte der Blüten offen war, als alle Blüten voll aufgeblüht waren und als die Pflanze begann, Samen zu bilden. Sie fütterten dann Proben aus jeder dieser vier Ernten an eine kleine Gruppe von Schafen, um zu messen, wie gut die Tiere die Nahrung verdauen konnten und wie viel Gas die Pflanze während der Fermentation produzierte.

Die Ergebnisse zeigten eine klare und signifikante Verschiebung des Nährstoffprofils der Pflanze mit zunehmendem Alter. Bei der frühesten Ernte war die Pflanze reich an Protein und enthielt etwa 16 Prozent Rohprotein, was ein lebenswichtiger Nährstoff für das Wachstum der Tiere ist. Doch während sich die Pflanze in Richtung des Samenbildungsstadiums bewegte, sank dieser Proteingehalt auf etwa 13 Prozent. Gleichzeitig wurde die Pflanze viel zäher. Der Anteil an faserigem Material, das wie ein Skelett für die Pflanze wirkt, stieg von etwa 64 Prozent beim ersten Schnitt auf über 84 Prozent beim letzten Schnitt an. Diese strukturelle Veränderung machte die Pflanze für die Schafe deutlich schwerer verdaulich. Die Tiere konnten etwa 71 Prozent der Trockensubstanz aus der ersten, jüngsten Ernte absorbieren, aber diese Verdaulichkeit sank auf etwa 50 bis 55 Prozent für die älteren, reiferen Pflanzen. Folglich sank auch die Energie, die die Tiere aus dem Futter extrahieren konnten, drastisch von einem Höchstwert von 10,67 Megajoule pro Kilogramm beim ersten Schnitt auf nur noch 7,07 Megajoule beim letzten.

Über die Verdauung hinaus untersuchte die Studie, was im Magen des Tieres während des Fermentationsprozesses geschah. Als die Forscher die Pansenumgebung im Labor simulierten, stellten sie fest, dass die jüngsten Pflanzen in den ersten Stunden viel schneller abgebaut wurden als die älteren, faserigen Pflanzen. Wichtiger noch: Die Art der produzierten Gase änderte sich mit dem Alter der Pflanze. Die Fermentation der älteren, reifen Pflanzen führte zu einer höheren Produktion einer spezifischen Säure namens Essigsäure, die dafür bekannt ist, die Entstehung von Methan auszulösen. Infolgedessen stiegen die berechneten Methanemissionen von etwa 10 Mol pro Mol flüchtiger Fettsäuren beim ersten Schnitt auf fast 14 Mol beim vierten Schnitt. Dies deutet darauf hin, dass die Fütterung von älterem Sonnenhemp nicht nur weniger Energie für das Tier liefert, sondern auch zu einer größeren Freisetzung von Treibhausgasen führt.

Die Studie kommt zu dem Schluss, dass Sonnenhemp eine exzellente, hochwertige Futterquelle ist, aber nur, wenn er früh geerntet wird. Der erste und zweite Schnitt bieten überlegene Protein- und Energiewerte bei gleichzeitig niedrigen Methanemissionen, was sie ideal für eine produktive Viehhaltung macht. Im Gegensatz dazu verwandelt das Warten, bis die Pflanze vollreif ist oder Samen bildet, sie in ein minderwertiges Futter, das schwerer verdaulich und umweltbelastender ist. Während die reife Pflanze noch als Grobfutterfüllstoff für weniger anspruchsvolle Tiere einen Wert besitzt, legen die Daten nahe, dass Landwirte zur Maximierung der Tierleistung und zur Minimierung der Umweltbelastung der Ernte während der frühen vegetativen Stadien dieser Kultur vorrangig Bedeutung beimessen sollten.