Klimaschutz beim Rindvieh

• 1) Eine Optimierung der Leistung aus dem Grundfutter ermöglicht eine Reduktion des Kraftfutters, ohne dabei die Produktion zu verringern. Dadurch nehmen die vorgelagerten THG-Emissionen vom Kraftfutter ab. Die Massnahme bedingt jedoch einen hochstehenden und professionellen Futterbau mit einer gewissen Intensität. Dies bringt ein potenzielles Risiko für Nährstoffverluste und somit negative Auswirkungen auf die Biodiversität mit sich. Gleichzeitig wirkt sich eine Reduktion des Kraftfutters grundsätzlich positiv auf die Zielgrössen Biodiversität, PSM und Nährstoffverluste aus. Führt eine Optimierung der Milchleistung aus dem Grundfutter zu einer Zunahme der produzierten Menge auf dem Betrieb, kann die Anzahl Milchkühe bei gleichbleibendem Output reduziert werden. Dies wirkt sich klar positiv auf die THG-Bilanz des Betriebs aus.
• 2) Grundsätzlich beeinflusst der Anteil an eingesetztem Kraftfutter auf dem Betrieb die THG-Bilanz nur leicht. Weiter ist davon auszugehen, dass die Betriebe bei zunehmender Leistung nicht direkt mit einer Reduktion der Tierbestände reagieren würden.
• 3) Die Optimierungsmöglichkeiten bei der Milchleistung aus dem Grundfutter müssen betriebsindividuell angeschaut werden. Am besten mittels Beratung vor Ort.
• 4) Die Massnahme N-Effizienz Fütterung wird aktuell in Zusammenhang mit dem Absenkpfad Nährstoffe (Pa.Iv. 19.475) diskutiert. Für die Minderung von Ammoniak-Emissionen ist die Reduktion der N-Überschüsse in den Ausscheidungen ein wirkungsvoller Hebel.
  Grundsätzlich ist das Thema N-effiziente Fütterung für den gesamten Rindviehsektor relevant. Die Massnahme wird jedoch vor allem im Zusammenhang mit der Milchproduktion diskutiert, weil dort Daten zum Milchharnstoffgehalt im Rahmen der Milchanalysen standardmässig erhoben werden. Der Milchharnstoffgehalt ist ein Indikator für die N-Überschüsse. Er hängt vor allem vom Proteingehalt des Futters ab. Dieser schwankt vor allem bei einer grasbasierten Fütterung über die Saison hinweg stark. Grundsätzlich sollte die Optimierung des Milchharnstoffwertes noch verstärkt bei der Fütterungsberatung berücksichtigt werden.
• 5) Zertifizierte Soja garantiert, dass der Anbau auf Flächen stattfand, die bereits vor 2004 kultiviert wurden und somit keine neuen Flächen gerodet wurden. Durch die Verwendung von zertifizierter Soja verringern sich somit die THG-Emissionen aus der Landnutzungsveränderung.
• 6) Gemäss Alig et al. (2015) verursacht 1 kg zertifiziertes Soja 0.33 kg CO2-Äq, 1 kg nicht-zertifiziertes Soja durchschnittlich 4.31 kg CO2-Äq. Dies sind -3.98 kg CO2eq pro kg zertifizierter Soja, das anstelle von nicht-zertifizierter verwendet wird.
• 7) Der Importanteil an Soja aus verantwortungsvoller Produktion beträgt in der Schweiz bereits 96%. Somit besteht wenig bis kein Ausbaupotential.
• 8) Bei europäischer Soja fand im Gegensatz zu Soja aus Übersee keine Landnutzungsveränderung und damit verbundene Kohlenstofffreisetzung statt. Zudem werden die Emissionen aus dem Transport reduziert (Donau Soja, 2017).
• 9) Der Import von einem kg Donau Soja ist gemäss Ökobilanz von Wolff et al. (2016) mit einem etwa halb so grossen Treibhausgaspotenzial wie jener von zertifizierter Soja aus Brasilien verbunden. Der Hauptgrund liegt bei den unterschiedlich weiten Transportdistanzen.
• 10) Gemäss Angaben von Donau-Soja besteht in Europa das Potential in 10 Jahren den Bedarf an Soja zu 43% zu decken. Zu den Hauptmärkten gehört aktuell die Schweiz. Auch hierzulande gibt es Ausbaupotenzial (Donau Soja, 2017).
• 11) Der synthetische Futterzusatz Bovaer wurde im November 2021 von der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit als wirksam bezüglich der Reduzierung der Methanemissionen aus der enterischen Fermentation eingestuft (EFSA, 2021). Es ist zu erwarten, dass Bovaer als erstes Produkt in der Kategorie der Futtermittel mit positiven Umweltauswirkungen in der EU im Verlaufe des kommenden Jahres (2022) zugelassen wird. Erfolgt eine Zulassung in der EU, wird diese in der Schweiz übernommen.
  Bovaer enthält die organische Verbindung 3-Nitrooxypropanol (3-NOP). Die enterischen CH4-Emissionen werden direkt verringert. Zusätzlich steigt die Futtermitteleffizienz (um mindestens 4%), durch die erhöhte Produktion von Milchfett oder Milchprotein (DSM, 2019).
• 12) Die Wirkungsanalysen, die sich vor allem auf Versuche in TMR-Systemen beziehen, sind vielversprechend. Sie zeigen ein stabiles und hohes Reduktionspotenzial von 20 bis 40%. Die täglichen CH4-Emissionen verringern sich dabei in Abhängigkeit von der Menge des Methaninhibitors im Futter und den Futtermitteln (Dijkstra et al., 2018). Die Wirkung von Bovaer in grasbasierten Systemen sollte weiter untersucht werden. Bovaer hat gegenüber den natürlichen Produkten den Vorteil, dass es nicht in Konkurrenz zur menschlichen Ernährung steht.
• 13) Die Verfütterung von Leinsamen verringert die enterischen CH4-Emissionen direkt. Zudem zeigen Untersuchungen eine Zunahme der Milchleistung pro Tag (Münger et al. 2019).
• 14) Verschiedene Studien, weisen eine Wirkung von 10 bis 25% und teilweise über 40% aus. Für dieses Projekt wird ein mittlerer Wirkungsbereich angenommen, der sich vor allem an der Schweizer Studie von Münger et al. (2019) orientiert. Bezüglich des Wirkungsbereichs sind folgende Punkte festzuhalten:
  • Da die Schweizer Futterrationen gegenüber ausländischen Studien stärker grasbasiert sind und weniger Kraftfutter enthalten, ist mit einer eher tieferen Methanreduktion zu rechnen (Engelke et al., 2019).Der Fettgehalt der Futterration sollte 6-7% nicht übersteigen, da sonst negative Effekte – beispielsweise auf den Futterverzehr – zu erwarten sind (Beauchemin et al., 2008). Meist wird ein Fettzusatz von 3-6% an der Trockensubstanz empfohlen.Die methansenkende Wirkung hängt von der Fettsäurenzusammensetzung, der Aufbereitung (extrudiert, gemahlen, etc.) und den übrigen Komponenten in der Ration ab (Münger et al., 2019).Das THG-Potenzial von 1 kg extrudierter Leinsamen ist mit 1.5 kg CO2eq pro kg deutlich höher als jenes von 1 kg Kraftfutter Milchvieh mit einem RP-Gehalt von 16% (0.5 kg CO2eq). Dies lässt sich vor allem mit den tiefen Erträgen beim Leinanbau erklären (Furrer et al., 2021).
• 15) Agolin basiert auf einer Mischung aus verschiedenen Pflanzenextrakten. Verschiedene Mineralfutterlieferanten bieten Mischungen an, die Agolin enthalten. Mit dem Produkt UFA 295 Biotin ESCF bietet auch UFA ein Mineralfutter mit Agolin an. Die Reduktionsleistungen müssen beim Einsatz des Mineralfuttermittels UFA 295 Biotin ESCF jedoch vollständig an fenaco abgetreten werden. Die Milchproduzentenorganisation mooh lancierte im November 2021 ein Klimaprogramm. Im Rahmen dieses Programms wird der Einsatz von Agolin gefördert. Mooh-Mitglieder können gelistete Mineralfutter einsetzen und die Anwendung anmelden. Über ein zertifiziertes Klimaprogramm wandelt die mooh die Reduktionsleistungen in Klimazertifikate um. Die Erlöse aus dem Verkauf auf dem freiwilligen Markt fliessen an die Produzent:innen zurück. Dadurch können die Kosten gedeckt sowie ein Mehrerlös generiert werden.
  Agolin ist – Stand November 2021 – in der Schweiz sowie auch in der EU nicht als Futtermittelzusatz mit positiver Auswirkung auf die Umwelt (gemäss Futtermittelverordnung) registriert.
• 16) Agolin führt bei einer Zugabe von 1 Gramm ins tägliche Futter zu 10 bis 20% weniger Methanausstoss pro Liter Milch (Belanche et al., 2020; Hart et al., 2019). Die täglichen CH4-Emissionen verringern sich grundsätzlich in Abhängigkeit von der Menge des Methaninhibitors im Futter und den Futtermitteln (Dijkstra et al., 2018).

Fazit Fütterung

Hohe Milchleistungen aus dem Grundfutter haben in der Schweizer Milchproduktion einen hohen Stellenwert und sollten von allen Betriebstypen angestrebt werden. Mit Fokus Klimaschutz ist es das Ziel, aufgrund einer Optimierung der Grundfutterleistungen den Bedarf an Kraftfutter zu reduzieren, ohne dass dadurch weniger produziert wird.

Der klimafreundliche Kraftfuttereinsatz sollte primär zur optimalen Ausnutzung des Grundfutters eingesetzt werden und nicht die unvollständige Ausnutzung des Grundfutters kompensieren. Lebensmittelnebenprodukte sollten für den Rationsausgleich grundsätzlich bevorzugt werden. Eine verstärkte Anwendung von Lebensmittelnebenprodukten in der Rindviehfütterung ist heute aber durch das fehlende Angebot limitiert (Wasem & Probst, 2020).

Kraftfutter, das die tiefsten grauen Emissionen verursacht, ist zu bevorzugen. Die Abklärungen haben gezeigt, dass für den CO2-Fussabdruck der Futterkomponenten vor allem das Ertragspotenzial relevant ist. Aus reiner Klimasicht ist es somit am effizientesten, das Futter dort zu produzieren, wo die Erträge aufgrund der klimatischen Bedingungen und des Standorts hoch sind. Der gleiche Wirkungszusammenhang gilt auch für den Eigenanbau von Kraftfutter. Werden die Futterkomponenten möglichst selbst produziert, verbessern sich absoluten THG-Emissionen des Betriebes, weil weniger Futter importiert wird. Gleichzeitig nehmen die THG-Emissionen im Gesamtsystem zu, da das Ertragsniveau – speziell bei Eiweisskulturen – in der Schweiz meist tiefer liegt als in den Produktionsregionen im Ausland. Bezüglich anderer Zielgrössen der Nachhaltigkeit, wie beispielsweise dem Schliessen von Nährstoffkreisläufen, ist der Eigenanbau sinnvoll.

Soja wird intensiv diskutiert und wurde darum speziell beleuchtet. Die grosse Optimierung bezüglich CO2-Fussabdruck ergab sich durch die Substitution von nicht zertifizierter zu zertifizierter Soja. Heute ist 96% der in der Schweiz eingesetzten Soja aus Übersee zertifiziert. Das Optimierungspotenzial ist ausgeschöpft. Donau Soja – also in Europa angebaute Soja – stellt eine interessante Alternative zu zertifizierter Soja aus Brasilien dar. THG-Emissionen aus dem Transport können reduziert werden. Das Ertragspotenzial liegt jedoch in Europa meist tiefer und daher ist der CO2-Fussabdruck von Donau Soja – je nach Herkunftsland – höher. Bezüglich allgemeiner Nachhaltigkeit ist Donau Soja klar gegenüber zertifizierter Soja aus Übersee zu bevorzugen.

Es zeichnen sich interessante Potenziale bei den methanhemmenden Futtermittelzusätzen ab. Die Zusätze wirken auf unterschiedliche Weise auf die methanogenen Mikroorganismen im Wiederkäuerpansen ein und versprechen grosse bis sehr grosse Emissionsreduktionen aus der enterischen Fermentation. Bei Zusätzen, die zur Herstellung Anbaufläche benötigen (z.B. Leinsamen), sind die Aspekte der Feed-Food-Competition in die Betrachtung miteinzubeziehen.

Alle Zusätze haben tendenziell einen positiven Effekt auf die Leistung der Tiere. Noch offen ist, inwiefern sich der Wiederkäuerpansen an die Zusatzstoffe gewöhnen wird und ob die methansenkende Wirkung bei einer regelmässigen Gabe mit der Zeit abnimmt. Ausserdem wurden die meisten Versuche, bei denen hohe Methanreduktionen erreicht wurden, im Ausland durchgeführt, wo die Rationen tendenziell mehr Kraftfutter enthalten. Weiter beschränken sich die meisten Untersuchungen auf TMR-Betriebe. Der Einsatz sowie die Wirkung in grasbasierten Fütterungssystemen muss noch weiter untersucht werden.

Fütterung: Umsetzung und Erkenntnisse aus den Projekten

AgriCO2ncept Flaachtal

• THG-arme Futterbereitstellung (Soja durch zertifizierte Soja oder andere zugekaufte eiweissreiche Komponenten bzw. durch selbst produzierte THG-arme Futtermittel ersetzten).

IP-Suisse Punktesysteme: Das IP-Suisse Punktesystem Klima- & Ressourcenschutz stellt die Grundanforderungen für die Labelbetriebe dar. Wiesenmilch Produzent:innen müssen neben den Grundanforderungen Massnahmen des Punktesystems Wiesenmilch erfüllen.

Punktesystem Klima- & Ressourcenschutz

• Fütterung von Leinsamen beim Rindvieh & Milchproduktion mit zertifiziertem Soja / ohne Soja

Punktesystem Wiesenmilch

• Sojaverbot
• Weideanteil während der Vegetationsperiode
• Grünfutteranteil (Weide, Frischgrad, Grünmais) während der Vegetationsperiode
• Geringer Kraftfuttereinsatz
• Milchproduktion pro Hektare Raufutterfläche (Ackerland zur menschlichen Ernährung)

• 1) Durch die Verlängerung der Nutzungsdauer von Milchkühen werden die Emissionen der Aufzuchtphase auf mehrere Kälber pro Kuh verteilt. Pro produzierte Einheit entstehen somit weniger Emissionen.
• 2) Nimmt die Nutzungsdauer zu, sinken die THG-Emissionen pro kg ECM leicht. Verschiedene Autoren weisen auf die Relevanz des Koppelproduktes Fleisch hin (Zehetmeier et al., 2017; Haupt et al., 2018). Bei längerer Nutzungsdauer fällt weniger Fleisch durch sogenannte Bankkühe an. Grundsätzlich werden weniger Milchkühe geschlachtet, dafür nimmt bei einer erhöhten Nutzungsdauer die Anzahl Kälber zu. Die Fleischproduktion wird durch diese Verschiebung grundsätzlich reduziert. Bleibt der Fleischbedarf gleich und wird in der Modellierung das fehlende Fleisch durch Fleisch aus Mutterkuhhaltung kompensiert, steigen die THG-Emissionen im Gesamtsystem der Milch- und Fleischproduktion an.
• 3) Bei einer Gesamtbetrachtung der Milch- und Fleischproduktion führt eine hohe Milchleistung bei gleichbleibendem Fleischbedarf zu höheren Emissionen. Wird davon ausgegangen, dass durch eine Steigerung der Lebensleistung für die gleiche Milchmenge weniger Milchkühe benötigt werden, geht dadurch das Koppelprodukt Fleisch aus der Milchproduktion zurück. Somit kann sich – je nach Abgrenzung und Berücksichtigung des Koppelproduktes Fleisch – eine steigende Milchleistung positiv oder negativ auf die Treibhausgasemissionen des Gesamtsystems der Milch- und Fleischproduktion auswirken (Haupt et al., 2018).
• 4) Durch die Verlängerung der Nutzungsdauer von Mutterkühen werden die Emissionen der Aufzuchtphase auf mehrere Kälber pro Kuh verteilt. Pro produzierte Einheit entstehen somit weniger Emissionen.
• 5) Wird bei 30% der Mutterkühe ein Kalb mehr produziert als anhin, würden sich die THG-Emissionen des Gesamtsektors um 29‘600 t CO2-Äq. (29.6 kt), respektive 0,5% reduzieren (Schweizer Bauernverband, 2019).
• 6) Die Aufzuchtemissionen des Muttertiers können auf mehr kg Fleisch verteilt werden.
• 7) Wird das Erstkalbealter reduziert, fallen einerseits weniger Emissionen während der unproduktiven Aufzuchtphase an. Andererseits verlängert sich die produktive Zeit, was sich positiv auf die Lebensleistung des Tieres auswirkt.
• 8) Die Sensitivitätsanalyse mit dem KLIR-Tool (Köke et al., 2021) zeigte, dass der Parameter Erstkalbealter die THG-Emissionen pro kg ECM klar beeinflusst. Nimmt das Erstkalbealter ab, sinken die THG-Emissionen pro kg ECM. Bei einer Abnahme des Erstkalbealters um beispielsweise 20% konnten die Emissionen pro kg ECM um ca. 5% reduziert werden.
• 9) Praxiserfahrungen zeigen, dass auf den Betrieben ein Optimierungspotenzial beim Erstkalbealter vorhanden ist.
• 10) Durch eine Leistungssteigerung pro Milchkuh, verringern sich die Emissionen pro produzierte Einheit. Einen grossen Effekt kann erreicht werden, wenn bei einer Steigerung der Milchleistung pro Tier entsprechend die Tierbestände reduziert werden (Ziel: gleichbleibende Produktion).
• 11) Intensivere Produktionssysteme wirken sich in der Mehrzahl der untersuchten Studien pro kg Milch tendenziell vorteilhaft auf das Treibhauspotenzial aus (Haupt et al., 2018). Auch die Sensitivitätsanalyse mit dem KLIR-Tool (Köke et al., 2021) zeigte, dass der Parameter Milchleistung – unter Berücksichtigung des Koppelprodukts Fleisch auf Ebene Betrieb – die THG-Emissionen pro kg ECM am stärksten beeinflusste: bei einer Zunahme der Milchleistung um beispielsweise 20%, konnten die Emissionen pro kg ECM um ca. 8% reduziert werden. Köke et al. (2021) analysierten auch die Auswirkungen einer Leistungssteigerung auf die Emissionen des Betriebes. Dort zeigten sich gegenteilige Effekte: nimmt die Milchleistung auf dem Betrieb zu, nehmen auch die Gesamtemissionen des Betriebs zu.
  Für den Klimaschutz ist es zwingend notwendig, dass bei der Steigerung der Milchleistung pro Tier auch entsprechend die Tierbestände (im Gesamtsystem) reduziert werden (Ziel: gleichbleibende Produktion). Ansonsten findet eine Produktionsintensivierung und damit verbunden eine Zunahme der Treibhausgasemissionen des Gesamtsektors statt. Bei der Abschätzung des Optimierungspotenzials wurde diesem Punkt Rechnung getragen, indem neben der Leistungssteigerung die Tierzahlen entsprechend reduziert wurden. Mit steigender Leistung sinken die Emissionen pro kg Produkt.
• 12) Eine Leistungssteigerung optimiert die Emissionen pro kg Milch immer (relative Verbesserung, die vorhandenen Emissionen einer Kuh können auf mehr kg Milch verteilt werden). Für einen wirksamen Klimaschutz müssen jedoch auch die absoluten Emissionen des Sektors betrachtet werden. Die gesamthaften landwirtschaftlichen Emissionen werden durch die Massnahme Milchleistung optimieren nur dann positiv beeinflusst, wenn die Tierbestände entsprechend abgebaut werden. Als Zielgrösse könnte festgelegt werden, dass die gesamthaft produzierte Milchmenge nicht zunimmt. Diese Annahme wurde auch bei der Abschätzung des Optimierungspotenzials angewendet.
• 13) Durch Spermasexing werden Kühe gezielt mit weiblichen oder männlichen Spermien besamt. Dadurch soll die Anzahl der weiblichen Kälber auf den tatsächlichen Bedarf für die Remontierung beschränkt und die restliche Kälberproduktion auf männliche Kälber in der Mast ausgerichtet werden (Flessa et al., 2014; Haupt et al., 2018).
• 14) Basierend auf den Studien von Probst et al. (2019) und Schader et al. (2014) wurde im Projekt KlimaStar eine Reduktionsleistung der Massnahme von 1- 6% angenommen. Anzumerken ist, dass die Wirkung der Massnahme stark von der jeweiligen Allokationsmethode abhängt, die verwendet wird.
• 15) Der Einsatz von gesextem Sperma nimmt kontinuierlich zu. 2017-2018 wurde beispielsweise rund 40% der Besamungen bei der Rasse Holstein, 30% bei der Rasse Brown Swiss, 10% bei der Rasse Original Braunvieh und 52% bei der Rasse Jersey mit gesextem Sperma durchgeführt (Agridea, 2018). Bei milchbetonten Rassen ist der Einsatz somit stärker verbreitet als bei Zweinutzungsrassen. Auch die Besamung mit Mastrassen ist verbreitet. Im Durchschnitt über alle Kuhrassen erfolgten 2017-2018 47.1% der Besamungen mit Mastrassen (Agridea, 2018).
• 16) Bei der kombinierten Fleisch- und Milchproduktion sind weniger Tiere für die Produktion gleicher Mengen Fleisch und Milch notwendig. Dies führt zu einem geringerem Futteraufwand und der Minderung der Emissionen.
• 17) Zehetmeier et al. (2012) haben die THG-Emissionen für die gekoppelte Milch- und Fleischproduktion in Deutschland modelliert und gezeigt, dass die THG-Emissionen von Zweinutzungskühen (Deutsches Fleckvieh mit 8000 kg Milchleistung) im Vergleich mit milchorientierten Kühen (Holstein mit 10‘000 kg Milchleistung) bei konstanter Milch- und Fleischproduktion tiefer ausfallen. Die Studie von Probst et al. (2019) zeigte, dass Systeme mit Zweinutzungskühen die bessere THG-Effizienz aufweisen.
  Eine Ausnahme bilden Betriebe mit einer Milchleistung von 10‘000 kg – diese sind effizienter bezüglich THG (Voraussetzung ist gezielte Besamung mit gesextem Sperma, respektive Mastrassengenetik). Da das durchschnittliche Leistungsniveau in der Schweiz klar unter 10‘000 kg Jahresmilchleistung liegt, wird die Massnahme Zweinutzungsrasse als grundsätzlich positiv bewertet. In der Modellierung von Probst et al. (2019) wurde das fehlende Fleisch aus milchbetonten Systemen mit Fleisch aus Mutterkuhhaltung ersetzt. Dies ist korrekt, wenn von einem konstant bleibenden Produktions-, respektive Konsumniveau im Bereich Milch und Fleisch ausgegangen wird (auch Rahmenbedingung in diesem Projekt). Die THG-Belastung von Fleisch aus Mutterkuhhaltung ist hoch. Würde das fehlende Fleisch durch Geflügel, Schwein oder pflanzliche Alternativprodukte ersetzt werden, würden milchbetonte Systeme grundsätzlich positiver bewertet werden. Weil die getroffenen Annahmen für die Modellierung die Ergebnisse relativ stark beeinflussen, wurde der Wirkungsbereich mit Zurückhaltung bewertet.
• 18) Eine quantitative Abschätzung des Optimierungspotenzials wurde nicht berechnet. Die Projekte Mengenmodell Rindvieh und Nutzungsdauer werden relevante Informationen dazu liefern. Da in diesem Projekt die Gesamtsystembetrachtung der Milch- und Fleischproduktion im Zentrum steht und der Konsum tierischer Produkte als konstant angenommen wird, verliert die Massnahme, basierend auf den Arbeiten von Probst et al. (2019), jedoch an Relevanz. Weiter hat sich auch gezeigt, dass die Akzeptanz jeglicher Empfehlungen und Vorgaben bezüglich Rassenwahl sehr tief ist. Aufgrund dieser Ausgangslage wird der Optimierungsbereich mit 0 beurteilt.

Fazit Herdenmanagement

Die Lebtagesleistung ist eine berechnete Grösse, die von verschiedenen Massnahmen abhängig ist. Massnahmen, welche die Lebtagesleistung definieren, wurden in diesem Projekt einzeln beurteilt. Sie sind stark systemabhängig. Wird eine Massnahme umgesetzt, werden dadurch verschiedene Bereiche beeinflusst. Die Massnahmen stehen meist nicht in einem linearen Zusammenhang. Ihre Beziehungen werden von komplexen Wirkungszusammenhängen charakterisiert. Wichtig ist, dass die Auswirkungen der Massnahmen auf das Gesamtsystem der Milch- und Fleischproduktion (auf nationaler Stufe) beurteilt werden.

Klima-Tools sind wertvolle Hilfsmittel, um diese komplexen Beziehungen abbilden zu können. Sie müssen betriebsindividuell angewendet werden. Die Frage, mit welcher Massnahmenkombination im Bereich Herdenmanagement und Fütterung am klimafreundlichsten produziert werden kann, lässt sich entsprechend nicht pauschal beantworten. Letztendlich sind die Optimierungsmöglichkeiten auch von den Strukturen und der Strategie des jeweiligen Betriebs abhängig. Die Erfahrungen aus den Projekten zeigen, dass nur betriebsindividuelle Analysen eine detaillierte Antwort liefern können.

Grundsätzlich sollte eine verlängerte Nutzungsdauer bei Milch- und Mutterkühen gefördert werden. Dabei ist das Aufzeigen der Auswirkungen auf die Fleischproduktion anspruchsvoll. Laufende Projekte, wie das Projekt Rindviehmengenmodell oder das Projekt Nutzungsdauer werden wichtige Erkenntnisse dazu liefern. Wird – wie in diesem Projekt – von einem gleichbleibenden Fleischkonsum ausgegangen, wird die Bilanz massgeblich davon beeinflusst, mit welchem Fleisch die Lücke in der Fleischproduktion aus der Milchproduktion gefüllt wird. Erfolgt die Kompensation mit Fleisch aus Mutterkuhhaltung, können sogar zusätzliche THG-Emissionen entstehen (Probst et al., 2019). Aufgrund aktueller Konsumentwicklungen (z.B. starke Zunahme des Pouletkonsums) ist jedoch nicht davon auszugehen, dass eine vollständige Kompensation mit Fleisch aus Mutterkuhhaltung die Realität am Markt abbildet. Die Massnahme Nutzungsdauer ist beispielhaft dafür, dass verschiedene Klimaschutzmassnahmen erst dann ihr volles Klimaschutzpotenzial entfalten können, wenn sie mit Veränderungen im Konsumverhalten einhergehen.

Die Optimierung der Milchleistung ist eine weitere zentrale Stellschraube, vor allem wenn die Optimierung der Emissionen pro kg Produkt die Zielgrösse ist. Für den Klimaschutz ist es wichtig, dass die absoluten Emissionen durch eine Produktionsintensivierung (=Effizienzsteigerung) nicht zunehmen. Unter der Annahme, dass die Nachfrage gleichbleibend ist, kann bei einer Leistungssteigerung entsprechend die Anzahl der Milchkühe reduziert werden. Dadurch werden THG-Emissionen eingespart und gleichzeitig die Emissionen pro kg Milch optimiert. Die Fleischproduktion wird durch die Massnahme beeinflusst. Werden weniger Milchkühe gehalten, sinkt die Fleischproduktion aus dem Milchsektor. Diese Auswirkungen konnten bei der Quantifizierung nicht berücksichtigt werden. Grundsätzlich ist auch hier von grosser Relevanz, ob und wie das fehlende Fleisch substituiert wird.

Ein tieferes Erstkalbealter führt grundsätzlich zu einer Verlängerung der produktiven Zeit einer Milchkuh. Dies wirkt sich positiv auf die Lebensleistung des Tieres aus. Ein tiefes Erstkalbealter hat grundsätzlich keine Auswirkungen auf den Fleischmarkt. Abschätzungen der Wirkung eines reduzierten Erstkalbealters auf das Gesamtsystem der Milch- und Fleischproduktion liegen keine vor.

Züchterische Massnahmen sind nachhaltig, generationenübergreifend und für einen breiten Einsatz geeignet. Sie sind aber kostenintensiv und nicht sofort wirksam (Bapst, 2019). Wird die Milch- und Fleischproduktion als Gesamtsystem betrachtet ist es wichtig, dass auf Milchbetrieben auch eine effiziente Fleischproduktion angestrebt wird (Probst et al. 2019). Aus Überlegungen des Klimaschutzes sollten Belegungen konsequent gesext, kombiniert mit Mastrassengenetik erfolgen (Probst et al., 2019). Ist die Remontierung das Ziel, sollte die Besamung mit Milchrassengenetik und gesextem Sperma (w) erfolgen. Wird das Kalb nicht zur Remontierung verwendet, sollte mit Mastrassengenetik – im Optimalfall mit gesextem Sperma (m) – besamt werden.

Herdenmanagement: Umsetzung und Erkenntnisse aus den Projekten

AgroCO2ncept Flaachtal

• Züchtung und Herdenführung (bei gleichbleibender Produktionsleistung die Lebensleistung / Nutzungsdauer verlängern, das Erstkalbealter senken, die Laktationszahl erhöhen, die Menge Kraftfutter/kg Milch verringern und der Harnstoffanteil in der Milch senken)

IP-Suisse Punktesysteme : Das IP-Suisse Punktesystem Klima- & Ressourcenschutz stellt die Grundanforderungen für die Labelbetriebe dar. Wiesenmilch Produzent:innen müssen neben den Grundanforderungen Massnahmen des Punktesystems Wiesenmilch erfüllen.

Punktesystem Klima- & Ressourcenschutz

• Erhöhung der Anzahl Laktationen von Milchkühen mittels Zucht und Auslese von durchschnittlich 3.5 auf 4.5 ohne Änderung der Milchleistung

Punktesystem Wiesenmilch

• Herdengesundheit
• Erhöhung der Lebensdauer der Kuhherde

• 1) Durch die Abdeckung der Güllelager wird die Luftbewegung oberhalb der Gülle vermindert und die Emissionen reduziert.
• 2) Gemäss Henzen et al. (2012) weisen geschlossene Behälter oder schwimmende Abdeckungen ein grosses Reduktionspotenzial auf. Alig et al. (2015) bestätigen in ihrer Untersuchung, dass die THG-Emissionen durch die Abdeckung stark reduziert werden. Gleichzeitig zeigte ihre Untersuchung, dass sich die Stickstoffkonzentration in der Gülle durch die Abdeckung erhöht und dadurch die Feldemissionen zunehmen können. Die Feldemissionen fallen in Form des potenten THG Lachgas an. Ist das Güllelager nicht abgedeckt, geht der Stickstoff in Form von Ammoniak verloren. Ammoniak ist ein indirektes THG und hat eine viel geringere Klimawirkung als Lachgas.
  Wird der Hofdünger mit emissionsarmen Ausbringverfahren ausgebracht, kann ein Teil der Lachgasemissionen verhindert und die N-Effizienz gesteigert werden. Wird die gesteigerte N-Effizienz bei der Düngeplanung berücksichtigt und entsprechend weniger synthetischer Stickstoffdünger) ausgebracht, können zusätzliche THG-Emissionen eingespart werden.
• 3) Die Massnahme ist eine anerkannte Technik zur Reduktion von Ammoniakemissionen und bereits weit verbreitet. Das Potenzial ist demnach eingeschränkt (Eugster & Sintermann, 2019). Gemäss Kupper et al. (2018) waren 2015 noch rund 10% der Güllelager nicht abgedeckt.
• 4) Bei der Gülleansäuerung (z.B. durch mineralische oder organische Säuren) wird der pH-Wert herabgesetzt. Sinkt der pH unter 6 wird die Methanproduktion eingestellt.
• 5) Wird dem Güllelager Schwefelsäure zugeführt, können die Methan Emissionen um 60 bis >90% reduziert werden (Kupper, 2020). Gemäss unveröffentlichten Abschätzungen, die im Rahmen der Entwicklung des Projektes KlimaStar gemacht wurden, kann ein Einzelbetrieb seine Methanemissionen aus der Hofdüngerlagerung um 60% reduzieren. Dies würde die THG-Emissionen auf Betriebsebene um rund 12-15% verringern. Um eine erhöhte Methanbildung während der Versauerungsphase zu verhindern, muss der tiefe pH-Wert jedoch schnell erreicht werden (Stierli, 2016).
• 6) Aktuell hat das Verfahren vor allem bei Neubauten mit hoher Tierzahl Potenzial. Würde die gesamte Güllemenge der Schweiz auf einen pH von 5.5 angesäuert werden, wären gemäss Stierli (2016) 90‘000 Tonnen oder 0.07% der jährlich gesamten weltweit produzierten Menge an Schwefelsäure nötig. Auch bei der Verwendung von Milchsäure werden grosse Mengen (10-15 l Säure/m3 Flüssigmist) benötigt (Frosch, 2007).
• 7) Emissionen können durch eine gezielte Düngung und ihre unverzügliche Einarbeitung (z.B. Gülleausbringung mit Schleppschlauch) reduziert werden.
• 8) Ein leicht positiver Effekt tritt vor allem dann auf, wenn der Einsatz von synthetischen Stickstoffdüngern reduziert wird. Dies ist möglich, weil durch die Massnahme Stickstoffverluste reduziert und dadurch mehr pflanzenverfügbarer Stickstoff in der Gülle vorhanden ist. Alig et al. (2015) berechneten in ihrer Ökobilanzstudie, dass die Modellbetriebe durch die Ausbringung ihrer gesamten Gülle mittels Schleppschlauch die THG-Emissionen zwischen 0.2 und 0.9% reduzieren konnten.
• 9) Gemäss Mitteilung von Thomas Kupper (HAFL) wurde – Stand 2019 – noch auf 63% der Flächen die Gülle mit Prallteller ausgebracht. Von diesen 63% könnte die Gülle gemäss Thomas Kupper auf schätzungsweise 70% der Flächen mit emissionsmindernden Ausbringverfahren ausgebracht werden.
• 10) Mineralische Dünger werden ersetzt oder reduziert und indirekt die Produktion von erneuerbaren Energie gefördert. Methanemissionen können verringert werden, wenn der eigene Hofdünger in der Biogasanlage vergärt wird.
• 11) Das Reduktionspotenzial ist stark von der Grösse der Anlage und dem Ausgangsmaterial abhängig (AgroCO2ncept Flaachtal, 2017). Wenn ein Milchbetrieb seine frischen Hofdünger in eine eigene oder benachbarte Biogasanlage führt, kann er mit einer durchschnittlichen jährlichen THG-Reduktion von rund 615 kg CO2eq/Kuh rechnen (gemäss unveröffentlichter Abschätzung im Rahmen des Projektes KlimaStar).
• 12) Im Vergleich zu anderen Ländern werden Hofdünger in der Schweiz kaum zur Energiegewinnung genutzt. Aktuell wird erst 6% (954 TJ Biogas) der gesamten verwertbaren Hofdünger in einer Biogasanlage vergärt (Thees et al., 2017). Gülle stellt daher eine grosse, meist ungenutzte lokal verfügbare Quelle für Bioenergie dar, deren Nutzung angestrebt werden sollte (Burg, Bowman, Haubensak, et al., 2018). Neben den hohen Investitionskosten und der aktuell fehlenden Wirtschaftlichkeit schränkt das mangelnde Co-Substrat das Umsetzungspotenzial ein. Zukünftig müssen zusätzliche Co-Substratquellen erschlossen werden oder eine bessere Vergärung und Energieausbeute ohne zusätzliches Co-Substrat möglich sein. Zudem stellt die Schweizer Betriebsstruktur ein limitierender Faktor für die Gülleverarbeitung zur Biogasproduktion dar (Thees et al., 2017). Das Potential ist über eine grosse Anzahl Betriebe verteilt, was zu einem relativ kleinen Potential auf Ebene des einzelnen Betriebes führt. Daher sollte die Entwicklung von Biogasanlagen im kleinen Massstab verfolgt werden. In Anbetracht der landwirtschaftlichen Strukturen in der Schweiz besteht vor allem Potential für kleine Einzelanlagen mit einem Spitzenwert von ca. 250 GJ Brutto-Biogas pro Jahr sowie für Gemeinschaftsanlagen (Burg, Bowman, Haubensak, et al., 2018).

Fazit Hofdüngermanagement

Die „klassischen“ Massnahmen im Bereich Hofdüngermanagment überzeugen mit ihrer Praxisreife und dem positiven Effekt auf die Reduzierung von Nährstoffverlusten. Das Potenzial für die Reduktion von THG-Emissionen ist bei klassischen Hofdüngermassnahmen wie der emissionsarmen Ausbringung oder Abdeckung von Güllelager eher gering. Die Klimawirkung verstärkt sich, wenn aus den Hofdüngermassnahmen eine Reduktion des eingesetzten Mineraldüngers und eine Erhöhung der N-Effizienz resultiert. Bretscher et al. (2018) haben für die Erhöhung der N-Effizienz Hofdünger ein entsprechend hohes Optimierungspotenzial ausgewiesen (Verhindern der systematischen Ausnutzung der Selbstdeklaration und der flexiblen Toleranzbereiche in der Suisse-Bilanz (ÖLN) sowie Erhöhung des Basis-N-Ausnutzungsgrades der Hofdünger von 60% auf 65%).

Die Massnahmen Gülleansäuerung und die Biogasanlagen versprechen ein grosses Reduktionspotenzial. Die Gülleansäuerung wird in der Schweiz auf wenigen Pilotbetrieben umgesetzt. Es bestehen noch verschiedene Wissenslücken, die aktuell untersucht werden. Grundsätzlich ist die Massnahme mit hohen Investitionen und organisatorischem Aufwand verbunden, was vor allem für kleine Betriebe herausfordernd ist. Die Wirtschaftlichkeit ist aktuell nicht gegeben. Bei den Biogasanlagen wird sich zeigen, wie sich die Fördersituation in Zukunft entwickelt.

Zusätzlich zu den in der Tabelle aufgeführten Massnahmen werden unter Fachpersonen auch die Gülleseparierung und die Güllebelüftung diskutiert. Untersuchungen zeigten, dass die Gülleseparierung beim Rindvieh mehrheitlich zu erhöhten Lachgas- und Methanemissionen führten. Auch für die Reduktion von Ammoniakemissionen zeigt die Massnahme Gülleseparierung kaum Potenzial (Kupper, 2015).

Hofdünger: Umsetzung und Erkenntnisse aus den Projekten

AgroCO2ncept Flaachtal

• Abdeckung Güllebehälter
• Mistlagerung und -kompostierung
• Güllelager im Boden
• Belüftung der Gülle
• Additive Phosphorgips, Milchsäure, PRP
• Biogasanlage mit Blockheizkraftwerk

IP-Suisse Punktesysteme : Das IP-Suisse Punktesystem Klima- & Ressourcenschutz stellt die Grundanforderungen für die Labelbetriebe dar. Wiesenmilch Produzent:innen müssen neben den Grundanforderungen Massnahmen des Punktesystems Wiesenmilch erfüllen.

Punktesystem Klima- & Ressourcenschutz

• Abdeckung des Güllebehälter
• Ausbringung von Gärresten (Biogas)
• Gülleausbringung mit Schleppschlauch

Punktesystem Wiesenmilch

• Handelsdüngereinsatz (N) optimieren

• 1) Durch ein nachhaltiges Beweidungsmanagement kann der Kohlenstoff im Grasland gebunden werden. Bisher wurde keine Weidemassnahme mit dem Ziel Kohlenstoffaufbau in einem Schweizer Klimaprojekt umgesetzt. Auch gibt es noch keine IPCC-Guideline dazu. In der Forschung wird die Frage aktuell stark diskutiert (z.B. beim IPCC und der UNFCCC6).
• 2) Im Rahmen des NFP 68 konnte gezeigt werden, dass Weide- und Waldflächen eine kleine C-Senke sind (Hagedorn et al., 2018). Für die Abschätzung des Wirkungsbereichs sind folgende Informationen aus dem NFP 68 interessant: Intensiv bewirtschaftete Weideflächen wiesen bei den Untersuchungen acht Mal höhere N2O-Emissionen auf als extensiv bewirtschaftete. Ein intensiv bewirtschaftetes Grasland entwickelte sich durch den Umbruch und die Wiederetablierung von einer C-Senke zu einer C-Quelle.
  Wird auf einer ackerbaulich genutzten Fläche auf (Dauer-)Grünland umgestellt, beginnt sich der Kohlenstoffgehalt im Boden aufzubauen. Forschungsergebnisse zeigen, dass davon ausgegangen werden muss, dass sich nach einer gewissen Zeit ein Gleichgewicht beim Kohlenstoffgehalt einstellt. Die Aufbaukapazität des Bodens ist durch eine natürliche Sättigungsgrenze – abhängig von Boden und Standort – begrenzt. In den obersten 30 cm einer ha Dauergrünland sind rund 60 t C gespeichert, unter Ackerland beträgt dieser Wert rund 50 t C (gemäss THG-Inventar). Weiter wird davon ausgegangen, dass die CO2-Aufnahme und –Abgabe von Grasland im Gleichgewicht ist. Somit besteht das Senkenpotenzial grundsätzlich darin, den Bodenkohlenstoff bis zum natürlichen Sättigungsniveau anzureichern.
  Wird die Fläche wieder umgebrochen und ackerbaulich genutzt, wird die Fläche zur Kohlenstoffquelle. Die Wirkung der Massnahme ist allgemein stark systemabhängig. Dies muss bei der Wirkungsabschätzung beachtet werden und erhöht die Komplexität zusätzlich.
• 3) Auch wenn die Methoden zur Quantifizierung der Klimaschutzleistung noch ausstehend sind, kann klar von einem Potenzial für den Klimaschutz ausgegangen werden. Der Aufbau der organischen Substanz im Boden – sei dies auf Acker- oder Dauergrünlandflächen – ist immer positiv für das Klima.
• 4) Fressen Tiere Pflanzenkohle, scheiden sie diese wieder aus. Die Pflanzenkohle gelangt somit mit den Hofdüngern in den Boden. Grundsätzlich gibt es verschiedene Eintragspfade, wie Pflanzenkohle in der Rindviehhaltung angewendet werden kann (Fütterung, als Einstreu im Stall, direktes Einmischen in Hofdünger).
• 5) Der Effekt beim Eintrag über die Fütterung wird als sehr klein bewertet, da die verfütterten Mengen gering sind. In der Rindviehhaltung ist dies jedoch die empfohlene Anwendung.
• 6) Die Massnahme wird bereits heute auf einzelnen Betrieben umgesetzt. Das Interesse nimmt stark zu. Hauptmotivation für den Einsatz ist meist nicht der Klimaschutz, sondern die Tiergesundheit.
• 7) Baumkulturen ermöglichen die ober- und unterirdische Kohlenstoffspeicherung.

Fazit Kohlenstoffspeicherung

Die Kohlenstoffspeicherung durch eine nachhaltige Grünlandnutzung wurde in den bisherigen Schweizer Klimaprojekten noch nicht berücksichtigt. Auch gibt es keine IPCC-Guideline dazu. In der Forschung wird die Frage aktuell stark diskutiert (z.B. beim IPCC und der UNFCCC).

Wird auf einer ackerbaulich genutzten Fläche auf (Dauer-)Grünland umgestellt, beginnt sich der Kohlenstoffgehalt im Boden aufzubauen. Forschungsergebnisse zeigen, dass davon ausgegangen werden muss, dass sich nach einer gewissen Zeit ein Gleichgewicht beim Kohlenstoffgehalt einstellt. Die Aufbaukapazität des Bodens ist somit durch eine natürliche Sättigungsgrenze – abhängig von Boden und Standort – begrenzt. Weiter wird davon ausgegangen, dass die CO2-Aufnahme und –Abgabe von Grasland im Gleichgewicht sind. Somit besteht das Senkenpotenzial grundsätzlich darin, den Bodenkohlenstoff bis zum natürlichen Sättigungsniveau anzureichern. Wird die Fläche wieder umgebrochen und ackerbaulich genutzt, wird die Fläche zur Kohlenstoffquelle.

Es gibt verschiedene Eintragspfade, wie Pflanzenkohle in der Rindviehhaltung angewendet werden kann (Fütterung, Einstreu im Stall, direktes Einmischen in Hofdünger). Grundsätzlich ist eine Kaskadennutzung anzustreben. Die Anwendung mit dem höchsten Synergiepotenzial ist in der Rindviehhaltung die Fütterung. Fressen die Tiere Pflanzenkohle, scheiden sie diese wieder aus. Die Pflanzenkohle gelangt somit mit den Hofdüngern in den Boden. Der Sequestrierungseffekt beim Eintrag über die Fütterung wird als sehr klein bewertet, da die verfütterten Mengen gering sind. Die Massnahme wird bereits heute auf einzelnen Betrieben umgesetzt. Das Interesse ist stark zunehmend. Hauptmotivation für den Einsatz ist nicht der Klimaschutz, sondern die Tiergesundheit. Verbesserungen bei der Tiergesundheit sind jedoch auch fürs Klima positiv, da die Effizienz steigt. Dies macht die Massnahme trotz geringer Klimaschutzwirkung interessant. Wichtig ist, dass die Pflanzenkohle gemäss Bewilligungsvorgaben produziert und eingesetzt wird. In der Tierhaltung sollte konsequent nur zertifizierte Pflanzenkohle (EBC-Zertifikat) eingesetzt werden.

Agroforstsysteme bieten eine weitere interessante Möglichkeit, um Kohlenstoff auf landwirtschaftlichen Nutzflächen zu fixieren. Das Potenzial für Agroforstsysteme sollte einzelbetrieblich analysiert werden. Die Erfahrungen in den Projekten zeigen, dass bei fehlender Fachkenntnis ungewollte Probleme entstehen können (z.B. Wasser- und Nährstoffkonkurrenz). Agroforstsysteme lassen sich grundsätzlich gut in begleiteten Projekten fördern.

Kohlenstoffspeicherung: Umsetzung und Erkenntnisse aus den Projekten

AgroCO2ncept Flaachtal

• Pyrolyseanlage (zur Herstellung von Pflanzenkohle als C-Senke)
• Einbringen von Pflanzenkohle
• Speicherung durch Gehölzpflanzen und Agroforstwirtschaft

IP-Suisse Punktesysteme : Das IP-Suisse Punktesystem Klima- & Ressourcenschutz stellt die Grundanforderungen für die Labelbetriebe dar. Wiesenmilch Produzent:innen müssen neben den Grundanforderungen Massnahmen des Punktesystems Wiesenmilch erfüllen.

Punktesystem Klima- & Ressourcenschutz

• Etablierung eines Agroforstsystems
• Ausbringung von Pflanzenkohle

• 1) Über den Einbau eines Vakuumsensors in die Vakuumleitungen kann die Drehzahl des Elektromotors mit einem Frequenzumformer laufend dem exakten Vakuum-Bedarf der Melkanlage angepasst werden, wodurch sich Strom sparen lässt. Zusätzlich sind die Lärm- und Erschütterungsbelastungen im Melkbereich geringer.
• 2) Mittels Wärmerückgewinnung kann die aus der Kühlung der Milch entzogene Wärme für die Erhitzung des Reinigungs- und Brauchwassers verwendet werden und Energie gespart werden.

Fazit Energienutzung

Im Bereich Energie wurden die Massnahmen Frequenzumformer bei den Melkanlagen sowie die Wärmerückgewinnung bei der Milchkühlung analysiert. Die Abschätzung des Optimierungspotenzials erfolgte anhand grober Annahmen.
Wie erwartet stellen Energiemassnahmen einen sehr kleinen Hebel dar, um THG-Emissionen zu reduzieren. Nichtsdestotrotz ist die Erhöhung der Energieeffizienz heutzutage eine wichtige Zielgrösse. Das geringe Potenzial für den Klimaschutz sollte der Umsetzung dieser Massnahmen nicht zu stark im Wege stehen. Zumal die Massnahmen grundsätzlich keine ungünstigen Auswirkungen auf andere Umweltbereiche verursachen. Weiter gibt es verschiedene Förderprogramme, welche die Erhöhung der Energieeffizienz in der Landwirtschaft fördern. Dies zeigt die Wichtigkeit und das offene Potenzial im Energiebereich.

Energienutzung: Umsetzung und Erkenntnisse aus den Projekten

AgroCO2ncept Flaachtal

• Isolation Gebäudehülle
• Generelle Energiesparmassnahmen
• Energieeffiziente Behälter und Anlagen, Abwärmenutzung
• Verbrauchseffiziente Maschinen
• Überbetrieblicher Einsatz und Wartung von Maschinen
• Photovoltaik

IP-Suisse Punktesysteme: Das IP-Suisse Punktesystem Klima- & Ressourcenschutz stellt die Grundanforderungen für die Labelbetriebe dar. Wiesenmilch Produzent:innen müssen neben den Grundanforderungen Massnahmen des Punktesystems Wiesenmilch erfüllen.

Punktesystem Klima- & Ressourcenschutz

• Bezug von Ökostrom
• Verminderung des Treibstoffbedarfs
• Optimale Maschinenauslastung
• Installation einer Photovoltaikanlage
• Frequenzumformer Melkanlage
• Wärmerückgewinnung Milchkühlung
• Installation von Sonnenkollektoren