Fytas och rena aminosyror i foder till grisar för att minska utsläpp av fosfor och kväve - Tillämpning idag och potential i framtiden

Transkript

1 Projekt i kursen Agrosystem LB0059 HT 2011 Sveriges Lantbruksuniversitet Fytas och rena aminosyror i foder till grisar för att minska utsläpp av fosfor och kväve - Tillämpning idag och potential i framtiden Sophia Isberg Christina Eliasson Hanna Berntsson Foto: Sophia Isberg Projektbeställare: Margareta Nord-Karlsson, Hushållningssällskapet Skaraborg Handledare: Leif Göransson, Husdjurens utfodring och vård, Sveriges Lantbruksuniversitet Uppsala

2 INNEHÅLLSFÖRTECKNING ABSTRACT... 1 SAMMANFATTNING... 1 INTRODUKTION... 1 SYFTE OCH MÅL... 3 LITTERATURSTUDIE... 3 Miljöpåverkan... 3 Råvarornas innehåll av fosfor, fytas och aminosyror... 4 Grisens utnyttjande av fosfor och aminosyror... 5 Effekter av olika fodersammansättningar... 6 Mikrobiellt framställt fytas och rena aminosyror... 9 Andra fodertillsatser och bindning av lättflyktigt kväve Potential i framtiden MATERIAL OCH METODER Foderblandningar Beräkning av gödselvärden Beräkningsmodellen NPK-nyckeln för rådgivare RESULTAT DISKUSSION SLUTSATS REFERENSLISTA... 16

3 ABSTRACT When pigs are fed nutrients that excess their nutritional needs, nutrients are partly excreted in manure. Spread manure containing high amounts of nitrogen (N) and phosphorus (P) can cause environmental problems such as acidification, eutrophication and global warming. Pigs demand essential amino acids and P. In order to meet the demands of essential amino acids an excessive feeding of crude protein (CP) is often practiced. The digestibility of P is limited since the crop storage form, called phytate, is unavailable to the pig without the enzyme phytase. To include synthetic amino acids or microbial phytase in the feed generates possibilities to be able to adjust the feed after the nutritional demands of the pig. When CP and undigested P are decreased the amount of N and P in manure is limited. This will decrease the impact on the environment. In this study feed mixtures, with altered amounts of CP with and without phytase, have been tested and calculated to obtain the amount of N, P and K in manure, according to calculation methods applied in Denmark. The results show a decreased amount of P in manure with an inclusion of microbial phytase and a decreased amount of N, P and K in manure when CP is decreased in the feed for pigs in all stages of the production. Farms with better production results also have lower amounts of N, P and K in manure. A calculation model has been developed with the purpose to enable calculations of the nutrients in manure according to farm-specific conditions. SAMMANFATTNING Då grisar utfodras med näringsämnen utöver behov utsöndras en del av dessa via gödseln. Gödselgivor innehållandes stora mängder kväve (N) och fosfor (P) kan orsaka miljöproblem som försurning, övergödning och klimatpåverkan då den sprids på fält. Grisen har behov av essentiella aminosyror och P. För att tillgodose grisens behov av essentiella aminosyror förekommer det att de överutfodras med råprotein (RP). Smältbarheten av P är begränsad eftersom växtens lagringsform fytat inte är tillgänglig för grisen utan enzymet fytas. Att inkludera rena aminosyror och mikrobiellt fytas utgör möjligheter att bättre anpassa fodret efter grisens behov. Då RP-halten och andelen otillgängligt P minskar kan mängden N och P i gödsel begränsas. Detta har stora fördelar för miljön. I denna studie har foderblandningar med olika halter RP och med eller utan mikrobiellt fytas testats för beräkning av mängden N, P och K i gödsel enligt de beräkningsformler som används i Danmark. Resultaten visar att mängden P i gödsel minskar då mikrobiellt fytas inkluderas i foderblandningen och att mängden N, P och K i gödsel minskar då RP-halten i fodret är lägre för grisar i samtliga åldrar. Besättningar med bättre produktionsresultat erhåller också lägre mängder N, P och K i gödseln. En beräkningsmodell, kallad NPK-nyckeln har tagits fram med syftet att möjliggöra beräkningar av gödselvärden efter gårdsspecifika förutsättningar. INTRODUKTION Utvecklingen, från många diversifierade lantbruk med små landarealer och få djur till få specialiserade lantbruk med stora landarealer och många djur, har observerats i de flesta utvecklade länderna i världen (Boland et al., 1998). I takt med industrialiseringen har grisproduktionen blivit mer koncentrerad och till följd av detta har man kunnat visa att mängden ackumulerade näringsämnen har ökat. Denna ackumulering ökar risken för läckage till omgivningen, vilket har lett till ökad oro för effekter på luft- och vattenkvaliteten (Boland et al., 1998; Klopfenstein et al., 2002; Nahm, 2002). 1

4 Näringsämnen som inte absorberas av grisens mag- och tarmkanal utgår via gödsel (Kornegay, 2001; Klopfenstein et al., 2002; Göransson et al., 2011; Létourneau-Montminy et al., 2011; Rodrigues et al., 2011). Gödseln sprids sedan på åkermark som ett återinförande av växtnäringsämnen, vilket är positivt ur ett hållbarhetsperspektiv. Då näringsämnen i gödseln överskrider markens behov finns dock risk att ackumulering sker, vilket kan leda till urlakning som sammankopplats med miljöeffekter som övergödning och försurning av mark och vatten (Fogelfors, 2001; Stiftelsen Lantbruksforskning, 2011). Den tillförda mängden N kan dessutom påverka lustgasavgången från mark, vilket kan orsaka problem då lustgasavgång är en av orsakarna till global uppvärmning (Lundström et al., 2008). Dessa miljöeffekter utgör idag stora utmaningar för grisproduktionen i form av hantering av stallgödsel, inklusive bortföring, lagring och spridning (Boland et al., 1998; Létourneau- Montminy et al., 2011; Rodrigues et al., 2011). Fosfater och protein utgör signifikanta foderkostnader. Med anledning av kostnaden och risken för miljöeffekter är det viktigt att användningen av näringsämnen optimeras så att så stor del som möjligt kan absorberas av grisen (Létourneau-Montminy et al., 2011; Rodrigues et al., 2011) och mängden N och P i gödseln minimeras (Carlson & Poulsen, 2003; Létourneau-Montminy et al., 2011). Forskning har visat att det finns möjlighet att minska fosforläckaget från grisuppfödningen med upp till 30 % genom anpassad fosfortilldelning efter grisens behov samt genom att öka fosforns smältbarhet (Stiftelsen Lantbruksforskning, 2007). Det har arbetats mycket för att minska läckaget av N och P, främst genom modifikation av foderblandningar och näringsrekommendationer (Klopfenstein et al., 2002). Jordbruksverket förfogar över de bestämmelser som angår gödsel med syftet att minska utsläpp via träck och urin. Bestämmelserna behandlar antalet djurenheter per ha spridningsareal och hur gödsel ska lagras. Tillåten lagringstid bestäms av antalet djur, var besättningen finns samt konstruktionen av lagringsutrymmet för att undvika avrinning eller läckage till omgivningen. Lagringen får inte orsaka föroreningar av yt- eller grundvatten på ett sådant sätt att det påverkar miljön eller människors hälsa negativt. En bra stallgödselhantering uppnås med stora lagringsutrymmen, motsvarande producerad mängd under den tid då gödseln, på grund av säsong, inte kan spridas (Jordbruksverket, 2011a). Bedriver man grisproduktion i icke känsliga områden måste man kunna lagra stallgödseln i tio månader. Känsliga områden innefattar kustområden samt områden kring insjöarna (Jordbruksverket, 2011b). Greppa Näringen är ett projekt som erbjuder kostnadsfri rådgivning med syftet att minska övergödning och utsläpp av klimatgaser (Greppa Näringen, 2011a). Projektet har fortlöpt i Sverige sedan 2001 (Greppa Näringen, 2011b). Inom området grisutfodring finns två moduler, modul 50A för smågrisproduktion och modul 50B för slaktgrisproduktion. I dessa moduler fokuserar man på att optimera tillväxt och foderutnyttjande samt att minska överutfodring med N och P (Greppa Näringen 2011c; Greppa Näringen, 2011d). Vid ett rådgivningsbesök uppmärksammas ett antal produktionsparametrar. Utifrån dessa parametrar används en beräkningsmodell för att utreda mängden N och P i gårdens producerade mängd gödsel varje år. Utefter detta beräknas hur stor spridningsareal som krävs. P är det styrande näringsämnet för hela landet och givan får max uppgå till 22 kg P/ha spridningsareal och år. I känsliga områden är också N begränsande och givan får max uppgå till 170 kg totalkväve/ha spridningsareal och år. Givan baseras på ett genomsnitt över företagets totala spridningsareal och över ett genomsnitt på en femårsperiod, varför näringsbalansen kan variera mellan skiften (Strandmark, 2011). Danmark har beviljats undantag från vissa EU-regler gällande spridning 2

5 av gödsel varför behovet av N, P och kalium (K) för varje gröda måste beräknas. Vid beräkning av behovet tas hänsyn till parametrar som jordart, förväntad skörd, föregående års effekt av näringstillförsel och mängden N, P och K i gödsel (Hartmann & Ekegren, 2009). Beräkning av mängden N, P och K i gödsel utförs i princip på samma sätt i Sverige och Danmark även om formlerna för beräkning skiljer sig något (Poulsen et al., 2001; Vils, 2007). SYFTE OCH MÅL Syftet med projektet är att utvärdera hur användningen av rena aminosyror och fytas i foder till grisar i olika åldrar kan minska utsläpp av N och P. I projektet ingår att se över användningen idag och potentialen i framtiden. Detta kommer att utföras genom en litteraturstudie samt genom att ta fram ett antal foderblandningar med olika egenskaper. Innehållet av N, P och K i gödseln från dessa foderblandningar kommer sedan att beräknas med hjälp av de formler som används i Danmark samt produktionsresultat från PigWin. Utifrån formlerna och erhållna resultat kommer sedan en beräkningsmodell att tas fram med syftet att kunna beräkna gödselvärden från olika foderbladningar på gårdsnivå. Målet är att ta fram en beräkningsmodell för varje djurkategori som kan användas inom rådgivningen och modifieras efter gårdsspecifika förutsättningar. LITTERATURSTUDIE Miljöpåverkan Då N och P utfodras i överflöd avgår dessa näringsämnen till gödseln. Att gödsel innehåller näringsämnen är den grundläggande anledningen till varför den sprids på åkermark till gagn för de grödor som där odlas. Om mängden N och P i gödselgivan överstiger den mängd som grödorna behöver ackumuleras dessa dock i marken, och det finns en risk att näringen avgår till kringliggande vattendrag via avrinning eller till luft via emissioner. Detta kan orsaka vatten- och luftföroreningar (Kornegay, 2001; Klopfenstein et al., 2002). Det är dock viktigt att poängtera att näringsläckage uppstår naturligt i marken och att det inte är något som kan undvikas helt (Stiftelsen Lantbruksforskning, 2011). N och P är de mest potenta och potentiellt skadliga näringsämnena för miljön, då de förekommer i överflöd (Nahm, 2002). All animalieproduktion medför risk för miljöpåverkan då det finns en risk att N och P i träck och urin läcker ut i vattendrag och att N avgår som emissioner (Simonsson et al., 2004; Lundström et al., 2008). Då ammoniumkväve från gödsel avgår som NH 3 finns risk för försurning och övergödning av mark och vatten (Lundström et al., 2008; Göransson et al., 2011). 85 % av ammoniakförlusterna i Sverige härrör från lantbruket, främst från stallgödselhanteringen (Göransson et al., 2011) varav 27 % från stallgödsellagring (Jordbruksverket, 2011b). Övergödning är ett av de största miljöproblemen idag och orsakas av utsläpp av såväl N som P i mark och vatten via avloppsvatten, industri och gödsel (Lundström et al., 2008; Stiftelsen Lantbruksforskning, 2011). Detta kan dessutom orsaka syrefria havsbottnar och algblomning, vilket exempelvis utgör stora problem för Östersjön (Stiftelsen Lantbruksforskning, 2011). Övergödning och försurning bidrar till ökade samhällskostnader för vattenbehandling (Boland et al., 1998). Vid nitrifikationsprocesser, då ammoniumkväve oxideras till nitrit och nitrat, samt vid denitrifikationsprocesser, då nitrit och nitrat reduceras till kvävgas (N 2 ) bildas lustgas (N 2 O). N 2 O är en mycket potent växthusgas som orsakar runt 300 gånger så mycket klimatpåverkan som koldioxid (CO 2 ), förutsatt att 3

6 utsläppt mängd är densamma (Lundström et al., 2008). Problematiken kring dessa miljöeffekter uppmärksammades i samband med att man fann ackumulerat P i mark, vilket kunde sammankopplas med effekter som observerats i närliggande miljöer. Detta ledde till skärpt lagstiftning av gödselhantering i många länder (Kornegay, 2001). Som ovan nämnt är näringsläckage en del av naturliga processer och kan inte undvikas helt men det finns ändå goda skäl för att begränsa läckaget. Försök har visat att markens egenskaper har en signifikant påverkan på hur omfattande läckaget av näringsämnen blir. Egenskaper som partikelstorlek och mineralkemi är viktiga faktorer för markens förmåga att behålla näringsämnen (Fogelfors, 2001; Stiftelsen Lantbruksforskning, 2011). Av denna anledning är det också viktigt att optimera gödselgivan till jordmånen på gården, vilken typ av växtodling som bedrivs och hur stor risken är för förlust till vattendrag i närheten (Stiftelsen Lantbruksforskning, 2011). En ökad djurtäthet har sammankopplats med ett ökat läckage av näringsämnen till omgivningen (Boland et al., 1998; Klopfenstein et al., 2002; Nahm, 2002; Lundström et al., 2008). Läckage av P uppstår främst vid jordbearbetning (Lundström et al., 2008). I en livscykelanalys av Strid Eriksson (2004) har det visats att RP-halten i fodret har störst påverkan på mängden N i gödsel, kväveemissioner och således också försurning och övergödning. Att inkludera rena aminosyror var i samma studie den enskilt mest effektiva metoden för att minimera försurning och övergödning. Råvarornas innehåll av fosfor, fytas och aminosyror Basen i grisfoder är i regel spannmål tillsammans med proteinfodermedel i form av baljväxter (Strid Eriksson, 2004; Simonsson et al., 2005; Lundström et al., 2008). P finns naturligt i växter som spannmål och mängden varierar inte nämnvärt mellan olika spannmålsslag. Merparten av fosforn är dock bunden till fytat (myoinositol hexafosfat eller IP 6 ), vilket innebär att enkelmagade djur som grisen inte kan tillgodogöra sig fosforn (Kornegay, 2001; Klopfenstein et al., 2002; Simonsson et al., 2005; Lyberg et al., 2006; Lindberg et al., 2007; Lyberg et al., 2007; Stiftelsen Lantbruksforskning, 2007; Lundström et al., 2008). Fytat anses därför vara en av de mest betydelsefulla antinutritionella substanserna för enkelmagade djur (Liao et al., 2005). Den största andelen fytat finns i aleuronskiktet, vilket tillhör de yttre fiberrika delarna av spannmålskärnan (Reddy et al., 1982). För att inbundet P ska bli tillgängligt för grisar krävs närvaro av enzymet fytas, vars uppgift är att frigöra P (Simonsson et al., 2005; Lindberg et al., 2007). Förekomst av fytas har påvisats i växter, mikroorganismer och i blodet hos flera djurslag som nötkreatur, fågel och fisk (Haefner et al., 2005). Det fytas som förekommer i växter som spannmål benämns ofta som endogent fytas (Carlson & Poulsen, 2003; Simonsson et al., 2005; Lindberg et al., 2007). Endogent fytas aktiveras då spannmålet konsumeras och till skillnad från mängden P så skiljer sig mängden fytas mycket mellan olika spannmålsslag (Simonsson et al., 2005; Lundström et al., 2008). I en foderblandning baserad på flera spannmålsslag och proteinfodermedel kan fytas från exempelvis vete förbättra smältbarheten av P, även för de spannmålsslag och proteinfodermedel som innehåller mindre fytas. Detta är dock inte tillräckligt för att grisen ska kunna tillgodogöra sig allt det P som finns inbundet (Simonsson et al., 2005). Dessutom degraderas en del av det endogena fytaset då spannmålet värmebehandlas, för att undvika spridning av sjukdomar såsom salmonella, vilket leder till minskad smältbarhet (Carlson & Poulsen, 2003; Lundström et al., 2008). Tillgängligheten av P beror således på växtens innehåll av fytat samt den endogena fytasaktiviteten (Lindberg et al., 2007). Fytat kan också göra andra mineralämnen, såsom kalcium (Ca), koppar (Cu) och zink (Zn), otillgängliga genom komplexbildning. Av denna anledning kan faktorer som ökar tillgängligheten av P också öka tillgängligheten av andra mineralämnen (Lindberg et al., 2007; Lyberg et al., 2008). 4

7 För att uppnå en aminosyraprofil som motsvarar grisens behov av essentiella aminosyror krävs proteinfodermedel som sojamjöl, rapsmjöl, åkerböna och ärter (Göransson, 2011). Rena aminosyror kan användas som komplement för att ytterligare balansera foderblandningen efter grisens behov av essentiella aminosyror och medför att RP-halten i fodret kan sänkas (Fernandez et al., 1999; Strid Eriksson, 2004; Lundström et al., 2008; Göransson et al., 2010b; Göransson, 2011). Råvarornas innehåll av RP kan variera mellan olika lagringstid, fält och år varför en analys av torrsubstansen och RP-halten bör utföras innan foderoptimering (Göransson, 2009a; Thomsson, 2010; Mattson & Hidås, 2011). Det har diskuterats huruvida fytat bildar komplex med andra näringsämnen än mineralämnen och om tillsats av fytas i foderblandningen även kan öka tillgängligheten av dessa. Kornegay (2001) menar att fytat kan bilda komplex med proteiner och aminosyror. Mroz et al. (1994) och Helander et al. (1996) observerade en ökad smältbarhet av RP då mikrobiellt fytas tillsats till fodret. En ökad smältbarhet av aminosyror har också kunnat observeras (Mroz et al., 1994). Många försök har dock inte kunnat påvisa ökad smältbarhet av RP och aminosyror vid tillsats av fytas (Näsi et al., 1995; Liao et al., 2005; Cervantes et al., 2011). Grisens utnyttjande av fosfor och aminosyror P är ett livsnödvändigt mineralämne för grisen (Simonsson et al., 2005) och krävs för bland annat skelettillväxt och andra kroppsfunktioner (Klopfenstein et al., 2002). De svenska näringsrekommendationerna anger idag 5,06 g smb P/dag för dräktiga suggor, 6,67-26,10 g smb P/dag för digivande suggor, 0,74-5,08 g smb P/dag för smågrisar, 3,63-6,48 g smb P/dag för slaktgrisar och 5,13 g smb P/dag för rekryteringsdjur. Rekommendationerna varierar med suggans hull, stadium i reproduktionscykeln samt ålder och vikt för smågrisar och slaktgrisar (Lyberg et al., 2007; Göransson et al., 2010a; Göransson & Lindberg, 2011). Majoriteten av grisens fosforintag kommer från spannmål (Simonsson et al., 2005). Då djur har en begränsad förmåga att lagra P i kroppen utsöndras intaget utöver behovet främst via träck. Den mängd som dock kan lagras finns i skelettet (Klopfenstein et al., 2002). Fosforbehovet bör därmed tillgodoses med ett så litet överskott som möjligt (Simonsson et al., 2005). Grisen har begränsad förmåga att producera fytas i mag- tarmkanalen (Simonsson et al., 2005; Stiftelsen Lantbruksforskning, 2007), varför effekten av spannmålets endogena fytas har stor betydelse för fosforns tillgänglighet. Aminosyror är byggstenar till proteiner och ett antal av aminosyrorna är essentiella för grisens överlevnad och tillväxt (Libal, 1991; Klopfenstein et al., 2002; Göransson et al., 2010b; Göransson, 2011). De svenska näringsrekommendationerna anger idag g RP/dag för dräktiga suggor, g RP/dag för digivande suggor, g RP/dag för smågrisar, g RP/dag för slaktgrisar och g RP/dag för rekryteringsdjur. Rekommendationerna varierar med reproduktionsstadium för suggor samt ålder och vikt för smågrisar och slaktgrisar (Göransson et al., 2010 b; Göransson & Lindberg, 2011). Den aminosyra som först begränsar grisens foder är lysin. Protein och/eller aminosyror som grisen kan nyttja omnämns smältbart protein. Värden för andelen smältbart protein och/eller aminosyror anges ofta som ileal smältbarhet, vilket innebär andelen protein och/eller aminosyror som kan smältas i tunntarmen. Protein och/eller aminosyror som grisen inte kan nyttja omnämns som osmältbart protein. Mikroorganismer i tarmen använder det ileala osmälta proteinet för eget bruk. Då mikroorganismerna dör kan en del resorberas via grovtarmen i form av ammonium och sedan återfinnas i urinen i form av urinkväve. Urinkväve omvandlas till ammoniumjoner (NH 4 +) och CO 2. NH 4 + omvandlas sedan gradvis till ammoniak (NH 3 ), även kallat lättflyktigt N (Klopfenstein et al., 2002; Göransson et al., 5

8 2011). Överskriden utfodring av protein gagnar således inte grisen (Klopfenstein et al., 2002). Det osmälta proteinet, som inte resorberas via grovtarmen, återfinns i gödseln. Protein som härrör från grisens fodersmältning, såsom mikroorganismer och enzymer, kallas endogent protein. För att erhålla ett korrekt proteinvärde för varje enskilt fodermedel används av denna anledning begreppet standardiserad ileal smältbarhet (SIS), vilket innebär att man korrigerar för mängden endogent protein (Göransson et al., 2010b). Då grisar idag är effektivare på att ansätta kött kunde man i ett försök inte påvisa några skillnader i köttprocent, tillväxt eller foderutnyttjande då man utfodrade slaktgrisar med en hög nivå av aminosyror istället för en normal (Sigfridson, 2004). I försöket konstaterades att såväl för höga som för låga nivåer av aminosyror påverkade det ekonomiska resultatet negativt till följd av försämrat utbyte per foderinsats respektive sämre tillväxt. Effekter av olika fodersammansättningar Genom tillämpning av foderblandningar som motsvarar grisens behov eller inkludera tillsatser kan prestationsförmågan förbättras och utsöndringen av N och P reduceras, vilket leder till en ökad effektivitet och minskad miljöpåverkan inom grisproduktionen (Klopfenstein et al., 2002; Nahm, 2002; Atakora et al., 2011). Grisens tillväxt beror på fodrets näringstäthet, givans storlek och hur ofta de utfodras (Thomsson, 2010). Att utfodra enligt näringsbehov kan minska utsläppen av N och P med % (Nahm, 2002). Enligt Stiftelsen Lantbruksforskning (2007) kan en anpassad fosfortilldelning minska fosforutsläppen från träck och urin med 30 %. För att öka mängden smältbart P i foderblandningen, så att grisens behov kan tillgodoses, tillämpas idag två metoder. Antingen tillsätts oorganiskt fosfat till fodret eller så tillsätts mikrobiellt tillverkat fytas (Poulsen, 2000; Simonsson et al., 2005; Lindberg et al., 2007; Lyberg et al., 2008). Oorganiskt fosfat tillsätts ofta med stora säkerhetsmarginaler i grisens foder för att undvika fysiologiska defekter till följd av fosforbrist, vilket ökar mängden P i gödsel, vilket i sin tur kan leda till ökat läckage (Poulsen, 2000; Carlson & Poulsen, 2003). Tillsats av mikrobiellt tillverkat fytas är dock en effektiv metod för att bryta ner fytat och således öka tillgängligheten av P (Simons et al., 1990; Jongbloed et al., 1992; Mroz et al., 1994; Näsi et al., 1995; Helander et al., 1996; Kornegay & Qian, 1996; Helander & Partanen, 1997; Liu et al., 1997; Kornegay, 2001; Nahm, 2002; Oryschak et al., 2002; Walz & Pallauf, 2002; Carlson & Poulsen, 2003; Adeola et al., 2004; Paditz et al., 2004; Haefner et al., 2005; Simonsson et al., 2005; Braña et al., 2006; Lindberg et al., 2007; Stiftelsen Lantbruksforskning, 2007; Lyberg et al., 2008; Cervantes et al., 2011; Varley et al., 2011) och andra mineralämnen och spårelement (Mroz et al., 1994; Kornegay & Qian, 1996; Lindberg et al., 2007; Lyberg et al., 2008). Tillsats av mikrobiellt fytas minskar mängden P i gödsel med upp till 60 %, vilket har potential att minska miljöpåverkan markant (Simons et al., 1990; Liu et al., 1997; Nahm, 2002; Haefner et al., 2005). Hur mycket smältbarheten av P kan öka varierar dock mellan olika studier. Att effekten av mikrobiellt fytas kan ha så varierande effekt i foderblandningen beror på mängden endogent fytas i spannmålet (Carlson & Poulsen, 2003; Lyberg et al., 2007), grisens fysiologiska status såsom om det är en dräktig sugga, en digivande sugga eller en växande gris (Kemme et al., 1997) samt vilken typ av bakteriestam man använt för att framställa fytaset (Paditz et al., 2004). Enligt en rapport från 2005 då fyra foderföretag i Sverige tillfrågades framkom att endast två av de fyra företagen tillsatte fytas i sina foderblandningar; Svenska Foder och Kvarnbyfoder. Samtliga foderföretag låg dock vid tillfället på en lägre nivå än vad dåvarande normer rekommenderade (Secher, 2005). Idag inkluderar i princip alla foderföretag fytas i sina blandningar (Nord-Karlsson, 2011). Detta 6

9 innebär också att grisarnas prestationsförmåga har potential att förbättras (Kim et al., 2005). Ett försök av Varley et al. (2011) visade att fytastillsats ökade foderomvandlingsförmågan och innehållet av aska, Ca och P i skelettet hos växande grisar. De kunde också visa att smältbarheten av P och Ca ökade oavsett om fodret innehöll en låg eller fullgod halt mineralämnen. Lei et al. (1993) och Rodrigues et al. (2011) fann också positiva effekter på tillväxt vid tillsats av fytas i foder till växande grisar. Andra studier har också påvisat positiva effekter på flera produktionsparametrar (Kies et al., 2006: Veum et al., 2006). Däremot finns studier som inte kunnat påvisa någon påverkan på prestationsförmågan då mikrobiellt fytas tillsats (Brady et al., 2002; Nortey et al., 2007; Rodrigues et al., 2011). Den ursprungliga mängden P i foderblandningen kan vara en av orsakerna till de varierande resultaten. Om mängden P och endogent fytas i fodret redan tillgodoser grisens behov bör ingen effekt på prestationsförmågan observeras. Enligt Lyberg et al. (2007) kan det vara möjligt att sänka mängden P i foder till sinsuggor med upp till 25 %. Simonsson et al. (2005) visade i ett försök att lägre fosfornivåer i fodret medförde en minskning av mängden P i träck med 45 % vid jämförelse med ett foder med högre fosfornivåer. Mängden N i gödsel kan begränsas genom att sänka halten RP i foder eller genom tillsats av rena aminosyror (Kerr & Easter, 1995; Williams, 1995; Nahm, 2002; Walz & Pallauf, 2002). För att undvika överutfodring av protein är det viktigt att utföra en analys av fodermedlens RP-halt, eftersom proteininnehållet i råvarorna kan variera. Höstvetets proteinhalt är generellt lägre än vårvetets (Göransson, 2009a; Thomsson, 2010). Høøk Presto et al. (2007) visade att växande grisar som utfodrades med ett foder med lägre nivåer av aminosyror än vad som rekommenderades inte presterade sämre än kontrollgruppen och att slaktkroppskvaliteten inte påverkades negativt. Att delvis sänka halten RP i fodret eller att tillsätta rena aminosyror kan minska N-utsläppen med % (Nahm, 2002). Enligt Williams (1995) resulterar användning av rena aminosyror och sänkt RP-halt i en minskning av kväveförlusterna med %. Kerr & Easter (1995) visade att utsöndringen av N i urinen minskade med 8 % om RP-halten sänktes med 10 g/kg foder. En sådan sänkning ökade dessutom prestationsförmågan (Le Bellego et al., 2001). Rena aminosyror kan balansera aminosyraprofilen enligt grisens behov varför överutfodring med proteinfodermedel blir överflödig (Fernandez et al., 1999; Strid Eriksson, 2004; Lundström et al., 2008; Göransson et al., 2010b; Göransson, 2011). Inom ekologisk produktion tillåts inte tillsats av rena aminosyror varför man konstant utfodrar med ett överskott av icke essentiella aminosyror för att tillgodose grisens behov av de essentiella. Detta gör att en stor del N utgår via gödseln till omgivningen. Att använda sig av fasutfodring inom den ekologiska grisproduktionen är därför mycket viktigt (Høøk Presto et al., 2007). Det har föreslagits att inkludering av mikrobiellt fytas i foderblandningar till grisar också kan öka tillgängligheten av protein och aminosyror (Kornegay, 2001). Cervantes et al. (2011) fann ingen ökad smältbarhet av aminosyror då mikrobiellt fytas tillsattes. Dock fann O Quinn et al. (1997), Adeola et al. (2004) och Atakora et al. (2011) att mikrobiellt tillsatt fytas minskade mängden N i gödsel. Ett försök av Walz & Pallauf (2002) visade att tillsats av mikrobiellt tillsatt fytas och rena aminosyror minskade utsöndringen av P och N hos växande grisar utan att prestationen försämrades. För att öka tillgängligheten av näringsämnen i foderblandningar har behandlingsmetoder såsom blötläggning, stöpning och fermentering föreslagits. För att undvika varmgång och tillväxt av mögel bör spannmål lagras med en vattenhalt på max 14 % (Thomsson, 2010). Blötläggning av foder gör dock att det endogena fytaset i spannmål aktiveras och leder till ökad tillgänglighet av P (Näsi et al., 1995; Liu et al., 1997; Carlson & Poulsen, 2003; Lyberg et al., 2005; Stiftelsen Lantbruksforskning, 2007; Lundström et al., 2008). Carlson & Poulsen (2003) visade att blötläggning av foder innebar en nedbrytning på mellan 17 och 79 % av 7

10 totala mängden fytat i korn och vete under de första åtta timmarna. Tillsats av endogent eller mikrobiellt fytas ökade den totala mängden nedbruten fytat ytterligare. Blötläggning leder således till mindre P i gödsel och kan minska utsläppen med upp till 30 % (Stiftelsen Lantbruksforskning, 2007). Ett blötfoder som förvaras stillastående i blandar- eller lagringskar under en längre tid riskerar dock ökad halt av bakterier, jästsvampar och toxinbildande mögelsvampar, i synnerhet under sommarmånaderna. En ökad tillväxt av mikroorganismer kan leda till en lägre kvalitet och sämre hygien på fodret (Mattson & Hidås, 2011). Av denna anledning kan stöpning vara ett alternativ till blötläggning. Stöpning innebär att fodret lagras under ett fåtal timmar efter blandning i foderanläggningen (Botermans & Mattson, 2009). Under denna lagringstid sker enzymatiska processer som ökar smältbarheten av näringsämnen, såsom P, genom aktivering av fytas (Skoglund et al., 1997; Simonsson et al., 2004; Lyberg et al., 2005; Simonsson et al., 2005; Olstorpe et al., 2008; Botermans & Mattson, 2009). Lyberg et al. (2005) visade i ett försök att stöpning av fodret under en timme hade effekt på fosforns tillgänglighet och på slaktgrisars tillväxt i jämförelse med ett torrfoder. Enligt Simonsson et al. (2004) och Simonsson et al. (2005) kan ett foder med ett fosforinnehåll motsvarande den mängd som finns naturligt i råvaran, som stöpts i en timme innan utfodring, få en ökad smältbarhet av P från 42 till 47 %. Ett foder med monokalciumfosfat som genomgått samma behandling kan få en ökad smältbarhet från 51 till 54 %. Stöpningen i sig orsakade inga negativa konsekvenser rent produktionsmässigt men om fodret utfodrades torrt erhölls betydligt sämre produktionsresultat. Slutsatsen var att blötläggning är fullt tillräckligt för att erhålla normala produktionsresultat även om innehållet av P är lågt. Stöpning kan reducera utsläppen av P med 40 % (Simonsson et al., 2004). Fermentering av spannmål och foder förekommer och kan öka tillgängligheten av P genom nedbrytning av fytat (Lyberg et al., 2005; Mathiesen, 2005; Olstorpe et al., 2008; Botermans & Mattson, 2009), men kan också användas för att erhålla en stabil, hållbar, homogen och smaklig foderblandning med hög smältbarhet till grisar (Olstorpe et al., 2008). Det har också visats att fermenterade foderblandningar ökar smältbarheten av RP och aminosyror (Lyberg et al., 2006; Hong & Lindberg, 2007; Hong et al., 2009). Då fermentering dock kan innebära risker ur hygiensynpunkt (Botermans & Mattson, 2009) kommer detta inte att behandlas ytterligare i denna litteraturstudie. Endast ett fåtal gårdar i Sverige använde sig år 2009 av stöpning eller fermentering (Botermans & Mattson, 2009). Det har diskuterats huruvida fasutfodring, som rekommenderas till smågrisar och slaktgrisar i Sverige idag, är fördelaktig gentemot kompensatorisk tillväxt. Fasutfodring innebär att man startar med ett högt innehåll av aminosyror/mj foder för att sedan sänka innehållet allt eftersom grisen växer. Syftet med detta är att minska spill av protein. Försök har dock visat att grisar har förmåga att kompensera tillväxten för perioder då aminosyranivån i fodret är låg och att utfodring med ett enhetsfoder är lika effektivt som fasutfodring. Detta beror till stor del på spridningen i vikt mellan grisar i samma box är stor, vilket innebär att förmågan att utnyttja olika fasfoder och ansätta N varierar. Ansättningen av N kan således bli mer effektiv om grisen växer kompensatoriskt (Göransson, 2009b). Nahm (2002) visade dock att fasutfodring kan minska utsläppen av N och P med % och Williams (1995) visade förlusten av N kunde minskas med 10 % då fasutfodring tillämpades. Lundström et al. (2008) anser att fasutfodring är en viktig åtgärd för att minska läckage av såväl N som P. Inom ekologisk produktion, där användning av rena aminosyror inte tillåts, är det mycket viktigt att använda sig av fasutfodring (Høøk Presto et al., 2007; KRAV, 2011). 8

11 Mikrobiellt framställt fytas och rena aminosyror Mikrobiellt fytas och rena aminosyror inkluderas i premixen, koncentratet eller fullfodret (Thomsson, 2010) (se Figur 1). Tidigare har det inte ansetts ekonomiskt försvarbart att inkludera mikrobiellt fytas i foderblandningar (Lundström et al., 2008) men idag innehåller i princip alla konventionella foderblandningar tillsatt fytas (Nord-Karlsson, 2011). Mikrobiellt fytas får inte tillsättas i foderblandningar avsedda för ekologiska grisar (KRAV, 2011). Den första kommersiella fytasprodukten släpptes på marknaden Alla fytasprodukter innehåller enzym från mikroorganismer som producerats genom fermentering (Haefner et al., 2005). Fytasets effektivitet beror på hur mycket mikrobiellt fytas som tillsatts, hur det är processat, hur mycket endogent fytas som finns i råvarorna, hur mycket P som finns i fodret och hur stor del av fosforn som är inbunden som fytat (Kornegay, 2001). Figur 1. Beskrivning av olika upplägg för utfodring av grisar. Ett färdigfoder innehåller samtliga näringsämnen som en gris behöver. Vid användning av koncentrat kan exempelvis 82 % av fodret bestå av spannmål medan 18 % består av koncentrat. Vid användning av premix och soja kan exempelvis andelen spannmål uppgå till 82 %, andelen soja till 15 % och andelen premix till 3 % (Ohlson, 2004). Industriell framställning av aminosyror har förekommit, med hjälp av bioteknologi, under de senaste 50 åren (Leuchtenberger et al., 2005; Anastassiadis, 2007). Nio av de essentiella aminosyrorna kan framställas på industriell väg. Dessa är L-valin, L-leusin, L-isoleusin, L- lysin, L-treonin, L-metionin, L-histidin, L-fenylalanin och L-tryptofan. Framställning av rena aminosyror till djurfoder har varit en signifikant del av marknaden, där i synnerhet produktionen av L-lysin, L-treonin och L-tryptofan varit framgångsrik (Leuchtenberger et al., 2005). Metoden som används vid framställning av rena aminosyror är fermentering. Vid fermentering används stammar av Corynebacterium glutamicum och Escherichia coli med sockerkällor som melass, sukros och glukos som substrat i kulturen där mikroorganismerna lever (Leuchtenberger et al., 2005; Anastassiadis, 2007; Ajinomoto, 2011). Mikroorganismerna omvandlar sockerkällorna till komponenter som de själva kan tillgodogöra sig. Genom kontrollerad omrörning, lufttillförsel, temperatur och ph uppnås en optimal miljö, vilket möjliggör mikroorganismernas proliferation. Mikroorganismer producerar runt 20 aminosyror för egen uppbyggnad och funktion och endast i den mängd som krävs för eget bruk. Den funktion som reglerar detta kan dock inaktiveras varför produktionen då kan öka markant. Producerad mängd aminosyror beror således på kvantitet och kvalitet av de aktiva enzymerna i processen (Ajinomoto, 2011). Det produceras årligen 9

12 runt ton L-lysin i världen. L-lysin säljs oftast under namnet L-lysin-HCl och oftast i mjölform, alternativt som pellets eller buljong (Anastassiadis, 2007). Rena aminosyror får inte förekomma i foderblandningar avsedda för ekologiska grisar (Høøk Presto et al., 2007; KRAV, 2011). Andra fodertillsatser och bindning av lättflyktigt kväve Överutfodring av protein genererar lättflyktigt N i form av NH 3 i träck och urin (Klopfenstein et al., 2002; Göransson, 2011; Göransson et al., 2011). NH 3 orsakar miljöproblem då det återvänder till land eller vatten via nederbörd eller direkt absorption. Lättflyktigt N påverkar också stalluften negativt (Klopfenstein et al., 2002; Göransson, 2011). Fiberrika foderblandningar leder till en ökning av antalet kvävebindande mikroorganismer i tarmen vilka producerar organiska syror. Syrabildningen leder till en ph-sänkning i träcken och en minskning av halten lättflyktigt N då NH 3 binds in och stannar kvar i gödseln istället för att avgå som emissioner. Samma effekt kan erhållas om syror, såsom bensoesyra, tillsätts i foderblandningen (Göransson, 2011; Göransson et al., 2011). Torv binder också NH 3, vilket är skälet till att det ofta används som strömedel. Zeoliter är en typ av mineraler som har goda egenskaper för bindning av joner, såsom NH 4 +, vilka är förstadiet till NH 3 (Göransson et al., 2011). I ett försök av Göransson et al. (2011) testades olika fodertillsatser för att minska ammoniakavgången och mängden N i gödsel. Försöket visade att tillsats av betfiber, torv eller zeolit signifikant minskade ammoniakförlusten via gödseln i jämförelse med kontrollfodret. Tillsats av torv genererade den absolut lägsta ammoniakförlusten. En högre kväveansättning i grisen kunde också påvisas och fodrets proteinvärde blev således högre. Gödselns kvalitet som näringskälla för växter försämrades inte (Göransson et al., 2011). Att minska förluster av NH 3 och lättflyktigt N inom animalieproduktionen är en av de viktigaste åtgärderna för att komma tillrätta med problematiken med övergödning och försurning av land och vatten. Nahm (2002) har visat att zeoliter minskade emissionerna av N med 60 %. Författaren poängterar dock att det krävs mer forskning inom detta område. Potential i framtiden Att minska mängden N och P i gödsel för att begränsa övergödning, försurning och klimatpåverkan är angeläget. Det har föreslagits att de mest lovande lösningarna för att uppnå detta i framtiden är ökad produktionseffektivitet, att utfodra enligt näringsbehov, att sänka RP-halten i foder, att utesluta oorganiskt fosfat i foderblandningar samt att tillsätta rena aminosyror och mikrobiellt fytas (Nahm, 2002; Neil, 2007; Göransson, 2011). En ökad produktionseffektivitet minskar miljöpåverkan per producerad gris eller per producerat kg kött och leder dessutom till bättre lönsamhet. Nyckeln till produktionseffektivitet är en bra skötsel av djuren, fasta rutiner, produktionsuppföljning, ett högt foderutbyte och ett bra hälsoläge i besättningen (Göransson, 2011). Att sänka RP-halten i fodret anses dock vara den viktigaste åtgärden för att minska förlust av N via gödsel. Göransson (2011) menar att N i träck och urin kan minskas med nästan 20 % genom att sänka RP-halten i ett slaktgrisfoder från 155 till 140 g/kg. Enligt Neil (2007) kan kväveförlusterna minskas med 8 % om fodrets innehåll av RP sänks med en procentenhet. Genom att utfodra enligt näringsbehov kan exempelvis RP-halten och mängden P i fodret sänkas och därmed kväve- och fosforläckaget minska (Simonsson et al., 2004; Nahm, 2002; Simonsson et al., 2005). För detta krävs att man erbjuder korrekta foderblandningar i korrekta mängder, att man tillämpar fasutfodring, använder fodermedel med en hög smältbarhet eller genom fodertillsatser såsom rena aminosyror och fytas (Nahm, 2002). Genom att minska mängden RP i foder, optimera stallgödselhanteringen och använda fånggrödor kan kväveläckage och ammoniakavgång 10

13 halveras (Lundström et al., 2008). Enligt Poulsen (2000) och Carlson & Poulsen (2003) bör oorganiskt fosfat inte tillättas i foderblandningen. Då de flesta foderblandningar idag innehåller fytas (Nord-Karlsson, 2011) skulle detta kunna undvikas. MATERIAL OCH METODER Foderblandningar Ett antal foderblandningar med olika egenskaper togs fram. Utgångspunkten var att för varje djurkategori (växande grisar, slaktgrisar, digivande suggor och sinsuggor) ta fram fyra recept där mängden RP och tillgängligt P alternerats för att minimera överskottet av N, P och K, utan att äventyra djurens näringsbehov. För varje djurkategori framtogs en blandning med en RPhalt enligt SLU:s näringsrekommendationer med tillsats av fytas, en blandning med en RPhalt enligt SLU:s näringsrekommendationer utan tillsats av fytas, en blandning med lägsta rekommenderade lysinnivå enligt SLU:s näringsrekommendationer med tillsats av fytas samt en blandning med lägsta rekommenderade lysinnivå enligt SLU:s näringsrekommendationer utan tillsats av fytas (Göransson et al., 2010b). En förteckning över samtliga foderblandningar och dess beteckningar redovisas i Tabell 1. Tabell 1. Förteckning över samtliga 16 foderblandningar samt deras beteckning. ProteinRek innebär att en RP-nivå enligt SLU:s näringsrekommendationer (medel sis-lysin) har använts. ProteinLåg innebär att den lägsta rekommenderade nivån av sis-lysin använts. Fyt innebär att mikrobiellt fytas har inkluderats i foderblandningen medan EjFyt innebär att inget mikrobiellt fytas inkluderats i foderblandningen Djurkategorier Slakt Tillväxt SuggDi SuggSin ProteinRekFyt Foder ProteinRekEjFyt ProteinLågFyt ProteinLågEjFyt Foderblandningarna togs fram i foderberäkningsprogrammet EvaPig. EvaPig är ett program för beräkning av energi, aminosyror och P i foder för växande grisar och suggor. EvaPig tar hänsyn till hur stor del av den totala fosforn som är smältbar, närvaro av endogent fytas och det finns möjlighet att välja tillsats av mikrobiellt fytas (EvaPig, 2011). Foderblandningarna är baserade på råvaror som vanligtvis förekommer i foder till grisar. Basen var spannmål som vete och korn tillsammans med proteinfodermedel som soja- och rapsmjöl. I foderblandningar för sinsuggor inkluderades även havre och vetekli. Rena aminosyror och vitamin- och spårämnesblandning tillsattes i samtliga foderblandningar medan mikrobiellt fytas endast tillsattes i hälften av blandningarna (se Tabell 1). Den ileala smältbarheten av RP för råvarorna och för grisar i olika åldrar uppskattades med hjälp av SLU:s fodertabell (SLU, 2011) med inrådan från handledaren. Den ileala smältbarheten antogs till 83 % för smågrisar, 83 % för slaktgrisar, 82 % för digivande suggor och 80 % för sinsuggor. Foderblandningarna balanserades med avseende på energi, aminosyror och P enligt SLU:s näringsrekommendationer (Göransson et al., 2010a; Göransson et al., 2010b; Göransson & Lindberg, 2011). Blandningarna var torra och i mjölform, även om det råder medvetenhet om att blötläggning kan generera en högre smältbarhet av P (Näsi et al., 1995; Liu et al., 1997; Carlson & Poulsen, 2003; Lyberg et al., 2005; Stiftelsen Lantbruksforskning, 2007; Lundström et al., 2008). Foderblandningarnas analysgaranti redogjorde sedan för 11

14 innehållet av nettoenergi för växande grisar (NEv), nettoenergi för suggor (NEs), RP och totalfosfor i varje foderblandning. Analysgarantin kunde inte redogöra för innehållet av K. Beräkning av gödselvärden Mängden N, P och K i gödsel beräknades med syftet att utreda hur olika foderblandningar påverkar smältbarhet och upptag av näringsämnen hos grisar i olika åldrar samt för att uppskatta risken för miljöpåverkan. Beräkningarna utgick från ett antal formler som tillämpas i Danmark. Dessa formler översattes sedan till svenska samt modifierades något för att anpassas till svenska förutsättningar. Formlerna anpassades för användning av nettoenergi (NE) enligt det energivärderingssystem som används i Sverige idag (SLU, 2009). Beräkningsformlerna redovisas i Tabell 2. Förkortningar av parametrar i beräkningsformlerna redovisas i Bilaga 2. Tabell 2. Formler för beräkning av N, P och K i gödsel för årssuggor, smågrisar och slaktgrisar. Formlerna är modifierade efter Poulsen et al. (2001) och Vils (2007) Suggor N/årssugga ((NEs/årssugga*(rp/NEs))/6,250)-1,98-(a*i*0,0257 kg N/kg tillväxt) P/årssugga ((NEs/årssugga*(P/NEs))/1,000)-0,58-(a*i*0,006 kg P/kg tillväxt) K/årssugga ((NEs/årssugga*(K/NEs))-(SV* 0,002 kg K/kg sugga)-(a*i*0,0022 kg K/ kg tillväxt smågris) N/smågris P/smågris K/smågris Smågrisar ((NEv/producerad gris*(rp/nev))/6,250)-((v-i)*0,0304 kg N/kg tillväxt) ((NEv/producerad gris*(p/nev))/1.000)-((v-i)*0,0049 kg P/kg tillväxt) ((NEv/producerad gris*(k/nev))/1.000)-((v-i)*0,0022 kg K/kg tillväxt) Slaktgrisar N/slaktgris ((NEv/producerad gris*(rp/nev))/6,250)-((s-i)*0,0296 kg N/kg tillväxt) P/slaktgris ((NEv/producerad gris*(p/nev))/1,000)-((s-i)*0,0055 kg P/kg tillväxt) K/slaktgris ((NEv/producerad gris*(k/nev))/1,000)-((s-i)*0,0022 kg K/kg tillväxt) Vid beräkning erhölls NEs, NEv, RP och totalfosfor från foderblandningarnas analysgaranti. Analysgarantin i EvaPig angav inget innehåll av K i foderblandningarna, varför dessa beräknades utifrån ingående råvaror samt deras inblandningsgrad och dessa råvarors innehåll av K enligt SLU:s fodertabell (SLU, 2011). Produktionsparametrar som omsättbar energi (OE)/årssugga, antal avvanda smågrisar/årssugga, OE/kg tillväxt från avvänjning till leverans, OE/producerad slaktgris och slaktvikten erhölls från PigWin Suggs respektive PigWin Slakts medelresultat för 2010 samt medelresultaten för de 25 % bästa anslutna besättningarna (Svenska Pig, 2011a). Energivärden uttryckta i OE omräknades till NE genom multiplikation med 0,75 (Göransson & Lindberg, 2011). Avvänjningsvikten antogs till 10 kg och smågrisens slutvikt antogs till 30 kg. Suggans viktökning per år bestämdes till 45 kg (Svenska Pig, 2011b). NEv/producerad smågris beräknades utifrån NEv/kg tillväxt från avvänjning till leverans genom multiplikation med viktökningen mellan avvänjning och leverans. NEv/producerad slaktgris beräknades utifrån NEv/kg tillväxt multiplicerat med viktökningen, där värden för viktökning erhölls från slaktdata ur PigWin Slakt. En korrigering för ett energiutbyte på 0,099 MJ NE lades dessutom till (Göransson, 2010). NEs/årssugga avser en summering av den energi en sugga konsumerar under såväl di- som sintiden. Efter Svenska Pig (2011a) och Göransson & Lindberg (2011) användes mängden konsumerad energi under digivningstiden (33 dagar) plus rekommenderad mängd energi/dag under tio dagar av 12

15 sintiden, då suggan ofta ges ett digivningsfoder, samt antalet kullar per sugga och år för att beräkna hur stor andel av den totala mängden energi som konsumeras under digivningstiden respektive sintiden. Denna andel användes sedan för att beräkna den viktade mängden RP/energienhet, P/energienhet och K/energienhet i respektive foderblandning för att gödselvärdena för årssuggor skulle motsvara verkligheten. Samtliga dessa parametrar användes sedan tillsammans med de danska formlerna för att beräkna mängden N, P och K i gödsel för samtliga foderblandningar. Beräkningsmodellen NPK-nyckeln för rådgivare En beräkningsmodell, kallad NPK-nyckeln, där mängden N, P och K i gödsel kan beräknas utifrån gårdsspecifika förutsättningar togs fram. Modellen utformades i Excel. I modellen lades de danska beräkningsformlerna in tillsammans med celler där rådgivaren kan fylla i uppgifter om gårdens foderblandningar samt andra produktionsparametrar från PigWin för att beräkna hur mycket N, P och K som produceras på gården varje år. NPK-nyckeln togs fram för årssuggor, smågrisar, slaktgrisar och rekryteringsdjur. RESULTAT Innehåll av råvaror och dess inblandningsgrad samt analysgaranti för samtliga 16 foderblandningar redovisas i Bilaga 1. I Bilaga 2 redovisas formler för beräkning av innehåll av N, P och K i gödsel, förkortningar av produktionsparametrar och dess betydelse, beräkningar av K-innehåll i samtliga 16 foderblandningar, inkluderade produktionsparametrar, beräkning av energiutbyte för slaktgrisar, beräkning av NEv/30 kg producerad smågris, beräkning av relativt intag av energi, RP, P och K för digivande sugga respektive sinsugga för viktning av intaget för årssugga samt beräknad mängd N, P och K i gödsel vid utfodring med samtliga 16 foderblandningar baserad på såväl medeltalen för svenska besättningar som de 25 % bästa besättningarna. Resultaten av mängden N, P och K i gödsel efter utfodring med de 16 foderblandningarna åskådliggörs dessutom i diagram som redovisas i Bilaga 3. Att inkludera mikrobiellt fytas i foder minskar mängden P i gödsel för samtliga djurkategorier. Att minska RP-halten i foderblandningen minskar mängden N, P och K i gödsel för samtliga djurkategorier. För slaktgrisar erhålls absolut störst effekt på mängden K i gödsel om RP-halten sänks och mikrobiellt fytas tillsätts. Att vara effektiv i sin produktion och tillhöra de 25 % med bäst produktionsresultat visar också minskade mängder av N, P och K i gödsel. En effektiv foderomvandlingsförmåga leder till mindre utsläpp av N, P och K i slaktgrisproduktionen. Framför allt kan utsläppen av N begränsas. En effektiv foderomvandlingsförmåga har ingen effekt på utsläppen av N, P och K för smågrisar. Däremot har foderomvandlingsförmågan hos suggan en effekt på utsläppen av N, P och K per producerad smågris. En effektiv foderomvandlingsförmåga leder till mindre utsläpp av N och P från suggor, men ingen effekt kan observeras på mängden K (se Bilaga 3). NPK-nyckeln redovisas i Bilaga 4. 13

16 DISKUSSION Syftet med projektet var att utvärdera hur användningen av rena aminosyror och fytas i foder till grisar i olika åldrar kan minska utsläpp av N och P. I projektet ingick att se över användningen idag och potentialen i framtiden. Beräkningarna i detta projekt har gett resultat som indikerar att det kan finnas stora fördelar med att inkludera såväl mikrobiellt fytas som rena aminosyror i foderblandningar till grisar. Beräkningarna har visat att tillsats av mikrobiellt fytas ökar smältbarheten av P och minskar mängden P i gödsel för grisar i alla åldrar. Detta stämmer väl överens med litteraturen (Simons et al., 1990; Jongbloed et al., 1992; Mroz et al., 1994; Näsi et al., 1995; Helander et al., 1996; Kornegay & Qian, 1996; Helander & Partanen, 1997; Liu et al., 1997; Nahm, 2002; Oryschak et al., 2002; Walz & Pallauf, 2002; Carlson & Poulsen, 2003; Adeola et al., 2004; Braña et al., 2006; Cervantes et al., 2011; Varley et al., 2011). Genom att sänka RP-halten i fodret, vilket kan åstadkommas genom att inkludera rena aminosyror, minskades mängden N i gödsel för grisar i alla åldrar. Även detta stämmer väl överens med litteraturen (Kerr & Easter, 1995; Williams, 1995; Nahm, 2002; Walz & Pallauf, 2002; Neil, 2007; Lundström et al., 2008; Göransson, 2011). Intressant var att mängden P och K i gödsel också minskade i foderblandningar med en lägre halt RP. Detta skulle kunna bero på att rena aminosyror möjliggör mindre tillsats av andra proteinfodermedel som soja och raps, som också innehåller P inbunden som fytat och K. Enligt SLU:s fodertabell är särskilt soja rikt på K (SLU, 2011). Utifrån de resultat som erhållits är det tydligt att effektiviteten i produktionen spelar roll för miljöpåverkan. De besättningar som enligt PigWin tillhör de 25 % bästa har lägre värden av N, P och K i gödsel per producerad enhet än medelbesättningen. Detta beror på en bättre foderomvandlingsförmåga, vilket bekräftas av Göransson (2011). En bättre foderomvandlingsförmåga kunde för slaktgrisar och suggor, enligt beräkningarna, generera mindre näringsämnen i gödsel. Dock kunde detta inte påvisas för smågrisar. Viss osäkerhet finns dock i de värden för foderåtgång som använts i beräkningarna. Detta skulle kunna bero på bristfällig registrering och inrapportering till PigWin. Då inga andra produktionsparametrar funnits att tillgå har beräkningarna dock utförts efter dessa värden ändå. Dessutom har antaganden gjorts för avvänjningsvikter och slutvikter i smågrisproduktionen, vilket inte motsvarar verkligheten där variation alltid finns. Rent teoretiskt borde gödselvärdena, även inom smågrisproduktionen, skilja sig mellan medel och 25 % bästa med runt 10 %. De foderblandningar som tagits fram i detta projekt syftar till att åskådliggöra hur insatta råvaror och fodermedel påverkar gödselvärdena. Foderblandningarna är torrfoderbaserade trots att stor medvetenhet råder om de positiva effekterna för smältbarhet av P vid blötläggning och stöpning av foder (Näsi et al., 1995; Liu et al., 1997; Skoglund et al., 1997; Carlson & Poulsen, 2003; Simonsson et al., 2004; Lyberg et al., 2005; Simonsson et al., 2005; Stiftelsen Lantbruksforskning, 2007; Lundström et al., 2008; Olstorpe et al., 2008; Botermans & Mattson, 2009). Foderblandningarna är inte heller optimala för smågrisar då innehållet av soja- och rapsmjöl är något högt för utfodring under de första veckorna efter avvänjning. Litteraturstudien har visat att minskad mängd näringsämnen i gödsel skulle kunna minska problemen med övergödning, försurning och klimatpåverkan avsevärt (Simons et al., 1990; Liu et al., 1997; Kornegay, 2001; Klopfenstein et al., 2002; Nahm, 2002; Simonsson et al., 2004; Strid Eriksson, 2004; Haefner et al., 2005; Lundström et al., 2008; Atakora et al., 2011; Göransson, 2011; Göransson et al., 2011; Stiftelsen Lantbrukforskning, 2011). Dessutom skulle kostnader för foder kunna minska (Sigfridson, 2004; Létourneu-Montminy et al., 2011; Rodrigues et al., 2011) och även samhällskostnaderna skulle kunna sänkas (Boland et al., 1998). Då åtgärder som minskning av mängden inkluderat oorganiskt fosfat, inkludering av mikrobiellt fytas och inkludering av rena aminosyror till stor del redan vidtagits ligger 14

17 framtida utmaningar främst inom ökad produktionseffektivitet, utfodring enligt näringsbehov och en sänkning av RP-halten i foder. SLUTSATS Att inkludera mikrobiellt fytas och rena aminosyror i foderblandningar kan öka smältbarheten av P respektive möjliggöra en sänkning av mängden RP i foder till grisar. Att öka smältbarheten av P och minska RP-halten i foder leder till minskade mängder N, P och K i gödsel. Detta skulle kunna begränsa miljöproblem som övergödning, försurning och klimatpåverkan. Ett stort tack riktas till vår handledare Leif Göransson som bistått med mer hjälp än vad som kan förväntas, såväl under sena kvällar som under jul och nyår! 15

18 REFERENSLISTA Adeola, O., Sands, J.S., Simmins, P.H. & Schulze, H. (2004) The efficacy of an Escherichia coli-derived phytase preparation. Journal of Animal Science 82, Ajinomoto. Hemsida. [online]( ) Tillgänglig: [ ] Anastassiadis, S. (2007) L-Lysine Fermentation. Recent Patents on Biotechnology 2, Atakora, J.K.A., Moehn, S., Sands, J.S. & Ball, R.O. (2011) Effects of dietary crude protein and phytasexylanase supplementation of wheat grain based diets on energy metabolism and enteric methane in growing finishing pigs. Animal Feed Science and Technology 23, Boland, M.A., Preckel, P.V. & Foster, K.A. (1998) Economic Analysis of Phosphorus-Reducing Technologies in Pork Production. Journal of Agricultural and Resource Economics 23, Botermans, J. & Mattson, B. (2009). Fermentering av foder eller foderråvaror till grisar. Alnarp: Svenska Pig. No Brady, S.M., Callan, J.J., Cowman, D., McGrane, M. & O Doherty, J.V. (2002) Effect of phytase inclusion and calcium/phosphorus ratio on the performance and nutrient retention of grower finisher pigs fed barley/wheat/soya bean meal-based diets. Journal of the Science of Food and Agriculture 82, Braña, D.V., Ellis, M., Castañeda, E.O., Sands, J.S. & Baker, D.H. (2006) Effect of a novel phytase on growth performance, bone ash, and mineral digestibility in nursery and grower-finisher pigs. Journal of Animal Science 84, Carlson, D. & Poulsen, H.D. (2003) Phytate degradation in soaked and fermented liquid feed-effect of diet, time of soaking, heat treatment, phytase activity, ph and temperature. Animal Feed Science and Technology 103, Cervantes, M., Gómez, R., Fierro, S., Barrera, M.A., Morales, A., Araiza, B.A., Zijlstra, R.T., Sánchez, J.E. & Sauer, W.C. (2011) Ileal digestibility of amino acids, phosphorus, phytate and energy in pigs fed sorghum-based diets supplemented with phytase and Pancreatin. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition 95, EvaPig (2011). Snabbguide för användning av EvaPig. [online]. Tillgänglig: [ ] Fernandez, J.A., Poulsen, H.D., Boisen, S. & Rom, H.B. (1999) Nitrogen and phosphorus consumption, utilization and losses in pig production: Denmark. Livestock Production Science 58, Fogelfors, H. (2001) Växtproduktion i jordbruket. Uppsala: Natur och Kultur/LTs förlag. ISBN: Greppa Näringen. Hemsida. [online]( a) Tillgänglig: [ ] Greppa Näringen. Hemsida. [online]( b) Tillgänglig: [ ] Greppa Näringen. Hemsida. [online]( c) Tillgänglig: html [ ] Greppa Näringen. Hemsida. [online]( d) Tillgänglig: html [ ] 16

19 Göransson, L. Institutionen för husdjurens utfodring och vård, SLU, Sveriges Lantbruksuniversitet & Svenska Pig (2009a). Fodertillverkning på gården. [online]. Tillgänglig: 1/hantering-och-tillverkning/ [ ] Göransson, L. Institutionen för husdjurens utfodring och vård, SLU, Sveriges Lantbruksuniversitet & Svenska Pig (2009b). Utfodring av slaktgrisar. [online]. Tillgänglig: [ ] Göransson, L. Institutionen för husdjurens utfodring och vård, SLU, Sveriges Lantbruksuniversitet & Svenska Pig (2010). Produktionsuppföljning och nyckeltal. [online]. Tillgänglig: 1/naringslara [ ] Göransson, L. Grisfoderspecialisten & Greppa Näringen (2011). Praktiska Råd, Nr 17:1. [online]. Tillgänglig: [ ] Göransson, L., Lindberg, J.E. & Lyberg, K. Institutionen för husdjurens utfodring och vård, SLU, Sveriges Lantbruksuniversitet (2010a). Näringsrekommendationer, version , Mineralämnen. [online]. Tillgänglig: [ ] Göransson, L., Lindberg, J.E. & Borling, J. Institutionen för husdjurens utfodring och vård, SLU, Sveriges Lantbruksuniversitet (2010b) Näringsrekommendationer, version , Aminosyror. [online]. Tillgänglig: [ ] Göransson, L. & Lindberg, J.E. Institutionen för husdjurens utfodring och vård, SLU, Sveriges Lantbruksuniversitet (2011). Näringsrekommendationer, version , Energi. [online]. Tillgänglig: [ ] Göransson, L., Salomon, E., Frankow-Lindberg, B., Andersson, K., Tersmeden, M & Lindberg, J.E. Institutionen för husdjurens utfodring och vård, Institutionen för jordbruks- och miljöteknik, Institutionen för växtproduktionsekologi, SLU, Sveriges Lantbruksuniversitet (2011). Inverkan av fodrets sammansättning på ammoniakemission och gödselverkan från grisgödsel. [online]. Tillgänglig: [ ] Haefner, S., Knietsch, A., Scholten, E., Braun, J., Lohscheidt, M. & Zelder, O. (2005) Biotechnological production and applications of phytases. Applied Microbiological Biotechnology 68, Hartmann, H. & Ekegren, A. (2009) En internationell jämförelse av miljölagstiftning avseende växtnäringsläckage med ursprung i jordbruket. Examensarbete. Sektionen för Ekonomi och Teknik, Högskolan i Halmstad. Helander, E., Näsi, M. & Partanen, K. (1996) Effects of supplementary Aspergillus niger phytase on the availability of plant phosphorus, other minerals and nutrients in growing pigs fed on high-pea diets. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition 76, Helander, E. &Partanen, K. (1997) Effects of Phosphorus Level and Microbial Phytase Supplementation on the Performance and Bone Mineralization in Pigs. Acta Agriculturae Scandinavica, Section A Animal Science 47, Hong, T.T.T. & Lindberg, J.E. (2007) Effect of cooking and fermentation of a pig diet on gut environment and digestibility in growing pigs. Livestock Science 109, Hong, T.T.T., Thuy, T.T., Passoth, V. & Lindberg, J.E. (2009) Gut ecology, feed digestion and performance in weaned piglets fed liquid diets. Livestock Science 125, Høøk Presto, M., Andersson, H.K., Wallgren, P. & Lindberg, J.E. (2007) Influence of dietary amino acid level on performance, carcass quality and health of organic reared pigs reared indoors and outdoors. Acta Agriculturae Scandinavica, Section A Animal Science 57,

20 Jongbloed, A.W., Mroz, Z. & Kemme, P.A. (1992) The effect of supplementary Aspergillus Niger phytase in diets for pigs on concentration and apparent digestibility of dry matter, total phosphorus, and phytic acid in different sections of the alimentary tract. Journal of Animal Science 70, Jordbruksverket. Hemsida. [online]( a) Tillgänglig: 4.html [ ] Jordbruksverket. Hemsida. [online]( b) Tillgänglig: t/djurenheternardetgallergodsel.4.4b00b7db11efe58e66b html [ ] Kemme, P.A., Jongbloed, A.W., Mroz, Z. & Beynen, A.C. (1997) The efficacy of Aspergillus niger phytase in rendering phytate phosphorus available for absorption in pigs is influenced by pig physiological status. Journal of Animal Science 75, Kerr, B.J & Easter, R.A. (1995) Effect of feeding reduced protein, amino acid-supplemented diets on nitrogen and energy balance in grower pigs. Journal of Animal Science 73, Kies, A.K., Kemme, P.A., Sebek, L.B.J., van Diepen, Th. M. & Jongbloed, A.W. (2006) Effect of graded doses and a high dose of microbial phytase on the digestibility of various minerals in weaner pigs. Journal of Animal Science 84, Kim, J.C., Simmins, P.H., Mullan, B.P. & Pluske, J.R. (2005) The digestible energy value of wheat for pigs, with special reference to the post-weaned animal. Animal Feed Science and Technology 122, Klopfenstein, T., Angel, R., Cromwell, G.L., Erickson, G.E., Fox, D.G., Parsons, C., Satter, L.D. & Sutton, A.L. (2002) Animal diet modification to decrease the potential for nitrogen and phosphorus pollution. Council for Agricultural Science and Technology 21, Kornegay, E.T. (2001) Digestion of Phosphorus and Other Nutrients: the Role of Phytases and Factors Influencing Their Activity. CAB International 2001, Enzymes in Farm Animal Nutrition 10, Kornegay, E.T. & Qian, H. (1996) Replacement of inorganic phosphorus by microbial phytase for young pigs fed on a maize-soyabean-meal diet. British Journal of Nutrition 76, KRAV. Hemsida. [online]( ) Tillgänglig: [ ] Le Bellego, L., van Milgen, J., Dubois, S. & Noblet, J. (2001) Energy utilization of low-protein diets in growing pigs. Journal of Animal Science 79, Lei, X.G., Ku, P.K., Miller, E.R. & Yokoyama, M.T. (1993) Supplementing corn-soybean meal diets with microbial phytase linearly improves phytate phosphorus utilization by weanling pigs. Journal of Animal Science 71, Létourneau-Montminy, M.P., Narcy, A., Lescoat, P., Magnin, M., Bernier, J.F., Sauvant, D., Jondreville, C. & Pomar, C. (2011) Modeling the fate of dietary phosphorus in the digestive tract of growing pigs. Journal of Animal Science 89, Leuchtenberger, W., Huthmacher, K. & Drauz, K. (2005) Biotechnological production of amino acids and derivates: current status and prospects. Applied Microbiological Biotechnology 69, 1-8. Liao, S.F., Sauer, W.C., Kiest, A.K., Zhang, Y.C., Cervantes, M & He, J.M. (2005) Effect of phytase supplementation to diets for weanling pigs on the digestibilities of crude protein, amino acids, and energy. Journal of Animal Science 83, Libal, G.W. (1991) Feeding Sows to Maximize Reproductive and Lactation Capabilities. In: Swine Nutrition (eds. E.R. Miller, D.E. Ullrey, A.J. Lewis), Butterworth-Heinemann, MA, USA. 18