ݺߣ

ݺߣShare a Scribd company logo

Marjukka Lamminen - Typen ja fosforin aineenvaihdunta ja hyväksikäyttö kotieläimillä - KEL250B kevät 2017

•
•
M
Marjukka Lamminen

Miksi N ja P ovat tärkeitä ravintoaineita ja ravinteita kotieläintuotannossa? Millainen on typen ja fosforin aineenvaihdunta eläimessä? Miten typen ja fosforin hyväksikäyttöä voidaan tehostaa eläinravitsemuksen keinoin? Luento KEL250B Kestävä kotieläintuotanto -kurssilla (Helsingin yliopisto) keväällä 2017.

1 of 41
Download to read offline
KEL250B Kestävä kotieläintuotanto Typen ja fosforin aineenvaihdunta ja hyväksikäyttö kotieläimillä Marjukka Lamminen Tohtorikoulutettava, Helsingin yliopisto marjukka.lamminen@helsinki.fi CC BY-NC-ND 1MAATALOUSTIETEIDEN LAITOS MAATALOUS-METSÄTIETEELLINEN TIEDEKUNTA Kuva: Raphaël Ja/Flickr CC BY
Planeettarajat Planetary boundaries – Steffen ym. 2015 Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 2
Kaikki ongelmat eivät ole kaukana! Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 3 Interaktiivinen kartta: World resources institute
N ja P merkitys maataloudessa • Typpi ja fosfori ovat välttämättömiä ravintoaineita eläinten ruokinnassa ja ravinteita kasvien lannoituksessa • Samaan aikaan ne myös rehevöittävät ympäristöä ”Kultaisen keskitien etsintä” • P uusiutumaton luonnonvara • Luostarinen ym. 2011: Maatalouden osuus ihmistoiminnan aiheuttamasta vesistöjen ravinnekuormituksesta Suomessa: – P 60 % ja N 52 % Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 4
N ja P merkitys maataloudessa • Lannan lannoitusarvo: – Suuri fosforipitoisuus rajoittaa usein ensimmäisenä lannan lannoitekäyttöä (EU:n ympäristötukiehdot) – P hyväksikäytön tehostaminen perusteltua ympäristönäkökohdista – Lisäksi: lannan P-pitoisuuksien pienentäminen mahdollistaisi lannan suuremman hyödyntämisen lannoitteena Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 5
www.helsinki.fi/yliopisto Typen aineenvaihdunta ja hyväksikäyttö: märehtijät ja yksimahaiset eläimet 6MAATALOUSTIETEIDEN LAITOS MAATALOUS-METSÄTIETEELLINEN TIEDEKUNTA Kuva: will_cyclist/Flickr CC BY-NC
Märehtijöiden ruoansulatus Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi PÖTSI/ VERKKOMAHA MAKSA SATAKERTA JUOKSUTUSMAHA OHUTSUOLI REHU Ei-valkuais N (NPN) Rehun valkuainen Mikrobivalkuainen (välttämättömät AA) VFA Glukoosi RDP RDP RUP VFA Mikrobi- valkuainen RUP Peptidit Aminohapot Hiilihydraatit Selluloosa Hemiselluloosa Tärkkelys Sokerit Glukoosi Glukoosi Lipidit Rasvahapot ja glyseroli Ligniini = Mikrobitoimintaa RDP = Pötsissä hajoava valkuainen RUP = Pötsissä hajoamaton valkuainen = Pääasiallinen imeytymispaikka = Jonkin verran imeytymistä
Pötsin ureakierto Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 8 Sjaastad ym. 2010
Yksimahaisten ruoansulatus SUU MAHALAUKKU OHUTSUOLI REHU Ei-valkuais N (NPN) Rehun valkuainen Peptidit Aminohapot Hiilihydraatit Selluloosa Hemiselluloosa Tärkkelys Sokerit Disakkaridit Glukoosi Lipidit Sappihapot Lipaasi Rasvahapot Ligniini Amylaasi Amylaasi MaltaasiPeptidaasit Proteaasit = Pääasiallinen imeytymispaikka
Tehokkaan valkuaisen hyväksikäytön edellytykset • Märehtijöillä ruokitaan ensisijaisesti pötsin mikrobeja – Oleellisinta typen ja energian tasapainotus! • Luonnollinen osa OIV-PVT -valkuaisjärjestelmää Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 10 Kuva lainattu Peter Lundin luennosta (Aarhus University)
Tehokkaan valkuaisen hyväksikäytön edellytykset • Yksimahaisilla korostuu märehtijöitä enemmän valkuaisen sulavuus ja laatu (=aminohappokoostumus) – Sikojen valkuaisentarve ilmoitetaan ohutsuolisulavina aminohappoina – Siipikarjan valkuaisentarve ilmoitetaan aminohappoina (+ osalle raakavalkuaisena) Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 11Karhapää ym. 2014
Typen hyväksikäyttö: lypsylehmät • ”Keskimäärin noin 25 %” • Suomalaisessa koeaineistossa lypsylehmien typen hyväksikäyttö keskimäärin 28% (Uusikämppä ym. 2003) • ProAgria tuotosseuranta 2015: 27,1% (Huhtamäki 2016) – Huom! N-hyväksikäyttölaskelman kattavuus vain 20% tuotosseurantatiloista! Ylioptimistinen? • Typen hyväksikäyttö ulkomaisessa koeaineistossa: • Sonnan ja maidon typen suhde lähes vakio:  Ruokinnalla voidaan vaikuttaa vain vähän sonnan N-pitoisuuteen (sulavuus)  Virtsan N-pitoisuuteen ruokinnalla selkeä yhteys  voidaan vaikuttaa! Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 12 Powell ym. 2010
Typen hyväksikäyttö: lypsylehmät Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 13 Powell ym. 2010 Powell & Broderick 2011
Maidon urea valkuaisruokinnan sopivuuden mittarina Maidon ureapitoisuus mg/dl Eläinryhmä Suositus Hyväksyttävä Koko karja 21,4-25,6 19,3-27,8 0-30 päivää poikimisesta 30,0-32,1 30,0-35,3 31-60 päivää poikimisesta 21,4-23,5 19,3-25,7 61-180 päivää poikimisesta 21,4-25,7 19,3-25,7 181-270 päivää poikimisesta 21,4-25,7 19,3-27,8 Yli 271 päivää poikimisesta 21,4-27,8 19,3-30,0 • Maitonäytteen ureatulosten tulkinta (Suomi; Kyntäjä ym. 2010) • Suositusrajat maidon ureapitoisuudelle (USA; Patton ym. 2014) Urea, mg/dl <20 Ruokinnan RV-pitoisuus matalahko tai lehmät eivät syö riittävästi nurmirehua 25-30, säilörehuruokinta Normaalitilanne 25-40, laidunruokinta Normaalitilanne hyvällä laitumella (alkukesästä jopa 45) 18-25, kuivaheinäruokinta Normaalitilanne >40 Tiinehtyvyys voi laskea; rehuissa liikaa valkuaista
Maidon urea valkuaisruokinnan sopivuuden mittarina • ProAgria tuotosseuranta 2015: keskimäärin 27,8 mg/dl (20-35) (Huhtamäki 2016) • Kun maidon urea 25 mg/dl pötsimikrobeiden typen tarve tulee tyydytettyä (Nousiainen ym. 2004) • Lisävalkuainen voi lisätä maidontuotantoa kunnes maidon ureapitoisuus on n. 34 mg/dl (Nousiainen ym. 2004) – Valkuaisen hyväksikäyttö alkaa kuitenkin heiketä heti kun pötsimikrobeiden typen tarve ylittyy! • Valkuaisruokinta ja maidon ureapitoisuus suorassa yhteydessä maidontuotannon typpikuormitukseen • Kun maidon ureapitoisuus pienenee -2 mg/dl:  NH3-päästöt pienenevät 7-11 %  N2O-päästöt pienenevät 7-12 % (Powell ym. 2014) Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 15
Typen hyväksikäyttö: yksimahaiset • Typen hyväksikäyttö Tanskalaisessa aineistossa (Karhapää ym. 2014): • Aminohappotäydennys – synteettiset aminohapot – Tavoitteena ideaalivalkuainen – Voivat vähentää typpipäästöjä jopa 40% – Sulavuus jopa 100% – Rehujen aminohappokoostumuksen täydentäminen mahdollistaa dieetin raakavalkuaispitoisuuden pienentämisen tuotosta heikentämättä – Huom! Luomutuotannossa ei saa käyttää! Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 16 Lihasika 32- 107 kg Välikasvatus- porsas 7,2-32 kg Emakko porsaineen N hyväksikäyttö 44 % 60 % 22 % Nahm 2007
N eritys EU-28: lihasiat ja lypsylehmät Pierer ym. 2016 – Perustuu kansallisiin GHG-päästöinventaarioihin Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 17 Sija Maa N eritys, kg N/sika /vuosi Teuraspaino, kg/sika 1 Irlanti 6,68 97,50 2 Ranska 6,95 90,69 3 Tanska 8,01 94,89 4 Hollanti 8,58 89,41 5 Ruotsi 9,21 96,84 6 Espanja 9,34 79,95 7 Itävalta 9,48 91,58 8 Portugali 9,48 83,29 9 Unkari 9,57 87,11 10 Belgia 9,90 90,74 … 24 Suomi 17,45 109,90 EU-28 keskiarvo 12,03 92,12 Sija Maa N eritys, kg N/lehmä /vuosi Maitotuotos, kg/lehmä/vuosi 1 Romania 53,63 3650 2 Latvia 70,00 5249 3 Puola 86,70 4993 4 Irlanti 99,71 5183 5 Bulgaria 99,89 4263 6 Kroatia 100,00 3424 7 Slovakia 100,00 6293 8 Itävalta 100,26 6418 9 Unkari 100,38 7128 10 Liettua 101,18 5227 … 25 Suomi 129,81 8114 EU-28 keskiarvo 108,07 6538
www.helsinki.fi/yliopisto Fosforin aineenvaihdunta ja hyväksikäyttö: märehtijät ja yksimahaiset eläimet 18MAATALOUSTIETEIDEN LAITOS MAATALOUS-METSÄTIETEELLINEN TIEDEKUNTA
Fosfori • Enemmän tunnettuja biologisia toimintoja elimistössä ja pötsimikrobistossa kuin millään muulla kivennäisaineella • Tehtäviä: – Luiden mineralisaatio – Osallistuu entsyymien sääntelyn aineenvaihdunnassa ja useissa fysiologisissa prosesseissa – Solunsisäinen puskuri happo-emästasapainon säätelyssä – Tarvitaan proteiinisynteesissä – Soluseinien rakenneosa (fosfolipidit) – Osallistuu energia-aineenvaihduntaan (ATP) – jne. • Eläinten kehon fosforipitoisuus keskimäärin 4-7 g P/kg – 80% fosforista luustossa • Märehtijät: fosfori omiin ja pötsimikrobien tarpeisiin – Esim. sellulolyyttiset bakteerit tarvitsevat soluseinien hajotukseen – P puute heikentää kuidun sulatusta ja siten myös syöntiä, myös maitotuotos pienenee, hedelmällisyys heikkenee ja elopaino laskee – Pötsimikrobien P tarve suurempi kuin märehtijän oma tarve! Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 19 Humer & Zebeli 2015, Humer ym. 2014
Fosforin aineenvaihdunta (lypsylehmät) 20 Dou ym. 2010 Maidon, virtsan ja sonnan P-pitoisuus ruotsalaisessa aineistossa (Gustafson 2000) Maito 0,74-1,11 g/l Virtsa 0,008- 0,032 g/l Sonta 10,6-16,7 g/kg ka 30-60 g P/pv
Fosforin aineenvaihdunta (lypsylehmät) • Endogeenisen P eritys syljessä merkittävää • P imeytyminen pääasiassa ohutsuolesta – Pötsistä ei imeydy fosforia • P pitoisuus maidossa – Ruokinnan P-pitoisuus ei vaikuta – Vaikuttaa: poikimakerta, laktaatiokauden vaihe, mittauskuukausi ja vuodenaika jona poikinut jne. – On vaihtelua, mutta ei voida käyttää P hyväksikäytön mittarina • P pitoisuus virtsassa – Hyvin vähäinen! • Sulamaton ja ylimääräinen P erittyy sontaan – Suurin osa fosforista erittyy sontaan jopa silloin kun saanti lähellä suositusta Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 21 Forar ym. 1982
Fosforin aineenvaihdunta (sika) 22 Fernández 1995
Fosforin aineenvaihdunta (yksimahaiset) • Syljen eritys hyvin vähäistä märehtijöihin verrattuna  P eritys syljessä vähäistä • P imeytyminen pääasiassa ohutsuolesta – Imeytyminen vain liukoisessa muodossa – Kuljetus D-vitamiinin stimuloimaa • P imeytyminen paksusuolesta hyvin vähäistä Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 23 Breves & Schröder 1991
Fosforin tarve (lypsylehmät) 24 Dou ym. 2002 Maitotuotos kg/pv, elopaino 550 kg 0 10 20 30 40 50 60 P tarve, g/pv 21* 28 48 67 87 106 126 Lähde: Luke ruokintasuositukset * Tiineille hiehoille 10% lisä 8. ja 9. tiineyskuukauden aikana NRC-suositus: 3,2-3,8 g/kg ka kun maitotuotos 25-55 kg/pv (Humer & Zebeli 2015)
Fosforin tarve (yksimahaiset) Porsaat Lihasiat Kasvavat siitossiat Tiineet emakot, karjut Imettävät emakot Alle 15 kg 15-25 kg 25-55 kg 55-80 kg 80-120 kg 25 kg- tiin. Sulava P g /MJ NE 0,31 0,31 0,31 0,28 0,22 0,31 0,28 0,34 Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 25 Ikä 17-28 vk 29-45 vk 46-65 vk 65vk - Käyttökelp. P g/kg 3,5 2,9 2,5 2,3 Startti- vaihe Kasvatus -vaihe Loppukasvatus- vaihe 1-10 pv 11-22 pv 23pv - teurastus Käyttökelp. P g/kg 4,1 3,8 3,5 Sikojen P tarve Munijakanojen P tarve Broilereiden P tarve Luke ruokintasuositukset
Dieetin fosforipitoisuuden vaikutus fosforin eritykseen (lypsylehmät) Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 26 Chapuis-Lardy ym. 2004 Dou ym. 2002 Suomalaisessa koeaineistossa sontaan erittyneen P määrä lisääntyi 0,66g kun P saanti lisääntyi 1g  Huono P hyväksikäyttö! (Uusikämppä ym. 2003)
P hyväksikäytön tehostaminen (lypsylehmät) • Suomalaisessa aineistossa P hyväksikäyttö n. 25,5 % kun dieetin P- pitoisuus n. 4,8 g/kg ka (Uusikämppä ym. 2003) • ProAgria tuotosseuranta 2015: 27,6% (Huhtamäki 2016) – Huom! P-hyväksikäyttölaskelman kattavuus vain 20% tuotosseurantatiloista • Ruokinnan valkuaispitoisuuden noustessa myös P saanti lisääntyy herkästi – Rypsirouheen korkea P-pitoisuus: 13,2 g P/kg ka • Vrt. ohra 3,6 g P/kg ka ja nurmisäilörehu 3,2 g P/kg ka – Lisääntynyt maitotuotos + lisääntynyt kuiva-aineen syönti + lisääntynyt väkirehun osuus dieetissä  P saannin lisääntyminen väistämätöntä rypsiruokinnalla • Härkäpapu 5,7 g P/kg ka, Herne 4,0 g P/kg ka • Kun rypsin valkuainen korvattiin kokonaan härkäpavulla: – EKM-tuotos pieneni: 34,1  32,3 kg/pv – Dieetin P-pitoisuus väheni: 3,93  3,75 g/kg ka – P sulavuus parantui: 29%  36% – P eritys sontaan väheni: 10,6  9,61 g/kg ka Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 27 (Lamminen ym. julkaisematon)
P hyväksikäytön tehostaminen (lypsylehmät) • Fosforikivennäistä ei tarvita – Rypsi-vilja-nurmisäilörehu-pohjaisella ruokinnalla lypsylehmän P-tarve täyttyy jo silloin kun väkirehun osuus 40 % ja väkirehun P-pitoisuus 5,4 g P/kg ka (maitotuotos 25-30 kg/pv) Uusikämppä ym. 2003 Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 28
Fosforin hyväksikäyttö (sika) • P hyväksikäyttö sioilla n. 30-60 % • Näennäinen P sulavuus riippuu ruokinnasta (Fan ym. 2008): • P hyväksikäyttö myös vaihtelee tuotosvaiheittain ja tyypeittäin (Karhapää ym. 2014): 29 Vieroitetut porsaat Lihasiat - Epäorg. P-lisä - Fytaasientsyymi 32 % 41 % + Epäorg. P-lisä - Fytaasientsyymi 49 % 59 % - Epäorg. P-lisä + Fytaasientsyymi 64 % 58 % + Epäorg. P-lisä + Fytaasientsyymi 51 % 56 % Lihasika 32- 107 kg Välikasvatus- porsas 7,2-32 kg Emakko porsaineen P hyväksikäyttö 40 % 47 % 25 %
Fytiinihappo, fytaatti ja fytaasientsyymi • Fytiinihappo = Fosforiyhdiste, jossa on myo- inositolirenkaan ympärille sitotoutunut 6 fosfaattiryhmää. • Fytaatti = Fytiinihapon liukenematon suola, jossa fosforin lisäksi voi olla sitoutuneina myös muita kivennäisaineita, kuten Ca, Fe, Zn, Mg, K ja Mn (kelaatit). Muodostaa myös hyvin vakaita komplekseja proteiinien kanssa. Pääasiallinen fosforin varastointimuoto kasvien siemenissä (n. 60-80 % viljojen ja öljykasvien siementen fosforista) • Fytaasi = Entsyymi, joka hajottaa fytaattifosforin epäorgaaniseksi fosforiksi. Fytaasientsyymiä muodostuu kasveissa, mikro-organismeissa ja eläimissä. – Voi tuhoutua alhaisen pH:n tai kuumakäsittelyn vaikutuksesta (Suomessa melkein kaikki vilja lämpökuivataan..) – Inaktiivinen hyvin kuivissa rehumateriaaleissa, voi vähentyä kosteissa varastointiolosuhteissa – Teollinen valmistus Aspergillus niger-homesienen, Esterichia coli ja Peniophora lycii –bakteereiden avulla 30 Haese ym. 2014, Humer & Zebeli 2015, Humer ym. 2014 Fytiinihappo Fytaatti
Rehujen fytaatti- ja fytaasientsyymipitoisuus 31 Kokonais -P, g/kg ka Fytaatti-P, g/kg ka Fytaatti-P osuus kokonais-P:stä, % Fytaatti-P osuus kokonais- P:stä SUOMI, % Fytaasi- entsyymi- pitoisuus (U/kg) Kaura 3,4 2,1 60 83 84 Vehnä 3,5 2,3 62 84 1637 Ohra 3,6 2,1 59 79 1016 Maissi 2,7 1,9 71 70 Herne 4,0 2,3 58 72 86 Soija 6,3 3,2 51 32 Lupiini 3,8 1,9 44 219 Rypsirouhe 11,5 6,9 60 81 41 Soijarouhe 6,7 3,8 57 74 Nurmisäilörehu 3,8 0 0 82 Maissisäilörehu 2,2 0 0 31 Humer & Zebeli 2015, Brask-Pedersen ym. 2013, Viveros ym. 2000, Karhapää ym. 2014
Fytaatin sulavuus • Märehtijät pystyvät ongelmitta hyödyntämään fytaattifosforia, n. 90 % fytaatista hajotetaan, lähinnä pötsissä – Vaikuttaa jonkin verran: Ruokinta, rehunkäsittely, kuiva- aineensyönti/tuotostaso ( nopeampi virtaus pötsistä) – Omaa fytaasientsyymintuotantoa: mikrobit pötsissä (tärkein) ja paksusuolessa, ja endogeenisesti ohutsuolen limakalvoilla (vähäisin merkitys) • Yksimahaisten eläinten oma fytaasientsyymin tuotanto hyvin vähäistä  eivät pysty hyödyntämään fytaattifosforia ollenkaan tai vain hyvin vähän  P eritys sontaan – Fytaasientsyymin lisäys rehun joukkoon – HUOM! FYTAASIENTSYYMIN KÄYTTÖ EI SALLITTU LUOMUSSA! Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 32 Haese ym. 2014, Humer & Zebeli 2015
P päästöjen vähentäminen ruokinnan avulla (yksimahaiset) 33 Maguire ym. 2005
P hyväksikäytön tehostaminen (siat) Poulsen 2000 1. Ruokintasuositusten tarkka määrittely – Sulava fosfori kokonaisfosforipitoisuuden sijaan – Vaiheruokinta 2. Rehujen P sulavuuden parantaminen – Fytaasientsyymi (mikrobiologinen tai kasvien oma) – Ruokintatapa (kuiva tai liemiruokinta) – Rehunkäsittely (kuumennus ja rakeistus heikentävät fytaasientsyymin tehoa) 3. Parempien epäorg. P-lisien valinta – Jos tarvitaan, valintakriteerinä suuri P sulavuus 4. Kasvinjalostus – Pienempi fytaatti-P –pitoisuus – Suurempi fytaasientsyymiaktiivisuus – Kuumuudenkestävä fytaasi – Alhaisempi P-pitoisuus Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 34
P ja N hyväksikäytön tehostaminen (yksimahaiset) 35Karhapää ym. 2014
Typpi- ja fosforipäästöt luomutuotannossa (yksimahaiset) • Fytaasientsyymi tehostaa fosforin hyväksikäyttöä ja vähentää fosforin eritystä sontaan – Luomussa ei saa käyttää fytaasientsyymiä • Synteettisillä aminohapoilla voidaan täydentää rehujen aminohappokoostumusta ja siten vähentää dieetin valkuaispitoisuutta – Luomussa ei saa käyttää synteettisiä aminohappoja  Onko fosforin hyväksikäyttö heikompaa luomu-sika- ja siipikarjatuotannossa kuin tavanomaisessa? – Vertailevia tutkimuksia ei löytynyt! Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 36
P hyväksikäyttö tehokkaammaksi GMO:n avulla? Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 37 −35-65% vähemmän fosforia sonnassa Rehussa ei lisättyä fosforia Kuva: Smith ym. 2013
Yhteenveto • Typpi erittyy pääasiassa virtsaan, fosfori sontaan • Ylimäärä-N ja P päätyy eläimestä ympäristöön – tarpeita vastaava ruokinta oleellista! • Märehtijöillä typen ja energian tasapainotus oleellisinta typen hyväksikäytön kannalta • P hyväksikäytön tehostaminen lypsylehmillä on haastavaa maitotuotosta heikentämättä, sillä rypsiruokinnalla dieetin valkuaispitoisuus suorassa yhteydessä lisääntyneeseen P saantiin – Rypsille vähäfosforinen korvaaja? • Yksimahaisilla valkuaisen sulavuus, aminohappotäydennys ja fytaasientsyymi Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 38
www.helsinki.fi/yliopistoMarjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 39http://blogs.helsinki.fi/melammin/ Kiitos mielenkiinnosta! Kuva: Ulf Bodin/Flickr CC BY-NC-SA
Lähteet • Brask-Pedersen ym. 2013. Effects of exogenous phytase on degradation of inositol phosphate in dairy cows. Journal of Dairy Science 96: 1691-1700. • Breves & Schröder 1991. Comparative aspects of gastrointestinal phosphorus metabolism. Nutrition Research Reviews 4: 125-140. • Chapuis-Lardy ym. 2004. Phosphorus concentration and solubility in dairy feces: variability and affecting factors. Journal of Dairy Science 87: 4334-4341. • Dou ym. 2002. Phosphorus characteristics of dairy feces affected by diets. Journal of Environmental Quality 31: 2058-2065. • Dou ym. 2010. A fecal test for assessing phosphorus overfeeding on dairy farms: evaluation using extensive farm data. Journal of Dairy Science 93:830-839. • Fan ym. 2008. Methodological considerations for measuring phosphorus utilization in pigs. Julkaisussa: France & Kebreab (toim.). Mathematical Modelling in Animal Nutrition. s. 370-397. • Fernández 1995. Calcium and phosphorus metabolism in growing pigs. Livestock Production Science 41: 255-261. • Forar ym. 1982. Variation in inorganic phosphorus in blood plasma and milk of lactating cows. Journal of Dairy Science 65: 760-763. • Gustafson 2000. Partitioning of nutrient and trace elements in feed among milk, faeces and urine by lactating dairy cows. Acta Agriculturae Scandinavica, Section A – Animal Science 50: 111-120. • Haese ym. 2014. Effects of mineral and rapeseed phosphorus supplementation on phytate degradation in dairy cows. Archives on Animal Nutrition 68: 478-491. • Huhtamäki 2016. Ruokinta tuotosseurantatiloilla vuonna 2015. ProAgria Maito Tulosseminaari 5.4.2016. https://www.proagria.fi/sites/default/files/attachment/rehunkulutus_vuonna_2015_tuse-lehmat_huhtamaki.pdf • Humer ym. 2014. Phytate in pig and poultry nutrition. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition 99: 605-625. • Humer & Zebeli 2015. Phytate in feed ingredients and potentials for improving the utilization of phosphorus in ruminant nutrition. Animal Feed Science and Technology 209: 1-15. • Karhapää ym. 2014. Ruokintastrategiat fosforin ja typen määrän vähentämiseksi sikojen lannassa. MTT raportti 149. http://jukuri.luke.fi/bitstream/handle/10024/482915/mttraportti149.pdf • Kyntäjä ym. 2010. Lypsylehmän ruokinta. Tieto tuottamaan 133. Pro Agria Keskusten Liitto. • Luostarinen ym. 2011. Lannan kestävä hyödyntäminen. MTT raportti 21. http://www.mtt.fi/mttraportti/pdf/mttraportti21.pdf • Maguire ym. 2005. Dietary strategies for reduced P excretion and improved water quality. Journal of Environmental Quality 34:2093- 2103. • Nahm 2007. Feed formulations to reduce N excretion and ammonia emission from poultry manure. Bioresource Technology 98: 2282- 2300. Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 40
Lähteet Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 41 • Nousiainen ym. 2004. Evaluation of milk urea nitrogen as a diagnostic of protein feeding. Journal of Dairy Science 87: 386-398. • Patton ym. 2014. Protein feeding and balancing for amino acids in lactating dairy cattle. Veterinary Clinics of North America: Food Animal Practice 30:599-621. • Pierer ym. 2016. Adapting feeding methods for less nitrogen pollution from pig and dairy cattle farming: abatement costs and uncertainties. Nutrient Recycling in Agroecosystems 104: 201-220. • Poulsen 2000. Phosphorus utilization and excretion in pig production. Journal of Environmental Quality 29: 24-27. • Powell ym. 2010. Nitrogen use efficiency: a potential performance indicator and policy tool for dairy farms. Environmental Science and Policy 13: 217-228. • Powell & Broderick 2011. Transdisciplinary soil science research: impacts of dairy nutrition on manure chemistry and the environment. Spol Science Society of America Journal 75: 2071-2078. • Sjaastad ym. 2010. Physiology of Domestic Animals. Scandinavian Veterinary Press. 2. painos. • Smith ym. 2013. Sustainable P in agriculture: food and fuel. Julkaisussa: Wyant ym. (toim.). Phosphorus, Food, and Our Future. s. 64-85. • Steffen ym. 2015. Planetary boundaries: guiding human development on a changing planet. Science 347: 1259855. • Uusikämppä ym. 2003. Lypsykarjataloudesta tulevan ympäristökuormituksen vähentäminen. Maa- ja elintarviketalous 25. MTT. https://jukuri.luke.fi/bitstream/handle/10024/454056/met25.pdf?sequence=1 • Viveros ym. 2000. Phytase and acid phosphatase activities in plant feedstuffs. Journal of Agricultural and Food Chemistry 48: 4009-4013.

More Related Content

Marjukka Lamminen - Typen ja fosforin aineenvaihdunta ja hyväksikäyttö kotieläimillä - KEL250B kevät 2017

  • 1. KEL250B Kestävä kotieläintuotanto Typen ja fosforin aineenvaihdunta ja hyväksikäyttö kotieläimillä Marjukka Lamminen Tohtorikoulutettava, Helsingin yliopisto marjukka.lamminen@helsinki.fi CC BY-NC-ND 1MAATALOUSTIETEIDEN LAITOS MAATALOUS-METSÄTIETEELLINEN TIEDEKUNTA Kuva: Raphaël Ja/Flickr CC BY
  • 2. Planeettarajat Planetary boundaries – Steffen ym. 2015 Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 2
  • 3. Kaikki ongelmat eivät ole kaukana! Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 3 Interaktiivinen kartta: World resources institute
  • 4. N ja P merkitys maataloudessa • Typpi ja fosfori ovat välttämättömiä ravintoaineita eläinten ruokinnassa ja ravinteita kasvien lannoituksessa • Samaan aikaan ne myös rehevöittävät ympäristöä ”Kultaisen keskitien etsintä” • P uusiutumaton luonnonvara • Luostarinen ym. 2011: Maatalouden osuus ihmistoiminnan aiheuttamasta vesistöjen ravinnekuormituksesta Suomessa: – P 60 % ja N 52 % Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 4
  • 5. N ja P merkitys maataloudessa • Lannan lannoitusarvo: – Suuri fosforipitoisuus rajoittaa usein ensimmäisenä lannan lannoitekäyttöä (EU:n ympäristötukiehdot) – P hyväksikäytön tehostaminen perusteltua ympäristönäkökohdista – Lisäksi: lannan P-pitoisuuksien pienentäminen mahdollistaisi lannan suuremman hyödyntämisen lannoitteena Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 5
  • 6. www.helsinki.fi/yliopisto Typen aineenvaihdunta ja hyväksikäyttö: märehtijät ja yksimahaiset eläimet 6MAATALOUSTIETEIDEN LAITOS MAATALOUS-METSÄTIETEELLINEN TIEDEKUNTA Kuva: will_cyclist/Flickr CC BY-NC
  • 7. Märehtijöiden ruoansulatus Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi PÖTSI/ VERKKOMAHA MAKSA SATAKERTA JUOKSUTUSMAHA OHUTSUOLI REHU Ei-valkuais N (NPN) Rehun valkuainen Mikrobivalkuainen (välttämättömät AA) VFA Glukoosi RDP RDP RUP VFA Mikrobi- valkuainen RUP Peptidit Aminohapot Hiilihydraatit Selluloosa Hemiselluloosa Tärkkelys Sokerit Glukoosi Glukoosi Lipidit Rasvahapot ja glyseroli Ligniini = Mikrobitoimintaa RDP = Pötsissä hajoava valkuainen RUP = Pötsissä hajoamaton valkuainen = Pääasiallinen imeytymispaikka = Jonkin verran imeytymistä
  • 9. Yksimahaisten ruoansulatus SUU MAHALAUKKU OHUTSUOLI REHU Ei-valkuais N (NPN) Rehun valkuainen Peptidit Aminohapot Hiilihydraatit Selluloosa Hemiselluloosa Tärkkelys Sokerit Disakkaridit Glukoosi Lipidit Sappihapot Lipaasi Rasvahapot Ligniini Amylaasi Amylaasi MaltaasiPeptidaasit Proteaasit = Pääasiallinen imeytymispaikka
  • 10. Tehokkaan valkuaisen hyväksikäytön edellytykset • Märehtijöillä ruokitaan ensisijaisesti pötsin mikrobeja – Oleellisinta typen ja energian tasapainotus! • Luonnollinen osa OIV-PVT -valkuaisjärjestelmää Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 10 Kuva lainattu Peter Lundin luennosta (Aarhus University)
  • 11. Tehokkaan valkuaisen hyväksikäytön edellytykset • Yksimahaisilla korostuu märehtijöitä enemmän valkuaisen sulavuus ja laatu (=aminohappokoostumus) – Sikojen valkuaisentarve ilmoitetaan ohutsuolisulavina aminohappoina – Siipikarjan valkuaisentarve ilmoitetaan aminohappoina (+ osalle raakavalkuaisena) Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 11Karhapää ym. 2014
  • 12. Typen hyväksikäyttö: lypsylehmät • ”Keskimäärin noin 25 %” • Suomalaisessa koeaineistossa lypsylehmien typen hyväksikäyttö keskimäärin 28% (Uusikämppä ym. 2003) • ProAgria tuotosseuranta 2015: 27,1% (Huhtamäki 2016) – Huom! N-hyväksikäyttölaskelman kattavuus vain 20% tuotosseurantatiloista! Ylioptimistinen? • Typen hyväksikäyttö ulkomaisessa koeaineistossa: • Sonnan ja maidon typen suhde lähes vakio:  Ruokinnalla voidaan vaikuttaa vain vähän sonnan N-pitoisuuteen (sulavuus)  Virtsan N-pitoisuuteen ruokinnalla selkeä yhteys  voidaan vaikuttaa! Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 12 Powell ym. 2010
  • 13. Typen hyväksikäyttö: lypsylehmät Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 13 Powell ym. 2010 Powell & Broderick 2011
  • 14. Maidon urea valkuaisruokinnan sopivuuden mittarina Maidon ureapitoisuus mg/dl Eläinryhmä Suositus Hyväksyttävä Koko karja 21,4-25,6 19,3-27,8 0-30 päivää poikimisesta 30,0-32,1 30,0-35,3 31-60 päivää poikimisesta 21,4-23,5 19,3-25,7 61-180 päivää poikimisesta 21,4-25,7 19,3-25,7 181-270 päivää poikimisesta 21,4-25,7 19,3-27,8 Yli 271 päivää poikimisesta 21,4-27,8 19,3-30,0 • Maitonäytteen ureatulosten tulkinta (Suomi; Kyntäjä ym. 2010) • Suositusrajat maidon ureapitoisuudelle (USA; Patton ym. 2014) Urea, mg/dl <20 Ruokinnan RV-pitoisuus matalahko tai lehmät eivät syö riittävästi nurmirehua 25-30, säilörehuruokinta Normaalitilanne 25-40, laidunruokinta Normaalitilanne hyvällä laitumella (alkukesästä jopa 45) 18-25, kuivaheinäruokinta Normaalitilanne >40 Tiinehtyvyys voi laskea; rehuissa liikaa valkuaista
  • 15. Maidon urea valkuaisruokinnan sopivuuden mittarina • ProAgria tuotosseuranta 2015: keskimäärin 27,8 mg/dl (20-35) (Huhtamäki 2016) • Kun maidon urea 25 mg/dl pötsimikrobeiden typen tarve tulee tyydytettyä (Nousiainen ym. 2004) • Lisävalkuainen voi lisätä maidontuotantoa kunnes maidon ureapitoisuus on n. 34 mg/dl (Nousiainen ym. 2004) – Valkuaisen hyväksikäyttö alkaa kuitenkin heiketä heti kun pötsimikrobeiden typen tarve ylittyy! • Valkuaisruokinta ja maidon ureapitoisuus suorassa yhteydessä maidontuotannon typpikuormitukseen • Kun maidon ureapitoisuus pienenee -2 mg/dl:  NH3-päästöt pienenevät 7-11 %  N2O-päästöt pienenevät 7-12 % (Powell ym. 2014) Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 15
  • 16. Typen hyväksikäyttö: yksimahaiset • Typen hyväksikäyttö Tanskalaisessa aineistossa (Karhapää ym. 2014): • Aminohappotäydennys – synteettiset aminohapot – Tavoitteena ideaalivalkuainen – Voivat vähentää typpipäästöjä jopa 40% – Sulavuus jopa 100% – Rehujen aminohappokoostumuksen täydentäminen mahdollistaa dieetin raakavalkuaispitoisuuden pienentämisen tuotosta heikentämättä – Huom! Luomutuotannossa ei saa käyttää! Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 16 Lihasika 32- 107 kg Välikasvatus- porsas 7,2-32 kg Emakko porsaineen N hyväksikäyttö 44 % 60 % 22 % Nahm 2007
  • 17. N eritys EU-28: lihasiat ja lypsylehmät Pierer ym. 2016 – Perustuu kansallisiin GHG-päästöinventaarioihin Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 17 Sija Maa N eritys, kg N/sika /vuosi Teuraspaino, kg/sika 1 Irlanti 6,68 97,50 2 Ranska 6,95 90,69 3 Tanska 8,01 94,89 4 Hollanti 8,58 89,41 5 Ruotsi 9,21 96,84 6 Espanja 9,34 79,95 7 Itävalta 9,48 91,58 8 Portugali 9,48 83,29 9 Unkari 9,57 87,11 10 Belgia 9,90 90,74 … 24 Suomi 17,45 109,90 EU-28 keskiarvo 12,03 92,12 Sija Maa N eritys, kg N/lehmä /vuosi Maitotuotos, kg/lehmä/vuosi 1 Romania 53,63 3650 2 Latvia 70,00 5249 3 Puola 86,70 4993 4 Irlanti 99,71 5183 5 Bulgaria 99,89 4263 6 Kroatia 100,00 3424 7 Slovakia 100,00 6293 8 Itävalta 100,26 6418 9 Unkari 100,38 7128 10 Liettua 101,18 5227 … 25 Suomi 129,81 8114 EU-28 keskiarvo 108,07 6538
  • 18. www.helsinki.fi/yliopisto Fosforin aineenvaihdunta ja hyväksikäyttö: märehtijät ja yksimahaiset eläimet 18MAATALOUSTIETEIDEN LAITOS MAATALOUS-METSÄTIETEELLINEN TIEDEKUNTA
  • 19. Fosfori • Enemmän tunnettuja biologisia toimintoja elimistössä ja pötsimikrobistossa kuin millään muulla kivennäisaineella • Tehtäviä: – Luiden mineralisaatio – Osallistuu entsyymien sääntelyn aineenvaihdunnassa ja useissa fysiologisissa prosesseissa – Solunsisäinen puskuri happo-emästasapainon säätelyssä – Tarvitaan proteiinisynteesissä – Soluseinien rakenneosa (fosfolipidit) – Osallistuu energia-aineenvaihduntaan (ATP) – jne. • Eläinten kehon fosforipitoisuus keskimäärin 4-7 g P/kg – 80% fosforista luustossa • Märehtijät: fosfori omiin ja pötsimikrobien tarpeisiin – Esim. sellulolyyttiset bakteerit tarvitsevat soluseinien hajotukseen – P puute heikentää kuidun sulatusta ja siten myös syöntiä, myös maitotuotos pienenee, hedelmällisyys heikkenee ja elopaino laskee – Pötsimikrobien P tarve suurempi kuin märehtijän oma tarve! Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 19 Humer & Zebeli 2015, Humer ym. 2014
  • 20. Fosforin aineenvaihdunta (lypsylehmät) 20 Dou ym. 2010 Maidon, virtsan ja sonnan P-pitoisuus ruotsalaisessa aineistossa (Gustafson 2000) Maito 0,74-1,11 g/l Virtsa 0,008- 0,032 g/l Sonta 10,6-16,7 g/kg ka 30-60 g P/pv
  • 21. Fosforin aineenvaihdunta (lypsylehmät) • Endogeenisen P eritys syljessä merkittävää • P imeytyminen pääasiassa ohutsuolesta – Pötsistä ei imeydy fosforia • P pitoisuus maidossa – Ruokinnan P-pitoisuus ei vaikuta – Vaikuttaa: poikimakerta, laktaatiokauden vaihe, mittauskuukausi ja vuodenaika jona poikinut jne. – On vaihtelua, mutta ei voida käyttää P hyväksikäytön mittarina • P pitoisuus virtsassa – Hyvin vähäinen! • Sulamaton ja ylimääräinen P erittyy sontaan – Suurin osa fosforista erittyy sontaan jopa silloin kun saanti lähellä suositusta Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 21 Forar ym. 1982
  • 23. Fosforin aineenvaihdunta (yksimahaiset) • Syljen eritys hyvin vähäistä märehtijöihin verrattuna  P eritys syljessä vähäistä • P imeytyminen pääasiassa ohutsuolesta – Imeytyminen vain liukoisessa muodossa – Kuljetus D-vitamiinin stimuloimaa • P imeytyminen paksusuolesta hyvin vähäistä Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 23 Breves & Schröder 1991
  • 24. Fosforin tarve (lypsylehmät) 24 Dou ym. 2002 Maitotuotos kg/pv, elopaino 550 kg 0 10 20 30 40 50 60 P tarve, g/pv 21* 28 48 67 87 106 126 Lähde: Luke ruokintasuositukset * Tiineille hiehoille 10% lisä 8. ja 9. tiineyskuukauden aikana NRC-suositus: 3,2-3,8 g/kg ka kun maitotuotos 25-55 kg/pv (Humer & Zebeli 2015)
  • 25. Fosforin tarve (yksimahaiset) Porsaat Lihasiat Kasvavat siitossiat Tiineet emakot, karjut Imettävät emakot Alle 15 kg 15-25 kg 25-55 kg 55-80 kg 80-120 kg 25 kg- tiin. Sulava P g /MJ NE 0,31 0,31 0,31 0,28 0,22 0,31 0,28 0,34 Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 25 Ikä 17-28 vk 29-45 vk 46-65 vk 65vk - Käyttökelp. P g/kg 3,5 2,9 2,5 2,3 Startti- vaihe Kasvatus -vaihe Loppukasvatus- vaihe 1-10 pv 11-22 pv 23pv - teurastus Käyttökelp. P g/kg 4,1 3,8 3,5 Sikojen P tarve Munijakanojen P tarve Broilereiden P tarve Luke ruokintasuositukset
  • 26. Dieetin fosforipitoisuuden vaikutus fosforin eritykseen (lypsylehmät) Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 26 Chapuis-Lardy ym. 2004 Dou ym. 2002 Suomalaisessa koeaineistossa sontaan erittyneen P määrä lisääntyi 0,66g kun P saanti lisääntyi 1g  Huono P hyväksikäyttö! (Uusikämppä ym. 2003)
  • 27. P hyväksikäytön tehostaminen (lypsylehmät) • Suomalaisessa aineistossa P hyväksikäyttö n. 25,5 % kun dieetin P- pitoisuus n. 4,8 g/kg ka (Uusikämppä ym. 2003) • ProAgria tuotosseuranta 2015: 27,6% (Huhtamäki 2016) – Huom! P-hyväksikäyttölaskelman kattavuus vain 20% tuotosseurantatiloista • Ruokinnan valkuaispitoisuuden noustessa myös P saanti lisääntyy herkästi – Rypsirouheen korkea P-pitoisuus: 13,2 g P/kg ka • Vrt. ohra 3,6 g P/kg ka ja nurmisäilörehu 3,2 g P/kg ka – Lisääntynyt maitotuotos + lisääntynyt kuiva-aineen syönti + lisääntynyt väkirehun osuus dieetissä  P saannin lisääntyminen väistämätöntä rypsiruokinnalla • Härkäpapu 5,7 g P/kg ka, Herne 4,0 g P/kg ka • Kun rypsin valkuainen korvattiin kokonaan härkäpavulla: – EKM-tuotos pieneni: 34,1  32,3 kg/pv – Dieetin P-pitoisuus väheni: 3,93  3,75 g/kg ka – P sulavuus parantui: 29%  36% – P eritys sontaan väheni: 10,6  9,61 g/kg ka Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 27 (Lamminen ym. julkaisematon)
  • 28. P hyväksikäytön tehostaminen (lypsylehmät) • Fosforikivennäistä ei tarvita – Rypsi-vilja-nurmisäilörehu-pohjaisella ruokinnalla lypsylehmän P-tarve täyttyy jo silloin kun väkirehun osuus 40 % ja väkirehun P-pitoisuus 5,4 g P/kg ka (maitotuotos 25-30 kg/pv) Uusikämppä ym. 2003 Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 28
  • 29. Fosforin hyväksikäyttö (sika) • P hyväksikäyttö sioilla n. 30-60 % • Näennäinen P sulavuus riippuu ruokinnasta (Fan ym. 2008): • P hyväksikäyttö myös vaihtelee tuotosvaiheittain ja tyypeittäin (Karhapää ym. 2014): 29 Vieroitetut porsaat Lihasiat - Epäorg. P-lisä - Fytaasientsyymi 32 % 41 % + Epäorg. P-lisä - Fytaasientsyymi 49 % 59 % - Epäorg. P-lisä + Fytaasientsyymi 64 % 58 % + Epäorg. P-lisä + Fytaasientsyymi 51 % 56 % Lihasika 32- 107 kg Välikasvatus- porsas 7,2-32 kg Emakko porsaineen P hyväksikäyttö 40 % 47 % 25 %
  • 30. Fytiinihappo, fytaatti ja fytaasientsyymi • Fytiinihappo = Fosforiyhdiste, jossa on myo- inositolirenkaan ympärille sitotoutunut 6 fosfaattiryhmää. • Fytaatti = Fytiinihapon liukenematon suola, jossa fosforin lisäksi voi olla sitoutuneina myös muita kivennäisaineita, kuten Ca, Fe, Zn, Mg, K ja Mn (kelaatit). Muodostaa myös hyvin vakaita komplekseja proteiinien kanssa. Pääasiallinen fosforin varastointimuoto kasvien siemenissä (n. 60-80 % viljojen ja öljykasvien siementen fosforista) • Fytaasi = Entsyymi, joka hajottaa fytaattifosforin epäorgaaniseksi fosforiksi. Fytaasientsyymiä muodostuu kasveissa, mikro-organismeissa ja eläimissä. – Voi tuhoutua alhaisen pH:n tai kuumakäsittelyn vaikutuksesta (Suomessa melkein kaikki vilja lämpökuivataan..) – Inaktiivinen hyvin kuivissa rehumateriaaleissa, voi vähentyä kosteissa varastointiolosuhteissa – Teollinen valmistus Aspergillus niger-homesienen, Esterichia coli ja Peniophora lycii –bakteereiden avulla 30 Haese ym. 2014, Humer & Zebeli 2015, Humer ym. 2014 Fytiinihappo Fytaatti
  • 31. Rehujen fytaatti- ja fytaasientsyymipitoisuus 31 Kokonais -P, g/kg ka Fytaatti-P, g/kg ka Fytaatti-P osuus kokonais-P:stä, % Fytaatti-P osuus kokonais- P:stä SUOMI, % Fytaasi- entsyymi- pitoisuus (U/kg) Kaura 3,4 2,1 60 83 84 Vehnä 3,5 2,3 62 84 1637 Ohra 3,6 2,1 59 79 1016 Maissi 2,7 1,9 71 70 Herne 4,0 2,3 58 72 86 Soija 6,3 3,2 51 32 Lupiini 3,8 1,9 44 219 Rypsirouhe 11,5 6,9 60 81 41 Soijarouhe 6,7 3,8 57 74 Nurmisäilörehu 3,8 0 0 82 Maissisäilörehu 2,2 0 0 31 Humer & Zebeli 2015, Brask-Pedersen ym. 2013, Viveros ym. 2000, Karhapää ym. 2014
  • 32. Fytaatin sulavuus • Märehtijät pystyvät ongelmitta hyödyntämään fytaattifosforia, n. 90 % fytaatista hajotetaan, lähinnä pötsissä – Vaikuttaa jonkin verran: Ruokinta, rehunkäsittely, kuiva- aineensyönti/tuotostaso ( nopeampi virtaus pötsistä) – Omaa fytaasientsyymintuotantoa: mikrobit pötsissä (tärkein) ja paksusuolessa, ja endogeenisesti ohutsuolen limakalvoilla (vähäisin merkitys) • Yksimahaisten eläinten oma fytaasientsyymin tuotanto hyvin vähäistä  eivät pysty hyödyntämään fytaattifosforia ollenkaan tai vain hyvin vähän  P eritys sontaan – Fytaasientsyymin lisäys rehun joukkoon – HUOM! FYTAASIENTSYYMIN KÄYTTÖ EI SALLITTU LUOMUSSA! Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 32 Haese ym. 2014, Humer & Zebeli 2015
  • 33. P päästöjen vähentäminen ruokinnan avulla (yksimahaiset) 33 Maguire ym. 2005
  • 34. P hyväksikäytön tehostaminen (siat) Poulsen 2000 1. Ruokintasuositusten tarkka määrittely – Sulava fosfori kokonaisfosforipitoisuuden sijaan – Vaiheruokinta 2. Rehujen P sulavuuden parantaminen – Fytaasientsyymi (mikrobiologinen tai kasvien oma) – Ruokintatapa (kuiva tai liemiruokinta) – Rehunkäsittely (kuumennus ja rakeistus heikentävät fytaasientsyymin tehoa) 3. Parempien epäorg. P-lisien valinta – Jos tarvitaan, valintakriteerinä suuri P sulavuus 4. Kasvinjalostus – Pienempi fytaatti-P –pitoisuus – Suurempi fytaasientsyymiaktiivisuus – Kuumuudenkestävä fytaasi – Alhaisempi P-pitoisuus Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 34
  • 35. P ja N hyväksikäytön tehostaminen (yksimahaiset) 35Karhapää ym. 2014
  • 36. Typpi- ja fosforipäästöt luomutuotannossa (yksimahaiset) • Fytaasientsyymi tehostaa fosforin hyväksikäyttöä ja vähentää fosforin eritystä sontaan – Luomussa ei saa käyttää fytaasientsyymiä • Synteettisillä aminohapoilla voidaan täydentää rehujen aminohappokoostumusta ja siten vähentää dieetin valkuaispitoisuutta – Luomussa ei saa käyttää synteettisiä aminohappoja  Onko fosforin hyväksikäyttö heikompaa luomu-sika- ja siipikarjatuotannossa kuin tavanomaisessa? – Vertailevia tutkimuksia ei löytynyt! Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 36
  • 37. P hyväksikäyttö tehokkaammaksi GMO:n avulla? Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 37 −35-65% vähemmän fosforia sonnassa Rehussa ei lisättyä fosforia Kuva: Smith ym. 2013
  • 38. Yhteenveto • Typpi erittyy pääasiassa virtsaan, fosfori sontaan • Ylimäärä-N ja P päätyy eläimestä ympäristöön – tarpeita vastaava ruokinta oleellista! • Märehtijöillä typen ja energian tasapainotus oleellisinta typen hyväksikäytön kannalta • P hyväksikäytön tehostaminen lypsylehmillä on haastavaa maitotuotosta heikentämättä, sillä rypsiruokinnalla dieetin valkuaispitoisuus suorassa yhteydessä lisääntyneeseen P saantiin – Rypsille vähäfosforinen korvaaja? • Yksimahaisilla valkuaisen sulavuus, aminohappotäydennys ja fytaasientsyymi Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 38
  • 39. www.helsinki.fi/yliopistoMarjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 39http://blogs.helsinki.fi/melammin/ Kiitos mielenkiinnosta! Kuva: Ulf Bodin/Flickr CC BY-NC-SA
  • 40. Lähteet • Brask-Pedersen ym. 2013. Effects of exogenous phytase on degradation of inositol phosphate in dairy cows. Journal of Dairy Science 96: 1691-1700. • Breves & Schröder 1991. Comparative aspects of gastrointestinal phosphorus metabolism. Nutrition Research Reviews 4: 125-140. • Chapuis-Lardy ym. 2004. Phosphorus concentration and solubility in dairy feces: variability and affecting factors. Journal of Dairy Science 87: 4334-4341. • Dou ym. 2002. Phosphorus characteristics of dairy feces affected by diets. Journal of Environmental Quality 31: 2058-2065. • Dou ym. 2010. A fecal test for assessing phosphorus overfeeding on dairy farms: evaluation using extensive farm data. Journal of Dairy Science 93:830-839. • Fan ym. 2008. Methodological considerations for measuring phosphorus utilization in pigs. Julkaisussa: France & Kebreab (toim.). Mathematical Modelling in Animal Nutrition. s. 370-397. • Fernández 1995. Calcium and phosphorus metabolism in growing pigs. Livestock Production Science 41: 255-261. • Forar ym. 1982. Variation in inorganic phosphorus in blood plasma and milk of lactating cows. Journal of Dairy Science 65: 760-763. • Gustafson 2000. Partitioning of nutrient and trace elements in feed among milk, faeces and urine by lactating dairy cows. Acta Agriculturae Scandinavica, Section A – Animal Science 50: 111-120. • Haese ym. 2014. Effects of mineral and rapeseed phosphorus supplementation on phytate degradation in dairy cows. Archives on Animal Nutrition 68: 478-491. • Huhtamäki 2016. Ruokinta tuotosseurantatiloilla vuonna 2015. ProAgria Maito Tulosseminaari 5.4.2016. https://www.proagria.fi/sites/default/files/attachment/rehunkulutus_vuonna_2015_tuse-lehmat_huhtamaki.pdf • Humer ym. 2014. Phytate in pig and poultry nutrition. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition 99: 605-625. • Humer & Zebeli 2015. Phytate in feed ingredients and potentials for improving the utilization of phosphorus in ruminant nutrition. Animal Feed Science and Technology 209: 1-15. • Karhapää ym. 2014. Ruokintastrategiat fosforin ja typen määrän vähentämiseksi sikojen lannassa. MTT raportti 149. http://jukuri.luke.fi/bitstream/handle/10024/482915/mttraportti149.pdf • Kyntäjä ym. 2010. Lypsylehmän ruokinta. Tieto tuottamaan 133. Pro Agria Keskusten Liitto. • Luostarinen ym. 2011. Lannan kestävä hyödyntäminen. MTT raportti 21. http://www.mtt.fi/mttraportti/pdf/mttraportti21.pdf • Maguire ym. 2005. Dietary strategies for reduced P excretion and improved water quality. Journal of Environmental Quality 34:2093- 2103. • Nahm 2007. Feed formulations to reduce N excretion and ammonia emission from poultry manure. Bioresource Technology 98: 2282- 2300. Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 40
  • 41. Lähteet Marjukka Lamminen marjukka.lamminen@helsinki.fi 41 • Nousiainen ym. 2004. Evaluation of milk urea nitrogen as a diagnostic of protein feeding. Journal of Dairy Science 87: 386-398. • Patton ym. 2014. Protein feeding and balancing for amino acids in lactating dairy cattle. Veterinary Clinics of North America: Food Animal Practice 30:599-621. • Pierer ym. 2016. Adapting feeding methods for less nitrogen pollution from pig and dairy cattle farming: abatement costs and uncertainties. Nutrient Recycling in Agroecosystems 104: 201-220. • Poulsen 2000. Phosphorus utilization and excretion in pig production. Journal of Environmental Quality 29: 24-27. • Powell ym. 2010. Nitrogen use efficiency: a potential performance indicator and policy tool for dairy farms. Environmental Science and Policy 13: 217-228. • Powell & Broderick 2011. Transdisciplinary soil science research: impacts of dairy nutrition on manure chemistry and the environment. Spol Science Society of America Journal 75: 2071-2078. • Sjaastad ym. 2010. Physiology of Domestic Animals. Scandinavian Veterinary Press. 2. painos. • Smith ym. 2013. Sustainable P in agriculture: food and fuel. Julkaisussa: Wyant ym. (toim.). Phosphorus, Food, and Our Future. s. 64-85. • Steffen ym. 2015. Planetary boundaries: guiding human development on a changing planet. Science 347: 1259855. • Uusikämppä ym. 2003. Lypsykarjataloudesta tulevan ympäristökuormituksen vähentäminen. Maa- ja elintarviketalous 25. MTT. https://jukuri.luke.fi/bitstream/handle/10024/454056/met25.pdf?sequence=1 • Viveros ym. 2000. Phytase and acid phosphatase activities in plant feedstuffs. Journal of Agricultural and Food Chemistry 48: 4009-4013.