Neben dem Energie-, Protein-, Kohlenhydrat- und Fettstoffwechsel ist der Mineralstoffhaushalt für Gesundheit, Stabilität und Leistungsfähigkeit einer Milchkuh von großer Bedeutung. Nach dem derzeitigen Stand der Erkenntnisse sind folgende Mineralstoffe bei der Rationsberechnung und Futtermitteluntersuchung grundsätzlich zu berücksichtigen:

Mengenelemente: Kalzium, Phosphor, Magnesium, Natrium, Kalium, Schwefel, Chlor 

Spurenelemente: Kupfer, Zink, Mangan, Selen, Jod, Kobalt, (Eisen).

Vor etwa zwei Jahrzehnten wurde darauf aufmerksam gemacht, dass das Verhältnis von „positiven Ionen“ zu „negativen Ionen“ eine besondere Rolle zur Beurteilung des Mineralstoffwechsels spielt. Dazu ist eine kurze Erklärung erforderlich:

Ein Ion ist ein elektrisch geladenes Atom oder Molekül. Im neutralen Zustand enthält das Ion die gleiche Anzahl von Protonen (positiv geladene Teilchen) wie von Elektronen (negativ geladene Teilchen). Haben sie einen Elektronenmangel, sind sie positiv geladen und man nennt sie Kationen, haben sie einen Elektronenüberschuss, sind sie negativ geladen und man nennt sie Anionen. Dabei wirken Kationen basisch (alkalisch) und Anionen wirken sauer.

Von den oben genannten Elementen gehören zu den Kationen Natrium (Na+) und Kalium (K+) und zu den Anionen Chlor (Cl-) und Schwefel (S2-). Diese Ionen werden auch als „starke Ionen“ (strong ions) bezeichnet. Der Gehalt und das Verhältnis dieser Kationen und Anionen zueinander in der Ration beeinflussen den Säuren-Basen-Haushalt und können Pansenfermentationsstörungen, Azidosen, Alkalosen, Gebärparese (Milchfieber), Osteoporosen (auch bei Jungrindern) u.a. auslösen.

Zur Einschätzung dieser Zusammenhänge wurden Kennzahlen geschaffen, die das Verhältnis von Kationen zu Anionen in einem Futtermittel charakterisieren. Sie werden bezeichnet als: DCAB = Dietary Cationen-Anionen-Balance (gebräuchlich in deutsch: Kationen : Anionen – Bilanz, auch Dietary Cationen-Anionen-Difference = DCAD oder Futter Kationen-Anionen-Differenz = FKAD).

Bei der Definition dieser Kennzahlen werden das unterschiedliche Atomgewicht und die Wertigkeit des Elementes (= Valenz, gibt an, mit wieviel Atomen das Element eine chemische Verbindung eingehen kann) berücksichtigt und wird in Milliequivalent (meq) oder Millivalenz (mval) angegeben.

Für unsere Bedingungen hat sich folgende Formulierung bewährt:

DCAB = (42,5 * g Na + 25,6 * g K) - (28,2 * g Cl + 62,3 * g S) meq/kg Trockensubstanz des Futtermittels bzw. der Ration.

Diese Kennzahl ist eine wichtige eigenständige Kennzahl und sollte Bestandteil jeder Rationsberechnung für Milchkühe sein. Sie setzt die Kenntnis des Gehaltes an Natrium, Kalium, Chlorid und Schwefel in den Futtermitteln, einschließlich der Mineralfuttermischungen voraus.

Die Tabelle „Kationen – Anionen – Bilanz verschiedener Futtermittel“ zeigt die großen Unterschiede der ausgewählten Futtermittel. Haupteinfluss haben der Kaliumgehalt (siehe Melasse mit einer DCAB +1600 meq/kg TS) und der Schwefelgehalt (siehe Rapsextraktionsschrot mit einer DCAB von -635 meq/kg TS). In den Grobfuttermitteln können, durch Standort, Witterung und agrotechnische Maßnahmen, bes. durch die Düngung beeinflusst, erhebliche Schwankungen auftreten (z. B. bei Grassilagen von 200 bis 600 meq/kg). Daraus ist die Schlussfolgerung zu ziehen, dass für eine sachgemäße Rationsberechnung die analytische Bestimmung der für die Errechnung der DCAB notwendigen Elemente Na, K, Cl und S notwendig sind und Tabellenwerte wenig aussagen. Das gilt vor allem für alle Grünfutter und -silagen.

Kationen : Anionen – Bilanz (DCAB) verschiedener Futtermittel (je kg TS)

 In der folgenden Tabelle sind die Anforderungen der Milchkühe an die DCAB zusammengefasst („Anforderungen an die DCAB in Mischrationen und an die NSBA im Harn für Milchkühe“). Zur Absicherung bei der Fütterungskontrolle wird empfohlen, zusätzlich die Netto-Säuren-Basenausscheidung im Harn zu bestimmen.

¹ DCAB = diatary cation anion balance, ² Netto-Säuren-Basen-Ausscheidung

So wie alle Pflanzenfresser haben sich auch die Rinder im Laufe der Evolution an relativ hohe DCAB - Werte angepasst. Ursache dafür ist der Kaliumgehalt im Futter. Das spiegelt sich auch im Säuregrad des Harnes wider, der mit einem optimalen pH-Wert von 7,8 – 8,4 relativ hoch liegt. Rinder sind, im Gegensatz zu Fleischfressern, auf eine alkalische Ausrichtung des Säuren-Basen-Haushaltes eingestellt.

Anwendung der DCAB bei trockenstehenden Kühen

Erste Ergebnisse mit der DCAB wurden bei der Anwendung zur Bekämpfung des Milchfiebers gewonnen. Es zeigte sich, dass die von der DCAB abhängige Höhe der Kalziumzufuhr in der Hochträchtigkeit eine erfolgreiche Prophylaxe des Milchfiebers (Gebärparese; Ca – abhängiges Festliegen post partum) ermöglicht. Das Konzept ist in der Tabelle „Mineralstoffversorgung in der Hochträchtigkeit“ zusammengefasst.

Entscheidend ist der Zeitraum 14 Tage bis max. 3 Wochen vor der Geburt. Hier gelten folgende Regeln:

•  DCAB in der Ration unter 200 meq/kg TS der Ration
• umso höher der DCAB-Wert, umso so niedriger (!) muss der Ca-Gehalt in der Ration sein
• ist auf Grund der verfügbaren Grobfuttermittel der geforderte niedrige Ca-Gehalt bei erhöhter DCAB nicht einzuhalten, ist der DCAB-Wert durch veränderte Rationszusammensetzung anzupassen oder durch Zusatz von DCAB – Regulatoren auf einen Wert unter 50 meq/kg zu senken.

Mineralstoffversorgung in der Hochträchtigkeit

¹Anionen-Ration, Einsatz von DCAB-Regulatoren (veraltet "saure Salze"), Wöchentliche Harnkontrolle: pH-Wert bei 2/3 der Tiere zwischen 5,5-7,7, 1/6 der Tiere größer 7,7, 1/6 der Tiere < 5,5 Quellen: Staufenbiel 2010, 2013, 2014; Ulbrich, Hoffmann, Drochner 2004; DLG - Kompakt " Erfolgreiche Milchfieberprophylaxe", 2010

Rationen mit einer DCAB von -50 meq/kg TS werden als “Anionen-Rationen“ bezeichnet. Entsprechend der oben genannten Regel erfordern diese Rationen in Abhängigkeit von der Futteraufnahme in den letzten drei Wochen vor der Abkalbung 90 – 150 g Kalzium je Tier und Tag. Hier kann es dann in verschiedenen Fällen durchaus notwendig sein, Futterkalk zuzufüttern.

Als DCAB – Regulatoren (früher auch als „saure Salze“ bezeichnet), die eine deutliche Absenkung der DCAB bewirken und die Futteraufnahme nicht negativ beeinflussen, werden empfohlen:

„Calci-Cup“, CaCl2 x H2O, als Mikrokapseln, 80 – 120 g/Tier u. Tag (-13.700 meq/kg) Bio-Chlor®, salzsäurebehandeltes Proteinhydrolysat, 500 – 1200 g/Tier u. Tag (-3.379 meq/kg).

Es ist auch möglich, mit sauren Salzen (z. B. MgSO4 Magnesiumsulfat) die DCAB zu senken, kann aber zu Problemen mit der Futteraufnahme und der Einhaltung des zulässigen Höchstgehaltes für Schwefel führen.

Gute Erfahrungen wurden bei der einphasigen Fütterung trockenstehender Kühe mit Rationen auf der Grundlage von Maissilage + Stroh-Konzentrat-Gemischen erzielt. Der Verzicht auf die in der Regel kaliumreiche Grassilage und evtl. noch die Einbeziehung von 1 - 1,5 kg Rapsextraktionsschrot mit hohen Schwefelgehalt bringen günstige Bedingungen zur Prophylaxe des Festliegens. Beachtet werden sollte aber bei hohem Stroheinsatz, dass die DCAB bei Stroh in Abhängigkeit von der Höhe der Kaliumdüngung des Getreides hohe Werte (bis + 300 meq / kg TS) annehmen kann.

Anwendung der DCAB bei laktierenden Kühen

Für die Anwendung der DCAB zur Beurteilung der Rationen für laktierende Kühe liegen weniger Erkenntnisse und Erfahrungen vor als bei den trockenstehenden Kühen. Fest steht, dass bei einer zu hohen DCAB (über 350 meq / kg TS) eine alkalotische Belastung eintritt. Sie ist verbunden mit einer Depression der Futteraufnahme und kann zum Einstellen der Pansenmotorik, Tympanien, verminderte Muskelkontraktionen, Ödembildungen und Beeinträchtigung des Kalziumstoffwechsels führen. Auch von einem vermehrten Auftreten von Labmagenverlagerungen wird berichtet.

Die Einstellung der richtigen DCAB im Bereich von 200 – 350 meq/kg TS wird in erster Linie durch das Grobfutter zu erreichen sein. Bei maissilagebetonten Rationen mit dem niedrigen Kaliumgehalt von Silomais ist das im Allgemeinen kein Problem. Schwierigkeiten bereiten häufig Grassilagen mit einer DCAB über 400 meq/kg TS. In einer exzellenten Arbeit fasst B. Frey (2018) die Auswirkungen der Kaliumdüngung und der einzelnen Kaliumdüngemittel auf die DCAB zusammen. Menge und Zeitpunkt bestimmen den Anstieg des K-Gehaltes im Gras. Es wird auch darauf hingewiesen, dass es chloridhaltige Kaliumdünger gibt (z.B. Kainit, 60ziger Kali), die den Anstieg durch das Kalium abmildern.

Größere Probleme bringt die Gülledügung. Der teilweise hohe Kaliumgehalt und die gute Verfügbarkeit des Kaliums aus der Gülle kann zu hohem Anstieg des Kaliumgehaltes in den Aufwüchsen führen. Besonders gravierend ist die Güllemenge im Frühjahr. Hier werden teilweise in Betrieben „Kaliumprojekte“ notwendig, um die nachteiligen Wirkungen abzuschwächen.

Es kommen auch Rationen vor, besonders maissilagebetonte bzw. Rationen mit hohen Strohanteilen, sowie auch bei hohem Rapsextraktionsschroteinsatz, in denen mit niedrigen DCAB-Werten (unter 200 meq/kg TS) gerechnet werden muss. In diesen Fällen tritt eine azidotische Belastung des Basen-Säure-Haushaltes ein. Zuerst kommt es zu einer Depression der Futteraufnahme und zu einem Leistungsrückgang. Bei einer DCAB unter 100 meq/kg TS bildet sich eine metabolische Azidose heraus, welche am Fett:Eiweiß-Quotienten nicht zu erkennen ist. Es folgen alle bekannten Störungen, wie sie auch bei ungenügender Strukturwirksamkeit oder bei Überschuss an Stärke+Zucker auftreten (Zunahme entzündlicher Prozesse, Auftreten von Klauenrehe, Stille Brunst, mehr Ovarialzysten, Störungen im Mineralstoffhaushalt, Immunsuppression).

Besteht keine Möglichkeit, diese extrem niedrigen DCAB-Werte durch die Rationszusammensetzung zu erhöhen, kann mit entsprechenden Futterzusätzen eingewirkt werden. Solche Verbindungen können sein:

• Kaliumcarbonat K2CO3
• Natriumhydrogencarbonat NaHCO3 (Trivialnamen: Natriumbicarbonat, Natron)
• Natriumcarbonat Na2CO3 (Trivinalname: Soda) – starke basische Wirkung!

Es muss unbedingt beachtet werden, dass die vier Elemente Na, K, Cl und S eine eigenständige Wirkung auf Gesundheit und Leistungsfähigkeit der Milchkuh haben, die unabhängig von ihrem Effekt in der DCAB ist. Bei dem Bestreben, die DCAB in den Optimalbereich zu bekommen, sind die Bedarfs- und Grenzwerte dieser Elemente zu beachten.

Die Tabelle „Versorgungsempfehlungen für die Elemente Natrium, Kalium, Chlor und Schwefel für Milchkühe“ fasst sowohl die Tagesnormen als auch die für die Kontrolle der Mischration notwendigen Konzentrationsnormen zusammen.

Versorgungsempfehlungen für die Elemente Natrium, Kalium, Schwefel und Chlor für Milchkühe

¹4,0% Fett, 3,4% Eiweiß; ²vor der Kalbung (a. p.)

 Im Pflanzenbau ist Kalium ein wichtiger Faktor für Ertragsbildung, Anpassung an Trockenheit und Standfestigkeit. Es hat wichtige Funktionen im Protein- und Kohlenhydratstoffwechsel in der Pflanze und im Tier, wirkt auf den Elektrolythaushalt und ist mitbestimmend für die Osmose der Zellen. Bei Milchkühen hat ein Überschuss an Kalium außer seiner Mitwirkung in der DCAB gravierende Folgen:

• Störung des Ca- und Zink-Stoffwechsels
• Senkung der Magnesiumabsorption
• Ödembildungen
• Ovarialzysten (vor 50 Jahren als „Güllezysten“ bezeichnet
• Fruchtbarkeitsstörungen, Nachgeburtsverhaltungen
• Labmagenverlagerungen
• Verminderung der Carotinverwertung
• Erhöhte Tränkwasseraufnahme.

Der Bedarfswert liegt je kg Trockensubstanz der Ration bei 8 -10 g, ab 15 g ist mit gravierenden Störungen zu rechnen.

Ein Mangel an Kalium hat im allgemeinen als Ursache eine niedrige Futteraufnahme und ist relativ selten anzutreffen. Klinisch gibt er sich durch Muskelschwäche besonders der Hintergliedmaße und durch Festliegen zu erkennen.

Natrium wird bei Überschuss durch höhere Wasseraufnahme kompensiert, bei Wassermangel kommt es zur Senkung der Futteraufnahme, zu Leistungsdepressionen und zu Erregungszuständen. Mangel führt zu Störungen im Zellstoffwechsel und zu Stoffwechsel- und Fruchtbarkeitsstörungen. Der Grenzwert liegt je kg Trockensubstanz bei über 2 g.

Schwefel führt bei Mangel zu Störungen der bakteriellen Proteinsynthese, zur Senkung der Futteraufnahme, zur Senkung der Synthese von Glutathioperoxidasen (die im antioxydativen System bei der Bekämpfung freier Radikale eine Rolle spielen) zur Verminderung der Verdaulichkeit der Zellulose und zu gestörter Keratinbildung in den Klauen (siehe auch dlz – primus rind 2014, Heft 12, S. 24 – 27).

Von besonderer Bedeutung ist ein Schwefelüberschuss. Bei der Einstellung der optimalen DCAB kann es durch hohe Rapsextraktionsschrotgaben oder durch Zusatz schwefelhaltiger anorganische Verbindungen, wie z. B. Kalziumsulfat, zu einem hohen Schwefelgehalt kommen. Hier wird auch empfohlen, den Schwefeleintrag aus dem Tränkwasser zu berücksichtigen. Bedarf und möglicher Höchstgehalt liegen beim Schwefel dicht zusammen, schon ab 3 g Schwefel / kg Trockensubstanz der Ration, einschl. Tränkwasser, führen zu einem deutlichen Rückgang der Futteraufnahme und ab etwa 4 g S / kg TS zur antagonistischen Wirkung bei der Kupferabsorption, was zu sekundärem Kupfermangel führen kann.

Chlor darf nicht verwechselt werden mit dem giftigen Chlorgas, es wirkt hier als einwertiges Anion und bildet mit den Metallionen von Mg, Ca, K, Na Chloride. Es wirkt als Elektrolyt in den extrazellulären Körperflüssigkeiten im Stoffwechsel und wird mit 95 % verwertet. Der Bedarf liegt zwischen 2 und 4 g/kg TS und der mögliche Höchstwert wird mit 8 g/kg TS angegeben, der unter unseren Bedingungen selten erreicht wird. Es soll Regionen geben, in denen mit einem geringen Chlorgehalt zu rechnen ist, was durchaus bei der Düngung berücksichtigt werden kann.

Stand November 2021

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