312 70. ALVA-Tagung, Steiermarkhof, 2015
Gärgaszusammensetzung in Mais-Ganzkornsilos (GKS) in Abhängigkeit der Lagerungsdauer
Composition of fermentation gas in silos of unbroken cornsilage (UCS) depending on storage length
Reinhard Resch1*, Wolfgang Wetscherek2 und Karl Schedle2
Einleitung
In der Praxis treten teilweise Probleme mit erhöhten Keimgehalten (vor allem Hefen) in Mais- Ganzkornsilagen, insbesondere in der warmen Jahreszeit auf. Um möglichen Ursachen dieses Phäno- mens auf den Grund zu kommen, wurde von der Universität für Bodenkultur Wien und der HBLFA Raumberg-Gumpenstein unter Mitarbeit der Landwirtschaftskammern Oberösterreich und Steiermark ein Forschungsprojekt initiiert.
Bei der Ganzkornkonservierung (GKS) werden die ganzen Maiskörner unmittelbar nach der Ernte in einem gasdichten Silo eingelagert. Der Restsauerstoff wird veratmet und es findet eine eingeschränkte Gärung statt. Durch die Anreicherung von Kohlendioxid (CO2) in der Siloanlage werden schädliche Mikroorganismen in ihrer Entwicklung gehemmt und die Kornsilage bleibt stabil. Die Anbindung eines Gassackes in der Größenordnung von rund 10% des Behältervolumens soll nach STRASSER (2007) die Reserven an CO2 vergrößern und Stabilität in den Sommermonaten gewährleisten.
Material und Methoden
Mais-GKS wurde auf jeweils 6 oberösterreichischen und 6 steirischen Betrieben im Herbst 2012 einsi- liert. Mit dem gleichen Ausgangsmaterial wurden auch Laborsilos (Inhalt 50 Liter bzw. rund 40 kg Mais-GKS) befüllt. Die Laborsilos wurden in Raumberg-Gumpenstein unter konstanter Temperatur von 23,2 °C (Std.abw. 2,3 °C) im Exaktversuch gelagert. Die Zusammensetzung der Gärgasatmosphä- re wurde mit einem DRÄGER Mess-System (X-am 7000) gemessen, wobei die Gaskonzentrationen von Kohlendioxid (CO2), Sauerstoff (O2) und Methan (CH4) in Volumenprozent erfasst wurden. Im Jänner, April, Juni und August 2013 wurden aus den hofeigenen, gasdichten Betonsilos (Ø 500 m³ Inhalt) bzw. den Laborsilos Proben gezogen und danach chemisch, mikrobiologisch und toxikologisch mittels Verfahren nach VDLUFA-Methodenbuch (1976) untersucht. Weitere Informationen über Aus- gangsmaterial, Lagerung, Beprobung, chemische Analysen, Messungen und statistische Auswertungen sind in den Abschlussberichten von RESCH (2014) bzw. WETSCHEREK (2014) nachzulesen.
Ergebnisse und Diskussion
Die TM-Gehalte der Mais-GKS von 12 Betrieben variierten zwischen 609 und 752 g/kg Frischmasse (Ø Oberösterreich 686,3 g/kg FM; Ø Steiermark 713,2 g/kg FM) und nahmen im Gesamtverlauf der Lagerung etwas ab (Abb. 1).
Abbildung 1: Entwicklung des TM-Gehaltes in Abbildung 2: Entwicklung der CO 2-Konzentration Mais-Ganzkornsilage während der Lagerung im Mais-Ganzkornsilo während der Lagerung
70. ALVA-Tagung, Steiermarkhof, 2015 313 Gas Versuch Statistik Termin 1
(16.01.2013)
Termin 2 (08.04.2013)
Termin 3 (24.06.2013)
Termin 4 (17.09.2013)
16,4a 18,1a 24,3ab 28,1b
s 5,9 8,3 12,4 15,0
99,5c 80,5b 62,9a 54,0a
s 1,7 11,0 13,1 14,1
7,8c 7,3bc 6,0a 6,5ab
s 1,3 1,1 1,0 0,7
1,4b 1,4b 1,1ab 0,7a
s 0,7 0,5 0,3 0,4
1,6a 1,1a 1,7a 3,4b
s 1,3 1,1 1,0 0,7
1,3b 0,7a 1,5b 2,3c
s 0,6 0,2 0,6 0,7
Methan (CH4)
Exakt Praxis Kohlen-
dioxid (CO2)
Exakt Praxis Sauerstoff
(O2)
Exakt Praxis
Die Gärung verlief in den Praxissilos anfänglich intensiver als in den Laborsilos des Exaktversuches, da die pH-Werte signifikant tiefer abgesenkt wurden. Die Veränderungen der pH-Werte im Verlauf der weiteren Lagerung zeigen auf, dass die Gärung in den Mais-Ganzkornsilagen nie ganz zum Still- stand bzw. zur Stabilität kam (SCHEDLE 2014).
In der Zusammensetzung des Gärgases konnte eine signifikante CO2-Anreicherung beobachtet werden (Abb.2). Kontinuierliche GKS-Entnahme führte in den Praxissilos nach dem Probetermin 1 dazu, dass nach Verbrauch der CO2-Gassackreserven Außenluft über das Unterdruckventil einströmte, wodurch sich das CO2-Niveau im Laufe der Lagerung bis auf 54 Vol.% signifikant senkte (Tab. 1). In den La- borsilos war das CO2-Niveau zwar insgesamt signifikant geringer (Abb. 2), aufgrund der fehlenden Entnahme und der anhaltenden Gäraktivität in den Laborgefäßen, reicherte sich CO2 bis zum Ende der Beobachtungen aber auf 28 Vol.% an. Es gab nur punktuelle Überschreitungen der mikrobiologischen VDLUFA-Orientierungswerte (VDLUFA 2007), daher konnte kein kausaler Zusammenhang zwischen CO2-Konzentration im Gärgas und hygienischen Problemen von Mais-GKS festgestellt werden.
Tabelle 1: Veränderung der Konzentration von CO2, O2 und CH4 in der Gärgasatmosphäre von Mais- Ganzkornsilos im Verlauf der Lagerung
Signifikanztest auf Konfidenzlevel 95 % (Methode Scheffé)
Die Sauerstoffkonzentrationen (O2) im Gärgas lagen in den Praxissilos ab Termin 1 im Durchschnitt unter 1,5 Vol.%. und nahmen mit zunehmender Lagerungsdauer signifikant ab. Dieser Sauerstoffver- brauch während der Lagerphase lässt sich durch kontinuierliche bzw. neuerlich auftretende mikrobio- logische Aktivitäten erklären, die auch für pH-Erhöhung (Abb. 1) sowie zusätzliche Essigsäure- und Methanbildung (Tab.1) verantwortlich waren. Trotz der deutlich höheren Sauerstoffwerte im Exakt- versuch (Ø 6 Vol.%), traten nur punktuell hygienische Probleme auf. Offensichtlich ist Mais-GKS im gasdicht verschlossenen Laborsilo relativ gut gegenüber mikrobiologischem Verderb geschützt, solan- ge keine Entnahme erfolgt. Die CH4-Konzentrationen im Gärgas stiegen unabhängig von der Entnah- me in den Sommermonaten signifikant an (Abb. 4).
Abbildung 3: Entwicklung der O2-Konzentration Abbildung 4: Entwicklung der CH4-Konzentration im Mais-Ganzkornsilo während der Lagerung im Mais-Ganzkornsilo während der Lagerung
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Zusammenfassung
Die Ergebnisse aus dem GKS-Forschungsprojekt zeigen, dass laufende GKS-Entnahme in Praxissilos zur signifikanten Reduktion der CO2-Konzentration in der Gärgasatmosphäre führte. Durch Unter- druck bedingtes Einströmen von Außenluft verursachte in der Folge leichte Nachgärungen mit Essig- säure- und Ammoniakbildung. Die Verringerung des Milchsäure- bzw. Restzuckergehaltes und der angehobene pH-Wert erhöhten im Lagerungsverlauf das Verderbrisiko in den Praxissilos. Dennoch traten ab Frühjahr 2013 keine futterhygienischen Probleme in den zwölf Mais-Ganzkornsilagen auf.
Grundvoraussetzung für stabile Mais-Ganzkornsilage ist offensichtlich eine jahresspezifisch geringe Keimbelastung des Erntematerials mit Hefen und Schimmelpilzen sowie eine optimale Gärung mit geringen Hefekeimzahlen in der GKS. Umfassendere Informationen zur Versuchsdurchführung und zu den Ergebnissen befinden sich im Abschlussbericht der HBLFA Raumberg-Gumpenstein (RESCH 2014) bzw. der BOKU Wien (WETSCHEREK 2014).
Abstract
Independent of DM-content, hygienic quality of unbroken cornsilage (UCS) was warranted during cold season, because of lactic acid and carbon dioxide production. The UCS-project indicates that permanent removal of UCS from hermetic concrete silos resulted in a reduction of CO2-concentration in the fermentation gas atmosphere. Depression determined an inflow of air followed by fermentation which again increased the acetic acid and ammonia-content. Reduction of lactic acid resp. sugar con- tent and raise of pH increased the risk of spoilage in practice, but only punctual hygienic problems were observed in the field study and exact trial after spring time. Stable silage of unbroken corn obvi- ously demands low counts of yeast and mould resp. an optimal fermentation. Further information con- cerning UCS-trials and results are available in the final report of AREC Raumberg-Gumpenstein (RE- SCH and ZENTNER 2014) and University of Natural Resources and Life Sciences, Vienna (WETSCHEREK 2014)
Literatur
RESCH, R., ZENTNER, E., 2014: Einfluss der Lagerungsbedingungen von Mais-Ganzkornsilage (GKS) auf Gärgaszusammensetzung und Gärungsverluste. Abschlussbericht Projekt 2395 (DaFNE 100885), HBLFA Raumberg-Gumpenstein, 34 S.
SCHEDLE, K. 2014: Ganzkornsilagen (1) - Ergebnisse aus Praxissilagen. Bericht Oberösterreichische Schweinetage 2014. Wels, 20. November 2014, 24-25.
STRASSER, F., 2007: Ganzkornsilage absichern. Der Bauer (18) 2007
VDLUFA (Verband Deutscher Landwirtschaftlicher Untersuchungs- und Forschungsanstalten), 1976 inkl. Ergänzungsblätter 1983, 1988, 1993, 1997, 2007: Methodenbuch Band III – Die chemische Un- tersuchung von Futtermitteln. VDLUFA-Verlag, Darmstadt.
WETSCHEREK, W., 2014: Einfluss der Lagerungsbedingungen von Mais-Ganzkornsilage (GKS) auf Gärgaszusammensetzung und Gärungsverluste. Abschlussbericht + Ergänzungsteil zum Projekt 100882, Universität für Bodenkultur Wien, 48 + 10 S.
Adressen der Autoren
1 HBLFA Raumberg-Gumpenstein, Institut Pflanzenbau und Kulturlandschaft, Altirdning 11, A 8952 Irdning, Tel.: +43 (0)3682 / 22451-320
2 Universität für Bodenkultur Wien, Institut für Tierernährung, Tierische Lebensmittel und Ernäh- rungsphysiologie (TTE)
*Ansprechpartner: Ing. Reinhard RESCH, reinhard.resch@raumberg-gumpenstein.at
