Mobile NIR-Spektroskopie von Futtermitteln – eine Option?
In den letzten Jahren drängen immer mehr Anbieter von mobilen NIRS-Sensoren auf den Markt. Sie versprechen, schnell und kostengünstig Weender-Analysen von Futtermitteln durchführen zu können. Bislang stimmen von unabhängigen Instituten veröffentlichte Artikel zur Qualität dieser mobil generierten Ergebnisse einhellig überein, dass diese für die zur Fütterung wichtigen Parameter nicht ausreichend ist. Sei es Grobfutter oder Kraftfutter.
Um uns ein eigenes Bild zu machen und unsere Landwirte in der Entscheidung für eine Futtermittelanalyse zu unterstützen, haben wir im LKV-Futterlabor in Grub zwei mobile Geräte eines Herstellers für die Nahinfratotspektroskopie von Futtermitteln getestet.
Mobile NIR-Spektroskopie im Test in Praxis und Labor
Der Testlauf begann im Dezember 2023 und wurde im Frühjahr 2024 abgeschlossen. Zwei Berater haben direkt auf Betrieben Proben gezogen und gemessen. Anschließend wurden diese Proben im LKV-Futterlabor mit beiden mobilen Sensoren und der Laboranalyse nach Anweisung analysiert, um sicherzustellen, dass der Transport keinen Einfluss auf die Messergebnisse hat. Die Ergebnisse der Sensoren wurden untereinander und denen der Untersuchung im Labor gegenübergestellt.
Vorgehen und Testaufbau
Auf den landwirtschaftlichen Betrieben wurde die Handhabung durch die Berater beurteilt und der Eindruck des jeweiligen Landwirts zum Gerät festgehalten. Im LKV-Futterlabor wurden die zu testenden Proben sofort nach Eingang jeweils dreimal frisch und nach Möglichkeit mit beiden zur Verfügung stehenden Sensoren vermessen. So konnten wir die Zuverlässigkeit und Wiederholbarkeit der ausgegebenen Ergebnisse abschätzen. Danach haben wir die Proben nach akkreditierten Vorschriften im Labor analysiert.
Wir haben Grassilagen, Maissilagen und Alleinfuttermittel Schwein näher betrachtet, Tabelle 1 gibt die Anzahl der jeweiligen Proben wieder. Aufgrund der Jahreszeit stand uns nicht bei allen Futtermitteln eine zur Bewertung ausreichende Anzahl Proben zur Verfügung.
Messergebnisse
In den folgenden Abbildungen 1-3 sind die aus einer Dreifachbestimmung je Probe gemittelten prozentualen Abweichungen der Ergebnisse des Sensors Nr. 1 zu unseren Laborergebnissen dargestellt. Der jeweilige Boxplot zeigt die Verteilung der Messwerte. Der Median ist als Linie, das erste bis dritte Quartil als Box, Maximum und Minimum als T-Striche nach oben und unten sowie mögliche Ausreißer als Punkte dargestellt.
Wie bereits aus früheren Untersuchungen bekannt, sind Messergebnisse der Trockenmasse grundsätzlich mit mobilen Sensoren bestimmbar. Unsere im LKV-Futterlabor durchgeführten Mehrfachmessungen der Proben zeigen aber, dass die Einzelergebnisse des Sensors zum Teil erheblich voneinander abweichen. Dies wirkt sich spürbar auf die Rationsberechnung und damit nicht nur auf die Versorgung der Tiere, sondern auch auf betriebswirtschaftliche Gesichtspunkte aus.
Bei den Messungen von Maissilagen werden Rohprotein und Rohasche im Mittel überbestimmt, wobei sich bei beiden Parametern eine hohe Schwankung ergibt (Abbildung 1). Bei Grassilagen wird Rohasche unterbestimmt. Obwohl Rohprotein im Mittel gut mit den Laborwerten übereinstimmt, ist die Abweichung der Einzelmesswerte vom Laborwert teilweise sehr hoch (Abbildung 2).
Abbildung 3 zeigt den Vergleich mittels mobilen Sensors gemessenen Alleinfutter Schwein zu NIRS-Analyseergebnissen aus dem Labor. Die Trockenmasse stimmt sehr gut überein. Rohprotein ist im Mittel akzeptabel. Rohasche aber wird in hohem Maße unterbestimmt. Diese Diskrepanz haben wir im Labor mit nasschemischen Analysen bestätigt.
Am Beispiel der Rohproteinwerte von sechs Maissilageproben (Abbildung 4) wurde die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse zwischen den beiden mobilen Geräten betrachtet. Die Proben wurden pro Sensor jeweils dreifach bestimmt, die Messungen direkt hintereinander, vom gleichen Bearbeiter, im gleichen Messgefäß durchgeführt. In Abhängigkeit von der individuellen Probe zeigen sich einerseits größere Schwankungen der Einzelmessungen pro Sensor bei gleichzeitigen zum Teil großen Unterschieden von Gerät zu Gerät. Dies kann an der Beschaffenheit des zugrunde liegenden Materials liegen. Frische Maissilageproben sind von Natur aus inhomogen durch größere und kleinere Blatt- und Stängelstücke sowie unterschiedlicher Anteile an Maiskörnern. Durch die standardisierte Probenvorbereitung im Labor werden diese Inhomogenitäten ausgeglichen und führen zu reproduzierbaren Messergebnissen.
Einschätzung der Landwirte
Unter der Voraussetzung, dass die Ergebnisse zuverlässig sind, stehen unsere Landwirte dieser „schön einfachen Sache“ aufgrund der Schnelligkeit und der Einsatzmöglichkeit vor Ort offen gegenüber. Die Landwirte haben die kompakte Bauart lobend hervorgehoben. Die Notwendigkeit einer stabilen Internetverbindung haben sie kritisch beurteilt. Vor jeder Benutzung ist eine erneute Anmeldung mit Authentifizierung im Netz nötig ist. Es kam zu Kommunikationsstörungen zwischen Messgerät und zugehöriger App bis hin zum Verlust der Verbindung. Teilweise gab es ohne Begründung von einzelnen Parametern kein Ergebnis. Auch die Reinigung zwischen den Messungen und die Robustheit der Linse wurden hinterfragt.
Fazit und Danksagung
Im durchgeführten Testlauf weist der verwendete mobile NIRS-Sensor in der Wiederholbarkeit zum Teil große Schwankungen auf. Die Messwerte zu den im Labor durchgeführten Analysen von für die Energieberechnungen sensiblen Parametern, wie Rohprotein oder Rohasche weichen erheblich ab. Ein Grund dafür kann die Bestimmung aus der Frischmasse unzerkleinerter oder inhomogen vermahlener Proben sein, ein anderer die den Sensoren zugrundeliegenden Kalibrationen. Die Vorteile solcher Sensoren schnell und preisgünstig einsetzbar zu sein, werden noch durch unzureichende Qualität erheblich gemindert.
Aufgrund dieser Erkenntnis wird das LKV aktuell keine mobilen NIRS-Geräte zum Feldeinsatz bringen. Durch die Optimierung der Probenbearbeitung und die hohe Qualität der Ergebnisse im Futterlabor Grub, sehen wir unsere Betriebe gut versorgt. Dies zeigt auch die hohe Akzeptanz beim Probeneingang. Der Testlauf untermauert die Notwendigkeit der standardisierten Laboranalysen unter kontrollierten Bedingungen der Trocknung, Vermahlung und Messung mit adäquaten Kalibrierungen. Dies sind Grundvoraussetzungen für zuverlässige Messergebnisse. Gleichzeitig werden diese Labormessdaten genutzt, um weitere Untersuchungen auf stationäre NIRS-Messungen umzustellen und damit die Durchlaufzeit nochmals zu verkürzen. Wir werden weiterhin den Markt für mobile NIRS-Sensoren beobachten, uns über Weiterentwicklungen informieren und zu gegebener Zeit weitere Geräte testen.
Bedanken möchten wir uns bei den Betriebsleitern, die sich bereit erklärt haben, Proben zur Verfügung zu stellen und beim Gerätehersteller für die gute Zusammenarbeit. Auch der LKV-Fütterungsberaterin Frau Hengster und dem LKV-Ringberater Herrn Kuttenlochner und allen in die Durchführung eingebunden Mitarbeitern des LKV gilt unser Dank.
Marion Nies
