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Duckweed is gaining attention in animal nutrition and is considered as a potential alternative protein source for broiler chickens. In order to evaluate the nutritional value of duckweed, three individual batches were investigated. They consisted of a mixture of Lemna minuta and Lemna minor (A, 17.5% crude protein), Spirodela polyrhiza (B, 24.6% crude protein) and Lemna obscura (C, 37.0% crude protein). Treatment diets contained 50% batch A, 50% batch B, and 25, 50 and 75% of batch C. All diets were fed to broiler chickens (Ross 308) from an age of 21 to 27 days. Diets with a share of 50 and 75% of batch C led to decreased feed intake (109.3 and 74.9 g/day, respectively) compared to the control. Standardized ileal digestibility of crude protein and amino acids differed significantly between duckweed batches, at values for methionine between 49.9 and 90.4%. For all amino acids, batch A consistently had the lowest and batch C the highest digestibility. Batches had different tannin contents of 2943, 2890 and 303 mg/kg for batches A, B and C, respectively. The apparent ileal digestibility of phosphorus differed significantly between all batches (50.8–78.9%). Duckweed can be used as a protein feed for broiler chickens. However, a defined and stable biomass composition optimized for the requirements of broiler chickens is needed.

Duckweeds can be potentially used in human and animal nutrition, biotechnology or wastewater treatment. To cultivate large quantities of a defined product quality, a standardized production process is needed. A small-scale, re-circulating indoor vertical farm (IVF) with artificial lighting and a nutrient control and dosing system was used for this purpose. The influence of different light intensities (50, 100 and 150 µmol m−2 s−1) and spectral distributions (red/blue ratios: 70/30, 50/50 and 30/70%) on relative growth rate (RGR), crude protein content (CPC), relative protein yield (RPY) and chlorophyll a of the duckweed species Lemna minor and Wolffiella hyalina were investigated. Increasing light intensity increased RGR (by 67% and 76%) and RPY (by 50% and 89%) and decreased chlorophyll a (by 27% and 32%) for L. minor and W. hyalina, respectively. The spectral distributions had no significant impact on any investigated parameter. Wolffiella hyalina achieved higher values in all investigated parameters compared to L. minor. This investigation proved the successful cultivation of duckweed in a small-scale, re-circulating IVF with artificial lighting.

Duckweed is a promising resource for future feed and food production as well as wastewater treatment. However, diseases and pests can critically limit the performance of the production systems. Patches of discolored and bleached duckweed (Lemna minor L.) appeared in hydroponic systems and spread rapidly through the crop. Pythium myriotylum was confirmed as the causing pathogen by microbiological and molecular biological analysis. This is the first report of P. myriotylum on duckweed in Germany. The result and possible countermeasures are discussed.

Die intensive Tierhaltung im Nordwesten Deutschlands führt zu deutlichen Nährstoffüberschüssen in Form von Gülle und daraus folgend zu unerwünschten Nährstoffeinträgen in nichtagrarische Ökosysteme. Diese können beispielsweise zur Eutrophierung von Oberflächengewässern oder zur Verunreinigung des Grundwassers mit Nitrat führen. Derzeit werden für die Nutztierhaltung deutschlandweit Proteinfuttermittel, hauptsächlich in Form von Sojaextraktionsschrot, in einer Größenordnung von ca. 4,5 Mio. t pro Jahr aus Nord- und Südamerika importiert. Ziel des LemnaProtein-Projektes war die Entwicklung eines standardisierten, rezirkulierenden Kultivierungsverfahrens für Wasserlinsen, in welches die Gülledünnphase als alternative Nährstoffquelle integriert werden sollte. Dabei sollte ein Produktionsprozess zur Erzeugung qualitativ hochwertiger und standardisierter Proteinträger für die Tierernährung anhand verschiedener Umweltparameter definiert und Nährstoffkreisläufe geschlossen werden. In dem 3,5- jährigen Projekt wurden hierzu verschiedene Versuche in den Bereichen Pflanzenwissenschaften und Tierernährung durchgeführt. Zunächst erfolgte eine Identifikation geeigneter Wasserlinsenarten unter Berücksichtigung der ernährungsphysiologischen Anforderungen landwirtschaftlicher Nutztiere. Daran anschließend wurde der Einfluss verschiedener Umweltfaktoren auf die Pflanzenperformance von L. minor und W. hyalina untersucht. Der Rohproteingehalt ließ sich vor allem durch die Nährlösung und insbesondere durch ein verändertes Nitrat-Ammonium-Verhältnis beeinflussen. Die Nährlösung hatte ebenfalls einen starken Einfluss auf die Wachstumsdynamik ebenso wie die Lichtintensität. Bei den Einflussfaktoren Temperatur, Strömungsgeschwindigkeit und Lichtqualität konnten keine signifikanten Unterschiede festgestellt werden. Die gewonnenen Erkenntnisse dienten der Entwicklung und Optimierung eines standardisierten hydroponischen Kultursystems mit einer Produktionsfläche von 25,2 m². Der Versuch zum Einsatz der Gülledünnphase hat eine mögliche Erhöhung des Rohproteingehaltes gezeigt. Es besteht aber noch weiterer Forschungs- und Optimierungsbedarf zum standardisierten Einsatz bei der Kultivierung von Wasserlinsen. In den Versuchen zur qualitätsorientierten Trocknung von Wasserlinsen konnte dargestellt werden, dass zuvor erzeugte Qualitäten durch den Trocknungsprozess erheblich beeinflusst werden können. So zeigte sich ein Einfluss der Vortrocknungsverfahren auf die Trockenmasse- und Rohproteinausbeute. Zudem bewirkten hohe Trocknungstemperaturen eine signifikante Reduktion des Gehalts an fermentlösbarem Rohprotein. Der Einsatz unterschiedlicher Wasserlinsenchargen in der Fütterung von Masthähnchen ergab signifikante Unterschiede zwischen den Fütterungsgruppen sowohl in den Parametern Tageszunahmen, Futteraufnahme und Futterverwertung als auch in den Verdauungswerten. Die 2 standardisierte ileale Verdaulichkeit des Rohproteins variierte zwischen 40,2 und 83,7 %, wobei die höchsten Verdauungskoeffizienten für das Rohprotein und die Aminosäuren bei Tieren ermittelt wurden, die mit Lemna obscura (35,5 % Rohprotein) gefüttert wurden. Die Masthähnchen dieser Fütterungsvariante zeigten bei einem Anteil von 25 % in der Ration auch die besten tierischen Leistungen. Des Weiteren konnten Differenzen der Fütterungsgruppen hinsichtlich der Phosphorverdaulichkeit festgestellt werden. Im Rahmen der laboranalytischen Untersuchung wurden für alle Wasserlinsenproben geringe Gehalte an Phytat (2,9 – 7,8 % des Gesamtphosphorgehaltes) ermittelt. Die Werte liegen damit deutlich unter den Gehalten anderer pflanzlicher Futterkomponenten und deuten an, dass Wasserlinsen eine interessante Rationskomponente in P-reduzierten Futtermischungen für Masthähnchen darstellen können. Der Einsatz von Wasserlinsen in der Fütterung landwirtschaftlicher Nutztiere kann somit zukünftig einen Beitrag für eine nachhaltige und ressourcenschonende Tierhaltung leisten. Weiterer Forschungsbedarf betrifft die Prozessoptimierung und Automatisierung, um die erforderlichen Wasserlinsenmengen kultivieren zu können, sowie die Integration der Gülledünnphase in die entwickelte Kultivierungsweise von Wasserlinsen. Zudem sind Untersuchungen mit standardisierten Produkten zur Etablierung praxisgerechter Fütterungskonzepte erforderlich.