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Doctoral Thesis
2025
Effects of different dietary energy and essential amino acid levels on growing turkeys under organic farming conditions
Effects of different dietary energy and essential amino acid levels on growing turkeys under organic farming conditions
Abstract (English)
An adequate supply of dietary apparent metabolizable energy (AMEN) and essential amino acids (EAA) is crucial for turkeys to reach their genetic growth potential. However, optimizing diets in organic turkey production is challenging due to regulatory restrictions under EU Regulation 2018/848, which often lead to increased crude protein levels, potentially compromising animal health and environmental sustainability. To address this, targeted feeding strategies can be applied, leveraging compensatory growth through an initial qualitative feed restriction followed by a re-alimentation phase. Previous research showed that a consistent 10% reduction in AMEN combined with an initial EAA reduction of up to 20% (relative to commercial breeder guidelines), gradually restored to 90-100% during refeeding, effectively triggered compensatory growth, resulting in full catch-up growth. Nevertheless, as nutrient intake also affects welfare indicators such as plumage condition and injury prevalence, a balance between growth and welfare is essential.
The present thesis aimed to evaluate whether dietary EAA levels could be further reduced by up to 30%, maintaining a constant 10% AMEN reduction, in male and female turkeys of two genotypes (slow-growing Auburn and fast-growing B.U.T. 6) across various housing systems (indoor, indoor with silage, and mobile housing with free-range). The study focused on evaluating growth, slaughter performance, and welfare indicators. Additionally, the potential of a newly introduced scoring system for wing feather structure and depigmentation was examined as a sensitive indicator of dietary EAA supply status.
In the first study, 600 male day-old chicks from two genotypes (B.U.T. 6 and Auburn) were allocated to three feeding strategies differing in EAA levels across five 4-week phases: F1 (80/90/90/90/90%), F2 (80/80/90/100/90%), and F3 (70/80/90/100/90%). After rearing in indoor housing until week 8, the turkeys were transferred to one of three housing systems (indoor, indoor with silage, and mobile with free-range; weeks 9–20). Results showed that up to 30% initial EAA reduction followed by gradual re-alimentation triggered compensatory growth without affecting final body weight, total feed intake, or valuable cuts. No genotype by feeding interaction was observed. However, compensatory feed intake increased the feed conversion ratio and nutrient intake per kilogram of weight gain. While there was no housing by feeding interaction, housing significantly affected performance. Mobile housing with free-range and silage supplementation improved the feed conversion ratio and reduced abdominal fat. Additionally, mobile housing increased breast meat yield. Notably, a significant genotype by housing interaction suggested that B.U.T. 6 may demonstrate superior adaptability to the nutritional and environmental variability of the housing systems compared to Auburn.
Building on this, the second study tested a similar approach in 432 female turkeys across three feeding strategies (F1: 80/90/90/90%, F2: 80/80/90/90%, F3: 70/80/90/90%) over four four-week phases. After being reared indoors until week 8, birds were assigned to indoor or mobile housing with free-range access (weeks 9-16). While a 20% EAA reduction maintained growth and slaughter performance, a 30% reduction led to significant decreases in final body weight, slaughter weight, and dressing percentage. A significant genotype by feeding interaction suggested that B.U.T. 6 was more sensitive to the 30% reduction than Auburn. Mobile housing improved breast meat yield and reduced abdominal fat but increased feed conversion ratio, likely due to winter fattening conditions.
The third study examined the effects of dietary AMEN and EAA reductions on injuries, plumage damage, and the potential of a newly introduced scoring system for wing feather structure and depigmentation as an indicator of dietary EAA supply status. A total of 216 non-beak-trimmed female turkeys from the second study, housed indoors and subjected to the same feeding strategies, were evaluated. The most restrictive feeding strategy (30% EAA reduction) increased the prevalence of skin injuries, plumage damage, alterations in feather structure, and depigmentation. In contrast, the 20% EAA reduction preserved welfare and performance outcomes. Importantly, wing feather structure and pigmentation showed graded responses to varying EAA levels, supporting their potential as sensitive indicators of dietary EAA status in turkeys.
In conclusion, this thesis demonstrated that reducing EAA levels by 20%, followed by a re-alimentation phase, alongside a 10% AMEN reduction, can be successfully applied in organic turkey production. This approach maintained final growth performance, slaughter performance, and welfare in male and female Auburn and B.U.T. 6 turkeys by effectively leveraging compensatory growth. Wing feather structure and pigmentation scoring proved to be a sensitive indicator of EAA supply status. External feed sources such as silage and free-range foraging contributed nutritionally, while mobile housing enhanced breast muscle yield and reduced abdominal fat. Overall, turkey growth and performance under organic conditions resulted from complex interactions between endogenous factors (sex, genotype, age) and exogenous factors (housing, environment, feeding), highlighting the need for integrated and adaptive management approaches.
Abstract (German)
Eine ausreichende Versorgung mit umsetzbarer Energie (AMEN) und essenziellen Aminosäuren (EAA) ist entscheidend, damit Puten ihr genetisches Wachstumspotenzial erreichen können. Die Optimierung der Futtermittelzusammensetzung in der ökologischen Putenhaltung gestaltet sich jedoch aufgrund der regulatorischen Einschränkungen der EU-Verordnung 2018/848 als herausfordernd, was oft zu erhöhten Rohproteingehalten führt, die sich potenziell negativ auf die Tiergesundheit und die Umwelt auswirken können. Um dem entgegenzuwirken, können gezielte Fütterungsstrategien angewendet werden, die auf kompensatorisches Wachstum setzen, indem zunächst eine qualitative Futterrestriktion erfolgt, gefolgt von einer Realimentationsphase. Frühere Studien haben gezeigt, dass eine konstante Reduktion von AMEN um 10% in Kombination mit einer anfänglichen EAA-Reduktion von bis zu 20% (im Vergleich zu kommerziellen Züchterempfehlungen), die während der Realimentation schrittweise auf 90-100% angehoben wird, wirksam kompensatorisches Wachstum auslöste. Dies ermöglichte eine vollständige Kompensation des anfänglichen Wachstumsrückstands in Bezug auf das Endgewicht. Da die Nährstoffaufnahme jedoch auch Tierwohlindikatoren wie Gefiederzustand und Verletzungsprävalenz beeinflusst, ist es entscheidend, Wachstum und Tierwohl in Balance zu halten.
Ziel der vorliegenden Arbeit war es zu prüfen, ob die EAA-Gehalte in der Fütterung von männlichen und weiblichen Puten zweier Genotypen (langsam wachsende Auburn und schnell wachsende B.U.T. 6) unter verschiedenen Haltungsbedingungen (Stallhaltung, Stallhaltung mit Silage und Mobilstall mit Freilandzugang) weiter auf bis zu 30% reduziert werden können, während eine konstante AMEN-Reduktion von 10% beibehalten wird. Die Studie konzentrierte sich auf die Bewertung von Wachstum, Schlachtleistung und Tierwohlindikatoren. Zudem wurde das Potenzial eines neu eingeführten Bewertungssystems für die Flügelfederstruktur und -depigmentierung als sensibler Indikator für den EAA-Versorgungsstatus untersucht.
Im ersten Versuch wurden 600 männliche Eintagsküken beider Genotypen (B.U.T. 6 und Auburn) drei Fütterungsstrategien mit unterschiedlichen EAA-Gehalten über fünf vierwöchige Phasen zugewiesen: F1 (80/90/90/90/90%), F2 (80/80/90/100/90%) und F3 (70/80/90/100/90%). Nach der Aufzucht in Stallhaltung bis zur 8. Woche wurden die Puten in drei Haltungssysteme überführt (Stallhaltung, Stallhaltung mit Silage und Mobilstall mit Freilandzugang; Wochen 9–20). Die Ergebnisse zeigten, dass eine anfängliche EAA-Reduktion von bis zu 30%, gefolgt von einer schrittweisen Realimentation, kompensatorisches Wachstum auslöste, ohne das Endgewicht, die Gesamtfutteraufnahme oder wertvolle Schlachtkörperanteile zu beeinträchtigen. Es wurde keine Genotyp-Fütterungs-Interaktion festgestellt, allerdings erhöhte die kompensatorische Futteraufnahme den Futteraufwand und die Nährstoffaufnahme pro Kilogramm Zuwachs. Obwohl es keine Interaktion zwischen der Haltung und Fütterung gab, hatte die Haltung Auswirkungen auf die Leistung. Der Mobilstall mit Freilandzugang und Silage verbesserte den Futteraufwand und reduzierte den Abdominalfettanteil. Zudem erhöhte die Mobilstallhaltung den Brustfleischanteil. Eine signifikante Genotyp-Haltung-Interaktion deutete darauf hin, dass B.U.T. 6 eine höhere Anpassungsfähigkeit an die ernährungs- und umweltbedingte Variabilität der Haltungssysteme aufweisen könnte als Auburn.
Basierend auf diesen Ergebnissen untersuchte der zweite Versuch eine ähnliche Strategie bei 432 weiblichen Puten, die auf drei Fütterungsstrategien (F1: 80/90/90/90%, F2: 80/80/90/90%, F3: 70/80/90/90%) über vier vierwöchige Phasen verteilt wurden. Nach der Aufzucht in Stallhaltung bis zur 8. Woche wurden die Tiere für die Mast (Wochen 9-16) entweder in Stallhaltung oder Mobilstall mit Freilandzugang gehalten. Während eine EAA-Reduktion von 20% das Wachstum und die Schlachtleistung aufrechterhielt, führte eine 30%-Reduktion zu deutlichen Rückgängen beim Mastendgewicht, Schlachtgewicht und Ausschlachtung. Eine signifikante Genotyp-Fütterungs-Interaktion zeigte, dass B.U.T. 6 empfindlicher auf die 30% Reduktion reagierte als Auburn. Die Mobilstallhaltung erhöhte den Brustfleischanteil, verringerte den Abdominalfettanteil und führte zu einem erhöhten Futteraufwand, was vermutlich auf die Bedingungen der Wintermast zurückzuführen ist.
Der dritte Versuch untersuchte die Auswirkungen von Reduktionen des AMEN- und EAA-Gehalts im Futter auf Verletzungen, Gefiederschäden sowie das Potenzial eines neu eingeführten Scoringsystems zur Bewertung der Flügelfederstruktur und -depigmentierung als Indikatoren für die EAA-Versorgung. Insgesamt wurden 216 nicht schnabelgekürzte weibliche Truthähne aus der zweiten Studie, die in Stallhaltung unter identischen Fütterungsstrategien gehalten wurden, untersucht. Die restriktivste Fütterungsstrategie (30% EAA-Reduktion) führte zu einer erhöhten Prävalenz von Hautverletzungen, Gefiederschäden sowie Veränderungen in Schwungfederstruktur und -depigmentierung. Im Gegensatz dazu konnten bei einer EAA-Reduktion von 20% sowohl das Wohlergehen als auch die Leistungsparameter erhalten werden. Die Schwungfederstruktur und Schwungfederpigmentierung zeigten abgestufte Reaktionen auf die unterschiedlichen EAA-Gehalte, was ihr Potenzial als sensible Indikatoren des EAA-Versorgungsstatus bei Puten unterstreicht.
Zusammenfassend zeigte die vorliegende Arbeit, dass eine EAA-Reduktion um 20%, gefolgt von einer Realimentation, bei gleichzeitiger AMEN-Reduktion um 10%, in der ökologischen Putenhaltung erfolgreich angewendet werden konnte. Diese Strategie ermöglicht es, die finale Mastleistung, Schlachtleistung und das Wohlergehen sowohl bei männlichen als auch weiblichen Puten der Genotypen Auburn und B.U.T. 6 durch kompensatorisches Wachstum aufrechtzuerhalten. Die Bewertung der Flügelfederstruktur und -pigmentierung kann ein sensitives Instrument zur Überwachung der EAA-Versorgung bieten. Darüber hinaus konnten externe Futterquellen (Silage, Freilandhaltung) einen ernährungsphysiologischen Beitrag leisten, während die Mobilstallhaltung den Brustmuskelanteil steigerte und das Abdominalfett reduzierte. Insgesamt zeigte sich, dass das Wachstum und die Leistung von Puten unter ökologischen Bedingungen durch ein komplexes Zusammenspiel endogener (z.B. Geschlecht, Genotyp, Alter) und exogener (z.B. Haltung, Umwelt, Fütterung) Faktoren beeinflusst werden. Dies verdeutlicht die Notwendigkeit integrierter und adaptiver Managementstrategien.
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Institute of Animal Science
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2025-11-05
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Kirn, A. I. (2025). Effects of different dietary energy and essential amino acid levels on growing turkeys under organic farming conditions. https://doi.org/10.60848/13431
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English
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630 Agriculture
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Sustainable Development Goals
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@phdthesis{Kirn2025,
url = {https://hohpublica.uni-hohenheim.de/handle/123456789/18501},
author = {Kirn, Anna Isabella},
title = {Effects of different dietary energy and essential amino acid levels on growing turkeys under organic farming conditions},
year = {2025},
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