Umstätter, Christina: Tier-Technik-Beziehung bei der automatischen Milchgewinnung

Kapitel 3. Material und Methode

3.1 Material

Die Versuche wurden in drei verschiedenen landwirtschaftlichen Betrieben durchgeführt. Zwei davon haben mit Einboxenanlagen der Marke „Lely Astronaut" gearbeitet. Ein Betrieb verfügte über einen Fischgrätenmelkstand.

3.1.1 Betriebe

Betrieb 1 hatte während des Versuchszeitraumes immer über 50 zu melkende Kühe am Roboter. Außerdem stand zusätzlich noch ein Fischgrätenmelkstand für den weitaus größeren Teil der 300 Tiere umfassenden Herde zur Verfügung. Aufgrund dieser Betriebsstruktur war es möglich die Kühe rasch auszutauschen, die Probleme mit dem AMS und der Eutergesundheit hatten.

In Betrieb 2 wird mit zwei getrennten Herden und jeweils einem AMS gemolken. In der ersten Herde haben die Kühe freien Zugang zur Melkbox. In der Regel stehen dort vor allem Frischmelker und Kühe mit sehr guten Leistungen. Die zweite Gruppe beinhaltet die Altmelker. Der Kuhverkehr erfolgt geregelt. Daneben wird auch noch eine Rohrmelkanlage genutzt. Dort werden Tiere gemolken, die beispielsweise frisch abgekalbt haben, krank sind oder für den Melkroboter Problemeuter haben. Da der Betrieb auch Ausbildungsbetrieb ist, sind zu Beginn des neuen Lehrjahres auch einige Kühe nur zu Übungszwecken an der Rohrmelkanlage, damit die Auszubildenden auch noch ein konventionelles Melksystem kennen lernen. In diesen Zeitpunkt ist auch der Versuch zur Herzfrequenzmessung gefallen. Damit kann auch ein konventionelles Melksystem zum Vergleich in die Untersuchungen mit einbezogen werden, bei dem die selben Umweltbedingungen herrschen.


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Betrieb 3 verfügt nicht über ein AMS, sondern über ein konventionelles Melksystem. Er wurde ausgewählt, da dort eine ausreichend große Herde von 180 Kühen unter einheitlichen Bedingungen im Untersuchungszeitraum gehalten wurde. Das Melken erfolgte 2x täglich in einem 2x8 Fischgrätenmelkstand mit automatischer Stimulation und Melkzeugabnahme von Manus. Dadurch konnten wir in dem Versuch Ergebnisse gewinnen, bei denen die Zwischenmelkzeiten konstant und somit vergleichbar sind. Darüber hinaus ließen sich die für den Versuch notwendigen Mastitisschnelltests ohne große Probleme durchgeführen. Eine solche Untersuchung ist bei einem AMS über einen längeren Zeitraum nicht durchführbar, da die Kühe auf Veränderungen im Melkvorgang sehr empfindlich reagieren und es auch teilweise nicht oder nicht mehr gewöhnt sind, während des Melkens vom Menschen angefasst zu werden. In der Regel reagieren die Tiere bei den Versuchen dann mit einer schlechteren Besuchsfrequenz. Es kann sogar zu Milchverlusten kommen.

3.1.2 Versuche

Die LactoCorder-Versuche wurden auf Betrieb 1 durchgeführt. Hierfür erfolgte eine Platzierung der vier Durchflussmessgeräte, eines für jedes Viertel, zwischen Milchflussgeber und Recorder (Abb. 9).

Abb. 9: Einbau der vier LactoCorder am AMS.


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In die erste Messreihe konnten 79 Viertelgemelke von 20 Kühen einbezogen werden. Der zweite Versuch erstreckte sich über einen längeren Zeitraum, so dass einige Kühe mehrfach gemessen werden konnten. Insgesamt waren dadurch 187 Viertelgemelke über eine Zeit von mehreren Stunden auswertbar.

Der dritte ausgewertete Versuch erfolgte über eine Dauer von 72 Stunden, wobei 12 Stunden gemessen wurden, 12 Stunden Pause aufgrund von technischen Problemen entstanden, und dann eine weitere durchgängige Messung von 48 Stunden folgte. Insgesamt konnten 1.542 Viertelgemelke vergleichend erfasst werden. Neben den Messungen des LactoCorders, mit Milchfluss und Milchmenge, sind parallel auch Milchproben gezogen worden, bei denen eine Untersuchung auf Fett-, Protein-, Laktose-, Harnstoff- und somatische Zellgehalt stattfand. Die vergleichenden Leitfähigkeitsmessungen wurden dem AMS entnommen. Die Anzahl der zu melkenden Kühe am Roboter belief sich auf 56, bei einer durchschnittlichen Melkfrequenz von 2,7 Melkungen pro Tier und Tag.

Die Besuchsfrequenzen aus dem Betrieb 1 wurden über einen Zeitraum von 6 Monaten (07.03.2000 bis 03.09.2000) lückenlos mitgeschrieben und ausgewertet. Es konnten dabei 36.829 Melkungen von insgesamt 73 verschiedene Tieren mit weiteren korrespondierender Daten durchgehend erfasst und einer statistischen Analyse zugeführt werden.

Die gleichen Daten wurden auch an den Automatischen Melksystemen des Betriebes 2 gesammelt und ausgewertet. Ein Zeitraum von mehr als 4 Monaten (28.02.2001 bis 10.07.2001), mit 20.790 Melkungen am AMS 1 (freier Kuhverkehr) und 18.791 Melkungen am AMS 2 (geregelter Kuhverkehr), wurde dabei untersucht.

In Betrieb 3 waren die zwei täglich anfallenden Gemelke von 116 Tieren die Grundlage für die Untersuchungen. Darüber hinaus wurden Mastitsschnelltests (MST) erfasst. Frau Olga Solovjowa führte dankenswerterweise die Bestimmungen über einen Zeitraum von drei Wochen durch. In den Melkzeugen erfolgte die viertelspezifische Datenerfassung über Leitfähigkeitssensoren. Auch auf eine vollautomatische


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Abspeicherung für die einzelnen Euterviertel für die Parameter Milchmenge, durchschnittlicher und maximaler Milchfluss, Milchtemperatur, sowie die durchschnittliche Leitfähigkeit konnte zurückgegriffen werden. Die Leitfähigkeitswerte sind hier dimensionslos angegeben. Dazu konnten die Auffälligkeiten beim MST verglichen werden. Die Melkzeiten fanden immer um 5 und um 16 Uhr statt. Insgesamt sind 4.526 Gemelke in die Auswertung eingegangen.

Die Durchführung der Herzfrequenzmessungen erfolgte in Betrieb 2. Es kamen dabei zwei Herzfrequenzmessgeräte der Marke Polar Vantage XL parallel zum Einsatz.

Das Ziel des 5 Tage dauernden Versuches war es, die natürliche Variation der Herzfrequenz bei verschiedenen Kühen und in unterschiedlichen Situationen zu erfassen. Dazu erfolgten die Messungen an möglichst vielen verschiedenen Tieren.

Die Versuchstiere wurden in verschiedenen Systemen gemolken:

Mehr als 64.000 Werte standen für die Auswertung zur Verfügung. Die reine Messzeit betrug ca. 2 x 45 Stunden. In die Messungen wurden 57 Kühe einbezogen, von denen 12 doppelt gemessen wurden, 3 Tiere dreifach und 2 Tiere vierfach. 41 Melkungen konnten erfasst werden, davon 15 an der Rohrmelkanlage, 12 in der Gruppe mit geregeltem Kuhverkehr und 16 erfolgreiche Besuche der Melkbox im freiem Kuhverkehr.

Zum Vergleich wurde die Herzfrequenz bei verschiedenen Aktivitäten, wie Fressen, Stehen, Melken oder Liegen gemessen.


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3.2 Methode

Zu den Bereichen Melkparameter und Milchparameter stehen sehr gute, lang erprobte und automatisierte Methoden zur Verfügung. Das optisch und akustisch beobachtbare Tierverhalten ist dagegen nur sehr schwer wissenschaftlich erfassbar und auswertbar, im Sinne einer Reproduzierbarkeit der Ergebnisse. Deshalb soll in der Arbeit hauptsächlich auf messbares Verhalten zurückgegriffen werden, wie die Besuchsfrequenz und die Herzfrequenz.

3.2.1 Milchflussmessung

Die eingesetzten LactoCorder werden von der Firma FossElectric hergestellt. Die Definition des LactoCorders besagt, dass es Milchdurchfluss-Messgeräte sind, die in den langen Milchschlauch eingefügt werden. „In einer Staukammer mit vertikalem Auslauf-Meßspalt wird mittels 60 übereinander gestaffelten Meßelektroden in 1,6 mm starken Höhenschichten im Abstand von 0,7s das Dichteprofil von Milch und Milchschaum bestimmt. Aus den so gewonnenen Meßwerten errechnet der LactoCorder“, nach Tröger, F. et al. (1997), die durchgeflossene Gesamtmilchmenge sowie eine Milchflußkurve (Massestrom über der Zeitachse). Neben den eben genannten Parametern Milchmenge und Milchfluss kann aber auch mittels der Bimodalität eine Aussage über das Anrüsten gemacht werden.

Der LactoCorder ist für Gesamtgemelksmengen entwickelt worden, deshalb ist er für Viertelgemelksmengen nur bedingt einsetzbar. Ab einem Milchfluss von weniger als 2 kg/Min werden die Messwerte sehr ungenau. Das Ziehen von Milchproben hingegen ist damit sehr gut durchführbar.

3.2.2 Formel für die Zulassung der Kühe zum Melken

Um ein zu häufiges Melken der Kühe zu verhindern, ist bei allen Anbietern von Automatischen Melksystemen mit Hilfe der Software eine Beschränkung eingebaut


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worden. In der Regel wird dazu eine Mindestforderung an die Zwischenmelkzeit gestellt. Bei der Firma Lely wird die Zulassung zum Melken über folgende Formel gesteuert:

M

Anzahl der vorangegangenen Melkungen, bevor die Kuh zugelassen wird

MHerde24h

Anzahl von Melkungen der Herde in den letzten 24 h

MØ24hKuh

Durchschnittliche Melkfrequenz der einzelnen Kuh in 24 h, berechnet vom Zeitpunkt des Besuches und zwei davor liegenden Besuchen

A

Entsprechend eingegebene Anzahl von Melkungen aus der Tabelle auf Gruppenniveau

K

Konstante (Sicherheitsfaktor, um die eingegebene Melkfrequenz sicherzustellen) (Quelle: Lely)

Mit dem Einsatz einer solchen Formel soll eine bessere Ausnutzung der Kapazität des AMS gewährleistet werden. Dazu geht zum einen die Anzahl von Melkungen der Herde in den letzten 24 h (M Herde 24h ) ein, zum anderen darf jede Kuh nur entsprechend ihrer Milchleistung und ihres Laktationsstadiums gemolken werden. Die beiden Parameter spiegeln sich in dem Wert A wieder. Solch eine Softwarelösung ist auch ein Ansatz dazu, dass eine bessere Verteilung der Melkungen pro Kuh angestrebt werden soll. Eine rein zeitliche Begrenzung hätte beispielsweise zur Folge, dass nach einem Ausfall der Technik möglicherweise Kühe gemolken werden, die vor dem Ausfall gerade erst dran waren. Mit Hilfe der Formel wird aber nicht der Zeitabstand einbezogen, sondern die Anzahl der vorangegangenen Melkungen. Somit werden eher die Tiere zuerst zum Melken zugelassen, die von der Reihenfolge her ein Anrecht dazu haben.

Der oben bereits erwähnte Wert A wird aus einer Tabelle entnommen, die nach Empfehlungen der Firma Lely wie folgt aussehen kann:


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Tab. 2: Angestrebte Melkfrequenz unter Berücksichtigung der Leistungsparameter Milchmenge (MM) und Laktationstag (LT).

 

0 - 15 kg MM

15 - 20 kg MM

20 - 28 kg MM

28 - 100 kg MM

Kalben - 15 LT

4,0

4,0

4,0

4,0

15 - 250 LT

2,3

2,5

3,0

3,3

250 - Trocken LT

2,0

2,2

2,6

3,0

Die Tabelle kann individuell auf die Bedürfnisse des jeweiligen Betriebes angepasst werden. Änderungen sind dabei leicht durchzuführen.

Nach Lanser, E.W. (2000) stehen dem Milchviehhalter nur begrenzt dokumentierte Angaben zur Verfügung, diese Formel sinnvoll zu beeinflussen. Dies deckt sich auch mit den eigenen Recherchen. In den Betrieben 1 und 2 wurde nach der Versuch-und-Irrtum-Methode die Formel optimiert. Der untersuchte Betrieb 1 strebt daher eine andere Melkfrequenzen an (Tab. 3). Die Tagesmilchleistung hat hier einen deutlich höheren Stellenwert als das Laktationsstadium.

Tab. 3: Angestrebte Melkfrequenz unter Berücksichtigung der Leistungsparameter Milchmenge (MM) und Laktationstag (LT) in Betrieb 1.

 

0 - 15 kg MM

15 - 20 kg MM

20 - 28 kg MM

28 - 100 kg MM

Kalben - 15 LT

2,0

2,5

3,0

4,0

15 - 250 LT

2,0

2,5

3,0

4,0

250 - Trocken LT

2,0

2,0

3,0

4,0

Die Formel und ihre Auswirkungen auf das Besuchsverhalten an der Melkbox sind in der vorliegenden Arbeit näher untersucht worden.

3.2.3 Herzfrequenzmessung

Die Herzfrequenzmessgeräte, die zur Anwendung kamen, stammen von der Firma Polar Electro Oy, Helsinki und heißen Polar Vantage XL. Sie bestehen aus zwei


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Sensoren, einem Sender und einem Empfänger, der in eine Armbanduhr integriert ist. Die Befestigung der Sensoren an der Kuh erfolgte mittels eines elastischen Gurtes. Die Pulsuhr und der Sender waren in einem sicheren Kasten an dem Gurt untergebracht. Alle fünf Sekunden wurde ein Wert, gemäß der Programmierung der Geräte, abgespeichert. Damit konnte jeweils eine Datenerfassung über einen Zeitraum von maximal 2 Stunden und 40 Minuten, mit einer anschließenden Übertragung der Werte auf einen PC, erfolgen. Um die Interpretation der Werte zu ermöglichen, wurden parallel dazu Verhaltensbeobachtungen durchgeführt und notiert.

Die Gurte mit den Sensoren konnten in der Regel in den Liegeboxen angelegt werden. Es ist dabei generell sehr wichtig, dass die Sensoren einen guten Hautkontakt haben und dass das Fell permanent angefeuchtet bleibt, da das Messprinzip auf Leitfähigkeit beruht.

Die Länge einer Messzeit variierte zwischen einer halben und zweieinhalb Stunden, in Abhängigkeit davon, wann die Kühe zum Melken gingen. Um den richtigen Moment abzuschätzen, wurde der jeweilige Euterzustand optisch bewertet.

3.2.4 Statistische Analyse

Für die statistische Analyse standen Programme wie Excel, SPSS und SPlus zur Verfügung. Dabei erfolgte z.B. die Fourieranaylse auch mit den verschiedenen Programmen, um mögliche Differenzen bei unterschiedlicher Software vergleichen zu können. Ein Periodogramm kann als eine Repräsentation einer Spektraldichte der Varianz betrachtet werden. Dieses Varianzspektrum wird oft auch als das „power spectrum“ bezeichnet. Man muss bemerken, dass das Periodogramm ein diskretes Spektrum ist und nicht ein kontinuierliches. Es repräsentiert die von J.W. Tukey in der Mitte des letzten Jahrhunderts eingeführte „Fast Fourier Analysis“, die die hervorstechenden Frequenzkomponenten von statistischer Regelmäßigkeit aufzeigt. Das Periodogramm ist die meistgenutzte Form der Fouriertransformation. Unter SPlus und Excel können unterschiedliche Mengen an Daten ausgewertet werden, so dass die Zuverlässigkeit der Ergebnisse etwas schwankt. In Tabelle 4 ist eine Über


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sicht über die verschiedenen Versuche und die genuzten Auswertungsprogramme dargestellt.

Tab. 4: Übersicht über die Versuche und die genuzten Auswertungsprogramme.

 

Methode

Betrieb

Milchflussmessung (LactoCorder)

Erfolgreiche

Besuche (AMS)

Herzfrequenz-messung (Polar)

Leitfähigkeit (Melkstand)

1

3 Messreihen im freien Kuhverkehr

Freier Kuhverkehr

 

 

2

 

Freier Kuhverkehr

Geregelter Kuhverkehr

Freier Kuhverkehr

Geregelter Kuhverkehr

Rohrmelkanlage

 

3

 

 

 

Fischgrätenmelkstand

Genutzte Programme

Excel

SPSS

Excel

Excel

SPSS

SPlus

Excel

SPSS


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Tue Sep 17 11:51:36 2002