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

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Kapitel 4. Ergebnisse

4.1 Melkparameter

Das Euter als Schnittstelle zwischen Tier und Technik ist für diese Arbeit von besonderem Interesse. Dabei reagiert die Milchkuh in ihrem Melkverhalten auf Aktionen der Melkmaschine. Hervorzuheben ist hier die Stimulation, die beim AMS allein durch den Roboter vorgenommen wird. Außerdem stellt sich die Frage, welche Vorteile die viertelspezifische Melkzeugabnahme hat. Das Melkverhalten der Kühe wurde deshalb mit Hilfe von LactoCordern überprüft. Zunächst erfolgte eine Untersuchung des Parameters Melkdauer. Es konnte festgestellt werden, dass erhebliche Unterschiede in der Dauer der Melkungen zwischen den Kühen, aber auch zwischen den Vierteln innerhalb eines Euters auftreten. Bei einem Vergleich zwischen den Eutervierteln eines Tieres wurden im Maximum 2 bis 3-fache Wert festgestellt. Das Viertel mit der längsten Melkdauer brauchte 275 % länger, als das Viertel mit der kürzesten Dauer. In Abbildung 10 ist ein Balkendiagramm dargestellt, bei dem die Zeit für die einzelnen Melkvorgänge im Vergleich aufgeführt sind.

Abb. 10: Melkdauer aller Euterviertel.

Die häufigsten maximalen Differenzen bei der Dauer der Milchabgabe innerhalb eines Euters liegen zwischen ein und drei Minuten. Der Mittelwert beträgt 2,1 Min. mit


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einer Standardabweichung von ±1,18 Min. In Abbildung 11 wird eine solche Differenz verdeutlicht. Wobei es nicht zwingend ist, dass gerade das hintere Euterviertel länger gemolken wird als das vordere (Abb. 12).

Abb. 11: Milchflusskurven eines vorderen (1351) und eines hinteren (1353) Euterviertels der Kuh Nr. 135, als Beispiel für eine unterschiedlich lange Milchabgabe innerhalb eines Gemelks.

Weiterhin sind in den Abbildungen 11 und 12 unterschiedliche Kurvenverläufe bei den Tieren zu beobachten, die bei den einzelnen Kühen oft klar erkennbare Charakteristika aufweisen. So gibt es in Abbildung 11 einen mehr elliptischen Verlauf mit einem schnelleren Milchfluss, während die andere Variante in Abbildung 12 einen eher flachen, rechteckigen Kurvenverlauf mit einer langen Plateauphase und steilem An- und Abstieg zeigt. Für die Korrelation von Gemelksmenge pro Euterviertel und Dauer des Hauptgemelks konnte ein Korrelationskoeffizient von r = 0,83 bestimmt werden. Es gibt also dennoch eine recht hohe lineare Beziehung zwischen der Milchmenge und der Melkdauer.

Das Gesamtgemelk aus der Summe der vier Zitzen ergab im Mittel 12,8 kg mit einer Standardabweichung von ±5,67 kg. Für die einzelnen Euterviertel konnte ein Mittelwert von 3,1 ±1,53 kg berechnet werden. Die prozentuale Verteilung der einzelnen Zitzen erfolgt im Mittel zu jeweils 20 % auf die Vorderviertel und zu jeweils 30 % auf die Hinterviertel. Dies ergibt somit ein Verhältnis von Vorder- zu Hinterviertel von


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40:60 %. Dagegen ist die Verteilung der linken und rechten Seite mit jeweils 50 % in etwa gleich.

Abb. 12: Milchflusskurven eines vorderen (151) und eines hinteren (153) Euterviertels der Kuh Nr. 15, im Vergleich zur Abb. 11 mit einem anderen charakteristischen Verlauf.

Hinsichtlich der Stimulation zeigen die Kurvenverläufe in der Regel einen steilen Anstieg, der auf eine ausreichende Anrüstung schließen lässt. Nur bei einer Kuh konnte eine Bimodalität festgestellt werden, wie sie für nicht korrekt stimulierte Kühe typisch ist.

Tab. 5: Länge und Häufigkeit der Blindmelkzeiten (n = 266).

Blindmelkzeiten

in %

Absolut

0,5 bis 1 Minute

1,01 bis 2 Minuten

2,01 bis 3 Minuten

3,01 bis 4 Minuten

ab 4,01 Minuten

13,9

8,6

1,1

1,1

1,1

37

23

3

3

3

Insgesamt

25,8

69

Trotz der viertelspezifischen Melkzeugabnahme treten Blindmelkzeiten auf. Das Auswertungsprogramm des LactoCorders gibt die Länge der Blindmelkzeiten tabellarisch an. Dabei wird bei jedem Gemelk die Zeit zwischen dem letzten Milchfluss und


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dem Abschalten des LactoCorders gemessen. Es können zum einen geringe tolerierbare Abweichungen der Maschine auftreten, und zum anderen kann ein verzögertes manuelles Abschalten des LactoCorders zu veränderten Werten führen. Gravierende Probleme beim Abschalten wurden während der Versuche im Protokoll vermerkt. Damit solche Messfehler nicht zu Fehlinterpretationen führen ist bei der Auswertung ein Grenzwert eingerichtet worden. Das Blindmelken wurde so definiert, dass alle Werte über einer halben Minute als Blindmelkzeiten anzusehen sind. In Tabelle 5 sind die Werte aufgelistet. Dabei fällt auf, dass der Prozentanteil mit insgesamt 25,8 % relativ hoch liegt. Das Maximum liegt bei 9 Minuten und 50 Sekunden.

Tab. 6: Häufigkeit des Blindmelkens für die vier Euterviertel.

Euterviertel

n Melkungen

n Blindmelken

% Blindmelken

vorne links

hinten links

hinten rechts

vorne rechts

63

76

54

72

10

39

9

10

15,9

51,3

16,7

13,9

Die Verteilung der Blindmelkzeiten auf die vier Viertel ist in Tabelle 6 dargestellt. Der hohe Anteil an Blindmelkungen hinten links mit 51 % fällt sofort auf. Dort sind auch insgesamt die höchsten Blindmelkzeiten aufgetreten. In das Ergebnis sind die Werte der beiden ersten LactoCorder-Versuche eingeflossen. Aber auch bei einer getrennten Auswertung liegt das Viertel 2 jeweils an der Spitze. Auch die Werte aus der dritten Messreihe sind hinsichtlich des Blindmelkens untersucht worden. Es konnte allerdings kein signifikanter Unterschied hinsichtlich eines Viertels ermittelt werden. Der Grund liegt, wie spätere Nachprüfungen zeigten, darin, dass zwischen den Messreihen zwei und drei von der Firma Lely ein Service durchgeführt worden ist.

4.2 Milchparameter

Für die vorliegende Arbeit wurden die Milchparameter mit Hilfe der LactoCorder untersucht. Dabei ist die Auswertung der Milchmenge, des Fett-, Protein-, Laktose- und Harnstoffgehaltes, sowie der somatischen Zellzahl (SZZ) unter dem Kapitel Milchin


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haltsstoffe zusammengefasst. Die Daten stammen vom AMS des ersten Betriebes. Die Ergebnisse der Leitfähigkeitsmessungen sind getrennt dargestellt, da die Daten von einem Fischgrätenmelkstand gewonnen wurden.

4.2.1 Milchinhaltsstoffe

Die statistischen Ergebnisse der dritten Messreihe mit dem LactoCorder sind in Tabelle 7 aufgelistet. Dabei kann festgestellt werden, dass die Milchinhaltsstoffe bei der beobachteten Herde im normalen Bereich liegen, wie er von Wendt, K. et al. 1998 beschrieben wurde. Die Standardabweichungen sind bei Fett, im Vergleich zu Protein und Eiweiß, erwartungsgemäß am höchsten.

Tab. 7: Statistische Werte der analysierten viertelbezogenen Parameter.

 

Fett

%

Protein

%

Laktose

%

SZZ

%

Harnstoff

mg/l

ZMZ

Min

Milch

Kg

Mittelwert

4,1

3,3

4,8

82,2

229,2

506,8

2,4

St.abw.

0,92

0,38

0,23

197,63

72,04

152,95

1,01

Minimum

1,6

2,5

3,2

1,0

82,0

80,0

0,2

Maximum

13,9

4,7

5,4

4331,0

422,0

1003,0

6,8

Die somatische Zellzahl (SZZ) liegt im Durchschnitt relativ niedrig, und die Zwischenmelkzeiten (ZMZ) sind im Mittel mit etwas über acht Stunden zu veranschlagen. Wenn die Tiere über 12 Stunden nicht mehr in der Melkbox erschienen sind, wurden sie dorthin getrieben. Dies kann man an dem zweiten schwach ausgeprägten Peak in Abbildung 13 erkennen.


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Abb. 13: Häufigkeitsverteilung der Zwischenmelkzeit.

Die viertelbezogene Milchmenge kann auf Grund der Messfehlerproblematik mit 2,4 kg Milch pro Gemelk allerdings nur als grober Richtwert angesehen werden. Es ist erkennbar, dass der Eutergesundheitsstatus recht gut ist, so wie es in einem normal arbeitenden System sein sollte.

Die mit Hilfe des LactoCorders ermittelten Milchmengen aus der dritten Messreihe wurden mit den im AMS gespeicherten Werten für die Gesamtgemelke verglichen, um einen Überblick über mögliche Messfehler zu erhalten. Da jeweils ein LactoCorder pro Viertel in Benutzung war, konnte eine Ermittlung des Gesamtgemelks mit diesem Messsystem nur über die Summe der einzelnen Viertel erfolgen. Bei dieser Analyse traten Unterschiede von maximal 7,4 kg Milch auf. Der Mittelwert der absoluten Differenzen lag bei 1,0 ±0,84 kg. Die beiden Parameter sind hoch signifikant verschieden. In 86 % der Fälle wurden mit den LactoCordern niedrigere Milchmengen gemessen, als beim AMS. Eine Auswertung der Milchmengen für das Einzeltier ist durch die auftretenden Messfehler nicht möglich.


41

Abb. 14: Scatterplot mit Milchfettgehalt im Verhältnis zur Dauer des Hauptgemelks.

Aus dem unterschiedlichen Besuchsverhalten der Kühe an der Melkbox ergeben sich zwangsläufig Streuungen in der ZMZ. Daraus entsteht natürlich die Frage nach dem Zusammenhang zwischen den Milchinhaltsstoffen und der Dauer der ZMZ. In Abbildung 14 sind in einem Scatterplot die Veränderungen des Fettgehaltes in Abhängigkeit von der Dauer des Hauptgemelks dargestellt. Dabei fällt auf, dass es einen leichten Abwärtstrend mit zunehmender Dauer der Melkzeit gibt. Dies zeigt sich auch in der negativen, wenn auch nicht großen, Steigung der Trendlinie von a = -0,2. Der Fettgehalt nimmt folglich um 0,2 % zu, wenn sich die Dauer des Hauptgemelks um eine Minute verlängert. Dass die Werte in diesem Fall annähernd normalverteilt sind macht Abbildung 15 deutlich.

Aus dem Bestimmtheitsmaß R2 kann man dazu einen Korrelationskoeffizienten von r = 0,32 berechnen. Die lineare Beziehung zwischen Fett und Dauer des Hauptgemelks ist also nicht sehr hoch und weist in der Abbildung 14 eine entsprechend große Streuung bei den Werten auf.

Die im Scatterplot dargestellten Werte für den Fettgehalt zeigen einen klar erkennbaren abnehmenden Trend mit zunehmender Dauer des Hauptgemelks. Ein Scatterplot


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mit den Parametern Fettgehalt und Zwischenmelkzeit unterstützt diese Beobachtung, einer, wenn auch äußerst schwachen, Tendenz der Abnahme des Fettgehalts mit zunehmender ZMZ. Bei Protein und Laktose sind ähnliche Tendenzen untersucht worden, wobei diese aber noch geringer sind, und bei der Laktose sogar eine schwache positive Steigung von 0,04 ergeben. Im arithmetischen Mittel sind die Werte der einzelnen Viertel für die Parameter Fett, Protein und Laktose nicht signifikant unterschiedlich. Die Qualität der Milch insgesamt ist an den vier Strichen gleich. Das heißt jedoch nicht, dass es zwischen den Vierteln einer Kuh nicht zu Differenzen in den genannten Parametern kommen kann. Bei dem Fettgehalt können beispielsweise Diskrepanzen bis zu 8 % (absolute Streuung) auftreten. Die Laktose ist nach diesen Zahlen von den drei Parametern der konstanteste Milchinhaltsstoff.

Abb. 15: Verteilung der Fettwerte für jedes Euterviertel (lv = links vorne; lh = links hinten; rh = rechts hinten; rv = rechts vorne).

Die Häufigkeitsverteilungen für die Parameter Fett, Laktose, Protein und SZZ sind jeweils für die einzelnen Euterviertel dargestellt. In Bezug auf den Fettgehalt haben die Kurven einen glockenförmigen Verlauf. Es gibt zwischen den vier Strichen keine signifikanten Differenzen, wie in Abbildung 15 zu erkennen ist.


43

Abb. 16: Verteilung der Laktosewerte für jedes Euterviertel (lv = links vorne; lh = links hinten; rh = rechts hinten; rv = rechts vorne).

Ein ähnliches Ergebnis findet man auch für den Laktosegehalt in Abbildung 16. Diese Kurven zeigen aber eine höhere statistische Präzision, so dass man sagen kann, dass ca. 67 % aller Werte in dem Bereich von 4,8 % ±0,23 liegen und 95 % zwischen 4,3 % und 5,3 % Laktose anzusiedeln sind.

Abb. 17: Verteilung der Proteinwerte für jedes einzelne Euterviertel (lv = links vorne; lh = links hinten; rh = rechts hinten; rv = rechts vorne).


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Im Hinblick auf eine Prozesskontrolle sind diese Werte relativ einfach zu bewerten, da ihre Verteilung eine einfache statistische Auswertung ermöglicht. Bei dem Parameter Proteingehalt ist eine Einschätzung schon schwieriger, da zwei Maxima bei der Häufigkeitsverteilung in Abbildung 17 zu sehen sind. Zunächst wurde deshalb das Laktationsstadium der Kühe als mögliche Ursache in Betracht gezogen. Die Verteilung der Laktationstage in der Herde ist aus Abbildung 18 zu entnehmen.

Abb. 18: Die Verteilung der Laktationstage in Bezug zu den gesammelten Proben.

Die Verteilung der Laktationstage ist ebenfalls zweigipflig und macht somit deutlich, dass sich die Herde im Prinzip in zwei Gruppen aufspaltet. Die erste Gruppe liegt im Mittel bei knapp 70 Laktationstagen, während die zweite Gruppe durchschnitt bereits seit fast 170 Tagen laktiert. Die Frage, ob ein Zusammenhang zwischen dem Proteingehalt und den Laktationstagen besteht, kann positiv beantwortet werden. Dass die beiden Parameter, Proteingehalt und Laktationstag, korrespondieren, zeigt Abbildung 19. Da sich der Proteingehalt im Laktationsverlauf ändert, kann bei solch einer Verteilung der Laktationstage, auch der Proteingehalt nicht normalverteilt sein. Für die Beurteilung dieses Milchinhaltsstoffes muss bei einer Prozesskontrolle der Laktationstag jeweils angegeben werden.


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Abb. 19: Die Verteilung der Laktationstage für Milchproben mit kleiner gleich 3,3 % Protein und für Proben mit mehr als 3,3 % Protein.

Auch die Verteilung des Harnstoffes ist mehrgipflig, wobei es sich in diesem Fall eigentlich um drei Peaks handelt. Dies ist ein erster Hinweis darauf, dass kein Zusammenhang zu den Laktationstagen der Kühe besteht. Auch nach genauerer Prüfung konnte keine Beziehung festgestellt werden. Die stark von einer Normalverteilung abweichenden Kurven sind in Abbildung 20 dargestellt.

Abb. 20: Die Verteilung des Harnstoffgehaltes für die verschiedenen Euterviertel.


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Es gab allerdings auch bei dem Harnstoffgehalt einen Zusammenhang mit einem weiteren Parameter. Der Harnstoffgehalt in der Milch ist abhängig von den Futtermitteln. Zu Beginn des Versuchs wurde eine Änderung der partiellen Mischration vorgenommen und so adaptierten die Kühe im Verlauf der Versuchsperiode mit einer Reduktion des Harnstoffgehaltes in der Milch (Abb. 21).

Abb. 21: Die Adaptation des Harnstoffgehaltes nach geänderter Futterration.

Bei der Verteilung der SZZ stößt man auf die Charakteristik in Abbildung 22. Auf den ersten Blick lässt sich ein Unterschied zwischen den verschiedenen Vierteln erahnen, bei einer anderen Klasseneinteilung, in Abbildung 23 dargestellt, kann man allerdings keine Differenzen mehr feststellen.

Abb. 22: Verteilung der Somatischen Zellen für jedes Euterviertel.


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Die Differenzen zwischen den verschiedenen Eutervierteln verschwinden, da sie auf informationstheoretischem Rauschen und nicht auf wirklicher Information beruhen. Eine systembedingte Beeinflussung eines speziellen Viertels tritt also auch bei diesem Parameter nicht in Erscheinung, denn nur ein solcher Einfluss würde eine deutliche Unterscheidung hinsichtlich der Häufigkeitsverteilung hervorrufen.

Abb. 23: Das gleiche Diagramm wie in Abbildung 22, mit etwas breiterer Klasseneinteilung.

4.2.2 Leitfähigkeit

Der Parameter Leitfähigkeit wurde in einem konventionellen Fischgrätenmelkstand genauer untersucht. In Abbildung 24 ist ein Beispiel für die erhöhte Leitfähigkeit eines Viertels dargestellt. Anhand der Trendlinien kann man eine Erhöhung von ca. 10 % erkennen. Die Trendlinie der gesunden Viertel ist etwa horizontal. Bei dem kranken Viertel hingegen ist dagegen eine scheinbare Steigung zu verzeichnen, woran man sehen kann, dass es während der drei Wochen noch nicht zu einer erkennbaren Heilung gekommen ist.


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Abb. 24: Die Leitfähigkeitsentwicklung der vier Viertel, wobei eines davon erkrankt ist. Dazu wurden die Trendlinien eingezeichnet.

In Abbildung 25 ist der Verlauf der Entwicklung der Leitfähigkeitswerte für mehrere kranke Viertel aufgezeichnet. Die eingezeichnete Regressionsgerade zeigt, dass die Höhe der Leitfähigkeitswerte auch bei Mittelung mehrerer Werte nur langsam zurück geht. Positive Befunde durch den MST wurden nur in geringerem Umfang gefunden. Dabei kommen erhöhte MST-Werte häufig nicht kontinuierlich, sondern sporadisch vor. Die gestrichelte Linie stellt den Zeitpunkt der Diagnose mit Hilfe eines Mastistisschnelltests dar.

Abb. 25: Leitfähigkeitswerte von elf erkrankten Kühen. Die Werte wurden drei Tage vor MST-Diagnose und nachfolgend ausgewertet, mit der dazugehörigen Regressionsgerade.


49

Der Vergleich der beiden Melkzeiten morgens und abends zeigt Differenzen bei einigen Merkmalen, die in Tabelle 8 aufgelistet sind.

Tab. 8: Vergleich der beiden Melkzeiten morgens-abends.

 

Tageszeit

N

Mittelwert

Std.abw.

Stdf. Mittelw.

Milchmenge

morgens

2113

16,71

3,739

0,081

kg

abends

2021

13,66

3,211

0,071

Mfluss, durchschn.

morgens

2111

2,50

1,002

0,022

Kg/min

abends

2022

2,37

0,622

0,014

Mfluss max.

morgens

2111

4,25

1,124

0,024

kg/min

abends

2022

4,27

1,147

0,026

Leitf. LV,

morgens

2133

94,73

9,050

0,196

durchschn.

abends

2044

94,05

9,553

0,211

Leitf. LH,

morgens

2133

94,04

9,636

0,209

durchschn.

abends

2044

93,64

10,115

0,224

Leitf. RV,

morgens

2151

94,65

8,931

0,193

durchschn.

abends

2063

94,14

9,489

0,209

Leitf. RH,

morgens

2152

94,39

9,262

0,200

durchschn.

abends

2063

94,09

9,650

0,212

T in °C

morgens

2153

38,46

0,381

0,008

 

abends

2061

39,05

0,495

0,011

Sowohl die Milchmenge mit 16,7 zu 13,7 kg Milch als auch der durchschnittliche Milchfluss, gemessen für das Gesamtgemelk, liegen bei den Morgengemelken hoch signifikant über den Abendgemelken. Die Standardabweichungen für die Milchmenge liegen bei ±3,7 kg morgens und ±3,2 kg abends. Der durchschnittliche Milchfluss differiert entsprechend um 0,13 kg/Min. Die Standardabweichung beträgt ±0,6 kg/Min abends und ±1,0 kg/Min morgens. Dabei ist festzuhalten, dass bei beiden Merkmalen morgens eine größere Varianz zu bemerken ist als abends. Ebenfalls hoch signifikant verschieden sind die Mittelwerte für das Merkmal Milchtemperatur. Sie liegt bei der


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abendlichen Temperatur im Durchschnitt mehr als ein halbes Grad Celsius über der morgendlichen Milchtemperatur. Der Parameter maximaler Milchfluss zeigt keine Unterschiede, dies gilt ebenso für die Leitfähigkeit. Nur bei dem linken Vorderviertel zeigt die Statistik eine scheinbare Signifikanz, die allerdings vernachlässigbar ist.

Tab. 9: Korrelationen für alle gemessenen Merkmale.

 

Milch-

Mfluss

Mfluss

LV

LH

RV

RH

T

 

Menge

Durchs.

Max.

Durchs.

Durchs.

Durchs.

Durchs.

In °C

Milch-

1

0,346

0,302

-0,029

-0,061

-0,048

-0,044

-0,051

Menge

 

0,000

0,000

0,063

0,000

0,002

0,005

0,001

Mfluss,

0,346

1,000

0,495

-0,040

0,009

-0,053

-0,027

0,055

Durchs.

0,000

 

0,000

0,010

0,573

0,001

0,079

0,000

Mfluss

0,302

0,495

1,000

-0,035

0,052

-0,043

-0,014

0,143

Max.

0,000

0,000

 

0,025

0,001

0,005

0,357

0,000

Leitf. LV,

-0,029

-0,040

-0,035

1,000

0,797

0,870

0,766

-0,063

Durchs.

0,063

0,010

0,025

 

0,000

0,000

0,000

0,000

Leitf. LH,

-0,061

0,009

0,052

0,797

1,000

0,750

0,761

-0,064

Durchs.

0,000

0,573

0,001

0,000

 

0,000

0,000

0,000

Leitf. RV,

-0,048

-0,053

-0,043

0,870

0,750

1,000

0,822

-0,074

Durchs.

0,002

0,001

0,005

0,000

0,000

 

0,000

0,000

Leitf. RH,

-0,044

-0,027

-0,014

0,766

0,761

0,822

1,000

-0,043

Durchs.

0,005

0,079

0,357

0,000

0,000

0,000

 

0,006

T in °C

-0,051

0,055

0,143

-0,063

-0,064

-0,074

-0,043

1,000

 

0,001

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,006

 

**

Die Korrelation ist auf dem Niveau von 0,01 (2-seitig) signifikant.

Die Korrelation ist auf dem Niveau von 0,05 (2-seitig) signifikant.

*

In Tabelle 9 sind die Korrelationen für die Parameter dargestellt. Die Milchtemperatur ist unabhängig von den anderen Merkmalen und schwankt in ihrer Korrelation mehr oder weniger um Null. Die durchschnittlichen Leitfähigkeitswerte der einzelnen Viertel korrelieren dagegen untereinander in hohem Maße zwischen r = 0,75 und r = 0,87.


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Mit den Merkmalen der Milchmenge und den Milchflüssen gibt es keine lineare Beziehung. Die Korrelationen mit den Merkmalen: Milchmenge, Milchfluss im Durchschnitt und maximaler Milchfluss liegen eher im niedrigen bis mittleren Bereich.

Die Schwankungsbreite der Leitfähigkeitswerte innerhalb der einzelnen Euterviertel pro Kuh liegt im Mittel bei 20 mit einer Standardabweichung von ±12. Dabei betrug das Minimum 6 und das Maximum 78. Bei einer Aufteilung in kranke und gesunde Kühe liegt der Mittelwert der Schwankungsbreiten der kranken Tiere mit 27 Punkten deutlich höher, als der Mittelwert der Schwankungsbreiten für die gesunden Tiere mit 18 Punkten. Die Varianz ist ebenfalls größer. Die minimalen und maximalen Werte liegen dagegen in einem ähnlichen Bereich.

Bei einem Mittelwertvergleich zwischen den kranken und gesunden Vierteln kann ein hoch signifikanter Unterschied festgestellt werden. Der Mittelwert der kranken Kühe liegt bei 98 und damit um 4 Punkte höher, als bei den gesunden Tieren mit einer Standardabweichung von ±9,6 (krank) zu ±8,4 (gesund). Noch deutlicher wird dieser Unterschied, wenn man nur die Messwerte berücksichtigt, die bei positivem MST gewonnen werden. Dabei zeigt sich schon ein bzw. zwei Tage vor dem positivem MST, dass die Leitfähigkeit auf durchschnittlich 106 Punkte ansteigt.

Zwischen der Laktose und der Leitfähigkeit besteht eine negative Korrelation von r = -0,66. Dagegen ist die Korrelation zwischen der Leitfähigkeit und der Zellzahl mit r = 0,26 eher gering positiv.

4.3 Verhaltensparameter

In der vorliegenden Arbeit wurden zwei sehr unterschiedliche Parameter gewählt, um das Tierverhalten zu untersuchen. Die Besuchsfrequenz beim Melken beeinflusst direkt die Melk- und Milchparameter. Darüber hinaus sind Kühe, die den Melkroboter zu unregelmäßig oder gar nicht aufsuchen für den Landwirt ein großes Problem. Die Untersuchungen der Herzfrequenzmessungen wurden durchgeführt, damit man eine


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Enschätzung bekommt, wie stark das Melken die Tiere belastet. Die Ergebnisse sind in getrennten Kapiteln dargestellt.

4.3.1 Besuchsfrequenzen beim Melken

Das Besuchsverhalten der Kühe an der Melkbox kann nur analysiert werden, wenn man die Formel für die Melkzulassung in die Untersuchung mit einbezieht.

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)

Das Verhalten der Kühe ist stark von dieser Formel abhängig. So ist es wichtig zu wissen, wie sich M verhält, wenn sich die einzelnen Parameter verändern. Deshalb erfolgte eine Untersuchung der einzelnen Parameter, die in die Formel eingehen. Der Sicherheitsfaktor K wurde variiert, bei gleichbleibenden Ausgangsbedingungen (Abb. 26). Die Anzahl der vorangegangenen Melkungen M verhalten sich linear zum steigenden Sicherheitsfaktor K. Die Beeinflussung von M durch K ist deutlich zu erkennen. Dabei sind die folgenden Parameter konstant gehalten worden:

MHerde24h = 140, MØ24hKuh = 2 und A = 3


53

Abb. 26: Die Anzahl der vorangegangenen Melkungen M verhält sich linear zu den Werten des Sicherheitsfaktors K, bei gleichbleibenden Ausgangsbedingungen.

Bei einer Berechnung der Formel mit verschiedenen MØ 24h Kuh und A Werten ist die Variabilität des Wertes M zu bemerken. Selbst bei konstantem Wert A kann es zu einer starken Streuung kommen (Abb. 27).

Abb. 27: Die Anzahl vorangegangener Melkungen M in Abhängigkeit von den Parametern: MØ24hKuh und A.

In Abbildung 28 ist die angestrebte Anzahl von Gemelken (ober Linie) und die tatsächlich realisierte Anzahl von Gemelken (untere Linie) dargestellt. Die Stichprobe erfasst einen Zeitraum von 10 Tagen (15.05.2000 bis 24.05.2000) in Betrieb 1. Das


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AMS war durch freien Kuhverkehr zugänglich. Vergleichend ist die Anzahl der täglich gemolkenen Kühe am AMS eingezeichnet.

Abb. 28: Vergleich zwischen der angestrebten Anzahl und der tatsächlich realisierten Anzahl von Gemelken beim freien Kuhverkehr in Betrieb 1.

In Abbildung 29 ist die angestrebte (obere Linie) und die tatsächlich realisierte Anzahl von Gemelken (untere Linie) im Zeitraum vom 15.05.2001 bis 28.05.2001 aufgezeichnet. Diese Werte sind vom AMS mit freiem Kuhverkehr in Betrieb 2 entnommen.

Abb. 29: Vergleich zwischen der angestrebten Anzahl und der tatsächlich realisierten Anzahl von Gemelken beim freien Kuhverkehr in Betrieb 2.


55

In Untersuchungsbetrieb 1 zeigt sich dabei eine Differenz von im Mittel über 60 Gemelken. Auch bei dem AMS mit freiem Kuhverkehr in Untersuchungsbetrieb 2 stellt sich ein ähnliches Ergebnis dar (Abb. 29). Die gemittelte Differenz liegt dort bei etwa 44 Gemelken. Aus dem formalen Blickwinkel wäre es für die Tiere durchaus möglich gewesen öfter zu kommen, die Kapazität des Melkroboters erlaubt dies allerdings nicht. In Abbildung 28 und 29 ist das deutlich zu erkennen. Die sehr starke Auslastung des Systems ist auch daran ersichtlich, dass eine gestiegene Anzahl der Kühe am AMS keine Steigerung der Melkungen am Roboter zur Folge hat. In Abbildung 28 ist eher eine Abnahme der Gemelke insgesamt bei steigender Tierzahl zu erkennen.

Abb. 30: Vergleich zwischen der angestrebten und der tatsächlich realisierten Anzahl von Gemelken beim geregelten Kuhverkehr in Betrieb 2.

Ein Vergleich der Werte für das AMS mit geregeltem Kuhverkehr in Betrieb 2 kann mit Hilfe von Abbildung 30 angestellt werden. Die angestrebte (obere Linie) und die tatsächlich realisierte Anzahl von Gemelken (untere Linie) ist dort für den Zeitraum vom 15.05.2001 bis 28.05.2001 dargestellt. Die Anzahl der täglich gemolkenen Kühe am AMS ist durch Dreiecke gekennzeichnet. Es kann festgestellt werden, dass im geregelten Kuhverkehr die Anzahl der angestrebten Melkungen fast identisch mit den tatsächlich realisierten ist.


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Abb. 31: Verteilung der Häufigkeit der Melkungen am AMS im Versuchsbetrieb 1.

Auch in Abbildung 31 zeigt die dargestellte Häufigkeitsverteilung der Melkungen an einem Tag im Versuchsbetrieb 1, dass das AMS gut ausgelastet ist. Man kann davon ausgehen, dass mehr als 7 - 8 Melkungen in der Stunde bei diese Herde nicht zu realisieren sind. Zwischen 11:00 und 12:00 Uhr wird der Laufhof gereinigt. Zu diesem Zweck werden die Tiere auf einen Laufhof getrieben. Auch in Abbildung 32 erkennt man eine starke Auslastung des Melkroboters. Die Häufigkeitsverteilung ist ein Mittelwert über den Zeitraum von 132 Tagen.

Abb. 32: Verteilung der Häufigkeit der Melkungen am AMS des Versuchsbetriebes 2 mit freiem Kuhverkehr.


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Beim geregelten Kuhverkehr in Abbildung 33 bemerkt man hingegen keine so starke Auslastung, mit knapp 50 Kühen. Man kann hier sogar die bevorzugten Zeiten der Kühe für das Melken erkennen. Um 08:00 Uhr und um 17:00 Uhr treten Peaks auf.

Abb. 33: Verteilung der Häufigkeit der Melkungen am AMS des Versuchsbetriebes 2 mit geregeltem Kuhverkehr.

Die einzelnen Kühe weisen in Bezug auf ihre Besuchsfrequenz in der Melkbox des AMS ein ganz unterschiedliches Verhalten auf. Es gibt einige wenige Tiere, die gar nicht von alleine gehen und regelmäßig geholt werden müssen. In dem Zeitraum von 6 Monaten (Versuchsbetrieb 1) handelt es sich um drei Kühe. Ein Beispiel dafür ist die Kuh Nr. 25, deren Besuchsfrequenz in Abbildung 34 dargestellt ist. Zu Beginn des Zeitraumes wurde sie drei Mal täglich zum Roboter geführt, ab dem 12.04.2000 erfolgte die Melkung noch zweimal täglich. Nur vereinzelt ist dieses Tier auch selbständig zum AMS gekommen.

Die Kühe, die frisch abgekalbt haben, werden zunächst angelernt, indem sie zur Melkbox gebracht werden. In der Regel gehen die Tiere dann nach einigen Tagen selbständig zum Melken.


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Abb. 34: Melkungen der Kuh Nr. 25 nachdem diese regelmäßig zur Melkbox geführt werden musste.

In Abbildung 35 sieht man ein typisches Beispiel für diesen Vorgang. Zum Anlernen wurde die Kuh 289 morgens und abends zum Melken geholt. Nach ca. fünf Wochen fing das Tier an selbständig zum Roboter zu gehen. Dabei orientierte sich die Kuh zunächst an den Zeiten, an denen sie immer „abgeholt“ wurde. Erst allmählich verlor sich diese Bindung und die Besuche erfolgten stärker verstreut über den Tag.

Abb. 35: Melkungen der Kuh Nr. 289, nachdem diese 5 Wochen lang regelmäßig zur Melkbox geführt werden musste.


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In Abbildung 36 sieht man die Entwicklung der Kuh Nr. 325. Das selbständige Besuchen der Melkbox erfolgte bereits nach ca. 20 Tagen, wobei die Kuh auch schnell sehr unterschiedliche Melkzeiten in Anspruch nahm. Die Dauer des Lernens kann individuell sehr verschieden sein.

Abb. 36: Melkungen der Kuh Nr. 325, nachdem diese 20 Tage lang regelmäßig zur Melkbox geführt werden musste.

Darüber hinaus gab es auch immer Tiere, die nur eine Zeit lang nicht von alleine zum Melken kamen (Abb. 37) oder zum Schluss regelmäßig geholt werden mussten (Abb. 38). Die Kuh 484 (Abb. 37) zeigt vom 17.05.2000 bis ca. 12.06.2000 plötzlich eine sehr konstante Besuchsfrequenz um 06:00 und um 18:00 Uhr. In diesem Zeitraum musste die Kuh an den Roboter gebracht werden. Die Kuh 114 (Abb. 38) zeigte erst einen Monat vor Ende des Versuchszeitraumes ein verändertes Verhalten. Am 26.07.2000 betrug ihre Tagesleistung zum ersten Mal weniger als 20 kg Milch. So wurde sie statt dreimal nur noch zweimal am Tag gemolken. Diese Umstellung führte dazu, dass sie dann zum Roboter gebracht werden musste und nicht mehr von selber die Melkbox aufsuchte.

Auch Kuh Nr. 306 weist, im Vergleich zu Kuh Nr. 484, ein ähnliches Verhalten auf. Das Tier wurde zwischen 2 und 4 mal täglich gemolken und gab über 30 kg Milch. Dies änderte sich ab dem 10.06.2000. Die Milchleistung sank plötzlich unter 20 kg


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täglich und die Kuh musste an die Melkbox geführt werden. In diesem Fall ist die Veränderung des Verhaltens auf eine eitrige Gelenkentzündung zurückzuführen. Ende Juli erholte sich die Kuh und ging dann auch wieder selbständig zum Melken.

Abb. 37: Melkungen der Kuh Nr. 484, die nach einem plötzlichen Abfall der Milchleistung an die Melkbox geführt werden musste.

Abb. 38: Melkungen der Kuh Nr. 114, die nach einen Monat vor Ende des Versuchszeitraumes ein verändertes Verhalten zeigt und daher an die Melkbox geführt werden musste.


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Wenn sich das AMS, auf Grund seiner Software, gegen eine Melkung der jeweiligen Kuh entscheidet, so wird dies vom Prozessrechner als Ablehnung registriert. Neben den Ablehnungen erfolgt auch eine Erfassung der fehlgeschlagenen bzw. misslungenen Melkungen. Darunter wird eine Melkung verstanden, bei der es z.B. Probleme beim Ansetzen der Melkbecher gab. Wenn die Melkung deshalb nicht durchgeführt oder nicht zu Ende geführt wurde, dann wird diese unter dem Begriff misslungene Melkung vom PC gespeichert.

Von den 26.465 Besuchen mit Melkberechtigung in Betrieb 1 waren nur 2,2 % als misslungen gekennzeichnet. Dabei schwankten die fehlerhaften Ansetzversuche zwischen 0 und 25,5 % bei den 73 verschiedenen Kühen. 14 % der Tiere hatten nie einen fehlerhaften Ansetzversuch, bei 75 % lagen die misslungenen Melkungen zwischen 0,2 und 5 %. Bei 11 % der Kühe gab es mehr als 5 % Probleme.

Wenn man die Anzahl der Ablehnungen und die Anzahl der Melkungen summiert und diesen Wert als 100 % annimmt, dann hat man einen Prozentanteil der Ablehnungen an allen Besuchen der Melkbox von max. 59 %. Die Verteilung ist in Abbildung 39 zu sehen. Dabei sind nur Tiere in die Analyse mit eingegangen, von denen es mindestens 10 gespeicherte Melkungen gab.

Abb. 39: Die Ablehnungen in der Melkbox sind in Prozent zu allen Besuchen pro Tier berechnet und in Klassen eingeteilt worden.


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Es gibt hier einen deutlichen Unterschied zwischen Betrieb 1 und 2. Betrieb 1 weist bei den Klassen mit geringeren Ablehnungen weniger Tiere auf, während im Vergleich zu Betrieb 2 bei den Klassen mit höheren prozentualen Ablehnungen mehr Tiere zu verzeichnen sind. Die Form des Kuhverkehrs scheint hingegen weniger Einfluss auf die Verteilung auszuüben. Bei jeder der drei Gruppen sind aber Tiere darunter, die die Melkbox sehr häufig, ungeachtet ihrer Melkerlaubnis, aufsuchen. Die Struktur, der in die Analyse mit einbezogenen Werte, ist aus Tabelle 10 zu ersehen.

Tab. 10: Die Struktur der Werte von Abbildung 39.

Betrieb 1

Betrieb 2

Freier Kuhverkehr (FK)

N = 26.465

freier Kuhverkehr (FK)

n = 20.790

geregelter Kuhverkehr (GK)

n = 18.599

4.3.2 Herzfrequenzmessungen

Für die Bewertung der Tier-Technik-Beziehung ist es wichtig, auch den Stress, den die Kühe möglicherweise durch den Technikeinsatz haben, einschätzen zu können. Die Möglichkeiten dazu reichen von Messungen anhand von Blutparametern (z.B. Cortisol) bis zur Herzfrequenzmessung. Für die Untersuchungen sollte die Datensammlung möglichst mit einer nicht-invasiven Methode durchgeführt werden, die die Reaktionen der Tiere im Verlauf einer längeren Zeit registriert und auch schnell die Veränderungen der Kühe anzeigt. So war in diesem Fall die Herzfrequenzmessung das Mittel der Wahl.

Bei den Herzfrequenzmessungen konnte im Mittel ein Wert von 87,4 Schlägen pro Minute (bpm) mit einer einfachen Standardabweichung von ±11,1 festgestellt werden. Die Daten des gesamten Versuchs sind annähernd normalverteilt (Abb. 40).


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Abb. 40: Verteilung der Herzfrequenz von n = 64.233 Werten, die annähernd normalverteilt sind.

Für die einzelnen Aktivitäten, wie Fressen, Stehen oder Liegen sind folgende Werte berechnet worden: Liegen 84,1 bpm ±10,8; Stehen 85,7 bpm ±10,5; Fressen 88,1 bpm ±9,4. Es ist erstaunlich, dass die Werte für die verschiedenen Aktivitäten nicht normalverteilt sind. Als Beispiel dienen die 7.853 Werte von fressenden Tieren, deren Verteilung aus Abbildung 41 zu ersehen ist. Während des Liegens haben die Tiere die niedrigste Herzfrequenz, während des Fressens wird ein signifikanter Anstieg induziert.

Abb. 41: Verteilung der Herzfrequenz während des Fressens. n = 7.853 Werte mit klaren Abweichungen von einer typischen Glockenkurve.


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Die Mittelwerte der Herzfrequenz für die einzelnen Kühe liegen zwischen 60,5 und 112,6 bpm, wobei die Standardabweichungen zwischen ±1,7 und ±11,7 bpm schwanken.

Abb. 42: Zeitreihen von Herzfrequenzen der 57 untersuchten Kühen über eine Zeit von fast 1,5 Stunden.

Wenn man sich zunächst die Gesamtheit der Werte ansieht, fällt auf, dass das Anlegen des Bauchgurtes mit den Sensoren einen deutlichen Einfluss auf die Herzfrequenz hat. Es ist erstaunlich, dass dieser Effekt in der Literatur übergangen wird. Der Startpunkt der Kurve mit allen Mittelwerten ist das absolute Maximum. Diesem Maximum folgt ein scharfer Abfall der Werte (Abb. 42 und 44). Die Herzfrequenz fällt um 5 Schläge in 5 Minuten. Auffällig sind auch die erkennbaren Schwankungen. Um diesen zu analysieren wurde aus den Werten von Abbildung 41 mit Hilfe einer Spektraldichteanalyse der Varianz ein Periodogramm angefertigt (Abb. 43). Es repräsentiert die Fourieranalyse, bei der zwei signifikante Peaks gefunden und nach Angaben von R.A. Fisher identifiziert wurden. Die Perioden können aus den Daten berechnet werden und betragen dann 12,9 Minuten (höherer Peak) und 7,4 Minuten (niedrigerer Peak).


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Abb. 43: Periodogramm, berechnet aus den Werten von Abbildung 41. Aus den zwei signifikante Peaks (Pfeile) können die Perioden 12,9 Minuten (höherer Peak) und 7,4 Minuten (niedrigerer Peak) berechnet werden.

Die Periodizität wird durch den Startpunkt ausgelöst, bei dem die Herzfrequenz ein Maximum erreicht. Die darauf folgende Abnahme kann als logarithmische Funktion verstanden werden. Die Kurve fällt innerhalb von 15 Minuten auf fast 86 bpm. Gleichzeitig kann bei der Beruhigungszeit die erste Periode der homoeostatischen Regulation beobachtet werden (Abb. 42 und 44).

Abb. 44: Anpassung der Herzfrequenz nach dem Beginn des, durch den angefeuchteten Gurt induzierten, Stresses.


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Nach einer getrennten Auswertung der Melkungen der beiden Herden im freien und im geregelten Kuhverkehr, konnte festgestellt werden, dass es einen signifikanten Unterschied in der Höhe der Herzfrequenz zwischen den beiden Gruppen gibt (Abb. 45).

Abb. 45: Herzfrequenzmessungen bei einer Gruppe mit freiem Kuhverkehr (schwarz, obere Kurve) und einer mit geregeltem Kuhverkehr (grau, untere Kurve). Der Beginn des Melkens ist durch die Minute 0 gekennzeichnet.

Im freien Kuhverkehr liegt die Pulsrate höher, während die Tiere im geregelten Kuhverkehr eine signifikant niedrigere Herzfrequenz vorweisen. In die Berechnung ist jede Kuh nur ein Mal eingegangen, die Kuh, die zum ersten Mal überhaupt gemolken wurde, ist ganz heraus genommen worden. Die zwei Kurven sind zeitverschoben zueinander angeordnet. Die Verschiebung kommt dadurch zustande, dass die Kühe in der Gruppe mit freiem Kuhverkehr nach dem Anlegen des Messgurtes erst durchschnittlich 14 Minuten später den Melkroboter aufsuchten. Auffällig ist bei den Kurven der durchgehende Anstieg der Herzfrequenz, nach dem sich die Tiere von dem anfänglichen Stress erholt haben. Dabei fällt in der Gruppe mit geregeltem Kuhverkehr der Anstieg der Herzfrequenz direkt mit dem Melken zusammen, während in der Gruppe mit freiem Kuhverkehr schon einige Minuten vor dem Melken der Anstieg erfolgt. Der Melkvorgang selbst wird durch einen kleinen Peak gekennzeichnet, der bei Minute 0 beginnt. Dann kann ein ca. 2-minütiger Anstieg beobachtet werden. Der Abstieg erfolgt innerhalb von weiteren 2 Minuten, nach der Plateauphase. Danach verlassen die Kühe die Melkbox in Richtung Futtertisch (Abb. 45). Obwohl ein kleiner


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Peak den Melkvorgang kennzeichnet, sollte nicht unerwähnt bleiben, dass die Betrachtung des ganzen Kurvenverlaufs in Abbildung 45 zeigt, dass die Aufregung während des Melkens eher unerheblich ist und auf den ersten Blick auch nicht gleich ins Auge fällt.

Abb. 46: Ansteigende Herzfrequenz bei einer Gruppe mit freiem Kuhverkehr (schwarz, obere Kurve) und einer mit geregeltem Kuhverkehr (grau, untere Kurve) vor und während des Fressens.

In Erwartung des Futters ist ein klarer, anhaltender Trend zu einer höheren Herzfrequenz bei den Tieren zu sehen. Die Trendlinien in Abbildung 46, die mit Hilfe von gleitenden Mittelwerten erstellt wurden, verdeutlichen den Kurvenverlauf. Beim freien Kuhverkehr starten die Werte bei 87 bpm, etwa 10 Minuten vor dem Melken, beim geregelten Kuhverkehr sind zu Beginn nur 81 bpm zu verzeichnen. Die niedrigere Steigung mit 0,18 bpm im geregelten Kuhverkehr kann in Relation zu der niedrigeren Milchleistung gesehen werden.

In Abbildung 47 wird die Zeitspanne ab fünf Minuten vor dem Melken bis fünf Minuten nach dem Melken für die drei verschiedenen Melkgruppen: Tiere an der Rohrmelkanlage, im freien Kuhverkehr und im geregelten Kuhverkehr, genauer untersucht. Um besser vergleichen zu können, wurde der Beginn des Melkens bei allen drei Gruppen auf den Punkt Null gelegt. Da aber jede Melkung unterschiedlich lang ist, sind die Werte bis Minute 4 nach dem Melken minutenweise zusammengefasst. Unter 5x sind


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dann alle übrigen Werte gemittelt worden. So sind die Werte nach dem Melken wieder synchron untereinander zu sehen. Auch vor und nach dem Melken wurden die Werte jeweils minutenweise zusammengefasst.

Abb. 47: Die drei Kurven zeigen die mittlere Herzfrequenz pro Minute für die Kühe in der Rohrmelkanlage (Kreise, oben), für den freien Kuhverkehr (Quadrate, Mitte) und den geregelten Kuhverkehr (Dreiecke, unten).

Man kann an Abbildung 47 gut erkennen, dass die Pulswerte in der Regel schon kurz vor Melkbeginn angestiegen sind. Weiterhin fallen die Werte im Laufe des Melkvorganges ab. Anschließend ist wieder ein Anstieg zu verzeichnen, insbesondere bei den Kühen im geregelten Kuhverkehr. Die Kurve der Tiere in der Rohrmelkanlage zeigt einen kleinen Unterschied zu den beiden anderen. Die Herzfrequenz steigt zwei Minuten früher an, bevor die Melkung beginnt. Die Kurven der drei Gruppen zeigen einen signifikanten Unterschied in der Höhe vor und während des Melkens. Der Unterschied der Werte zwischen dem freien und geregeltem Kuhverkehr ist während der gesamten Messzeit offensichtlich. Die höchste Pulsrate wurde für die Tiere in der Rohrmelkanlage dokumentiert.


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