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3  Eigene Untersuchungen, Material, Methode und Tiere

3.1 Stallgebäude

Als Kuhstall dient ein 1970 erbauter und 1997 umgebauter Typenstall L 201, der für 122 Kühe Platz bietet (s. Anhang, Abb. 47). Die Liegeboxen sind als Hochliegeboxen ge­staltet und mit Gummimatten ausgelegt. Entmistet wird die planbefestigte Lauffläche mithilfe einer stationären Stangenschieberanlage. Der Stall ist frei belüftet. Zur Verbesserung der Lüftung wurden die Fenster des Stalles entfernt sowie eine Giebelseite offen gelassen. Die Fütterung der Kühe mit Grundfutter erfolgt auf dem außerhalb des Stalles befindlichen Futtertisch zweimal pro Tag. Die Abmessungen und Raummaße des Stalles sind in Tabelle 9 zusammengefasst.

Tabelle 9:Maße des Stalles und Stallraumvolumina

Maße

 

Stallraumvolumen

 

Länge

61,50 m

Luftraumvolumen Stall

4018 m³

Breite

12 m

Luftraumvolumen pro Kuh

35 m³

Höhe bis zur Traufe

3,45 m

 

 

Dachneigung

25 %

  

Quelle: eigene Berechnung

3.1.1 Melkeinheit

Die Milch wird mithilfe zweier zentral im Stallgebäude angeordneter AMS vom Typ „Lely-Astronaut ®“ gewonnen. Die jährliche Milchleistung liegt bei 7500 kg Milch pro Kuh und Jahr. Kraftfutter erhalten die Kühe ausschließlich in den Melkboxen. Die Anlagen werden mit freiem Tierverkehr betrieben.


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3.1.2  Verwendete Messtechnik

Für die Erfassung des Stallklimas wurde die in Tabelle 10 aufgeführte Messtechnik verwendet.

Tabelle 10:Eingesetzte Messtechnik zur Datenerfassung

Parameter

Eingesetzte Messtechnik

Bemerkungen

Temperatur und rel. Luftfeuchte

Temperatur und Luftfeuchtigkeitslogger, Fa. TESTO, Deutschland

Messgenauigkeit für

Temperatur: ± 0,5°C

rel. Luftfeuchte: ± 5 %

Je nach Messort einstellbarer Messzyklus.

Schadgas

Multigasmonitor, Type 1302, Fa. Bruel & Kjear, Dänemark

Einsatz mithilfe des Mehrprobenehmers 1309

Eingesetzte Filter/ Nachweisgrenze

Für: NH3UA 0976 / 0,2 ppm

CO2UA 0982 / 1,5 ppm

CH4UA 0987 / 0,10 ppm

Mögliche Querempfindlichkeiten zu anderen Gasen der Stallluft können bestehen.

Die Länge des Messzyklus ist nur begrenzt veränderbar.

Schallpegel

Environmental Sound Analyser, Nor- 121, Fa. Norsonic, Norwegen

Mikrofon

Kondensatorenmikrofon

Norsonic Typ 1225

Mikrofonkabeleinfluss

< 0,1 dB

Bezugsschalldruckpegel

114 dB

Lärmüberwachungsgerät zur Schall- und Frequenzaufzeichnung.

Verschmutzung und Keime

Sterile Tupfer,

Erfassung von Verschmutzungszuständen mittels Image Processing

Verwendete Kamera: Digitalkamera mit 3,2 Mio Megapixeln mit Stativ (8 bit Farbtiefe)

Die bakteriologische Analyse der Tupferproben wurde durch den LKV Mecklenburg -Vorpommern vorgenommen.

Die Auswertung der digitalen Bilder erfolgt mittels Bildverarbeitungsprogramm Paint Shop Pro. 7.0.

Quelle: eigene Zusammenstellung


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3.1.3  Messprogramme

3.1.3.1 Analyse von Temperatur und Luftfeuchte

Mit Hilfe von Testo-Datenloggern erfolgte die Erfassung der Parameter Temperatur und Luftfeuchte. Die Datenlogger wurden analog zu den Messpunkten für die Stallluft verteilt, um an den Messpunkten der Luftquallitätsanalyse auch Aussagen über die Bedingungen hinsichtlich der Temperatur und der rel. Luftfeuchte machen zu können (vgl. Tab.11). Die Programmierung der Datenlogger wurde so vorgenommen, dass die Logger im Bereich des AMS alle fünf Minuten einen Wert aufzeichneten. Damit bestand die Möglichkeit, auch eventuell auftretende kurzfristige Änderungen der Temperatur und rel. Luftfeuchte erfassen zu können. Alle anderen Logger arbeiteten im Rhythmus von 15 Minuten.

Tabelle 11:Anzahl der Messpunkte für die Parameter Temperatur und rel. Luftfeuchte und deren Verteilung

Zeitraum

Verteilung der Messpunkte

Anzahl der Messpunkte

März 2002

Melkbox

1

Juni 2002

Melkbox

Stall

1

1

Januar 2003

Melkbox

Stall

Außenbereich

1

1

1

Quelle: eigene Versuche

3.1.3.2 Stallluftanalyse

Die Analyse der Stallluft in Bezug auf die Umgebungsgase erfolgte mithilfe des Multigasmonitors 1302 der Firma Brüel & Kjaer. In verschiedenen Arbeiten wird über die Möglichkeiten des Einsatzes dieses Messgerätes in Tierställen berichtet (BRUNSCH et al. 1992 und 1993; BREHME 2003). Das Gerät arbeitet auf Basis der photoakustischen Infrarotspektroskopie. Mit dem Gerät kann jedes Gas gemessen werden, welches infrarotes Licht absorbiert. In einer Luftprobe können bis zu fünf Gase sowie Wasserdampf analysiert werden. Um während eines Versuchsdurchganges mehrere Messpunkte nahezu simultan messen zu können, wurde das Messgerät mit einem [Seite 51↓]Mehrprobennehmer 1309 betrieben. Die Stallluftbestandteile Ammoniak, Kohlendioxid und Methan wurden mittels Multigasmonitor 1302 erfasst:

In drei Versuchsdurchgängen in den Monaten März 2002, Juni 2002 und Januar 2003 wurde an jeweils sieben aufeinander folgenden Tagen die Stallluft hinsichtlich der beschriebenen Parameter untersucht. Der Wahl der Zeitspanne und der Termine der Untersuchungen lagen folgende Annahmen zugrunde.

Mit einer Zeitspanne von jeweils sieben Tagen konnten ausreichend viele Daten für die statistische Auswertung der Versuche gewonnen werden. Die Anzahl der Daten resultiert aus der Menge der Messpunkte und der Anzahl der zu analysierenden Gase. Die Frequenz, mit der jeder Messpunkt erfasst wurde, lag zwischen 6 und 12 Minuten.

Tabelle 12:Anzahl der Messwerte in allen Versuchen

 

NH3

CO2

CH4

Anzahl der Messwerte pro Versuch

AMS

Stall

AMS

Stall

AMS

Stall

März 2002

799

799

799

799

799

799

Juni 2002

743

743

743

743

743

743

Januar 2003

1673

-

1673

-

1673

-

Quelle: eigene Versuche

So wurden in den Versuchen März 2002 und Juni 2002 jeweils 799 bzw. 743 Werte pro Gas gewonnen. Die Anzahl der Messwerte im Versuch vom Januar 2003 lag bei 1673 pro Gas. Dies ergibt sich daraus, dass bei diesem Versuchsdurchgang ausschließlich die Melkbox beprobt wurde und keine weiteren Messpunkte im Stall oder Außenbereich vorkamen. Mit der Festlegung der Versuchslänge von sieben Tagen sollten kurzfristige Wetterumschwünge und deren Einflüsse auf die Messungen abgeschwächt werden. Aus der Literatur ist bekannt, dass die Übergangszeiträume der Jahreszeiten, wie der Übergang vom Winter zum Frühling, besonders problematisch für die Tiergesundheit sind und hier auch Probleme bei der Klimatisierung von Stallanlagen auftreten können. Gleiches gilt für extreme Wetterlagen im Sommer oder Winter, woraus sich die Termine für die Untersuchungen ergaben.


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Mittels dreier Messpunkte sollte eine möglichst exakte Erfassung der Luftqualität innerhalb des Melksystems gewährleistet werden. Aus diesem Grund befand sich eine Messstelle direkt neben dem Kraftfuttertrog im Kopfbereich der Melkbox. Zwei weitere Messstellen wurden auf dem AMS jeweils im vorderen und hinteren Bereich der Box verteilt (s. Tabelle 13).

Tabelle 13:Anzahl der Messpunkte für die Erfassung der Qualität der Umgebungsluft und deren Verteilung

Zeitpunkt

Verteilung der Messpunkte

Anzahl der Messpunkte

März 2002

Melkbox

Stall

Außenbereich

3

1

2

Juni 2002

Melkbox

Stall

Außenbereich

3

1

2

Januar 2003

Melkbox

3

Quelle: eigene Versuche

Zur Charakterisierung der Luftqualität im Stall erfolgte die Anbringung einer Messstelle innerhalb des Stallgebäudes. Um mögliche extreme Wettersituationen und deren Einfluss auf die Bedingungen im Stall und AMS erfassen zu können, wurde ein Versuchsdurchgang in den Januar 2003 gelegt.

3.1.3.3 Schallanalyse

Die Messungen wurden mithilfe des Schallanalysators NOR 121 der norwegischen Firma NORSONIC analysiert. Das Gerät kann sowohl stationär mittels Stativ als auch mobil eingesetzt werden.

Während der Untersuchungen stand die Frage nach den Schallquellen, den Schallfrequenzen und der Höhe des Schallpegels im Zentrum der Betrachtungen. Dazu wurden beide AMS und ihre jeweiligen Peripherien in allen möglichen Betriebszuständen des Systems untersucht. Anschließend erfolgte die Analyse der topographischen Verteilung des Lärmpegels im gesamten Stall. Die Schallmessungen wurden an die betrieblichen Abläufe angepasst und erfolgten im Dynamikbereich von 80 dB bei einer Obergrenze von 110 dB sowie einer Empfindlichkeit von -0,26 dB. Das Zeitprofil der Datenerfassung lag bei 0,5 Sekunden pro Messwert, d.h. es wurden 2 [Seite 53↓]Messwerte pro Sekunde gespeichert. Die Bestimmung der Schallbelastung erfolgte mithilfe des äquivalenten Dauerschalldruckpegels Leq 4. Gemessen wurde im Bereich von 18 Oktavbändern in den Grenzen zwischen 0,125 Hz bis 16 kHz.

Bei Schallmessungen an beiden AMS während 2 Versuchsdurchgänge ging es um die Erfassung der durch die beiden Melkroboter verursachten Schallpegel in all ihren Arbeitszuständen. Beginnend mit dem Ruhepegel des Systems sind 17 Messungen aufgezeichnet worden.

3.1.3.4 Analyse des Verschmutzungsgrades und des Keimgehaltes

Zur Darstellung der Keimsituation an sensiblen Punkten des Melkplatzes wurden zwei Untersuchungen durchgeführt. Als sensible Punkte können die Bereiche des AMS, die eine Schnittstelle zwischen Kuh- Technik und Endprodukt darstellen, betrachtet werden. Hier sind die Melkbecherköpfe (A), der Getriebeblock der Reinigungsbürsten (B) sowie der Ansetzarm des Roboters (C) zu nennen (s. Abb. 11).

Abbildung 11:AMS im Praxisbetrieb mit den analysierten Baugruppen Melkbecherkopf (A) Getriebeblock der Reinigungsbürsten (B), Ansetzarm des Roboters (C),

Quelle: eigenes Foto


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Ziel dieser beiden Untersuchungen war die Erfassung einer Veränderung der Keimkonzentration auf den genannten Oberflächen im zeitlichen Verlauf. Zur Probennahme wurden sterile Tupfer verwendet. Die Entnahmen der Tupferproben erfolgten nach einem festgelegten Schema (vgl. Tab. 14). Die vor einer Reinigung und Desinfektion (R+D) genommene Tupferprobe diente als Festlegung eines Ist-Zustandes des Systems an den beschriebenen Teststellen, wobei die letzte R+D mehr als acht Stunden zurück lag. Anschließend erfuhr die Peripherie des AMS eine R+D mit einer 0,25%igen Peressigsäurelösung. Nach dieser Reinigung erfolgte wiederum eine Tupferprobe, welche zur Überprüfung des Reinigungserfolges diente. Die nachfolgenden Tupferproben wurden im Abstand von einer bis vier Stunden nach der R+D sowie eine letzte nach weiteren acht Stunden genommen. Das Labor des LKV Mecklenburg-Vorpommern untersuchte die Proben hinsichtlich des vorhandenen Keimspektrums. Besonderes Augenmerk lag dabei auf pathogenen Mastitiserregern, welche durch die Melkanlage von Kuh zu Kuh übertragen werden können.

Tabelle 14: Schema der Probenahme an den Messpunkten Melkbecherkopf, Getriebeblock der Reinigungsbürsten, Ansetzarm des Roboters

Versuch

T1

R

T2

T3

T4

T5

T6

T7

März 02

x

 

x

   

x

x

Juni 02

x

 

x

x

x

x

x

x

Quelle: eigene Versuche

T1:

Ist-Zustand bei Versuchsbeginn

R:

Reinigung und Desinfektion der Messstellen (R+D)

T2:

Überprüfung des Reinigungserfolges

T3:

eine Stunde nach R+D

T4:

zwei Stunden nach R+D

T5:

drei Stunden nach R+D

T6:

vier Stunden nach R+D

T7:

acht Stunden nach R+D

Quelle: eigene Versuche


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Von den in Abbildung 11 dargestellten Bauteilen des AMS wurden zeitgleich zu den Tupferproben digitale Bilder aufgenommen, um die Verschmutzungszustände der jeweiligen Flächen zu dokumentieren. So konnten Aussagen über die Entwicklung von Verschmutzungen im zeitlichen Verlauf getroffen werden. Die Bilder mit einer Auflösung von1152 x 872 Bildpunkten wurden im Ruhezustand des Systems mithilfe eines Stativs aufgenommen. Mit diesen digitalen Bildern wurden Differenzbilder unterschiedlicher Verschmutzungszustände erstellt und miteinander verglichen. Die verglichenen Teilausschnitte waren 523 x 247 Bildpunkte groß.

3.1.3.5 Statistische Methoden

KÖHLER et al. (2002, S.1) teilen die Statistik in zwei Bereiche, einen deskriptiven (beschreibenden) und einen analytischen (schließenden) ein. Die Autoren beschreiben die Ziele der deskriptiven Statistik wie folgt: „Die beschreibende Statistik hat das Ziel, die gewonnenen Daten so darzustellen, dass das Wesentliche deutlich hervortritt - was „wesentlich“ ist, hängt von der Problemstellung ab, unterliegt aber auch häufig der subjektiven Einschätzung des Fachwissenschaftlers. Um Übersichtlichkeit zu erreichen, muss das oft sehr umfangreiche Material geeignet zusammengefasst werden. Die beschreibende Statistik bedient sich zu diesem Zweck hauptsächlich dreier Formen: Tabellen, graphische Darstellungen und charakteristische Maßzahlen“.

Zur Charakterisierung des Mikroklimas sind die erfassten Daten aufgearbeitet worden. Da die Datenmengen aus den Untersuchungen eines einzigen Merkmals stammen werden im Folgenden monovariable Verteilungen beschrieben. Mithilfe des Programms STATGRAPHICS Plus 5.1 erfolgten die Berechnungen.

Bei der Auswahl der geeigneten Auswertungsmethode mussten mögliche Ausreißer und Extremwerte ausreichend berücksichtigt werden. Die Wahl der graphischen Darstellung in Form von Box-and-Whiskers-Plots erlaubt sowohl eine komprimierte Darstellung der Ergebnisse in ihrer Lage und Streuung als auch deren besseren Vergleich untereinander (bei mehreren Verteilungen), da Parameter wie Median, Spannweite, Hälftespielraum (Quartile Q1-3) sowie Minimum und Maximum in einer Graphik erscheinen (vgl. Abb. 12). 50 % der beobachteten Merkmalswerte finden sich in der Box wieder. Die an das Ende der Box angehängten Whiskers erstrecken [Seite 56↓]sich von xmin bis Q1 und von Q3 bis xmax. Die Variationsbreite ergibt sich aus der Gesamtlänge der Box plus den beiden Whisker. Boxplots eignen sich besonders zur Identifikation von Ausreißern und Extremwerten, wobei JANSSEN und LAATZ (1994) Aus­reißer und Extremwerte folgendermaßen definieren:

Zur Aufbereitung und Auswertung der Datenmengen aller Versuche kamen die Programme Microsoft Excel 97 (Stallluftanalyse), Nor-Profile (Schallanalyse) und Paint-Shop Pro 7,0 (Analyse des Verschmutzungsgrades des Systems) zur Anwendung.

Abbildung 12: Schematische Darstellung und Erläuterung des Aufbaus eines Box-and-Whisker-Plots,

Quelle: eigene Zusammenstellung


Fußnoten und Endnoten

4 Der Leq (auch Mittelungspegel genannt) wird durch Mittelwertbildung über eine definierte Zeit, für zeitlich wechselnde Schallpegel gebildet. Bei vielen Schallereignissen ist der Schallpegel nicht konstant, sondern variiert in Abhängigkeit von der Zeit. Zur besseren Vergleichbarkeit solcher Schallereignisse untereinander wird dieser Einzahlwert gebildet.



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13.06.2005