Wie kann Digitalisierung die Milchviehhalter in Zeiten des Klimawandels unterstützen?

Die Grafik stellt dar, bei welcher Temperatur und Luftfeuchtigkeit kein, milder, mäßiger bzw. starker Hitzestress beim Milchvieh zu erwarten ist. Eine milde Hitzebelastung ist bereits ab einem Bereich von 69-71 definiert. Je höher dabei die relative Luftfeuchte ist, desto niedriger ist die obere Temperatur. Diese Grenzwerte werden für den Stall bzw. die ganze Herde ausgegeben und berücksichtigen keine individuellen Unterschiede zwischen den Tieren.

Die Beanspruchung durch Hitze hängt sowohl von Klimaparametern, die für die Berechnung des THI berücksichtigt werden (Lufttemperatur, rel. Luftfeuchtigkeit) als auch von weiteren Klimaparametern wie Wärmeeinstrahlung, Windgeschwindigkeit sowie tierindividuellen Faktoren wie Milchleistung, Laktationstag oder Rasse ab.

Einfluss der Temperatur auf das Verhalten der Tiere

Bei einer Erhöhung des THIs ändert sich das Verhalten der Tiere. Verschiedene Verhaltensparameter können über Sensorsysteme tierindividuell erfasst werden. Der Markt bietet Sensoren, die am Ohr, am Hals oder auch am Bein angebracht werden sowie Pansenboli, die in den Netzmagen eingegeben werden.

Tiere zeigen Hitzebelastung durch verminderte Liegezeiten und erhöhte Aktivität aufgrund der Suche nach „angenehmeren“ Plätzen. Die Futteraufnahme geht zurück, obwohl die Tiere insbesondere bei ausgeprägter Hitzebelastung sogar mehr Energie bräuchten, um zum Beispiel durch schnelleres Atmen Wärme über die Atemluft abzugeben. Die Atemfrequenz steigt an, um eine Verdunstungskühlung über die Atemluft zu erreichen und die Körperoberflächentemperatur steigt durch eine erhöhte Hautdurchblutung. Die innere Körpertemperatur und die Herzfrequenz nehmen auch zu.

Einfluss der Temperatur auf die Fruchtbarkeit

Studien zeigen, dass durch Hitzebelastung zum einen Ovulationsverzögerungen und zum anderen auch langfristige Schäden vor allem im letzten Trächtigkeitsdrittel beim Kalb entstehen können. Durch Hitzebelastung beeinträchtigte Kühe gebären durchschnittlich kleinere Kälber. Es wird angenommen, dass durch die im Mutterleib entstandene Entwicklungsverzögerung sogar lebenslange Nachteile bei den Nachkommen auftreten – zum Beispiel verminderte Milchleistung und Fruchtbarkeit. Andere Studien zeigen, dass nach einer Hitzeperiode die Milchleistung um zwei Tage verzögert sinkt und oftmals das Ausgangsniveau nicht mehr erreicht wird.

Gesundheitsmonitoring

Im Rahmen des Demonstrationsprojekts „Tierindividuelle Sensorsysteme“ des Experimentierfeldes „DigiMilch“ erfassen wir Leistungs- und Verhaltensdaten, die durch Sensorsysteme, wie dem automatischen Melksystem, Wiegetrögen, Pedometern am Bein und Pansenboli aufgenommen werden. Diese Daten werden mit der Atemfrequenz, verschiedenen Blutparametern (BHB, Hämatokrit, Gesamteiweiß, freie Fettsäuren, GGT (Gamma-Glutamyl-Transferase), GLDH (Glutamat-Dehydrogenase)) und den Klimaparametern wie dem THI kombiniert. In der DigiMilch-Datenbank werden alle relevanten Kenngrößen gesammelt, die sich individuell während einer Hitzebelastung ändern könnten. Das Ziel dieser Erhebungen ist es, Landwirten mehr Informationen über den unterschiedlichen Effekt von Hitzebelastung auf einzelne Tiere an die Hand zu geben. Somit könnten sie gezielter Managemententscheidungen für den Stall treffen. Anschließend sollen, aus den auch in Praxisbetrieben verfügbaren Aktivitäts- und Leistungsdaten, mit Hilfe der Referenzsysteme (Atemfrequenzmessung, Blutparameterbestimmung) Modelle entwickelt werden, die die Hitzebelastung bzw. -stress tierindividuell schätzen können.

Herausforderung aus Sicht der Stalltechnik (Dr. J. Poteko, Dr. J. Harms)

In den Milchviehställen werden zahlreiche Geräte in verschiedenen Arbeitsbereichen eingebaut. Durch die Automatisierung soll die Stalltechnik dem Landwirt die Arbeit im Stall erleichtern oder ganz abnehmen. Im Zuge der Digitalisierung wurden einzelne Geräte weiterentwickelt, darunter auch solche im Bereich des Stallklimas. Diese digitalisierten Geräte erfassen eine Vielzahl an Daten, darunter den Status der Geräte und Informationen zu den Stallklimaparametern. Diese Daten werden an das jeweilige Gerät oder das Herdenmanagementprogramm übermittelt. Dort stehen sie dem Landwirt zur Verfügung und liefern wertvolle Informationen zu den aktuellen Bedingungen im Stall oder dienen als Entscheidungsgrundlage.

Arbeitserleichterung und Energieeinsparung

Einzelne Geräte im Bereich des Stallklimas, wie Ventilatoren, Vorhänge und Kuhduschen, passen ihre Funktion zunehmend automatisch den aktuellen Bedingungen im Stall an, basierend beispielsweise auf dem THI. Diese Automatisierung bietet nicht nur eine Arbeitserleichterung, sondern kann auch Arbeitszeiten und -intensität im Sinne des Energieverbrauchs optimieren.

Eine neue Herausforderung besteht darin, mehrere einzelne Geräte im Stall autonom anzusteuern. Diese Geräte sollten nicht eigenständig agieren, sondern ihre Einstellungen unter Berücksichtigung anderer Geräte im Stall verändern. Eine Kuhdusche wird ihre Wirkung nicht erzielen, wenn gleichzeitig die Ventilatoren eingeschaltet sind. Wenn die Vorhänge die sonnige Seite des Stalles beschatten sollen, wird eine eingeschaltete Kuhdusche im Stall lediglich die Luftfeuchtigkeit erhöhen.

Vernetzte Stalltechnik

In einem solchen System ist eine direkte Abstimmung den Arbeitsabläufe zwischen den Geräten notwendig. Zum Beispiel können die Curtains je nach Sonneneinstrahlung und Oberflächentemperaturen am Vormittag den Tierbereich beschatten, während die Kuhdusche gezielt gesteuert wird, um den THI trotz niedriger Luftfeuchtigkeit nicht ansteigen zu lassen. Zudem wird beispielsweise die Kuhdusche ausgeschaltet, wenn die Ventilatoren auf maximaler Leistung arbeiten.

Im Experimentierfeld DigiMilch wird im Demonstrationsprojekt “Vernetzte Stalltechnik” der Bedarf und der Nutzen der Landwirte hinsichtlich der Vernetzung von Geräten und das Potenzial zur Weiterentwicklung dieses automatischen Datenaustauschs zwischen den Geräten in Milchviehställen betrachtet. Ein praktisches Beispiel ist die Anwendung dieser automatisierten Technik im Milchviehstall der Landwirtschaftlichen Lehranstalten Triesdorf. An einem Sommertag sind die Curtains tagsüber vollständig geöffnet, während die Ventilatoren ihre Leistung entsprechend der aktuellen Lufttemperatur steuern. Zusätzlich wird auf dem unüberdachten Fressgang die Kuhdusche in regelmäßigen Intervallen automatisch aktiviert. In Zusammenarbeit mit dem Experimentierfeld Diabek der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf werden in diesem Stall die Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit gemessen und der THI berechnet (siehe Abbildung 2). Der THI bietet eine gute Annäherung an die Bedürfnisse der Kühe. Dadurch wird deutlich, dass der Stall als automatisiertes Gesamtsystem während eines Großteils dieses Sommertages die Lufttemperaturen im Stall unter den Außentemperaturen hält und die Hitzebelastung für die Kühe möglichst gering bleibt.

Verknüpfung von Informationen

Aussichtsreich im Bereich der Stalltechnik ist die Integration zusätzlicher Informationen, um die Möglichkeit einer autonomen Feinjustierung der Geräte zu ermöglichen. Die Curtains auf der sonnenzugewandten Seite könnten dementsprechend für bestimmte Zeitabschnitte geschlossen werden, um den Tierbereichs zu beschatten. Darüber hinaus könnte die Tierortung im Stall anzeigen, in welchen Bereichen die Ventilatoren oder die Kuhduschen aktiv sein sollten.