Beleuchtung im Rinderstall: Einfluss der Stallbeleuchtung auf die Milchleistung

Beleuchtung im Rinderstall: Einfluss der Stallbeleuchtung auf die Milchleistung

Die Milchproduktion ist ein wichtiger Indikator für die Laktationsleistung von Milchkühen. Angemessene Lichtverhältnisse können die Produktionskapazität von Milchkühen verbessern und so erheblich zu einer höheren Milchleistung beitragen. Als Wiederkäuer benötigen Milchkühe in der Regel über 12 Stunden Licht, um Aktivitäten wie Fressen, Bewegung, Wiederkäuen und Milchproduktion effektiv nachgehen zu können. Darüber hinaus kann ein angemessenes Lichtmanagement die Prolaktinsekretion bei Milchkühen stimulieren und so sowohl die Quantität als auch die Qualität der von Milchkühen produzierten Milch verbessern. Milchviehbetriebe im Plateau sollten daher Beleuchtungssysteme implementieren, die den Aktivitäts- und Produktionsanforderungen von Milchkühen gerecht werden. Untersuchungen haben gezeigt, dass eine künstliche Verlängerung der täglichen Lichtexposition für Milchkühe in der Laktation zu einer deutlichen Steigerung der Raufutteraufnahme und der Milchproduktion führen kann, was die wirtschaftliche Rentabilität der Milchwirtschaft verbessern kann.

1. Materialien und Methoden

1.1 Versuchsaufbau und Gruppierung

Diese Studie wurde vom 16. bis 30. Juli auf einem Milchviehbetrieb im Hochplateau durchgeführt. Insgesamt 50 gesunde Holsteinkühe im 3. bis 4. Laktationsmonat und im 2. bis 3. Monat wurden ausgewählt und in 10 Gruppen aufgeteilt, wobei eine Gruppe als Kontrollgruppe und die anderen neun als Versuchsgruppen dienten. Zu den Faktoren, die die Milchproduktion im Stall beeinflussen, gehören: A) Beleuchtungsdauer, B) Lichtfarbtemperatur und C) Lichtintensität. Jeder Faktor wurde auf drei verschiedenen Stufen getestet, um die Auswirkung verschiedener Beleuchtungsparameter auf die Milchproduktion laktierender Milchkühe zu beurteilen. Der Aufbau der experimentellen Faktorstufen ist in Tabelle 1 detailliert aufgeführt.

Tabelle 1 Experimentelle Faktorniveautabelle

Unter Verwendung der in Tabelle 1 aufgeführten experimentellen Faktoren und Niveaus wurde die orthogonale Versuchstabelle L9(34) mit der Software SPSS 27.0 erstellt (siehe Tabelle 2). Daraus ergaben sich insgesamt 9 Versuchsgruppen mit jeweils 5 Kühen.

Tabelle 2 Orthogonale Versuchsplanungstabelle

1.2 Fütterungsmanagement während des Experiments

Die Milchproduktion der Testkuhgruppe wurde am 14. und 15. Juli beurteilt, um zu bestätigen, dass alle Kühe eine normale Milchproduktion aufwiesen. Der offizielle Versuchszeitraum lief vom 16. bis 30. Juli. Vom 14. Juli bis zum Abschluss des Versuchs blieb die Zusammensetzung von Kraftfutter, Raufutter und Raufutter für alle Kühe sowohl der Kontroll- als auch der Versuchsgruppe unverändert.

1.3 Messindikatoren und -methoden

1.3.1 Einrichtung der Beleuchtung im Rinderstall und Parameterüberwachung

Basierend auf den in Tabelle 2 dargestellten Versuchsgruppen wurden verschiedene Faktorstufen festgelegt. Für dieses Experiment wurde zur Überwachung ein Satz Lichtdetektoren 60 bis 80 cm über dem Boden unter jeder Lampe im Milchviehstall positioniert. Die Beleuchtung wurde mit speziellen Warmfarblampen (3000 K), Quecksilberlampen (4000 K) und LED-Lampen (5000 K) konzipiert, um die Versuchskriterien zu erfüllen.

Die fünf Kühe der Kontrollgruppe wurden gemäß den ursprünglichen Beleuchtungspraktiken des Betriebs gehalten.

1.3.2 Messung der Milchproduktion

Die tägliche Milchleistung jeder Gruppe von Versuchskühen wurde mithilfe des Produktionsmanagementsystems der Milchviehfarm aufgezeichnet.

1.4 Datenanalyse

Die experimentellen Daten wurden mit der Software SPSS 27.0 analysiert, um den Einfluss von Beleuchtungsdauer, Lichtfarbtemperatur und Lichtintensität auf die Milchproduktion laktierender Kühe zu bewerten. Das Signifikanzniveau wurde auf P < 0,05 festgelegt. Zusätzlich wurden die Ergebnisse der orthogonalen Tests auf interaktive Effekte untersucht, die Einfluss auf die Beleuchtungsmanagementstrategien , die Lampenauswahl und die Einstellungen der Steuerparameter für den Rinderstall haben.

2. Ergebnisse und Diskussion

2.1 Milchproduktionsstatistik während des Experiments

Vom 16. bis 30. Juli 2023 wurde die Milchproduktion für jede Gruppe von Versuchskühen täglich aufgezeichnet und die statistischen Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt.

2.2 Analyse der Testergebnisse

2.2.1 Haupteffektanalyse

Die Haupteffektanalyse der in Tabelle 3 dargestellten Testdaten zur durchschnittlichen täglichen Milchproduktion wurde mit der Statistiksoftware SPSS 27.0 durchgeführt, um den Einfluss von Lichteinwirkungsdauer, Lichtfarbtemperatur und Lichtintensität auf die Milchproduktion zu bewerten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengefasst: Der Signifikanzwert P für Faktor A beträgt 0,002 und liegt damit unter dem Schwellenwert von 0,05. Der Signifikanzwert P für Faktor B beträgt 0,004 und liegt ebenfalls unter 0,05. Im Gegensatz dazu beträgt der Signifikanzwert P für Faktor C 0,066 und liegt somit über 0,05. Folglich werden die Haupteffekte von Faktor A (Lichteinwirkungsdauer) und Faktor B (Lichtfarbtemperatur) als signifikant erachtet (P < 0,05), was darauf hindeutet, dass sie die Milchproduktion beeinflussen.

Tabelle 3 Milchproduktion der Milchkühe in jeder Gruppe

Tabelle 4 Test der Zwischensubjekteffekte

2.2.2 Detaillierter Vergleich und intuitive Analyse

Anhand der statistischen Daten in Tabelle 3 berechneten wir die Schwankungen der durchschnittlichen täglichen Milchproduktion für jede Testgruppe, indem wir den Referenzzeitraum mit dem Testzeitraum verglichen. Diese Veränderungen der Milchproduktion wurden in der intuitiven Analysetabelle in Tabelle 5 dokumentiert.

Tabelle 5 Intuitive Analyseberechnungstabelle

Die Spalte für Faktor A in Tabelle 5 zeigt, dass seine drei Stufen in drei verschiedenen Experimenten getestet wurden. Beispielsweise war Stufe A1 (10 Stunden) an den Tests S-4, S-7 und S-9 beteiligt. Die Summe der Ergebnisse von A1 wird als K11 notiert, der Durchschnitt dieser Ergebnisse ebenfalls als K11. Im Einzelnen:

K11 = 5,79 + 10,86 + 13,82 = 30,47. Somit ist K11 = K11/3 = 10,16. Die Berechnung der Summe und des Durchschnitts der Testergebnisse für andere Faktoren erfolgt nach der gleichen Methode wie für A1. Die Unterschiede zwischen K11, K12 und K13 verdeutlichen die Unterschiede zwischen den drei Stufen von Faktor A. Die Qualität dieser Stufen lässt sich anhand ihrer Durchschnittswerte beurteilen. Beispielsweise zeigt Tabelle 5: K12 > K13 > K11, dass Stufe A2 (15h) die effektivste ist.

Folglich lautet die optimale Kombination aus Tabelle 5 A2-B1-C3. Das bedeutet, dass bei einer Lichtdauer von 15 Stunden, einer Farbtemperatur von 3000 K und einer Beleuchtungsstärke von 200 lx im Milchviehstall die Steigerung der Milchproduktion maximiert wird.

2.2.3 Analyse der verschiedenen Beleuchtungsfaktoren, die die Milchproduktion beeinflussen

Laut Tabelle 5 beträgt die Spanne für A (Beleuchtungsdauer) 11,42, für B (Farbtemperatur der Beleuchtung) 6,61 und für C (Beleuchtungsintensität) 6,4. Dies deutet darauf hin, dass A (Beleuchtungsdauer) die größte Spanne und den größten Einfluss hat und somit der primäre Einflussfaktor ist. Um die durchschnittlichen Unterschiede auf jeder Ebene der Einflussfaktoren hervorzuheben, zeigt Abbildung 1, dass die optimale Beleuchtungskombination A2-B1-C3 ist. Dies deckt sich mit den Ergebnissen des Gesamtvergleichs und der visuellen Analyse.

Abbildung 1: Niveaudurchschnitte der einzelnen Faktoren

2.2.4 Analyse eines einzelnen statistischen Faktors

Tabelle 6 Milchproduktion unter Einzelfaktor A

Tabelle 7 Mehrfachvergleiche der Milchleistung auf jeder Ebene unter Einzelfaktor A

Unter Verwendung der Einzelfaktoranalyse im allgemeinen linearen Modell in SPSS 27.0 zeigt Tabelle 6, dass A2 mit 21,580 kg die höchste durchschnittliche zusätzliche Milchproduktion aufweist. Die durchschnittliche zusätzliche Milchproduktion für die drei Stufen von Faktor A ist in absteigender Reihenfolge A1, A3 und A2 angeordnet. Tabelle 7 zeigt, dass die Unterschiede in den Durchschnittswerten zwischen A2 und sowohl A1 als auch A3 statistisch signifikant sind, was bestätigt, dass A2 die optimale Stufe für Faktor A darstellt.

Tabelle 8 zeigt, dass B1 mit 20,657 kg die höchste durchschnittliche Mehrmilchproduktion aufweist. Die Durchschnittswerte für die drei Stufen von Faktor B sind in absteigender Reihenfolge B3, B2 und B1 geordnet. Laut Tabelle 9 unterscheiden sich die Durchschnittswerte von B1, B2 und B3 deutlich, was darauf hindeutet, dass B1 die beste Stufe für Faktor B ist.

Tabelle 10 zeigt, dass C3 mit 20,663 kg die höchste durchschnittliche zusätzliche Milchproduktion aufweist. Die Durchschnittswerte für die drei Faktor-C-Stufen sind in absteigender Reihenfolge als C1, C2 und C3 angeordnet. Tabelle 11 zeigt, dass die Unterschiede zwischen den Durchschnittswerten von C3, C1 und C2 signifikant sind. Daher ist C3 die optimale Stufe für Faktor C.

Tabelle 8 Milchproduktion unter Einzelfaktor B

Tabelle 9 Mehrfachvergleiche der Milchleistung auf jeder Ebene unter Einzelfaktor B

Tabelle 10 Milchproduktion unter Einzelfaktor C

Tabelle 11 Mehrfachvergleiche der Milchleistung auf jeder Ebene unter Einzelfaktor C

Der kombinierte Lichtsteuerungsmodus A2-B1-C3 steigert die Milchproduktion deutlich und deckt sich mit den Ergebnissen einer umfassenden vergleichenden intuitiven Analyse und einer Bereichsanalyse. Dies deutet darauf hin, dass die beste Beleuchtungskonfiguration für den Milchviehstall dieses Milchviehbetriebs A2-B1-C3 ist.

Diese Studie identifizierte drei wichtige Beleuchtungsfaktoren, die die Milchproduktion und Leistung von Milchkühen in Plateau-Milchviehbetrieben beeinflussen: Lichtdauer, Farbtemperatur und Beleuchtung. Ein orthogonaler Test mit drei Faktoren auf drei Ebenen wurde mit der Software SPSS 27.0 durchgeführt. Die Analyse der Versuchsdaten ergab, dass Lichtdauer und Farbtemperatur die wichtigsten Faktoren sind, die die Milchproduktion beeinflussen. Die Daten wurden mithilfe einer umfassenden vergleichenden intuitiven Analyse, einer extremen Differenzfaktoranalyse und Einzelfaktorstatistik weiter untersucht. Schließlich wurde festgestellt, dass die Milchkühe bei Lichtbedingungen von 15 Stunden Licht, einer Farbtemperatur von 3000 K und einer Beleuchtungsstärke von 200 lx die meiste Milch produzierten.

In der modernen großflächigen Milchviehhaltung spielt die Aufzuchtumgebung eine entscheidende Rolle für die Milchleistung laktierender Kühe. Allerdings gibt es derzeit weder einen standardisierten Ansatz noch spezifische Messgrößen für eine effektive Bewirtschaftung und Kontrolle. Neben den in dieser Studie diskutierten Lichtverhältnissen wirken sich auch Luftqualität, Temperatur und Luftfeuchtigkeit sowie der Geräuschpegel im Stall maßgeblich auf die Milchproduktion aus. Da sich die intelligente Milchviehhaltung in Hochplateaus noch in der Entwicklung befindet, zielt diese Forschung darauf ab, Erkenntnisse darüber zu gewinnen, wie sich die Beleuchtung auf die Milchproduktion laktierender Kühe auswirkt, und mithilfe erweiterter orthogonaler Experimente und Datenanalysen optimale Beleuchtungsparameter zu ermitteln. Dies könnte dazu beitragen, die Aufzuchtumgebung in ähnlichen Milchviehbetrieben zu verbessern und letztlich die Milchproduktion und -qualität laktierender Kühe in Großbetrieben zu steigern.

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