Krowa z sensorami cz.1.
Coraz bardziej wydajne krowy, utrzymywane w coraz większych stadach i towarzyszący temu brak chętnych do pracy w oborach mlecznych skłaniają firmy do opracowywania coraz bardziej wyrafinowanych systemów kontrolowania zwierząt, które jednocześnie ułatwiają zarządzanie i czynią produkcję mleka bardziej rentowną. Czy bez nowoczesnych technologii można dzisiaj efektywnie produkować mleko?
TEKST: PROF. ZYGMUNT KOWALSKI, UNIWERSYTET ROLNICZY W KRAKOWIE; ZDJĘCIA: RYSZARD LESIAKOWSKI, FIRMOWE SMARTBOW
Postęp genetyczny, jaki dokonał się w ostatnich kilku dekadach w hodowli krów mlecznych, spowodował bardzo istotny wzrost wydajności mleka, a także zwiększył efektywność syntezy jego składników. Z 1 kg białka czy z 1000 kcal energii netto, pobranych w dawce pokarmowej, współczesna krowa mleczna produkuje znacznie więcej mleka niż na przykład krowa 30 lat temu. Biorąc pod uwagę powszechność wprowadzania bardzo efektywnej selekcji genomowej, można sądzić, że ten wzrost potencjału genetycznego będzie w najbliższej przyszłości jeszcze większy i doprowadzi do dalszego wzrostu wydajności mleka od krowy.
Fabryki mleka
Organizm krowy, przez lata selekcji skierowanej głównie na wzrost wydajności, stał się prawdziwą fabryką mleka. Niestety, pojawiły się również efekty uboczne, w tym choroby metaboliczne oraz zmniejszona odporność na choroby infekcyjne. Jednak to nie wysoka wydajność mleka sama w sobie jest „winna” zwiększonej zapadalności na choroby metaboliczne czy infekcyjne. Problemem jest nieumiejętność pokrywania dawkami pokarmowymi olbrzymiego zapotrzebowania krów na składniki pokarmowe i energię – czy to z powodu ich błędnego bilansu, czy z powodu złego dobrostanu. Problemem w pokryciu zapotrzebowania krów nie jest ich wysoka wydajność, tylko często zbyt małe pobranie paszy (suchej masy), a w niej energii, białka, aminokwasów, składników mineralnych czy witamin. Ze względu na olbrzymie zapotrzebowanie krów rasy holsztyńsko-fryzyjskiej na energię, a także na możliwość uprawy, zbioru i konserwacji kukurydzy, a jednocześnie z powodu problemów z wodą (opady), zwłaszcza w okresie letnim, drastycznie zmniejsza się zainteresowanie naszych hodowców żywieniem pastwiskowym krów.
Pokryć zapotrzebowanie na składniki pokarmowe!
Zwiększenie potencjału genetycznego do jeszcze wyższej wydajności mleka spowodowało także istotne zmiany w sposobie żywienia krów. Nie tylko w składzie dawek pokarmowych (znacznie więcej pasz treściwych), ale także w sposobie zadawania pasz. Nikogo nie dziwi już 10–12 kg pasz treściwych w dawce pokarmowej dla wysokowydajnej krowy. Coraz popularniejsze jest stosowanie wozów paszowych i stacji żywienia, pozwalających na żywienie krów systemem TMR lub PMR. Ze zrozumiałych względów żywienie stało się mniej zindywidualizowane, bo dawki pokarmowe przeznaczane są dla grup krów. Tak intensywne żywienie krów stwarza jednak zagrożenie problemami trawiennymi, z których najczęstszym jest podostra kwasica żwacza, czyli SARA.
Intensywność produkcji, kłopoty z pokrywaniem zapotrzebowania krów na energię i składniki pokarmowe, a przez to częstsze niż w przeszłości problemy zdrowotne powodują znacznie większe brakowanie tych zwierząt. Przyzwyczailiśmy się już, niestety, że brakowanie na poziomie 30% to nic poważnego, ale remont stada (amortyzacja krowy) to przecież po żywieniu druga w kolejności pozycja kosztów. Około 18–20% kosztów produkcji mleka to koszty remontu i zmniejszenie tempa brakowania, a także ograniczenie brakowania pierwiastek oraz krów w pierwszych 100 dniach laktacji, i to powinny być jedne z najważniejszych celów hodowcy. Im większe stado, im mniej zindywidualizowane podejście do krowy, tym trudniejsze zrealizowanie tego celu.
Stada coraz większe
Wzrostowi wydajności towarzyszy również bardzo istotna zmiana struktury gospodarstw produkujących mleko. Zmienia się zwłaszcza wielkość stad. Jeszcze do niedawna większość skupowanego mleka w Polsce pochodziła z gospodarstw utrzymujących 5–10 krów, a obecnie ten typ gospodarstw powoli przechodzi w naszym kraju do historii. Gwałtownie zwiększa się liczba stad utrzymujących 50–100 krów. Zwiększa się również liczba stad z ponad 200 krowami. Pojawiają się obory indywidualnych właścicieli obsługujące ponad 1000 zwierząt. Gdybyśmy przeliczyli, ile osób obsługuje jedną krowę, okazałoby się, że stada liczące 50–100 sztuk obsługują 2–3 osoby, czyli tyle samo, ile jeszcze w niedalekiej przeszłości obsługiwało stada liczące 5–10 krów. Szacuje się, że na 1 pracownika (1 annual working unit) w krajach Unii Europejskiej przypada dzisiaj 45 krów. Te zmiany są konieczne, co potwierdzą Ci z hodowców, którzy poszukują pracowników do obsługi zwierząt. Coraz mniej jest chętnych do tej ciężkiej pracy, a Ci, którzy chcą być zatrudnieni, kosztują znacznie więcej niż w przeszłości. Zmiany demograficzne, a także te na rynku pracy wymuszają więc konieczność powiększania stad i obór. Warto wiedzieć, że na pograniczu Rosji i Chin budowany jest obiekt na 100 000 krów, a w Chinach i Arabii Saudyjskiej funkcjonują już obory na 40 000 krów (Caja i in., 2016). Zwiększenie stad i bardziej efektywne wykorzystanie siły roboczej powodują, że mniej ludzi obsługuje krowy. Oznacza to, że mniej oczu patrzy na zwierzę, obserwuje jego zachowanie przy stole paszowym, na legowisku czy w czasie doju.
System bezuwięziowy coraz powszechniejszy
Kolejna, bardzo istotna zmiana dotyczy systemów utrzymania krów. Coraz mniej buduje się obór, w których krowy utrzymywane są na uwięzi. Pokaźna grupa naszych hodowców, także tych, którzy posiadają stada średniej wielkości, przekonała się do obór wolnostanowiskowych, w których dużo łatwiej jest zapewnić krowom odpowiedni dobrostan. Na marginesie, warto wiedzieć, że w Norwegii już od 2004 roku zabronione jest budowanie obór „na uwięzi”, a całkowity zakaz utrzymywania krów w taki sposób zostanie wprowadzony w tym kraju od 2023 roku (Simensen i in., 2010). Można sądzić, że takie zakazy pojawią się w przyszłości także w innych krajach, w tym w Polsce, bo wymuszane są przez ruchy konsumentów produktów mleczarskich.
Podatność na stres cieplny
Zmiany klimatyczne, które obserwujemy w ostatnich kilku dekadach, powodują zwiększoną podatność krów na stres cieplny. To prawda, że i w przeszłości mieliśmy gorące lata, ale krowa z maksymalną wydajnością mleka, wynoszącą 25 litrów, radzi sobie lub radziła sobie znacznie lepiej z upałem niż krowa, która produkuje 50–60 litrów dziennie i do tej produkcji wymaga bardzo dobrego pobierania paszy (około 30 kg suchej masy na dzień) oraz dostępu do czystej wody (60–100 litrów na dzień). Konfrontacja z nadmiernymi upałami to jedno z najważniejszych aktualnych wyzwań dla naszych hodowców, którzy o nich zapominają po zakończeniu okresu letnich upałów. Kontrolowanie warunków środowiskowych i unikanie stresu cieplnego powinny być przedmiotem najwyższej troski każdego hodowcy krów mlecznych.
Utrzymywanie wolnostanowiskowe, skądinąd bardziej przyjazne dla zwierząt, stwarza jednak nowe wyzwania. Wynikają one przede wszystkim z mniejszej możliwości traktowania każdej krowy indywidualnie. Żywimy je grupowo i doimy grupowo w hali udojowej. O ile hala udojowa i jej wyposażenie komputerowe pozwalają na indywidualizację doju, o tyle możliwość zindywidualizowanego żywienia w oborach wolnostanowiskowych jest ograniczona. Pewną możliwość stwarzają stacje żywienia oraz systemy zadawania pasz treściwych i dodatków paszowych w robotach udojowych, ale dotyczy to wąskiej grupy hodowców, a zindywidualizowanymi paszami mogą być na razie tylko pasze treściwe i dodatki paszowe. Poważnym wyzwaniem w oborach wolnostanowiskowych jest kontrolowanie pobrania paszy, które było znacznie prostsze w oborach uwięziowych. Pozostawianie niedojadów przed pyskiem konkretnej krowy wskazywało na jej problemy z apetytem. Takich informacji o indywidualnej krowie nie można uzyskać w oborze wolnostanowiskowej.
Biała rewolucja
Opisane powyżej zmiany w potencjale genetycznym, w sposobach żywienia i utrzymania krów nazywane są coraz częściej białą rewolucją (white resolution; Capper i in., 2009). Myślę, że słowo rewolucja jest bardzo adekwatne, bo zmiany, które obserwujemy, są bardzo szybkie i często fundamentalne. Ich konsekwencją jest nie tylko „inna” krowa, ale także całkowicie odmienny niż w przeszłości proces produkcji mleka. Większa skala produkcji (więcej krów), mniejsze zasoby siły roboczej, wyższe wydajności mleka spowodowane między innymi przez bardziej intensywne żywienie, utrzymywanie grupowe krów w oborach wolnostanowiskowych, wysokie tempo brakowania, zwiększona możliwość stresu cieplnego – to wszystko uzasadnia wprowadzanie nowoczesnych technologii związanych z kontrolą procesu produkcji mleka. To zrozumiałe, że ich wprowadzanie stało się również możliwe dlatego, że w ostatnich latach nastąpił prawdziwy boom w rozwoju informatyki, w tym technik pozyskiwania, gromadzenia oraz analizy danych. Bo nowoczesna technologia to nie tylko sensor mierzący temperaturę w oborze, ale system gromadzenia tych danych w komputerze hodowcy oraz sposób prezentacji wyników i podpowiadanie, jakie wnioski z nich wypływają.
Pomocna nowoczesna technologia
Pod zwrotem „nowoczesna technologia” kryją się nie tylko zdobycze informatyki, ale także elektroniki czy ciągle tradycyjnej mechaniki (nowoczesna waga – urządzenie mechaniczne, zaopatrzone w elektroniczne czujniki, z których uzyskane dane są przetwarzane informatycznie). W rozwoju nowoczesnych technologii dąży się, aby zbieranie danych odbywało się automatycznie, bez udziału hodowcy. Na przykład ocena BCS w urządzeniu proponowanym przez DeLaval odbywa się automatycznie. Wszystkie te sensory, procesory, nośniki informacji itp. stają się z roku na rok nie tylko coraz lepsze, efektywniejsze, ale także coraz tańsze, co jest jedną z najważniejszych przyczyn ich powszechnego wprowadzania do naszego życia, a także do obiektów utrzymujących krowy mleczne. Część z nich to urządzenia „drutowe”, przesyłające dane za pomocą kabli, część to urządzenia przesyłające dane drogą radiową czy satelitarną. Większość nowoczesnych rozwiązań zakłada, że dostęp do danych, a także sposób ich wprowadzania mogą odbywać się „przy krowie”, np. za pomocą tabletu lub smartfona. Podobnie jak w popularnym programie SOL, który PFHBiPM proponuje swoim hodowcom.
Monitorowanie żywienia i zdrowia
Współczesna nowoczesna obora to obiekt z bardzo wydajnymi krowami mlecznymi, żywionymi paszami zadawanymi z wozów paszowych, z ewentualnym dodatkiem pasz treściwych ze stacji żywienia, obsługiwanymi przez kontrolowaną komputerowo halę udojową lub robot udojowy, z możliwością gromadzenia wszelkich danych związanych z dojem, zaopatrzona w systemy do wykrywania rui, czasami wyposażona w urządzenia do kontrolowania przeżuwania. Mało w niej pracowników i znacznie mniej relacji pracownik – zwierzę. Taka obora w przyszłości z pewnością będzie obiektem z jeszcze bardziej rozwiniętymi technikami, opisanymi powyżej, w którym krowy będą bardziej kontrolowane, zwłaszcza pod względem żywieniowym oraz zdrowotnym. Kontrolowane indywidualnie, z wykorzystaniem sensorów (czujników elektronicznych) i ich oprogramowania, ale analizowane wspólnie, w grupie technologicznej czy w stadzie. W bardzo ciekawym artykule, opublikowanym niedawno w „Journal of Dairy Research”, Caja i in. (2016) zaprezentowali schematyczną krowę, na której lub w której umieszczono 8 sensorów albo znaków regulowanych elektronicznie. To futurystyczny obraz krowy, lecz wcale nie taki odległy.
Oczywiste jest, że zysk z produkcji mleka w dużym stopniu zależy od ceny skupu. Ale drugim, bardzo istotnym elementem równania służącego do wyliczania zysków są koszty. Nowoczesne technologie, mimo że są coraz dostępniejsze i tańsze, kosztują. Jednak niekontrolowanie krów może okazać się jeszcze bardziej kosztowne. Dzięki lepszej kontroli nie tylko produkujemy taniej, mniejsze są także koszty weterynaryjne, ale zmniejszamy również obciążenie środowiska (mniej gazów cieplarnianych, tj. metanu i CO2) i zużywamy mniej antybiotyków i innych lekarstw. Nasi hodowcy ciągle niewiele dyskutują na te tematy, w odróżnieniu od hodowców w Holandii, Niemczech czy krajach skandynawskich.
Nowoczesne technologie są już obecne w naszych oborach. Warto wiedzieć, że do 2014 roku sprzedano na całym świecie już 1,7 miliona akcelerometrów instalowanych na uchu krowy, służących do wykrywania rui (Michaeli i in., 2014), a według Caja i in. (2016) znanych jest przynajmniej 11 komercyjnych produktów oferujących tę technologię. Część z nich obecna jest również na naszym rynku. Tak powszechna akceptacja tej technologii wynika z łatwego wykorzystania (daje hodowcy odpowiedź na pytanie: kryć czy nie kryć?) oraz z przekonania hodowców, że jej wykorzystanie się opłaca. Pomimo że część tych urządzeń nie była weryfikowana naukowo.
W kolejnym numerze HiChB zostaną omówione szczegółowe technologie, w tym systemy identyfikacji krów, systemy oznaczania składu chemicznego mleka, oznaczania LKS i kontroli zdrowia wymion, oceny kondycji krów, kontroli zawartości ciał ketonowych w mleku, wykrywania rui, kontroli jakości chodu, alarmu o zbliżającym się porodzie, a także systemy służące do kontroli fermentacji w żwaczu czy jakości przeżuwania. O większości tych systemów dyskutowaliśmy bardzo ciekawie na kilku konferencjach naukowych zorganizowanych w różnych miastach Europy w ramach programu DairyCare, realizowanego pod auspicjami unijnej akcji COST (COST Action FA1308). Miałem przyjemność i zaszczyt reprezentować na tych konferencjach nasze środowisko naukowe.
