Präzisionsviehwirtschaft: Technologien, Vorteile und Risiken

Die Präzisionstierhaltung ermöglicht es Landwirten, ihre Produktion zu steigern, ihre Betriebe zu erweitern, die Produktivität zu maximieren und die wachsende Nachfrage nach Tierprodukten zu befriedigen, während sie sich gleichzeitig ihrer Umweltauswirkungen bewusst sind und dafür Verantwortung übernehmen.

Die jüngsten Entwicklungen zeigen drei verschiedene problematische Trends auf globaler Ebene. Erstens steigt die Nachfrage nach tierischen Produkten wie Fleisch, Eiern und Milchprodukten mit der stetig wachsenden Weltbevölkerung und der zunehmenden Erschwinglichkeit dieser Produkte nahezu exponentiell an.

Zweitens nimmt die Zahl der Viehhalter und die Fläche der landwirtschaftlichen Nutzflächen aufgrund der begrenzten Landverfügbarkeit seit mehreren Jahren stetig ab.

Schließlich wächst die Besorgnis über die schädlichen Auswirkungen der Viehhaltung auf gravierende globale Probleme wie die globale Erwärmung, die Entwaldung und die allgemeine Umweltzerstörung.

Um all diese Probleme anzugehen, die im großen Maßstab der Geschichte der Viehzucht noch in den Anfängen stecken, hat sich eine praktikable und vielversprechende Lösung herauskristallisiert.

Was sind Nutztiere?

Nutztiere sind Haustiere, die zur Gewinnung von Nahrungsmitteln, Fasern, Arbeitskraft und anderen Produkten gehalten werden. Dazu gehören unter anderem Kühe, Schweine, Hühner, Schafe und Ziegen. Nutztiere sind ein wesentlicher Bestandteil der Landwirtschaft und spielen eine bedeutende Rolle in der Lebensmittelproduktion.

Nutztiere können auf verschiedene Weise gehalten werden, darunter Freilandhaltung, intensive und extensive Tierhaltung. Bei der Freilandhaltung können die Tiere auf offenen Weiden grasen und umherstreifen, während bei der intensiven Tierhaltung die Tiere auf engem Raum gehalten werden, um die Produktion zu maximieren.

Extensive Landwirtschaft ist eine Methode, die zwischen Freilandhaltung und intensiver Landwirtschaft liegt. Dabei dürfen die Tiere in einem festgelegten Gebiet grasen und sich frei bewegen.

Was ist Viehzucht?

Die Tierhaltung ist die Praxis, Tiere für verschiedene Zwecke wie Nahrung, Kleidung und Arbeitskraft zu züchten. Zu den Nutztieren zählen Rinder, Schafe, Ziegen, Schweine, Hühner und anderes Geflügel.

In vielen Teilen der Welt ist sie ein unverzichtbarer Bestandteil von Wirtschaft und Kultur. In den Vereinigten Staaten beispielsweise erwirtschaftet die Viehwirtschaft jährlich Milliarden von Dollar Umsatz und sichert Millionen von Arbeitsplätzen.

Es gibt verschiedene Arten der Tierhaltung, je nachdem, welche Tiere gehalten werden und welchem Zweck die Haltung dient. Manche Landwirte halten Tiere zur Fleisch-, Milch- oder Eiergewinnung, andere hingegen wegen ihrer Wolle oder anderer Nebenprodukte.

Eine der häufigsten Formen der Rinderhaltung ist die Fleischproduktion. Rinder werden zur Fleischgewinnung gehalten, typischerweise auf großen Ranches oder Farmen. Die Rindfleischindustrie hat sich im Laufe der Jahre zunehmend industrialisiert, wobei viele Landwirte Mastbetriebe nutzen, um ihre Rinder vor der Schlachtung zu mästen.

Eine weitere verbreitete Form ist die Milchwirtschaft. Milchbauern halten Kühe zur Milchgewinnung, die dann an Molkereien verkauft oder zu Käse, Butter und anderen Milchprodukten verarbeitet wird. Die Milchwirtschaft kann ein anspruchsvolles und forderndes Geschäft sein, da die Kühe zweimal täglich, an jedem Tag des Jahres, gemolken werden müssen.

Die Geflügelzucht ist ebenfalls weit verbreitet, wobei Hühner die am häufigsten gehaltene Geflügelart darstellen. Hühnerzüchter halten ihre Tiere zur Fleisch- und Eierproduktion und setzen dabei oft auf großflächige Produktionsmethoden, um die Effizienz zu maximieren.

Die Tierhaltung kann sowohl positive als auch negative Auswirkungen auf die Umwelt haben. Einerseits kann sie dazu beitragen, die wachsende Weltbevölkerung zu ernähren und Landwirten und Gemeinden wirtschaftliche Vorteile zu verschaffen. Andererseits können großflächige Tierhaltungsbetriebe zu Umweltverschmutzung, Abholzung und Treibhausgasemissionen beitragen.

Was ist Präzisionsviehhaltung?

Precision Livestock Farming (PLF) ist ein innovativer Ansatz, der Technologie und datengesteuerte Lösungen nutzt, um die Tierproduktion und -bewirtschaftung zu optimieren.

Dabei geht es um die Integration von Sensoren, Automatisierung und Überwachungssystemen, um Echtzeitinformationen über Tiergesundheit, Verhalten und Umweltbedingungen zu sammeln.

Diese Daten ermöglichen es den Landwirten, fundierte Entscheidungen in Bezug auf Futter, Gesundheitsmaßnahmen, Fortpflanzung und das allgemeine Tierwohl zu treffen.

PLF hat sich zum Ziel gesetzt, die Produktivität zu steigern, Ressourcenverschwendung zu minimieren, das Tierwohl zu verbessern und nachhaltige und effiziente Praktiken in der Tierhaltung zu fördern.

Präzisionstechnologien für die Tierhaltung

Wie alle Technologien entwickeln sich auch die PLF-Technologien stetig weiter. Viele sind bereits erfolgreich auf zahlreichen landwirtschaftlichen Betrieben weltweit im Einsatz, während sich andere noch in der Entwicklungsphase befinden. Zu den heute angewandten PLF-Technologien gehören unter anderem:

1. Automatisierte Wiegesysteme

Da das Gewicht einer der wichtigsten Indikatoren für die Tiergesundheit und die Produktivität der Nutztiere ist, ist ein automatisiertes Wiegesystem eine gängige Technologie, die in der einen oder anderen Form bei jeder PLF-Anwendung zum Einsatz kommt.

Zu den verschiedenen Formen von automatisierten Wiegesystemen gehören ‘Step-on-Waagen’ und Kameras, die mit einer Software ausgestattet sind, welche das Gewicht von Personen durch maschinelles Lernen mittels Bild- und Videoanalyse mit einer sehr geringen Fehlertoleranz ermittelt.

Bei Geflügel werden häufig Trittwaagen verwendet, um ein genaues Durchschnittsgewicht zu berechnen, und bei Schweinen und Rindern kommen Überlaufsensoren zum Einsatz, indem die Tiere durch eine Waage geführt werden.

Die Gewichtsmessung mittels Bild- und Videoanalyse ist hingegen schneller, einfacher und vor allem weniger aufdringlich. Informationen zum Gewicht von Nutztieren sind für die Domestizierung von Nutztieren unerlässlich.

Beispielsweise kann durch die Erfassung von Informationen über das Gewicht und die Aufzeichnung von Fütterungsmerkmalen ein Modell erstellt und zur Durchführung von Vorhersagen und Managementmaßnahmen verwendet werden.

2. Kostengünstige Erfassung der Futter- und Wasseraufnahme

Zur Erfassung von Informationen über das Fress- und Trinkverhalten von Nutztieren werden Wasserzähler und verschiedene Arten von Futteraufnahmesensoren eingesetzt.

Die über einen längeren Zeitraum gesammelten Informationen liefern einen historischen Trend und die zu erwartenden Mengen an Futter- und Wasseraufnahme. Diese Daten können dann genutzt werden, um Frühwarnsysteme auszulösen, falls sich das Fress- und Trinkverhalten der Tiere ändert, was auf verschiedene Faktoren wie Krankheiten oder ungünstige Bedingungen zurückzuführen sein kann.

3. Bildgebungslösungen

Wie bereits erwähnt, können Bild- und Videoanalysen nahezu genaue Informationen über das Gewicht einzelner Tiere automatisch liefern. Das Gewicht ist jedoch nur eine von vielen Daten, die wir mithilfe von Bildgebungsverfahren gewinnen können.

Mit Hilfe von 3D-Kameratechnologie und Wärmebildgebung können wir beispielsweise Verhaltensmuster wie Aufreiten und Lahmheit, physiologische Zustände wie Atmung und Temperatur, Wachstumstrends und Umwelteinflüsse wie die Schlachtkörperqualität untersuchen.

Da sie eine Reihe wichtiger Daten liefern und zudem erschwinglich sind, stellen Bildgebungsverfahren die gängigste Form der Überwachung in der Präzisionstierhaltung dar und gehören zu den ersten Schritten eines schrittweisen PLF-Einführungsansatzes auf einem landwirtschaftlichen Betrieb.

4. Tiersensorsysteme

Sensoren Sensoren wie Beschleunigungsmesser, Drucksensoren und Temperatursensoren, die an Tieren oder ihrer Umgebung angebracht und mit einem Netzwerk verbunden werden, schaffen ein Internet der Dinge (IoT), das die Grundvoraussetzung für integriertes PLF darstellt.

Diese Sensoren können einzeln oder in Kombination eingesetzt werden, um Verhaltensmuster, Umweltbedingungen und den Gesundheitszustand von Tieren zu erfassen. Beispielsweise können Sensoren, die an den Ohren und Halsbändern von Rindern und Schweinen angebracht werden, Fressverhalten, Wiederkäuen, Kalben, Brunst sowie die Körpertemperatur messen und überwachen.

Sensoren werden auch zur Messung der Temperatur in landwirtschaftlichen Betrieben und von Variablen in der Aquakultur wie pH-Wert, Sauerstoffgehalt usw. eingesetzt. Ein wichtiger Aspekt beim Einsatz von Sensoren in PLF ist, dass diese den Tieren weder Unbehagen noch Schaden zufügen.

Insgesamt sind Echtzeitsensoren in Kombination mit früheren Daten maßgeblich für die Erkennung. Krankheiten und gesundheitliche Probleme sowie Vorwarnungen.

5. GPS-Tracking für umfangreiche Systeme

Der Einsatz von Fernerkundungstechnologien wie GPS-basierten Ortungssystemen ist in Weidesystemen sinnvoll, in denen die Tiere ein großes Gebiet durchstreifen.

Anhand ihrer Bewegungsmuster lässt sich ihr bevorzugtes Weidegebiet bestimmen, während ihre GPS-Positionen in Echtzeit zur Standortverfolgung genutzt werden können. Dies optimiert die Rinderhaltung und reduziert Verluste durch Diebstahl oder Raubtiere.

Tatsächlich wurden GPS-Halsbänder, die an Raubtieren wie Großkatzen angebracht wurden, bereits eingesetzt, um in abgelegenen Gebieten auf der ganzen Welt ein Frühwarnsystem aufzubauen.

In der konventionellen Viehhaltung erleichtern GPS-Ortungssysteme die Überwachung großer Rinderherden erheblich, indem sie virtuelle Zäune errichten und den Landwirten eine große Erleichterung bieten.

6. Ersatztechnologien zur Messung von Methanemissionen

Treibhausgasemissionen aus der Landwirtschaft Die Landwirtschaft trägt weiterhin jedes Jahr erheblich zu den gesamten Treibhausgasemissionen bei. Methangas, das von Rindern und Schweinen produziert wird, macht einen Großteil der landwirtschaftlichen Treibhausgasemissionen aus.

Technologien zur Messung von Methanemissionen bei Nutztieren sind ein hervorragender Weg, um Tierhaltungsbetriebe klimasensibler und umweltverträglicher zu gestalten.

Allerdings gibt es nicht viele praktikable Technologien für einzelne landwirtschaftliche Betriebe. Zu den Ersatztechnologien gehören Kammersysteme, die SF6-Tracertechnik, die Laser-Methan-Detektion, die Spektroskopie usw.

7. Lösungen für die elektronische Identifizierung (EID).

Die automatische Messung von Zustand, Verhalten und Leistung jedes einzelnen Tieres auf einem Bauernhof ist nur dann von Vorteil, wenn diese einzelnen Tiere leicht identifiziert werden können, sodass ihre Daten separat und automatisch erfasst werden können.

Die traditionellen Methoden der Viehkennzeichnung sind aufdringlich und schädlich für die Tiere und werden dennoch weltweit praktiziert.

Elektronische Alternativen wie RFID (Radio Frequency Identification) und moderne Ohrmarken sind jedoch effizient und automatisiert, wodurch aufwendige Dateneingaben entfallen und ein reibungsloser Betriebsablauf gewährleistet wird. Die elektronische Kennzeichnung (EID) gewährleistet alle anderen Aspekte der Präzisionstierhaltung und ist in verschiedenen Ländern verpflichtend.

8. Anwendung fortgeschrittener Datenanalysen auf Big Data

Mit dem zunehmenden Einsatz von Technologie in der Tierhaltung steigen die täglich generierten Datenmengen exponentiell an. Um diese Datenmengen bewältigen zu können, muss die Datenanalyse entsprechend leistungsfähig sein.

Um sicherzustellen, dass die generierten Daten zur Lösung der drängenden Probleme der Tiergesundheit und Tierhaltung genutzt werden, sind fortgeschrittene Datenanalysen für Big Data sowie Fähigkeiten im Bereich des maschinellen Lernens erforderlich.

Vorteile der Präzisionstierhaltung

Die Vorteile von PLF sind vielfältig, und die Art der Vorteile, die sich aus einem PLF-System ergeben, hängt von den eingesetzten Technologien ab. Zu den allgemeinen Vorteilen, die jedes PLF-System anstrebt, gehören jedoch:

Besseres Tierwohl und bessere Tiergesundheit: Die Gesundheit der Tiere muss im Mittelpunkt stehen, nicht nur weil die Gesundheit der Tiere sich auf die Gesundheit der Menschen auswirkt, sondern weil jedes Tier ein ihm innewohnendes Recht auf ein gesundes Leben unter guten Lebensbedingungen hat.

Diese Systeme greifen diese Idee auf und arbeiten durch den Einsatz von Technologien zur Krankheitserkennung und Frühwarnsystemen an der Verbesserung der Tiergesundheit und des Tierschutzes.

1. Optimierte Inputmengen und maximierte Produktion

PLF ermöglicht präzise Betriebsabläufe in der Landwirtschaft. Dies bedeutet den sparsamen Einsatz begrenzter Ressourcen. Durch Kostensenkung und Steigerung des Gesamtertrags tierischer Produkte erhöht PLF die Rentabilität der Tierhaltung.

Die wirtschaftlichen Vorteile der Präzisionslandwirtschaft sind erheblich und notwendig, um mehr Landwirte dafür zu gewinnen und den steigenden Bedarf an tierischen Produkten zu decken.

2. Umweltvorteile

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des PLF-Systems ist die Verringerung der Umweltauswirkungen landwirtschaftlicher Betriebe. Diese sind eine Hauptursache für Umweltprobleme wie die globale Erwärmung und die Abholzung von Wäldern.

Während Technologien zur Reduzierung der Methanemissionen aus landwirtschaftlichen Betrieben vorhanden sind, sorgt die Steigerung der Produktivität der Betriebe dafür, dass auf kleinerer Fläche mehr Erträge erzielt werden können, was dazu beiträgt, die massive Entwaldung zu verringern.

3. Reduzierter Arbeitsaufwand in der Landwirtschaft

Da die Zahl der Landwirte sinkt und die Anzahl der Tiere pro Betrieb steigt, ist es für Landwirte unmöglich, den Überblick über alle Tiere zu behalten. PLF schafft Abhilfe, indem es den Arbeitsaufwand in der Landwirtschaft reduziert und Landwirten bequemen Zugang zu wichtigen und verlässlichen Informationen ermöglicht.

Darüber hinaus reduziert der Einsatz von automatischen Fütterungsanlagen, GPS-Tracking usw. den Bedarf an vielen landwirtschaftlichen Arbeitskräften. Durch die Verringerung des Arbeitsaufwands wird der Betrieb skalierbarer und somit produktiver und rentabler.

4. Risiken der Präzisionstierhaltung

Nachfolgend sind einige der Herausforderungen und Risiken im Zusammenhang mit PLF aufgeführt:

• Die Bezahlbarkeit stellt nach wie vor eine große Herausforderung bei der Integration teurer Technologien in die Landwirtschaft dar. Studien belegen zwar, dass PLF-Technologien die Rentabilität eines Betriebs steigern, doch die unterschiedlichen Gegebenheiten der einzelnen Betriebe erfordern eine sorgfältige Abwägung, bevor man sich für die Einführung von PLF entscheidet.
• Das größte Risiko von PLF besteht darin, dass ein Systemausfall aufgrund der häufig integrierten und automatisierten Funktionsweise verheerende Auswirkungen haben kann, insbesondere wenn das System vollautomatisch ist.
• Ein weiteres damit verbundenes Risiko besteht darin, dass die Einheit der Tiere nicht Individuen, sondern Gruppen wie beispielsweise Geflügelbestände sind. In solchen Fällen können die individuellen Bedürfnisse einzelner Tiere übersehen werden.
• Der Einsatz von invasiven Ohrmarken stellt ein Risiko für das Tierwohl dar und wird in vielen PLF-Verfahren und -Technologien immer noch angewendet.

PLF birgt ein enormes Potenzial zur Lösung der drängenden Probleme der heutigen Tierhaltung, wie die steigende Nachfrage nach Tierprodukten, die sinkende Zahl der Landwirte, die begrenzte Verfügbarkeit von Land und Umweltbedenken.

Für den einzelnen Landwirt sind die beiden wichtigsten Vorteile, dass es seine/ihre Produktion und Rentabilität steigert und ihm/ihr ermöglicht, die begrenzte Zeit nur den wichtigen Dingen zu widmen.

PLF verfügt über erprobte und bewährte Technologien, die von einzelnen Landwirten je nach ihren Bedürfnissen kommerziell eingesetzt werden können.

Darüber hinaus verspricht die Präzisionstierhaltung dank rasanter technologischer Fortschritte und Big-Data-Analysen eine Zukunft, in der Ernährungssicherheit und Tierschutz gleichermaßen gewährleistet sind.

Häufig gestellte Fragen

1. Wie beeinflusst die Tierhaltung den Klimawandel?

Es beeinflusst den Klimawandel erheblich durch verschiedene Mechanismen. Erstens trägt es zu Treibhausgasemissionen bei, vor allem zu Methan und Lachgas, die bei der enterischen Fermentation, der Güllebewirtschaftung und der Verwendung synthetischer Düngemittel entstehen.

Sie treibt auch die Entwaldung voran, da Land für Weideflächen und Futterpflanzen gerodet wird, wodurch die Kohlenstoffspeicherkapazität der Wälder sinkt. Darüber hinaus verschärft der intensive Einsatz von Wasser, Energie und anderen Ressourcen in der Tierhaltung den Klimawandel zusätzlich.

2. Wie zählte der Bauer sein Vieh?

Der Bauer zählte sein Vieh mit verschiedenen Methoden, je nach den Umständen und der Größe der Herde. Eine gängige Methode war die visuelle Zählung der Tiere durch Gehen oder Fahren über die Weide oder den Stall.

In größeren Betrieben nutzen Landwirte spezielle Hilfsmittel wie elektronische Ohrmarken oder RFID-Technologie, um die Tiere automatisch zu verfolgen und zu zählen. Darüber hinaus verwenden manche Landwirte manuelle Aufzeichnungen, um Geburten, Todesfälle und Tierbewegungen zu erfassen und so einen genauen Bestand an Nutztieren zu gewährleisten.