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Entwicklung und Einsatz von Kühlpaneelen für Sauen beim Abferkeln und während der Laktation

Floor cooling is based on the conduction of heat from the sow to a sink while lying down.

Hitzestress wirkt sich negativ auf die Produktivität und die Reproduktionsleistung der Sau aus. Er hat vielfältige Auswirkungen auf den Stoffwechsel und die Physiologie der Tiere. Dazu gehören erhöhte Körperkerntemperatur, erhöhte Durchblutung der Haut, um Strahlungswärme abzuführen, erhöhte Atmungsraten, um die überschüssige Wärme abzuführen, und eine verminderte Futteraufnahme als Strategie zur Reduzierung der Wärmeerzeugung. Infolgedessen produzieren Sauen unter Hitzestress weniger Milch, weswegen die Würfe an Gewicht verlieren. Außerdem brauchen Sauen mit übermäßigem Verlust von Körperproteinen während der Laktationsperiode mehr Tage vom Absetzen bis zur Rausche und zeigen geringere Trächtigkeitsraten.

In den letzten drei Jahrzehnten hat die kontinuierliche Selektion auf größere Wurfgrößen und eine höhere Milchproduktion die Wärmeproduktion der Sauen erhöht und ihre obere kritische Temperaturgrenze gesenkt. Diese Selektion hat auch zu einem niedrigeren Geburtsgewicht der Ferkel und weniger Energiereserven ihres Körpers bei der Geburt geführt, wodurch höhere Raumtemperaturen im Abferkelstall und die Verwendung von Heizkissen oder Wärmelampen erforderlich sind, um die Umgebung der Ferkel warmzuhalten.

Die Abteilungen Tierwissenschaften und biologische Agrartechnik der Purdue University und die Forschungsstelle für das Verhalten von Nutztieren des Landwirtschaftlichen Forschungsdiensts des US-Landwirtschaftsministerium (USDA-ARS) arbeiteten in den letzten drei Jahren gemeinsam an der Entwicklung eines Kühlpaneels, mit dem effizient überschüssige Wärme von stillenden Sauen abgeleitet werden soll.

Die Kühlung des Bodens beruht auf der Ableitung der Wärme von der Quelle (dem liegenden Tier) zu einem Wärmeableiter (durch Rohre laufendes kaltes Wasser). Aluminium und Kupfer sind in der Lage, effektiv Wärme zwischen den beiden Temperaturen zu übertragen. Das Kühlpaneel wurde mit einer hochbelastbaren Aluminiumplatte als Abdeckung, einem hochfesten Polyethylensockel und Wasserleitungen aus Kupfer gebaut, die an der Aluminiumplatte befestigt sind (Abb. 1). Nach den ersten Tests wurden die Abmessungen der Paneele vergrößert und die konstanten Durchflussmengen, die Zeit zwischen den Spülungen und die gewünschten Temperaturgrenzen für unterschiedliche Umgebungsbedingungen genau festgelegt.

Abbildung 1: Aktueller Prototyp des Purdue Kühlpaneels

Abbildung 1: Aktueller Prototyp des Purdue Kühlpaneels

Wie in Abbildung 2 zu sehen ist, kamen die weiterentwickelten Kühlpaneelmodelle in Versuchen mit Sauen während der Laktation zum Einsatz. Sauen ohne Kühlung verbrachten im Vergleich zu den Sauen, bei denen aktiv gekühlt wurde, mehr Zeit in der Hundesitz-Haltung, um die Ableitung der Körperwärme an die Umgebung zu erhöhen, und sie verbrachten weniger Zeit am Futterautomaten und weniger Zeit, in der sie ihre Ferkel säugten. Nach 80 Minuten aktiver Kühlung wiesen die Sauen niedrigere Atmungsraten (45 im Vergleich zu 122 Atemzüge/min), niedrigere Herzfrequenzen (100 im Vergleich zu 119 Schläge/min), eine niedrigere Vaginaltemperatur (39,2 °C im Vergleich zu 40,1 °C), eine niedrigere Rektaltemperatur (39,0 °C im Vergleich zu 40,0 °C) und eine niedrigere Hauttemperatur (38,6 °C im Vergleich zu 39,4 °C) als Sauen ohne aktive Kühlung auf. Die Wärmeableitungsrate war drei- bis viermal höher als bei früheren Kühlpaneelmodellen aus Beton und Stahlrohren, die ganze Bodenabschnitte bedeckten.

Abbildung 2: Prototyp des Purdue Kühlpaneels, das im Abferkelstall getestet wird.

Abbildung 2: Prototyp des Purdue Kühlpaneels, das im Abferkelstall getestet wird.

Man untersuchte die Effektivität der Kühlpaneele für Sauen während einer ganzen Laktationsperiode unter leichtem und moderatem Hitzestress. Der Raum mit moderatem Hitzestress wurde von 08:00-16:00 Uhr auf 32 °C und in der übrigen Zeit des 24-Stunden-Tages auf 27 °C eingestellt. Im Raum mit leichtem Hitzestress lagen die Temperaturen bei 27 °C bzw. 22 °C für dieselben Zeiträume. Yorkshire-Landrasse Sauen wurden je nach Parität und Körpergewicht in unterschiedliche Gruppen unterteilt und zwei Abferkelräumen zugewiesen, die sich nur in der Umgebungstemperatur unterschieden. Jede Sau verfügte über ein achtreihiges Kühlpaneel. Durch diese Paneele floss ein konstanter kühler Wasserstrom von 0,00 l/min (KONTROLLE, n = 9), 0,25 l/min (NIEDRIG, n = 12) oder 0,50 l/min (HOCH, n = 10). Die Wasserzulauf-und Wasserablauftemperaturen wurden ebenso wie die Durchflussmengen aufgezeichnet, um die Wärmeableitung zu ermitteln. Bei den Ferkeln im Abferkelstall wurden ab dem zweiten Lebenstag bis zum Absetzen mit einem Durchschnittsalter von 19 Tagen täglich (07:00 und 15:00 Uhr) die Atmungsraten, die Rektal- und die Hauttemperaturen gemessen. Die Kühlpaneele für Sauen reduzierten das Ausmaß der Hitzebelastung. In dem Raum mit leichter Wärmebelastung war die NIEDRIGE Durchflussmenge ausreichend und im Raum mit moderater Wärmebelastung benötigte man die HOHE Durchflussmenge. Die Abbildungen 3 und 4 zeigen die Wirkung der Purdue Kühlpaneele auf die Atmungsraten, während die Abbildungen 5 und 6 die Auswirkungen auf die Rektaltemperatur zeigen.

Variable Durchfluss Paneel Leicht - 7:00 Uhr Moderat – 7:00 Uhr Leicht – 15:00 Uhr Moderat – 15:00 Uhr
Atmungsrate KONTROLLE 23 56 41 89
NIEDRIG 21 24 29 41
HOCH 18 20 24 27
Haut-temperatur KONTROLLE 35,4 37,3 37,2 37,3
NIEDRIG 34,4 36,5 36,6 36,5
HOCH 33,7 36,2 36,5 36,2
Rektal-temperatur KONTROLLE 38,8 39,0 39,2 39,6
NIEDRIG 38,8 38,8 39,1 39,0
HOCH 38,8 38,8 39,1 39,0

Abbildung 3: Least-Square-Mittelwerte der Atmungsraten im Raum mit leichter Hitzebelastung: Die Raumtemperaturen für die leichte Hitzebelastung wurden von 08:00-16:00 Uhr auf 27 °C und für den Rest des Tages auf 22 °C eingestellt. Die Atmungsrate wurde vom Wasserdurchfluss der Paneele (WD), der Raumtemperatur (RaumT), der Tageszeit (Zeit), dem Tag der Laktation und den Wechselwirkungen von WD x RaumT, WD x Zeit, RaumT x Zeit beeinflusst (P < 0,001).

Abbildung 3: Least-Square-Mittelwerte der Atmungsraten im Raum mit leichter Hitzebelastung: Die Raumtemperaturen für die leichte Hitzebelastung wurden von 08:00-16:00 Uhr auf 27 °C und für den Rest des Tages auf 22 °C eingestellt. Die Atmungsrate wurde vom Wasserdurchfluss der Paneele (WD), der Raumtemperatur (RaumT), der Tageszeit (Zeit), dem Tag der Laktation und den Wechselwirkungen von WD x RaumT, WD x Zeit, RaumT x Zeit beeinflusst (P < 0,001).

Abbildung 4: Least-Square-Mittelwerte der Atmungsraten im Raum mit moderater Hitzebelastung: Die Raumtemperaturen f&uuml;r die moderate Hitzebelastung wurden von 08:00-16:00 Uhr auf 32 &deg;C und f&uuml;r den Rest des Tages auf 27 &deg;C eingestellt. Die Atmungsrate wurde vom Wasserdurchfluss der Paneele (WD), der Raumtemperatur (RaumT), der Tageszeit (Zeit), dem Tag der Laktation und den Wechselwirkungen von WD x RaumT, WD x Zeit, RaumT x Zeit beeinflusst (P &lt; 0,001).

Abbildung 4: Least-Square-Mittelwerte der Atmungsraten im Raum mit moderater Hitzebelastung: Die Raumtemperaturen für die moderate Hitzebelastung wurden von 08:00-16:00 Uhr auf 32 °C und für den Rest des Tages auf 27 °C eingestellt. Die Atmungsrate wurde vom Wasserdurchfluss der Paneele (WD), der Raumtemperatur (RaumT), der Tageszeit (Zeit), dem Tag der Laktation und den Wechselwirkungen von WD x RaumT, WD x Zeit, RaumT x Zeit beeinflusst (P < 0,001).

Abbildung 5: Rektaltemperaturen im Raum mit leichter Hitzebelastung: Die Raumtemperaturen f&uuml;r die leichte Hitzebelastung wurden von 08:00-16:00 Uhr auf 27 &deg;C und f&uuml;r den Rest des Tages auf 22 &deg;C eingestellt. Die Rektaltemperaturen der Sauen wurden von der Tageszeit, dem Tag der Laktation, dem Wasserdurchfluss der Paneele &times; Raumtemperatur, Wasserdurchfluss der Paneele &times; Tageszeit, Tag der Laktation &times; Raumtemperatur und von den Wechselwirkungen der 3 Faktoren Wasserdurchfluss der Paneele &times; Raumtemperatur &times; Tageszeit beeinflusst (P &lt; 0,038).

Abbildung 5: Rektaltemperaturen im Raum mit leichter Hitzebelastung: Die Raumtemperaturen für die leichte Hitzebelastung wurden von 08:00-16:00 Uhr auf 27 °C und für den Rest des Tages auf 22 °C eingestellt. Die Rektaltemperaturen der Sauen wurden von der Tageszeit, dem Tag der Laktation, dem Wasserdurchfluss der Paneele × Raumtemperatur, Wasserdurchfluss der Paneele × Tageszeit, Tag der Laktation × Raumtemperatur und von den Wechselwirkungen der 3 Faktoren Wasserdurchfluss der Paneele × Raumtemperatur × Tageszeit beeinflusst (P < 0,038).

Abbildung 6: Rektaltemperaturen im Raum mit moderater Hitzebelastung: Die Raumtemperaturen f&uuml;r die moderate Hitzebelastung wurden von 08:00-16:00 Uhr auf 32 &deg;C und f&uuml;r den Rest des Tages auf 27 &deg;C eingestellt. Die Rektaltemperaturen der Sauen wurden von der Tageszeit, dem Tag der Laktation, dem Wasserdurchfluss der Paneele &times; Raumtemperatur, Wasserdurchfluss der Paneele &times; Tageszeit, Tag der Laktation &times; Raumtemperatur und von den Wechselwirkungen der 3 Faktoren Wasserdurchfluss der Paneele &times; Raumtemperatur &times; Tageszeit beeinflusst (P &lt; 0,038).

Abbildung 6: Rektaltemperaturen im Raum mit moderater Hitzebelastung: Die Raumtemperaturen für die moderate Hitzebelastung wurden von 08:00-16:00 Uhr auf 32 °C und für den Rest des Tages auf 27 °C eingestellt. Die Rektaltemperaturen der Sauen wurden von der Tageszeit, dem Tag der Laktation, dem Wasserdurchfluss der Paneele × Raumtemperatur, Wasserdurchfluss der Paneele × Tageszeit, Tag der Laktation × Raumtemperatur und von den Wechselwirkungen der 3 Faktoren Wasserdurchfluss der Paneele × Raumtemperatur × Tageszeit beeinflusst (P < 0,038).

Danksagungen

Diese Untersuchungen wurden von der Purdue University im Rahmen des AgSEED Crossroads Finanzierungsprogramms zur Unterstützung der Landwirtschaft und der ländlichen Entwicklung von Indiana und durch das Projekt 5020-32000-013-00-D – „Protecting the Welfare of Food Producing Animals“ des USDA-ARS finanziert. Die Autoren möchten außerdem auch Herrn Daniel Madson und Herrn Aaron Doke für ihre Arbeit beim Bau und der Verbesserung der Kühlpaneele danken.

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