Die Untersuchungen zur Physiologie der Beziehungen zwischen Milchleistung und Fruchtbarkeit beinhalten erstens Einzeltieruntersuchungen (n=78 Kühe) zum Beginn der Ovaraktivität p.p., gemessen am Milchprogesterongehalt, zu den Stoffwechselparametern Glukose, Harnstoff, Protein, Cholesterol, Triglyceride, Phosphor und den Aktivitäten der Enzyme GLDH und GOT im Blutplasma sowie zu Milchleistungs- und Fruchtbarkeitsmerkmalen dieser Kühe. Sie wurden an deutschen und israelischen Kühen angestellt. Die 305-Tageleistung beträgt ca. 7500 bzw. 10200 l/Kuh. Unabhängig von der Leistung setzen die 1. und 2. Ovulation durchschnittlich am 19. und 36. Tag ein. Die stoffwechselphysiologischen Abläufe spielen sich trotz großer Leistungsunterschiede auf ähnlichem Niveau ab. Einzelne klinisch-chemische Parameter weisen in speziellen Beziehungen zu anderen Merkmalen Umkehrungen im Vorzeichen der Korrelationen auf. Von einer Adaptation der Stoffwechselwege an spezifische Bedingungen kann ausgegangen werden. Eine Häufung von Kühen ohne Ovulation bis zum 50. Tag p.p. ist nicht zwingend an die Leistung gebunden. Die ovariellen Aktivitäten bis 30 Tag p.p. geben eine relativ genaue Prognose der folgenden Fruchtbarkeit. Zweitens werden die Beziehungen zwischen Milchleistungs- und Fruchtbarkeitsmerkmalen in acht deutschen Herden (n=3225 Kühe, nach Laktationen), 207 israelischen Kibbuzherden sowie innerbetrieblich in einer nordamerikanischen Herde (n=320 Kühe) analysiert. Die Variabilität der Zwischentragezeit wird nur zu ca. 5% durch die Variabilität der Milchleistung bestimmt. Mit steigender Rastzeit steigt der Besamungserfolg. Für die Zwischentragezeit existiert ein Optimum bezüglich Ausschöpfung des Milchleistungspotentiales, das sich mit dem betriebswirtschaftlichen Optimum deckt, wenn die ZTZ leistungsabhängig festgelegt wird. Für höher veranlagte Kühe ist ein Kalbeintervall über ein Jahr hinaus sinnvoll und läßt insbesondere eine höhere Persistenz der Laktation erwarten. Für Kühe mit hohem Eiweiß-Fett-Verhältnis werden physiologische Vorteile ermittelt. Drittens wird mit Untersuchungen zu Auswirkungen des Erstkalbealters auf Leistung, Fruchtbarkeit und Schwergeburtenrate die Betrachtung des gesamten Reproduktions-prozesses geschlossen. Ein Erstkalbealter von 24-26 Monaten ist zu empfehlen. Im Ergebnis dieser physiologischen Analysen sowie unter Einbeziehung betriebswirtschaftlicher Berechnungen zur optimalen Zwischentragezeit wird ein tierindividuell und herdenspezifisch arbeitendes Fruchtbarkeitsmanagementsystem entwickelt. Dieser REPROSYS-FRUCHTBARKEITSPLANER KUH wird an 81 Kühen einer Versuchsanwendung und -auswertung unterzogen. / Firstly, the investigation of the physiology of the relations between milk performance and fertility includes experiments with single animals at the beginning of the first and second ovarian activity p.p., measured by progesteron in milk, investigations of metabilic parametres, such as glucosis, urea, proteine, cholesterol, triglycerides, phosphorus and activity of the enzymes GLDH and GOT in blood plasma as well as these cows' characteristics in milk performance and fertility. The tests were carried out with German and Isreli cows with 305-day-milk yield of 7500 resp. 10200 litres per cow. On average, the ovarian activity starts on the 20th day (1st ovulation) and on the 35th day (2nd ovulation), independently from milk yield. Metabolic processes occur on a similar level, despite big differences in performance. Several of the investigated parametres show - in special relations to other characeteristics - reversions in the pre-sign of the correlations. One can conclude that there is adaptation of the ways of metabolism to specific conditions. An accumulation of cows without ovulation up to the 50th day is not nessesarily related to performance. An exact prognosis of following fertility is possible by considering the ovarian activity up to the 30th day. Secondly, the relations between milk performance and fertility marks in eight German herds (n=3225 cows, for seperate lactations) all Israeli Kibbuz herds (n=207 herds) and within a North American herd (n=320 cows). The variability of the empty days is determined only by 3% by the variability of milk performance. A longer service interval causes rising success of insemination. There is an optimum for the service interval in order to ladle out the potential of milk capacity. It is congruent with the financial optimum if the empty days are fixed independently from performance. A calving interval of more than one year is useful for high-yielding dairy cows. Thus, higher persisence and 201-305-day milk yield can be expected than. Physiological advantages were established for cows with high protein-to-fat-relation. Thirdly, the consideration of the entire reproduction process is cosed by investigation of the effect of age of first calving on performance and dystokia. An early calving age of 24 to 26 mounth is recommended. The result of the physiological analyses as well as economic calculations on the optimal empty days is the development of an animal-inidividual and herd-specific fertility-management-system. This REPROSYS-MRG-FERTILITY-ORGANIZER COW is applicated and analysed by experiments with 81 cows.

Das Ziel der vorliegenden Studie war es, herauszufinden, ob ein Anstieg des Serum-Se Spiegel nach Ergänzung einer Molkerei insgesamt Mischration mit organischen Se Hefe im Vergleich zu Natriumselenit würde in den antioxidativen Status und einige immunologische Merkmale im Blut von Milchkühen zum Ausdruck kommen. Sechzehn Holstein-Friesian-Milchkühe wurden auf drei Gruppen diätetischen Behandlung von 6 Wochen vor und 15 Wochen nach dem Kalben zugeteilt an der Versuchsstation des Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR), Berlin, Deutschland. Die Kontrollgruppe (C, n = 5) war ausschließlich auf die basale insgesamt gemischte Ration (TMR) mit 0,15-0,2 mg Nahrung Se / kg TS aus der Nahrung Bestandteile der Erwägung, dass die Gruppen mit anorganischen Selen-Quelle (SeI, Natriumselenit, n beibehalten = 5) und den organisch gebundenen Selen-Gruppe (SeY, Selen angereicherte Hefe, n = 6) waren mit ihren jeweiligen Se Quellen auf 4 mg Se pro Tier und Tag in der Zeit vor der Entbindung und 6 mg Se pro Tier und Tag im ergänzten Puerperium (~ 0,5 mg Se / kg TS). Jede Kuh erhielt den Zuschlag individuell in Form von 20 oder 30-Gramm-Premix nach dem Melken gegeben. Blutproben wurden bei 6 gesammelt und 3 Wochen vor der erwarteten Kalbung innerhalb von 12 Stunden nach dem Kalben, 1 und 12 Wochen nach dem Kalben. Serum wurde geerntet und für Se und Trolox gleichwertige antioxidative Kapazität aliquotiert (TEAC) Messungen. Se-Konzentrationen im Serum SEI und Sey Gruppen waren unterschiedlich (p / The aim of the present study was to find out whether an increase in serum Se levels after supplementing a dairy total mixed ration with organic Se yeast compared to sodium selenite would be reflected in the antioxidant status and some immunological traits in blood from dairy cows. Sixteen Holstein-Friesian dairy cows were allotted to three dietary treatment groups from 6 weeks before to 15 weeks after calving at the experimental station of the Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR), Berlin, Germany. The control group (C, n=5) was maintained exclusively on the basal total mixed ration (TMR) containing 0.15-0.2 mg dietary Se/kg DM from the diet ingredients whereas the groups with inorganic selenium source (SeI, sodium selenite, n=5) and the organic bound selenium group (SeY, selenium enriched yeast, n=6) were supplemented with their respective Se sources at 4 mg Se per animal and day in the pre partum period and 6 mg Se per animal and day in the post partum period (~0.5 mg Se/kg DM). Each cow received the supplement individually in the form of 20 or 30 gram premix given after milking. Blood samples were collected at 6 and 3 week before anticipated calving, within 12 hours after calving, 1, and 12 weeks after calving. Serum was harvested and aliquoted for Se and Trolox equivalent antioxidant capacity (TEAC) measurements. Serum Se concentrations in SeI and SeY groups were different (P

Das allgemeine Ziel der vorliegenden Doktorarbeit war es, den Zusammenhang von Fressverhalten, Futteraufnahme, Milchproduktion und Stoffwechselkrankheiten bei Milchkühen in der Frühlaktation zu untersuchen. Dafür wurden Daten von 70 laktierenden Deutschen Holstein-Friesischen Milchkühen (1. -7. Laktation) gesammelt. Das Fressverhalten wurde mittels eines elektronischen Fütterungssystems überwacht, welches die elektronische Kennung jeder einzelnen Kuh beinhaltete. Während der ersten Studie dieser Arbeit basierte die Analyse des Fressverhaltens der Milchkühe auf jedem Einzelbesuch; dabei war ein Besuch als die Zeit definiert, in der eine einzelne Kuh mit ihrem Kopf im Trog verweilte, unabhängig davon, wie die Kuh diese Zeit verbrachte. Während der zweiten und dritten Studie wurden die Besuche in Mahlzeiten unterteilt, die auf einem Mahlzeitenkriterium basieren, welches wie folgt berechnet wurde: Eine Mischung aus zwei normalen Verteilungen wurde an die Verteilungen der Intervallängen zwischen den Besuchen, die mittels des natürlichen Logarithmuses umgerechnet wurden waren, angepasst. Innerhalb dieser Studien wurde der Einfluss der Laktation, des Laktationsstatus und des Milchleistungsniveaus auf das Fressverhalten und die Futteraufnahme untersucht. Die letzte Studie bestimmte die Auswirkungen von Stoffwechselkrankheiten auf das Fressverhalten, die Futteraufnahme und die Milchproduktion. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Mahlzeit die wichtigere Einheit als der Einzelbesuch ist, um das Fressverhalten zu beschreiben. Laktationsnummer, Laktationsstatus und Milchleistungsniveau waren entscheidend für die Charakteristika des Fressverhaltens und die Futteraufnahme. Die höher Korrelation zwischen Fressverhalten, z.B. Dauer und Umfang einer Mahlzeit, verweisen darauf, dass das Messen der Fresszeit für das Berechnen der Futteraufnahme genutzt werden kann. Stoffwechselkrankheiten hatten einen entscheidenen Einfluss auf das Fressverhalten, die Futteraufnahme und die Milchproduktion. Die Beobachtung der Charakteristika des Fressverhaltens könnte bei der Früherkennung des bei Kühen bestehenden erhöhten Risikos an Stoffwechselstörungen hilfreich sein. / The overall objective of this PhD thesis was to investigate the relationships between feeding behaviour, feed intake, milk production, and metabolic-related production diseases of dairy cows during early lactation. Data from 70 lactating German Holstein Friesian dairy cows (parity 1 to 7) were collected. The feeding behaviour monitoring was conducted by using an electronic feeding system, which was equipped with an electronic identification of each individual cow. In the first study of this dissertation, the feeding behaviour of dairy cows was analysed based on the individual visits, with a visit being defined as the time spent by an individual cow with her head in one of the troughs regardless of how the cow spent that time. In the second and third studies, the visits were clustered in meals based on a “meal criterion”, which was calculated by fitting a mixture of two normal distributions to the distributions of the natural logarithm (LN)-transformed lengths of the interval between visits. In these studies, the effects of parity, stage of lactation, and milk yield level on feeding behaviour and feed intake were investigated. The final study determined the effects of metabolic-related production diseases on feeding behaviour, feed intake, and milk production. The results suggested that the meal is the more relevant unit than the individual visit for describing feeding behaviour. Parity, stage of lactation, and milk yield level had significant effects on feeding behaviour characteristics and feed intake. The high correlation between feeding behaviour such as meal duration and feed intake (meal size) suggests that measuring the time spent eating could be used to estimate the feed intake. Metabolic-related production diseases had significant effects on feeding behaviour, feed intake, and milk production. The monitoring of feeding behaviour characteristics might be helpful to detect the cows’ risk for metabolic-related production diseases at an early stage.

In Untersuchungen an 76 hochtragenden Friesian Milchkühen wurden durch sensorgestützte Messverfahren die Parameter des Fress-, Wasseraufnahme-, Bewegungs- und Liegeverhaltens erfasst. Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Analyse und Modellierung ausgewählter Verhaltensparameter von Hochleistungskühen im antepartalen Zeitraum mittels automatischer Überwachungssysteme. Ein weiteres Ziel war die Bewertung der Verhaltensparameter in Bezug auf ihre Aussagequalität bei der Erkennung von Abkalbungen und Geburtsverlauf. Die Studie zeigt, dass die Merkmale des Tierverhaltens der Milchkühe kurz vor der Geburt geändert wurden. In Kombination mit geeigneten Auswertungsmethoden können Parameter des sensor-gestützten Tiermonitoring genutzt werden, um den Zeitpunkt und den Verlauf der Abkalbung vorhersagen zu können. Mit Hilfe einer Strukturbruchanalyse wurde 24 Stunden vor der Abkalbung ein deutliches Signal registriert, für alle Tiere zutreffend und unabhängig vom Geburtsverlauf , das geeignet ist, die Vorhersage des Geburtszeitpunktes vorzunehmen. Für die letzten 24 Stunden a.p. konnten für Kühe mit leichtem oder schwerem Geburtsverlauf sehr unterschiedliche Konstanten und Koeffizienten des Gleichungssystems berechnet werden. Es ist festzuhalten, dass ausgewählte Parameter des sensorgestützten Tiermonitoring in Kombination mit den zur Anwendung gelangten Auswertungsmethoden (Strukturbruchanalyse) geeignet sind, sowohl den Zeitpunkt als auch den Grad des Abkalbeverlaufs vorhersagen zu können. / This study was carried out to monitor the behaviour in the prepartum period of 76 Holstein dairy cows in the last week of pregnancy by using a sensor-based technology. The reviewed behaviour indicators were lying behaviour and moving activity, Dry matter intake, Feeding behaviour, Water intake and Drinking Behaviour. Cows showed differences in their behaviour especially in the last 24 hours before calving. The Change-Point Analysis, Chow-Test and CUSUMQ-Test method proofed that there is a significant difference in the behaviour between 72 h. to 24 h. a.p. and 24 h. to the time of calving. It can be assumed that a sensor-based technique combined with different data analyzing methods can be used to predict the time of calving and the calving ease.

Ziel dieser Arbeit war die Analyse und Modellierung ausgewählter Verhaltensparameter von Mutterkühen im geburts- und brunstnahen Zeitraum durch sensorgestützte Systeme. Als Parameter standen die Bewegungsaktivität, die Flächennutzung und die Wasseraufnahme im Mittelpunkt der Betrachtungen. Dazu wurden bei 20 Abkalbungsereignissen und 10 Brunstereignissen die Bewegungsaktivität und die Flächennutzung in der Zeitspanne von 5 Tagen vor dem Ereignis bis 3 Tage nach dem Ereignis erfasst. Für die Ermittlung der Bewegungsaktivität mit den Variablen Schrittaktivität, Brustbeinlage und Seitenlage konnten Pedometer genutzt werden. Die Flächennutzung wurde mit dem Fernglas Leica Geovid 7*42 BDA und einem GPS-Gerät (GPSHAND Version 2.2) erfasst. Die Messungen zum Parameter Wasseraufnahme fanden für die Zeit 14 Tage vor bis 14 Tage nach dem Ereignis Abkalbung oder Brunst statt. Ein weiteres Ziel war die Bewertung der Parameter in Bezug auf ihre Aussagequalität und Effizienz bei der Erkennung von Abkalbungen und Brunstereignissen. Hier stand besonders die Einzeltieranalyse im Vordergrund. Dafür wurden aus der Zeitreihenstatistik die Lowessfunktion und die Fourieranalyse gewählt. Sowohl im geburts- als auch im brunstnahen Zeitraum erreichte der Parameter Bewegungsaktivität die beste Aussagequalität und Effizienz bezogen auf die Erkennung eines Ereignisses. Die durchschnittliche Schrittaktivität und Brustbeinlage zeigten signifikante Veränderungen im Zusammenhang mit einer Geburt oder Brunst. Die Seitenlage war nur im Zusammenhang mit Schwergeburten auffällig. Mit den entwickelten Bewertungsmodellen wurden im geburtsnahen Zeitraum zwischen 75% und 90% Sensitivität und eine Fehlerrate von 14,3-37,0% erreicht. Mit 40-70% Sensitivität und einer Fehlerrate von 10-50% war die Erkennung der Brunstereignisse geringer und weniger effizient. Die Analyse der Flächennutzung zeigte, dass Mutterkühe in den Stunden nach der Abkalbung die genutzte Fläche einschränken. Diese Verhaltensänderung war teilweise signifikant. Eine Veränderung des Flächennutzungsverhaltens im brunstnahen Zeitraum konnte nicht nachgewiesen werden. Aufgrund der geringen Datendichte wurde auf die Zeitreihenanalyse verzichtet. Innerhalb des Parameters Wasseraufnahme ermöglichten die Ergebnisse aus den Mittelwertberechnungen einen Nachweis von Veränderungen im Wasseraufnahmeverhalten in den Zeiträumen einer Abkalbung bzw. Brunst. Die Anwendung der Lowessfuntion und Fourieranalyse zeigte jedoch, dass die Erkennung von Ereignissen, auf das Einzeltier bezogen, fast nicht möglich ist. Die Hauptursache dafür liegt in der vorhandenen Unregelmäßigkeit von Tränkebesuchen und den starken Schwankungen in der täglichen Wasseraufnahme. / The investigations aimed at analysing and modelling of selected behavioural parameter in suckler cows during the calving and oestrus period via sensor based systems. The analysis were focused on the parameter movement activity, pasture using and water intake. The parameter “movement activity” and “pasture using” were measured throughout 20 parturitions and 10 cows on heat in the period from 5 days ante partum (5ap) to 3 days post partum (3pp). Pedometer were used to investigate the “movement activity” with the variables “pacing activity” as well as the time spent in “upright position” and “sideways position”. The pasture using was recorded with the binoculars Leica Geovid 7*42 BDA and a GPS receiver (GPSHAND Version 2.2). Measurements of the parameter “water intake” took place in the period 14 days before until 14 days after the occurrence of calving and oestrus. Another aim was to evaluate these parameter regarding their force of expression and efficiency for detection of parturition and oestrus. The focus was on the analysis of each animal individually. Therefore, two different approaches to time series analytics were used: Lowess-function and Fourier-analysis. During the period of calving as well as during the period of oestrus the parameter “movement activity” reached the best results in the force of expression and efficiency relating to the detection of an occurrence. The average of pacing activity and time in upright resting positions showed significant alterations in connection with a parturition or oestrus. The time in sideways positions was only conspicuous relating to difficult calving. The sensitivity of the developed models for characterising animal reactions ranged from 75 - 90% with an error rate of 24,3 - 37,0% during the calving period. With a sensitivity of 40-70% and an error rate of 10-50% the detection of oestrus was lower and less efficient. The analysis of the parameter „pasture using“ showed, that the used area of pasture were reduced by suckler cows in hours after calving directly. To some extend this behavioural change was significant. There was no significant change of the parameter “pasture using” during the period of oestrus. Due to the low density of data, the time series analysis was not realized. Within the parameter „water intake“ the results of mean-value calculation could be used for the verification of behavioural changes in water intake during the periods of calving and oestrus. Indeed the application of Lowess-function and Fourier-analysis showed, that a detection of occurrences relating to each animal individually is nearly impossible. The main reason is the present irregularity in frequenting the drinking bowl and the high fluctuation in the daily water intake.

Ein System zur automatischen Erfassung der Klauengesundheit von Milchkühen kann durch möglichst frühzeitige präventive und kurative Eingriffe sowohl das Tierwohl steigern als auch ökonomische Verluste minimieren. Ziel war die Entwicklung eines automatischen Systems, dass mittels 3D Sensordaten die Rückenkrümmung einer Kuh erfassen kann und einen entsprechenden Locomotion Score ausgibt. In dieser Studie wurden von August bis Dezember 2016 auf einem Milchviehbetrieb mit Boxenlaufstallhaltung 200 Kühe der Rasse Deutsche Holstein automatisch von einem System nach Verlassen des Melkstandes erfasst. Das System bestand aus zwei RFID-Antennen zur Tiererkennung, einem 3D Sensor zur Lahmheitsbeurteilung und zwei 2D Kameras zur visuellen Bonitur und Validierung. Anhand der 2D Videos wurde nach der Methode von SPRECHER et al. (1997) für 1489 Datensätze ein Locomotion Scores vergeben. Im 2,5D-Tiefenbild wurden zunächst die Hüfthöcker als höchste, äußerste Punkte im Bild identifiziert. Ausgehend von einer Verbindungslinie zwischen den Hüfthöckern, wurde die Wirbelsäule als Polylinie der höchsten Punkte in Richtung Bildanfang ermittelt. Im 3D-Raum wurde dann an die gefundene Rückenlinie ein Kreis approximiert, dessen Radius umgekehrt proportional zur Krümmung des Kuhrückens ist. Der Vergleich der visuell vergebenen und der automatisch gemessenen Scores ergab für das Modell mit fünf Stufen eine Übereinstimmung von 59 % und für das Modell mit drei Stufen 65 %. Die Korrelation nach Spearman (rs = 0,73) zeigte einen deutlichen Zusammenhang zwischen den berechneten und den visuellen Scores. Mit einer Genauigkeit von 82 % wurden 96 % der lahmen Kühe auch als lahm erkannt. Die größte Übereinstimmung wurde für den Locomotion Score 2 erreicht (80 %). In dieser Arbeit wurde ein automatisches System entwickelt, welches durch die Berechnung der Krümmung der Rückenlinie insbesondere beginnende Lahmheiten sehr gut erkennen kann. / A system for automatic detection of lameness in dairy cows can increase animal welfare as well as minimize economic losses through early preventative and curative treatments. The aim of this study was to develop an automatic system that uses 3D sensor data to detect the spine curve of a cow and generate a corresponding locomotion score. In the present study 200 German Holstein cows housed in a free stall barn were recorded via an automatic system after leaving the milking parlour from August to December 2016 on a dairy farm. The system consisted of two RFID-antennas, a 3D depth camera for automatic lameness detection and two standard 2D cameras for visual classification and validation. An amount of 1,489 2D sets of data were locomotion scored according to the method of SPRECHER et al. (1997). Locomotion Score 1 was used to score a healthy cow and Locomotion Score 2 – 5 for lameness with increasing severity. In the analysis five levels (score 1 – 5) as well as three levels (score 1, 2, and ≥ 3) were compared. In the 2.5D depth image the hip joints were identified as the highest, outermost points in the image. Starting from a connection line between the hip joints, the spine was determined as a polyline of the highest points in anterior direction. On the 3D surface, a circle was approximated to the detected back line whose radius is inversely proportional to the curvature of the cow´s back. A comparison of the visually assigned and automatically detected scores showed a 59 % match of the five-level model and 65 % for the three-level model. The Spearman correlation (rs = 0.73) showed a clear correlation between the calculated and the visual scores. With an accuracy of 82 %, 96 % of lame cows were identified as lame. The highest agreement was reached for locomotion Score 2 (80 %). In the present study an automatic system was developed, which can recognize in particular beginning lameness by calculating the curvature of the back.

Die steigende Verknappung der Ressourcen bei stetigem Bevölkerungswachstum und der sich vollziehende Klimawandel erfordern Nachhaltigkeit in allen Ebenen der landwirtschaftlichen Produktion. Ziel dieser Arbeit war es eine allgemein anwendbare Methode zur Energiebilanzierung in der Tierhaltung am Beispiel der Milchviehhaltung zu entwickeln und darauf aufbauend Indikatoren zur Bewertung der Nachhaltigkeit des Energieeinsatzes im Milchproduktionsverfahren zu ermitteln. Anhand eines theoretischen Standardverfahrens der Milchproduktion wird eine Energieintensität von 3,54 MJ zur Herstellung von einem kg Milch bei einer definierten Einzeltierleistung von 8.000 kg Milch Kuh-1 Jahr-1 berechnet. Hierbei wird der kumulierte Energieaufwand (KEA) komplett dem Zielprodukt Milch zugeordnet. Stark beeinflussbar ist die Energieintensität durch die Fütterungsgestaltung, wobei beispielsweise ein steigender Kraftfutteranteil in der Ration die Energieintensität erhöht. Die Analyse der Daten von zwei Praxisbetrieben bestätigen die Ergebnisse. Aufgrund der Kuppelproduktentstehung in der Milchviehhaltung werden unterschiedliche Allokationsmethoden des KEA der Milchproduktion auf die einzelnen Produkte entwickelt und diskutiert. Die ermittelte Vorzugsmethode empfiehlt folgende Allokation des KEA auf die vier Kuppelprodukte: 59 % des KEA wird dem Zielprodukt Milch zugeordnet, 18 % der Schlachtkuh, 2 % dem Kalb und 21% den Exkrementen. Die Durchführung einer Fehlerfolgeabschätzung zeigt, dass Einzelunsicherheiten aufgrund der Vielzahl der einfließenden Parameter in der Energiebilanzierung der Milchproduktion nur geringen Einfluss auf den KEA haben. Der Einfluss von Verfahrensänderungen durch betriebs- und managementbedingte Entscheidungen auf den KEA ist bedeutend höher. Als geeigneter Indikator zur Bewertung der Nachhaltigkeit des Energieeinsatzes in der Tierhaltung wurde die Energieintensität ermittelt. Diskussionswertebereiche für die Energieintensität wurden definiert. / The scarcity of resources, the progressive growth of population and the climate change require sustainability in all levels of the agricultural production. The purpose of this research is to contribute to the development of a method for a generally accepted way of balancing energy in livestock husbandry at the example of dairy farming. Afterwards sustainability indicators were determined for the assessment of the sustainable use of energy in dairy farming. For a defined standard procedure which includes an animal performance of 8.000 kg milk cow-1 year-1, an energy intensity of 3.54 MJ per kg milk is calculated.The investigations show that the CED in dairy farming is strongly affected by the composition of the diet. Increasing pasture in the diet decreases the CED while concentrate in the diet has a reverse effect. Data analyses concerning the energy intensity at two farms confirm the results of the calculations. Dairy farming is a multi-output process. For that reason the allocation of the cumulative energy demand on the different products is done within the scope of a life cycle inventory analysis. The preferable solution of the allocation divides the cumulative energy demand on the four co-products as follows: 59 % for the milk production, 18% for producing beef from the dairy cow, 2% for the calf and 21% for the excrements. An uncertainty analysis is done to verify the influence of single uncertainties on the results of the calculations. As result an uncertainty of ± 6 % of the CED of the standard procedure was calculated. This uncertainty of the calculation has a lower influence on the CED than management related decisions on the cultural practices e.g. diet compositions and service life of the cows. Energy intensity in livestock husbandry has been determined as a useful indicator and therefore a reasonable part of an indicator system for the examination of the sustainability of agricultural production procedures.

Ziel der Arbeit war es, die Eignung des Coulter Counters für das Eutergesundheitsmonitoring zu untersuchen. Hierfür wurde, als Voraussetzung für den Einsatz des Coulter Counters in der prozessnahen Milchuntersuchung, eine Probenaufbereitungsmethode entwickelt. Diese ermöglicht es durch Überkopfzentrifugation mit hoher Geschwindigkeit (1600 × g; 4 °C; 15 Minuten) die Proben binnen weniger Minuten so aufzubereiten, dass sie im Coulter Counter gemessen werden können. Die Überkopfzentrifugation garantiert dabei die Messbarkeit der Zellen sowohl des Zellpellets auch des Überstands ohne Fettrückstände in der Probe. Es wurde festgestellt, dass sich die Partikelgrößenverteilung im Falle einer Mastitis deutlich verändert. Basierend auf den Partikelgrößenverteilungsdaten konnten mittels eines Trainingsdatensatzes Algorithmen zur Differenzierung des Gesundheitsstatus entwickelt werden. Die Zuordnung des Gesundheitsstatus konnte im Testdatensatz mit einer Spezifität von 100 % für den Status „gesund“, 96,9 % für den Status „subklinisch erkrankt“ und 91,2 % für den Status „erkrankt“ nachgewiesen werden. / The aim of this study was, to examine the suitability of the Coulter Counter for udder health monitoring. Therefore a sample preparation method was developed as precondition for using the Coulter Counter for online Monitoring. The preparation method allows to prepare the samples within a few minutes to make them measurable in the Coulter Counter. For this a high speed centrifugation in overhead position is used (1600 × g; 4 °C; 15 min). This guarantees to measure the cells of the cell pellet as well as of the supernatant, without any fat particles in the sample. It could be shown that the particle size distribution changes during a mastitis. Based on the data of the particle size distribution algorithms to differentiate the udder health status could be developed. The classification of the udder health status could be done with a specifity of 100 % for the status healthy, 96.6 % for the status subclinical infected and 91.2 % for the status clinical infected.

In dieser Arbeit wurden Untersuchungen zur Ontogenese des Fressverhaltens von Milchkühen durchgeführt und zwei mitentwickelte Sensorsysteme zur Überwachung des tierindividuellen Fress- und Wiederkauverhaltens wissenschaftlich bewertet. Das Fressverhalten erstlaktierender Kühen unterschied sich deutlich von dem älterer Kühe. Besonders große Unterschiede fanden sich hier in der Fressgeschwindigkeit, die bei älteren Kühen deutlich größer war. Auch die Fresszeit unterschied sich deutlich zwischen Jung- und Altkühen, allerdings nicht im gleichen Maß wie die Fressgeschwindigkeit. Zur Überwachung des Fress-und Wiederkauverhaltens wurden zwei verschiedene sensorbasierte Systeme eingesetzt. Das RFID-basiertes System erwies sich bei der Erfassung des Fressverhaltens als ungeeignet aufgrund des großen infrastrukturellen Aufwands und der unzureichenden Erfassung der Tiere am Fressgitter. Dennoch konnten vergleichbare Ergebnisse mit der Literatur bei der Charakterisierung des Fressverhaltens erzielt werden. Auch konnten Unterschiede im Fressverhalten zwischen gesunden und auffälligen Kühen festgestellt werden. Das elektromyographiebasierte Sensorsystem erwies sich als gut geeignet, um das tierindividuelle Wiederkauverhalten zu erfassen und zu analysieren. Anhand der Detailanalyse der Signale konnte ein Wiederkaukriterium, ähnlich dem Mahlzeitenkriterium, ermittelt werden. Des Weiteren zeigten sich die Vorteile im Abgleich mit den RFID-basierten Wiegetrögen. Letztere weisen in den Fresszeiten Ungenauigkeiten auf, da sie die tatsächliche Maulaktivität nicht erfassen können. Trotzdem sind sie wichtig, da die quantitative Erfassung der Futteraufnahme mit anderen Systemen derzeit nicht möglich ist und die gezeigten Zusammenhänge zwischen Fress- und Wiederkauverhalten zu stark variieren, um allgemeingültige Aussagen zur Menge des aufgenommenen Futters zu treffen. An dieser Stelle müssen weitere Forschungsvorhaben ansetzen. / In this work the ontogenesis of feeding behavior of dairy cows was investigated and two co-developed sensor systems for monitoring feeding and ruminating scientifically evaluated. It appears that the feeding behavior of first-lactation cows significantly differs from that of older cows. Particularly noticeable differences were found for the feeding speed, which was much higher for older cows. The feeding times of young and old cows differed as well, but to a lesser extent. In order to monitor feeding and ruminating two different sensor-based systems wer used. It turned out that the RFID-based system is a rather unfit choice due to its extensive infrastructure requirements and the insufficient registration of the animals at the feed fence. However, measured results are comparable to those found in previous studies of typical feeding behavior. In addition, differences in the behavioral patterns of healthy cows and of ailing cows were noted. The electromyography-based sensor system appears to be quite suitable for documenting and evaluating animal-specific rumination patterns. Based on the detailed analysis of the signals, it was possible to determine a rumination variable, similar to the meals variable. This approach is also advantageous compared to the RFID-based weighing troughs in that the latter suffer from inaccuracies in the feeding times due to their inability to measure actual mouth activity. Nevertheless, these RFID-based systems play an important role as they currently provide the only option for quantitative measurements of feed intake. Furthermore, the noted correlations between feeding and rumination patterns vary too much to allow absolute statements on the amount of feed intake. Additional studies will have to explore these issues further.

In den vorliegenden Untersuchungen wurde das Ziel verfolgt die Nutzbarkeit des Milchinhaltsstoffes Laktose als praxistaugliche Managementhilfe zu prüfen. Die Primärdaten stammen aus drei israelischen Hochleistungsherden, über mehrere Laktationen erhoben. Der Parameter Laktosegehalt wurde in der Datenaufbereitung dahingehend geprüft, ob dieser zur Gesundheits- und Leistungsvorhersage ausreicht oder welche zusätzlichen Merkmale für die Verwendung in einem Prognose-Modell von Bedeutung sein könnten. Als leistungs- bzw. gesundheitsrelevante Ereignisse (Events) wurden Brunst, Diarrhoe, Endometritis, Fieber, Infektionen, Klauenerkrankungen, Mastitis, Stress, Stoffwechselstörungen sowie Verletzungen zugeordnet. Die Bewertung der Nützlichkeit einzelner Merkmale für die Prädiktion erfolgte anhand der Erkennungsraten. Zwei- und dreistufige Entscheidungsbäume wurden entwickelt, um diese Events zu identifizieren. Ein einzelnes Merkmal ist oft nicht ausreichend, weshalb verschiedene Kombinationen von Variablen analysiert wurden. Die wichtigste Erkenntnis der vorliegenden Arbeit besteht darin, dass der Abfall der Laktosekonzentration und Laktosemenge immer ein kritisches Ereignis darstellt. Das Hauptziel eines Gesundheitsmonitorings im Milchkuhbestand sollte deshalb darin bestehen, frühzeitig eine Stoffwechselüberlastung "sichtbar" oder "erkennbar" zu machen. Unabhängig davon, welche Erkrankung sich anbahnt, muss das Herdenmanagement darauf hinwirken, die Glukoseversorgungssituation des Einzeltieres zu verbessern. Aus der Analyse für die einzelnen Herden und Laktationen kann grundlegend abgeleitet werden, dass die Ergebnisse der Milchkontrolldaten, die im Zuge der datengestützten Herdenüberwachung erhoben wurden, sich verwenden lassen, um den Leistungs- und Gesundheitsstatus der Kühe im Laktationsverlauf einzuschätzen und zu prognostizieren. Die Verwendung von Informationen zum Laktosegehalt des Gemelks verbesserten in jedem Fall die Erkennungsraten. / The aim of the current studies was to investigate whether the milk ingredient lactose can be used as a practical support management. The primary data comes from three Israeli high-performance herds, collected over several lactations. In the data preparation, the parameter "lactose content" was examined to see whether it is sufficient for a health and performance prediction or whether additional features may be of importance for usage in a forecasting model. Oestrus, diarrhea, endometritis, fever, infections, hoof diseases, mastitis, stress, metabolic disorders, and injuries have been assigned to the performance- and/or health-affecting events. The usefulness of individual features for the prediction was evaluated on the basis of the recognition rates. Thus two- and three-level decision trees have been developed to identify these events. As one single feature is often insufficient, different combinations of variables were analyzed. The most important finding of this study is that the drop in the lactose concentration and lactose quantity always represents a critical event. The main objective of a health monitoring in the dairy herd should therefore be to make a metabolic overload "visible" or "recognisable" at an early stage. Whichever disease begins to take shape, the herd management must work on improving the glucose supply situation of the individual animal. In conclusion from the analysis of the individual herds and lactations it can be inferred that the results of the milk control data collected in the course of the data-based herd monitoring can be used in order to assess and to predict the performance and health status of the cows in the course of lactation. The use of information on the lactose content of the milk improved in any case the recognition rates.