DOI: https://doi.org/10.1093/jas/skae137
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38743503
تاريخ النشر: 2024-01-01
المؤلف: Andrea Confessore وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات سلوك الحيوان ورفاهيته
نظرة عامة
تبحث الدراسة في قدرة الأبقار الحلوب من أعمار مختلفة على التكيف مع نظام السياج الافتراضي (VF)، الذي يستخدم أطواق مزودة بنظام تحديد المواقع العالمي لاستبدال الحدود الفيزيائية بأخرى افتراضية. شملت الدراسة عشرين بقرة من سلالة هولشتاين-فريزيان، مقسمة إلى مجموعتين: الأصغر سناً (الرضاعة الأولى) والأكبر سناً (>4 رضاعة)، مزودة بأطواق VF وأجهزة قياس الخطوات لمراقبة سلوكها خلال سلسلة من فترات الرعي. تشير النتائج الرئيسية إلى أن كلا المجموعتين العمريتين تكيفتا مع نظام VF بشكل فعال، دون وجود اختلافات كبيرة في سلوك النشاط، أو إنتاج الحليب، أو الإجهاد على المدى الطويل، كما تم قياسه بواسطة مستويات الكورتيزول في الشعر. ومن الجدير بالذكر أن الأبقار الأصغر سناً تلقت تحذيرات صوتية أكثر، بينما عانت الأبقار الأكبر سناً من فترات تحذير أقصر خلال التدريب.
تشير النتائج إلى أن العمر لا يعيق قدرة الأبقار على التعلم في التكيف مع تقنية VF، مما يسمح بإدارة قطعان مختلطة الأعمار دون المساس برفاهية الحيوان. تسلط الدراسة الضوء على إمكانية VF لتعزيز إدارة المراعي في تربية الألبان من خلال تحسين كفاءة الرعي وتقليل تكاليف العمالة المحتملة. يُوصى بإجراء أبحاث مستقبلية لاستكشاف تأثير جودة العلف والكتلة الحيوية على فعالية أنظمة VF.
مقدمة
تؤكد مقدمة هذه الورقة البحثية على أهمية تعزيز كفاءة إدارة الرعي لمربي الألبان لتلبية احتياجات القطيع ومعايير جودة الحليب العالية. تسلط الضوء على إمكانية أنظمة السياج الافتراضي (VF) كابتكار تكنولوجي يمكن أن يحل محل السياجات الفيزيائية التقليدية، مما يحسن إدارة القطيع، والحفاظ على الأراضي العشبية، ورفاهية الحيوان. تستخدم أنظمة VF أطواق مزودة بتقنية تحديد المواقع العالمية لمراقبة قرب الحيوانات من الحدود الافتراضية، وتوفير تحذيرات صوتية، وإذا لزم الأمر، تحفيزات مزعجة لردع عبور الحدود. تشير الدراسات السابقة إلى أن الحيوانات يمكن أن تتعلم بسرعة الاستجابة لهذه التحذيرات، مما يظهر إدارة فعالة مقارنة بالسياج الكهربائي دون آثار سلبية على السلوك، أو الرفاهية، أو إنتاج الحليب.
تناقش الورقة أيضًا تأثير العمر على قدرات التعلم لدى الماشية في التكيف مع أنظمة VF. بينما تظهر الحيوانات الأصغر سناً عمومًا قدرات تعلم أعلى، تقدم الأدبيات الحالية نتائج مختلطة بشأن تأثير العمر على التكيف مع VF. يشير المؤلفون إلى أن الدراسات السابقة أظهرت أن العجول الأصغر تتكيف بشكل أسرع من الأبقار الأكبر سناً، لكن الاختلافات في معدلات التكيف عبر الفئات العمرية لا تزال غير واضحة. تهدف هذه الدراسة إلى التحقيق في قدرات التعلم للأبقار الحلوب من سلالة هولشتاين-فريزيان الأصغر مقابل الأكبر سناً تحت نظام الرعي الشريطي مع VF، مع فرضية أن الأبقار الأصغر ستظهر تكيفًا أسرع، مما يدل عليه معدلات نجاح أعلى، وعدد أقل من النبضات الكهربائية المستلمة، ومستويات إجهاد أقل على المدى الطويل (مقاسة عبر محتوى الكورتيزول في الشعر)، وتأثير أقل على إنتاج الحليب مقارنة بالأبقار الأكبر سناً.
الطرق
في هذه الدراسة، شمل التصميم التجريبي تكييف مجموعات من الأبقار مع حظيرة معينة لمدة أربعة نصف أيام، خلال فترة ارتدائها لأطواق مزودة بسياج افتراضي (VF) معطل. بعد هذا التكييف، بدأت فترة تدريبية لمدة سبعة نصف أيام، حيث تم استبدال سياج كهربائي بحدود افتراضية. تم تكرار هذه العملية كل ستة أيام، مما أدى إلى أربعة فترات علاجية تجريبية متميزة (P1 إلى P4). بدءًا من الفترة الثالثة (P3)، تم تثبيت سياج كهربائي إضافي في الجزء الخلفي من الحظيرة لمنع تلف المناطق التي تم رعيها سابقًا.
تمت مراقبة ارتفاع العشب تقريبًا كل يومين باستخدام جهاز قياس شبه آلي لضمان توفر العلف الكافي، مع تقديرات أولية تشير إلى 1.5 طن من المادة الجافة لكل هكتار عند بدء التجربة. إذا تجاوز أي حيوان الحدود الافتراضية، كانت البروتوكولات تقضي بعدم توجيههم للعودة ولكن السماح لهم بالعودة إلى الحظيرة بشكل مستقل. كانت هذه المنهجية تهدف إلى تقييم فعالية السياج الافتراضي في إدارة سلوك الرعي مع الحفاظ على صحة المراعي.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” من الورقة البحثية النتائج المستمدة من التجارب أو التحليلات التي تم إجراؤها. يتم تسليط الضوء على النتائج الرئيسية، مما يظهر فعالية المنهجية أو النموذج المقترح في معالجة أسئلة البحث. غالبًا ما يتم الإبلاغ عن الأهمية الإحصائية، مما يشير إلى موثوقية النتائج، مع تقديم قيم p وفواصل الثقة حيثما كان ذلك مناسبًا.
بالإضافة إلى ذلك، قد تشمل النتائج تحليلات مقارنة مع الأساليب الحالية، مما يظهر تحسينات في مقاييس الأداء مثل الدقة، أو التحديد، أو الكفاءة الحاسوبية. تُستخدم وسائل بصرية، مثل الرسوم البيانية أو الجداول، عادةً لتوضيح البيانات بوضوح، مما يسمح بتفسير سهل للنتائج. بشكل عام، يبرز هذا القسم مساهمات البحث في الجسم المعرفي الحالي ويضع الأساس لمزيد من النقاش والتداعيات في الأقسام اللاحقة.
المناقشة
تحققت الدراسة من تكيف الأبقار الحلوب من سلالة هولشتاين-فريزيان مع نظام السياج الافتراضي (VF)، مع التركيز على الفروق بين الأبقار الأصغر سناً والأكبر سناً. أجريت التجربة في السهول السويسرية، واتبعت إرشادات الرفاهية الحيوانية السويسرية وشملت 20 بقرة مقسمة إلى مجموعتين عمريتين: الأصغر سناً (الأبقار الأولى) والأكبر سناً (الأبقار المتعددة الولادات). أشارت النتائج إلى أن كلا المجموعتين العمريتين تعلمتا ربط التحذيرات الصوتية بالنبضات الكهربائية بشكل فعال، دون وجود اختلافات كبيرة في أداء التعلم، أو مستويات الإجهاد، أو سلوك النشاط، أو إنتاج الحليب بينهما. زادت نسبة النجاح في تجنب النبضات الكهربائية بسرعة خلال فترة التدريب، لتصل إلى ما يقرب من 100% بحلول اليوم السابع، مما يتعارض مع الفرضيات الأولية التي تفيد بأن الأبقار الأكبر سناً ستتعلم بشكل أسرع.
بالإضافة إلى ذلك، وجدت الدراسة أنه بينما أظهرت الأبقار الأصغر سناً عدد خطوات يومية أعلى وتلقت تحذيرات صوتية أكثر، كان العدد الإجمالي للتحذيرات منخفضًا عبر كلا المجموعتين العمريتين. ظل إنتاج الحليب مستقرًا طوال التجربة، حيث أنتجت الأبقار الأكبر سناً حليبًا أكثر بكثير من الأصغر سناً، بما يتماشى مع المعايير الزراعية. لم تظهر مستويات الكورتيزول في الشعر، وهو مؤشر على الإجهاد، تغييرات كبيرة، مما يشير إلى أن نظام VF لا يسبب إجهادًا طويل الأمد في أي من الفئتين العمريتين. تدعم النتائج جدوى تنفيذ أنظمة VF في قطعان مختلطة الأعمار، مما يعزز استخدام المراعي دون المساس برفاهية الحيوان أو الإنتاجية. يُوصى بإجراء أبحاث إضافية لاستكشاف تأثير توفر العلف على كفاءة VF.
DOI: https://doi.org/10.1093/jas/skae137
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38743503
Publication Date: 2024-01-01
Author(s): Andrea Confessore et al.
Primary Topic: Animal Behavior and Welfare Studies
Overview
The research investigates the adaptability of lactating dairy cows of different ages to a Virtual Fencing (VF) system, which utilizes GPS-enabled collars to replace physical boundaries with virtual ones. The study involved twenty Holstein-Friesian cows, divided into younger (first lactation) and older (>4 lactations) groups, equipped with VF collars and pedometers to monitor their behavior over a series of grazing periods. Key findings indicate that both age groups adapted to the VF system effectively, with no significant differences in activity behavior, milk yield, or long-term stress, as measured by hair cortisol levels. Notably, younger cows received more acoustic warnings, while older cows experienced shorter warning durations during training.
The results suggest that age does not hinder the learning capacity of cows in adapting to VF technology, allowing for the management of mixed-age herds without compromising animal welfare. The study highlights the potential of VF to enhance pasture management in dairy farming by improving grazing efficiency and potentially reducing labor costs. Future research is recommended to explore the impact of forage quality and biomass on the effectiveness of VF systems.
Introduction
The introduction of this research paper emphasizes the importance of enhancing grazing management efficiency for dairy farmers to meet herd needs and high milk quality standards. It highlights the potential of Virtual Fencing (VF) systems as a technological innovation that can replace traditional physical fences, thereby improving herd management, grassland conservation, and animal welfare. VF systems utilize collars equipped with global positioning technology to monitor animal proximity to virtual boundaries, providing acoustic warnings and, if necessary, aversive stimuli to deter boundary crossing. Previous studies indicate that animals can quickly learn to respond to these warnings, demonstrating effective management comparable to electric fencing without adverse effects on behavior, welfare, or milk yield.
The paper also addresses the influence of age on the learning capabilities of cattle in adapting to VF systems. While younger animals generally exhibit higher learning capacities, existing literature presents mixed findings regarding the impact of age on adaptation to VF. The authors note that previous studies have shown younger heifers adapt more quickly than older cows, but the differences in adaptation rates across age groups remain unclear. This study aims to investigate the learning abilities of younger versus older lactating Holstein-Friesian cows under a strip-grazing system with VF, hypothesizing that younger cows will demonstrate faster adaptation, indicated by higher success rates, fewer electrical pulses received, lower long-term stress (measured via hair cortisol content), and less impact on milk yield compared to older cows.
Methods
In this study, the experimental design involved acclimatizing groups of cows to a specific paddock for four half-days, during which they wore collars with deactivated virtual fencing (VF). Following this acclimatization, a training period of seven half-days commenced, during which an electric wire fence was replaced by a virtual boundary. This process was repeated every six days, resulting in four distinct experimental treatment periods (P1 to P4). Starting from the third period (P3), an additional electric wire fence was installed at the back of the paddock to prevent damage to previously grazed areas.
Grass height was monitored approximately every two days using a semi-automated Rising Plate Meter to ensure adequate forage availability, with initial estimates indicating 1.5 tons of dry matter per hectare at the trial’s onset. If any animal breached the virtual boundaries, the protocol dictated that they would not be guided back but allowed to return to the paddock independently. This methodology aimed to assess the effectiveness of virtual fencing in managing grazing behavior while maintaining pasture health.
Results
The “Results” section of the research paper presents the findings derived from the conducted experiments or analyses. Key outcomes are highlighted, showcasing the effectiveness of the proposed methodology or model in addressing the research questions. Statistical significance is often reported, indicating the reliability of the results, with p-values and confidence intervals provided where applicable.
Additionally, the results may include comparative analyses with existing methods, demonstrating improvements in performance metrics such as accuracy, precision, or computational efficiency. Visual aids, such as graphs or tables, are typically employed to illustrate the data clearly, allowing for a straightforward interpretation of the findings. Overall, this section underscores the contributions of the research to the existing body of knowledge and sets the stage for further discussion and implications in subsequent sections.
Discussion
The study investigated the adaptation of lactating Holstein-Friesian cows to a virtual fencing (VF) system, focusing on the differences between younger and older cows. Conducted in the Swiss lowlands, the experiment adhered to Swiss animal welfare guidelines and involved 20 cows divided into two age groups: younger (primiparous) and older (multiparous). Results indicated that both age groups learned to associate acoustic warnings with electrical pulses effectively, with no significant differences in learning performance, stress levels, activity behavior, or milk yields observed between them. The success rate of avoiding electrical pulses increased rapidly during the training period, reaching nearly 100% by day seven, contradicting initial hypotheses that older cows would learn faster.
Additionally, the study found that while younger cows exhibited higher daily step counts and received more acoustic warnings, the overall number of warnings was low across both age groups. Milk yield remained stable throughout the trial, with older cows producing significantly more milk than younger ones, consistent with agricultural norms. Hair cortisol levels, a stress indicator, did not show significant changes, suggesting that the VF system does not induce long-term stress in either age group. The findings support the feasibility of implementing VF systems in mixed-age herds, promoting pasture utilization without compromising animal welfare or productivity. Further research is recommended to explore the impact of forage availability on VF efficiency.