Norges forskningsråd, Fondet for avgiftsmidler på landbruksprodukter, Tine, Geno og DeLaval
Bakgrunn
Prosjektet ble avsluttet i 2022 og vi fortsetter nå (2023) med prosjektet iKu. Vi fokuserer på nye muligheter og utfordringer relatert til melkingsrobot eller automatiske melkings systemer (AMS). I AMS prosjektet etablerte vi nye metoder for overvåkning av helse, reproduksjon og energidekning, og vi utviklet nye fenotyper for avl på rasen Norsk rødt fe. Vi kartla også gårdbrukernes motivasjon for investeringer i melkingsrobot (AMS) og deres tilnærming til denne teknologien.
Mjølkeproduksjonen i Norge har endret seg de siste 20 årene, og flertallet av norske kyr står i besetninger med AMS. Overgang til AMS krever store investeringer og er som oftest assosiert med en markert økning i ytelsen hos kyr i "robotfjøs". Både klima og geografi setter begrensninger for norsk melkeproduksjon. Derfor er vi avhengige av å undersøke dyras helse, reproduksjon og ernæring under mer intensive driftsbetingelser her i Norge.
Melkeproduksjonen er "ryggraden" i norsk matproduksjon. Det er derfor svært viktig at beslutningstagere er kjent med forhold som gjør bønder motivert for og i stand til å foreta de store investeringene som er nødvendig for overgangen fra konvensjonelle melkings-systemer til AMS.
Dette var bakgrunnen for prosjektet: «New approaches for management and breeding of dairy cows, in automatic milking systems (NFR nr. 244231)». Prosjektet hadde en grunnfinansiering på 22 millioner kroner. I tillegg har prosjektet fasilitert to "næringsstipendiater" med et samlet budsjett på 14 millioner kroner: «Udder health and somatic cell count in automatic milking systems (NFR nr. 249158)» og «Efficient, hygienic and cow-friendly milking of dairy cows in automatic milking systems (NFR nr. 249159)» .
I disse tre prosjektene har forskere fra samfunnsvitenskap, husdyr- og veterinærvitenskap, matematikk, fysikk og kjemi jobbet sammen for å kartlegge og bedre forholdene til folk og fe i norsk mjølkeproduksjon.
Målsetninger
Hovedmålet med de tre prosjektene har vært å kartlegge forhold rundt omlegging til AMS samt å utvikle nye fenotyper og metoder for overvåkning av helse, reproduksjon og energidekning hos melkeku.
Resultater
Prediksjon av energibalanse
Vi har beregnet kyrnes energibalanse, som er differansen mellom fôropptak og energibehov, ved hjelp av innholdsstoffer i melka. Vi har brukt Fourier-transform infrared (FTIR) spektroskopi av melk og sammenholdt dette med fôropptak fra fôringsforsøk ved Senter for husdyrforsøk (SHF), NMBU.
Spektroskopi kan brukes til å estimere kjemisk sammensetning og hver melkeprøvemåling utgjør et spekter som består av rundt 1000 forskjellige variabler. Informasjonen i disse variablene sier mye om kuas energistatus. Ved hjelp av denne teknologien og ved å dele opp laktasjonsperioden kunne vi rapportere om en forklaringsgrad ved våre modeller som ikke har blitt oppnådd tidligere.
Resultatene er publisert i Journal of Dairy Research:
Fôring
Vi har testet mulighetene til å justere tildelt kraftfôrmengde ut fra ytelsen ved hver melking. Forsøkene har vist at presisjonsfôring av NFR kyr er mulig i AMS, men at det er utfordrende å lage robuste styringssystem for dette. Resultatene tyder på at det er enklere å gjennomføre dynamisk fôring for andrekalvskyr og eldre kyr enn førstekalvskyr fordi eldre kyr har et mer forutsigbart fôropptak.
I løpet av prosjektperioden er følgende kongressartikkel publisert:
Dynamic feeding of dairy cows in automatic milking systems.
Ferneborg. S., H. Steinshamn, E. Prestløkken
Proceedings of the 9th Nordic Feed Science Conference, Uppsala, Sweden
2018
I tillegg til har data fra prosjektet blitt brukt i to mastergrader ved IHA, NMBU:
Preklinisk ketose og eggstokkaktivitet
Utgangspunktet for denne delen av prosjektet er at både mjølkeproduksjon, subklinisk ketose og reproduksjonsevne hos mjølkekyr er sterkt påvirket av energistatusen de første ukene etter kalving.
det er mulig å predikere den prosentvise andelen av fettsyrer i mjølkefettet ved hjelp av FTIR spektroskopi av melk. Dette har vi relatert til
a) Tidspunktet for oppstart av hormonproduksjonen i eggstokkene etter kalving
b) Innholdet av BHB (betahydroxybutyrat) i blodet hos kyrne.
Resultatene er publisert i Journal of Dairy Science og Foods:
The relationship between fatty acid profiles in milk identified by Fourier transform infrared spectroscopy and onset of luteal activity in Norwegian dairy cattle
A.D. Martin, N.K. Asfeth, A. Kohler, Å. Randby, A. Waldmann, M. Ekenes, G. Dørum, I. Måge, O. Reksen
J., Dairy Sci. . 98:5374–5384
2015
Exploring Dry-Film FTIR Spectroscopy to Characterize Milk Composition and Subclinical Ketosis throughout a Cow’s Lactation
Amira Rachah, Olav Reksen, Valeria Tafintseva, Felicia Judith Marie Stehr, Elling-Olav Rukke, Egil Prestløkken, Adam Martin, Achim Kohler and Nils Kristian Afseth.
Foods, 10, 2033. https://doi.org/10.3390/foods100920332021
Prediksjoner av subklinisk ketose ved hjelp av fettsyresammensetningen har også vært grunnlaget for en mastergrad ved, NMBU:
Jurhelse hos mjølkekyr
Subklinisk (usynlig) mastitt er ofte det viktigste smittereservoaret for mastittbakterier i besetningen. Derfor har vi laget en metode for å bruke online celletallsmålere (OCC) til å diagnostisere kyr med subklinisk mastitt. Videre har vi etablert en matematisk modell som predikerer overføring av smitte fra ku til ku i AMS. Denne transmisjonsmodellen kan brukes til å forutsi fremtidig prevalens av subklinisk mastitt i besetningen.
Følgende vitenskapelige arbeider bygger på dette arbeidet:
Deterministic modeling of the transmission dynamics of intramammary infections
Rachah, Amira; Dalen, Gunnar; Nørstebø, Håvard; Reksen, Olav; Barlow, John W
Conference Series 2018; Volum 1132.
2018
Multiphase modeling of intramammary infections caused by Corynebacterium species.
Rachah, Amira; Dalen, Gunnar; Nørstebø, Håvard; Reksen, Olav; Barlow, John W.
Conference Series 2018; Volum 1132.
2018
The detection of intramammary infections using online somatic cell counts
Dalen G., Rachah A., Nørstebø H., Schukken Y.H. Reksen O., J.
Dairy Sci. 2019. 102:1–11
2019
Transmission dynamics of intramammary infections caused by Corynebacterium species
Dalen G., Rachah A., Nørstebø H., Schukken Y.H., Gröhn Y.T., Barlow J.W., Reksen O, J
Dairy Sci. 2018. 101:472-479
2018
Dynamics of somatic cell count patterns as a proxy for transmission of mastitis pathogens
Dalen G., Rachah A., Nørstebø H., Schukken Y.H. Reksen O.
J. Dairy Sci.
2019
Optimalisering av mjølkingsprosessen vil bedre jurhelsa og dermed dyrevelferden i besetningene. Vi har gjennomført funksjonstester av AMS under melking. Vi har brukt celletall og evaluering av spenespissen til å studere hvorvidt melking foregår på en skånsom måte.
Vi har sammenlignet disse jurhelseparameterne med data for melkestrøm, vakuumnivå og melketid. Tradisjonelt har disse parameterne blitt målt med spesialutstyr gjennom tidkrevende prosedyrer. Med vår tilnærming kan vi bruke data akkumulert av AMS-systemet. Dette vil ha betydning for fremtidig rådgiving av bønder.
I denne delen av prosjektet har vi publisert tre vitenskapelige arbeider:
Hvordan kan data fra AMS brukes i storfeavl?
I AMS registreres det rutinemessig store mengder objektive og nøyaktige mål ved hver melking. Ved å kombinere data fra AMS og tilhørende sensorer med data fra Kukontrollen har vi beregnet mer presise avlsverdier for flere egenskaper som er viktige i NRF sitt avlsarbeid. I prosjektet har vi undersøkt en rekke ulike egenskaper relatert til utmjølking, lynne, effektivitet i roboten og jurhelse basert på data fra AMS.
Vi har dermed nye fenotypiske mål og egenskaper med høyere arvegrad. Som nye fenotypiske mål på jurhelse ble OCC funnet å ha en sterk genetisk sammenheng med dagens jurhelsemål. Vi har også vist at nye fenotyper for utmelking, lynne og jurhelse kan brukes for å beregne avlsverdier for NRF.
I denne delen av prosjektet har vi produsert følgende vitenskapelige publikasjoner:
A genetic study of new udder health indicator traits with data from automatic milking systems
Wethal, Karoline Bakke, M. Svendsen and B. Heringstad
Journal of Dairy Science 2020; Volume 103, 7188-7198
2020
Are farmer assessed temperament, milking speed, and leakage genetically the same traits in automatic milking systems and traditional milking systems?
Wethal, Karoline Bakke, M. Svendsen and B. Heringstad
Journal of Dairy Science 2020; Volume 103, 3325-3333
2020Data fra AMS-prosjektet har også blitt brukt til følgende mastergrader innen husdyravl ved Instiutt for husdyr og akvavitenskap:
Politikk og teknologioverføring:
Teknologioverføring omfatter også bondens motivasjon til å adaptere AMS og tilhørende teknologi. Våre undersøkelser viser at bonden investerer i AMS for å øke livskvalitet og for å få et framtidsrettet melkebruk. Bøndene har lagt vekt på å få en mer fleksibel arbeidsdag, lettere fysisk arbeid og at AMS øker sannsynligheten for at bruket skal bestå som et melkebruk. Investeringene er i liten grad begrunnet i ønsker om å maksimere økonomisk resultat.
Summen av alle investeringene på enkeltbrukene, melkerobotens kapasitet og endringer i politiske reguleringer for å gjøre investeringene økonomisk bærekraftige, har forandret den norske melkeproduksjonen. Melkeroboten er med andre ord en viktig driver i utviklingen. Andre faktorer som tilgang til jord og melkekvote er også viktig. Faktorer relatert til omlegging til AMS er diskutert i følgende publikasjoner:
Data fra denne delen av prosjektet har blitt brukt som ledd i masterstudiet ved Ruralis Norges Tekniske og Naturvitenskapelige Universitet (NTNU) i form av en mastergrad:
HMS i melkeproduksjonen
For HMS er noen av hovedfunnene at den største endringen roboten fører med seg er fleksibiliteten den gir bonden. Melkeroboten har endret hva bonden bruker arbeidstimene på, da omlegging til robot ofte fører til økt produksjon, både med tanke på areal og melkekvote. Derfor reduserer ikke AMS arbeidsmengden, men den fører til en forskyvning i hva tiden brukes til. AMS har gitt bøndene mulighet for normal arbeidstid og en mer «moderne livsstil».
Roboten har også skapt utfordringer for bonden på ulike vis, med blant annet en økt produksjon, større gjeld, en mer digital og teknologisk arbeidshverdag. Melkeroboten oppleves av et flertall som noe positivt, viser en spørreundersøkelse om er gjennomført i dette prosjektet:
Data fra denne delen av prosjektet har også blitt brukt som ledd i masterstudiet i økonomi- og administrasjon ved Norges Handelshøyskole (NHH), i form av to mastergrader:
Lønnsomhetsundersøkelser viser at brukene må ha 35-40 kyr før AMS blir mer lønnsom enn konvensjonelt mjølkesystem. Lønnsomheten viser seg først etter en startperiode på om lag fire år:
I denne delen av prosjektet har vi også sammenlignet bøndenes velvære og ku-velferd i en rekke besetninger. Høy jobbtilfredsstillelse og driftsutbygging kan knyttes til bedre dyrevelferd.
Betydning/Nytteverdi
Spektorskopi av melk: Resultater fra prosjektet viser at fôropptak, energibalanse, reproduksjonsevne og enkelte sjukdommer som ketose kan predikeres ved bruk av FTIR spektroskopi av melk. En sensor for mjølkas sammensetning og kvalitet på gården er derfor ventet å kunne bidra til bedre ressursutnyttelse, og den vil bli et viktig fremtidig verktøy i avlsarbeidet. I det videre arbeidet med å implementere denne typen sensorer på gård, vil den teknologiske utviklingen av selve sensorsystemene være viktig.
Presisjonsfôring er et konsept som muliggjøres i AMS på grunn av fortløpende registrering av produksjon og mulighet for rask justering av fôrtildeling. Våre resultater er et viktig fundament for videre arbeid på området.
Subklinisk mastitt: Våre metoder viser at gårdbrukerne kan bruke celletallsmåleren både til å plukke ut kyr for prøvetaking til bakteriologisk dyrkning, og til å følge med på utviklingen av subklinisk mastitt i besetningen. Framskrivings-modellen kan brukes til å forbedre rutiner og evaluere effekten av tiltak i besetningen.
Funksjonstestene viser at flere parametere som opptas under melking i AMS (melkestrøm, melkehastighet etc.) kan brukes i jurhelsearbeidet, og TINE vil implementere resultatene fra prosjektet i tilknytning til bondens styringsverktøy.
Storfeavl: Vi har vist at data fra AMS kan brukes for å beregne avlsverdier. Geno vil ta i bruk kunnskapen og implementere dette i beregning av avlsverdier så snart et system for rutinemessig innsamling av alle data fra AMS er på plass.
Politikk, HMS og teknologioverføring: Politiske virkemidler er en del av rammevilkårene for melkebøndene og deres beslutning om å investere i AMS, og vi har dokumentert sammenhenger mellom enkeltbondens beslutning om å investere i AMS og samfunnsmessige konsekvenser. Vi har dokumentert hvordan AMS påvirker bondens hverdag og trivsel (HMS). Prosjektet har gitt oss et godt kunnskapsgrunnlag om hvordan mjølkeroboten påvirker økonomien og arbeidshverdagen til bonden.
En viktig del av teknologioverføringen er å sikre kompetanse på anvendelse av data som kan genereres gjennom AMS. Både bønder og rådgivere må ha nødvendig kompetanse for at beslutningsstøtteverktøy skal bli gode og bli anvendt.
I 2020 ble det disputeret for følgende tre doktorgrader fra prosjektet ved NMBU:
Prosjektdeltakere
Åshild Taksdal Randby
Tidligere forsker
Amira Rachah
Tidligere postdoktor
Karoline Bakke Wethal
Tidligiere ph.d.-student
Gunnar Dalen
Tidligere ph.d.-student
Håvard Nørstebø
Tidligere ph.d.-student
Dan Christoffer Jansen
Tidligere ph.d.-student
Eksterne deltakere
Publikasjoner
Stay in dairy? Exploring the relationship between farmer wellbeing and farm exit intentions
Bjørn Gunnar Hansen
Journal of Rural Studies, Vol. 92 s. 306-315
2022
Specification Search in Structural Equation Modeling (SEM): How Gradient Component-wise Boosting can Contribute
Hansen, Bjørn Gunnar og Olsson, Ulf Henning,
Structural Equation Modeling: A Multidisciplinary Journal, 29:1, 140-150
2021
Automatic milking systems and farmer wellbeing–exploring the effects of automation and digitalization in dairy farming
Hans, Bjørn Gunnar; Bugge, Caroline Tandberg og Skibrek, Pernille Kristine,
Journal of Rural Studies Vol. 80 s. 469-480
2020
Fourier transform infrared spectroscopy of milk samples as a tool to estimate energy balance, energy- and dry matter intake in lactating dairy cows
Amira Rachah, Nils Kristian Afseth, Valeria Tafintseva, Adam Dunstan Martin, Egil Prestløkken, Sabine Ferneborg, Achim Kohler and Olav Reksen
Journal of Dairy Research
2020
The political robot – The structural consequences of automated milking systems (AMS) in Norway
Vik, Jostein, Stræte, Egil Petter, Hansen, Bjørn Gunnar, Nærland, Torfin
NJAS - Wageningen Journal of Life Sciences Article, 2020, Vol 90-91.
2020
A genetic study of new udder health indicator traits with data from automatic milking systems
Wethal, Karoline Bakke, M. Svendsen and B. Heringstad, Journal of Dairy Science 2020; Volume 103, 7188-7198
Bonden, familien og melkeroboten – en ny hverdag
Renate Marie Butli Hårstad
Ruralis Rapport nr 2/2019, ISSN 1503-2035.
2019
Factors associated with milking-to-milking variability in somatic cell counts in an automatic milking system.
Nørstebø, H., Dalen, G., Rachah, A., Heringstad, B., Whist, A.C., Nødtvedt, A., Reksen, O., Preventive Veterinary Medicine, 2019
Large-scale cross-sectional study of relationships between somatic cell count and milking-time test results in different milking systems.
Nørstebø, H., Rachah, A., Dalen, G., Østerås, O., Whist, A.C., Nødtvedt, A., Reksen, O
Preventive Veterinary Medicine, 2019
2019
Dynamics of somatic cell count patterns as a proxy for transmission of mastitis pathogens
Dalen G., Rachah A., Nørstebø H., Schukken Y.H. Reksen O.
J. Dairy Sci.
2019
The detection of intramammary infections using online somatic cell counts
Dalen G., Rachah A., Nørstebø H., Schukken Y.H. Reksen O.
J., Dairy Sci. 2019. 102:1–11
2019
Farmer welfare and animal welfare - Exploring the relationship between farmer’s occupational well-being and stress, farm expansion and animal welfare.
Hansen, Bjørn Gunnar og Østerås, Olav,
Preventive Veterinary Medicine 170
2019
Genetic analyses of novel temperament and milkability traits in Norwegian Red cattle based on data from automatic milking systems
Wethal, Karoline Bakke and Heringstad, Bjørg,
Journal of Dairy Science (JDS) 2019; Volume 102. 8221-8233
Milkflow data collected routinely in an automatic milking system: an alternative to milking-time testing in the management of teat-end condition?
Nørstebø, H., Rachah A., Dalen, G., Rønningen, O., Whist, A.C., Reksen, O.
Acta Veterinaria Scandinavica 2018
2018
Profitability on dairy farms with automatic milking systems compared to farms with conventional milking systems.
Hansen, Bjørn Gunnar, Hans Olav Herje and Jonas Høva
International Food and Agribusiness Management Review
2018
Deterministic modeling of the transmission dynamics of intramammary infections
Rachah, Amira; Dalen, Gunnar; Nørstebø, Håvard; Reksen, Olav; Barlow, John W
Conference Series 2018; Volum 1132
2018
Multiphase modeling of intramammary infections caused by Corynebacterium species.
Rachah, Amira; Dalen, Gunnar; Nørstebø, Håvard; Reksen, Olav; Barlow, John W.
Conference Series 2018; Volum 1132
2018
Transmission dynamics of intramammary infections caused by Corynebacterium species
Dalen G., Rachah A., Nørstebø H., Schukken Y.H., Gröhn Y.T., Barlow J.W., Reksen O
J. Dairy Sci. 2018. 101:472-479
2018
Dynamic feeding of dairy cows in automatic milking systems.
Ferneborg. S., H. Steinshamn, E. Prestløkken
Modelling and dynamics of intramammary infections caused by Corynebacterium species
Rachah, A.; Dalen, G.; Reksen, O.; Nørstebø, H. og Barlow, J.W.
The Social Robot: A Study of the Social and Political Aspects of Automatic Milking Systems
Stræte, Egil Petter, Vik, Jostein og Hansen, Bjørn Gunnar
International journal on food dynamics
2017
Robotic milking-farmer experiences and adoption rate in Jæren, Norway
Bjørn Gunnar Hansen
October 2015 Journal of Rural Studies
2015
Change management in dairy farming
Bjørn Gunnar Hansen og Anne Moxness Jervell
The International Journal of Sociology of Agriculture and Food Publishing Home
2015
The relationship between fatty acid profiles in milk identified by Fourier transform infrared spectroscopy and onset of luteal activity in Norwegian dairy cattle
A.D. Martin, N.K. Asfeth, A. Kohler, Å. Randby, A. Waldmann, M. Ekenes, G. Dørum, I. Måge, O. Reksen
J., Dairy Sci. . 98:5374–5384
2015
Doktorgradsavhandlinger
Masteroppgaver
Success with AMS. A quantitative study of what determines success of farmers using Automatic Milking Systems (AMS) in Norway
Bugge, Caroline Tandberg; Skibrek, Pernille Kristine
Masteroppgave
2019
Forskjeller i celletall og andre mastittindikatorer fra melkeroboten i to seleksjonslinjer av NRF
Heringstad, Mari
Masteroppgave
2018
Bonden og melkeroboten. Brukeres domestisering av en ny teknologi
Egseth, Kine Ariela
Masteroppgave
2018
Lønnsomhet i AMS besetninger.
Herje, Hans Olav Aas; Høva, Jonas
Masteroppgave
2017
Effekt av høstetidspunkt og fôringsregime på tyggetid hos melkekyr i automatiske melkesystem
Holte, Karoline
Masteroppgave
2017
Forslag til nye egenskaper for lynne på Norsk Rødt Fe i data fra automatiske melkesystemer
Helmsgård, Stine
Masteroppgave
2017
Fôring av melkekyr etter en standard laktasjonskurve sammenlignet med en dynamisk tilnærming av laktasjonskvurven
Lindstrøm, Kenneth Solheim
Masteroppgave
2017
Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) for detection and quantification of milk components for cattle health monitoring
Stehr, Felicia Judith Marie
Masteroppgave
2017
Nyheter
Gemini.no 20. juli 2023
Melka avslører «usynlig» sykdom hos kyr
TU.no 17. juni 2019
Robotisering av fjøset kan gi bedre ku-helse
Podkastepisode fra
Landbruk.no på øret,
mars 2019
Melkerobot: Slik er det å være ku i det moderne fjøset
Ruralis 9. november 2017
Melkerobotbønder mer tilfreds med HMS, ferie og fritid
forskning.no 8. mai 2017
Ny sensor skal følge med på kuas helse
Kronikk på forskning.no
18. januar 2016
Avler fram morgendagens kyr
NRK Dagsrevyen 21
1. september 2016
Ku-velferd
NRK Schrödingers katt 2016