Newest publications
Etablierung und Vernetzung digital-gestützter Systeme auf Pferdebetrieben unter Berücksichtigung der betriebswirtschaftlichen Optimierung
(2024) Speidel, Linda Thurid; Dickhöfer, Uta
Das Management eines pferdehaltenden Betriebs umfasst eine Vielzahl arbeitswirtschaftlicher Herausforderungen. Dazu zählen unter anderem die zeitintensiven Arbeitsabläufe, das notwendige Kundenmanagement in Pensions- und Schulpferdebetrieben sowie die begrenzte Verfügbarkeit von Fachkräften. Auf Ackerbau- und Veredelungsbetrieben wird der Nutzen der Digitalisierung bereits wahrgenommen, da deren Einsatz unter anderem Potenzial zur Zeitersparnis und Arbeitserleichterung bietet. Obgleich des genannten Potenzials sind Pferdebetriebe bisher wenig digitalisiert und technisiert, die Grundversorgung erfolgt meist manuell. Im Rahmen dieser, im Projekt „Digitale Wertschöpfungsketten für eine nachhaltige kleinstrukturiert Landwirtschaft“ (DiWenkLa) angefertigten, Forschungsarbeit wurde daher untersucht, welche Möglichkeiten der Digitalisierung bisher genutzt werden und unter welchen Voraussetzungen die einzelnen Systeme in Pferdebetrieben etabliert werden können. Des Weiteren wurde analysiert, welche Auswirkungen der Einsatz dieser Systeme auf den Arbeitszeitbedarf im Pferdebetrieb hat und welche Informationen über Schnittstellen zwischen den Systemen ausgetauscht werden können. Dafür wurden von März 2020 bis Oktober 2023 Experteninterviews, (Arbeitszeit-)Beobachtungen und Online-Befragungen durchgeführt.
Zunächst wurden die vorhandenen Möglichkeiten der digitalen Technisierung auf Pferdebetrieben in der Fütterung von Rau- und Krippenfutter, der Entmistung und Einstreu, der Gesundheits- und Sicherheitsüberwachung sowie der Kommunikation und dem Betriebsmanagement untersucht. Der Schwerpunkt lag auf den Voraussetzungen, die erfüllt sein müssen, um ausgewählte digital-technische Systeme auf den Betrieben zu etablieren. Zu diesem Zweck wurden Beobachtungen und Befragungen bei pferdehaltenden Betrieben (N=1235) und den Kooperationspartnern aus der Industrie des Projekts DiWenkLa durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Einbindung digital-technischer Systeme von der Investitionsbereitschaft der Betriebsleitenden, der stabilen Internetverbindung, einer verfügbaren Stromversorgung in den Stallgebäuden (Steckdosen) und dem vorhandenen Haltungssystem (z. B. Einzel- oder Gruppenhaltung sowie Gliederung der Haltung in Funktionsbereiche) abhängt. Auf den an einer Online-Befragung teilnehmenden Pferdebetrieben (N=451) wurden Kameras zur Sicherheits- (30,8 %) und Gesundheitsüberwachung (22,6 %) sowie Software für die Kundenkommunikation (24,8 %) und das Betriebsmanagement (13,7 %) eingesetzt. Die automatisierte Fütterung von Krippenfutter (9,3 %) und Raufutter (7,3 %) war selten vorhanden. Eine Gliederung der Haltung in Funktionsbereiche führte zu einem vermehrten Einsatz digital-technischer Systeme. Als Gründe gegen den Einsatz neuer digital-technischer Systeme wurden von den 207 teilnehmenden Betriebsleitenden die fehlenden Finanzmittel, der unbekannte wirtschaftliche Nutzen sowie der Kontaktverlust zu den Tieren genannt. In Anlehnung an die vorliegenden Ergebnisse erscheint eine erneute Erhebung der vorhandenen Systeme auf Pferdebetrieben sinnvoll, um etwaige Veränderungen im Verlauf der Zeit abzubilden und die Gründe für die Investition in neue digital-technische Systeme zu ermitteln. Des Weiteren sollte untersucht werden, ob Einsteller bei einem höheren Digitalisierungsgrad im Pferdebetrieb bereit sind, einen höheren Pensionspreis zu bezahlen. Zu diesem Zweck könnte die Zahlungsbereitschaft beim Einsatz von z. B. Futterautomation und intelligenten Kameras zur Gesundheitsüberwachung abgefragt werden.
Des Weiteren wurde analysiert, welche betriebswirtschaftlichen Vorteile die auf den Pferdebetrieben etablierten, digital gesteuerten Systeme mit sich bringen können. Dazu wurden die möglichen Auswirkungen der Digitalisierung auf den Arbeitszeitbedarf für verschiedene Arbeitsabläufe wie die Fütterung, Entmistung und Hütesicherheit untersucht. Dies wurde durch Zeiterfassungen mit und ohne den Einsatz der Systeme sowie mit Hilfe von Online-Befragungen (N=1014) und Experteninterviews (N=16) realisiert. Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen bei der Einzelhaltung von Pferden eine potenzielle Arbeitszeitersparnis in der Fütterung und Entmistung von bis zu 65 % durch eine automatisierte Fütterung von Rau- und Krippenfutter und den Einsatz von mobiler Technik, wie beispielsweise einem Hoflader. Zudem kann der Einsatz dieser Systeme auch dazu führen, dass die benötigte Arbeitszeit in anderen Arbeitsabläufen sinkt. Ein Beispiel hierfür ist der Einsatz einer automatisierten Fütterung, welcher zu einer geringeren Arbeitszeit in der Kundenkommunikation führte. Dies wurde in den durchgeführten Datenerhebungen dadurch begründet, dass gewünschte Änderungen in der Rationsgestaltung automatisiert erfolgen und somit nicht persönlich kommuniziert werden müssen. Darüber hinaus lassen sich durch eine digitale Absprache und die Dokumentation wesentlicher Arbeitsschritte und Änderungen in den Abläufen sowie Kundenwünschen Fehler reduzieren und Missverständnisse vermeiden. Auf Basis der Ergebnisse sollten die Abfragen der Arbeitszeitbedarfe der Arbeitsabläufe mit exakten und vorgegebenen Werten wiederholt und teilweise ergänzt werden. Dies betrifft z. B. den Zeitbedarf für das Betriebsmanagement, die Tierkontrolle und den Weidegang. Dadurch können die vorhandenen Kalkulationsgrundlagen aktualisiert und das Bewusstsein der Betriebsleitenden für teils unbeachteten Arbeitszeitaufwand geschärft werden. Dieser kann wiederum durch den Einsatz von digital-technischen Systemen reduziert werden.
Darüber hinaus wurde ein Konzept für eine Schnittstelle für digitale Systeme für Pferdebetriebe entwickelt, um den Datenaustausch zwischen Systemen zu vereinfachen und somit die Übersichtlichkeit der verschiedenen Informationen aus den eingesetzten Technologien zu optimieren sowie zusätzliche Zeitersparnis zu gewährleisten. Dazu wurden mittels Experteninterviews (N=20 Experten) die auszutauschenden Informationen zwischen Systemen für die Fütterung, die Entmistung und Einstreu, die Gesundheits- und Sicherheitsüberwachung sowie das Betriebsmanagement und die Kommunikation identifiziert, um eine verbesserte Übersicht für die Betriebsleitenden zu gewährleisten. In diesem Kontext wurde der Datenaustausch zwischen Futterautomationen und Kommunikationssoftware als besonders relevant hervorgehoben. Je nach Bedarf können die Informationen aus dem Datenaustausch transparent an die Kunden (z. B. Einsteller) weitergegeben werden. Eine Online-Befragung ergab, dass die Mehrheit (57,2 %) aller Teilnehmenden (N=451) Interesse an einer Vernetzung der Systeme zeigt. In zukünftigen Untersuchungen könnten zum einen die Gründe für das Interesse an einer Vernetzung analysiert werden, da bisher lediglich die Gegenposition untersucht wurde (d.h. Gründe gegen das Interesse an der Vernetzung). Zum anderen könnte die Einbindung weiterer Systeme neben den genannten geprüft werden, insbesondere die Anbindung der vorhandenen Hardware (z. B. Solarien, Aquatrainer) an das Internet und die (standardisierte) Programmierung der Schnittstelle, um z. B. eine unkomplizierte und transparente Abrechnung der Nutzung zu ermöglichen.
Die Etablierung und Vernetzung digital-technischer Systeme in Pferdebetrieben ist bei erfüllbaren Voraussetzungen als sinnvoll anzusehen, da sie eine Arbeitszeiteinsparung generieren, eine Entlastung der Arbeitskräfte ermöglichen, die Kommunikation verbessern und das Betriebsmanagement sowie die Sicherheits- und Gesundheitskontrolle der Tiere vereinfachen. Diese Faktoren sind neben der Beachtung und Verbesserung des Tierwohls für eine nachhaltige, zukunftsfähige Pferdehaltung unabdingbar.
Connecting resonance theory with social-ecological thinking: Conceptualizing self-world relationships in the context of sustainability transformations
(2025) Brossette, Florian; Bieling, Claudia
Relationships and interactions between humans and their environment play an important role in sustainability transformations. However, their conceptualization remains a big challenge in current social-ecological research. We propose resonance theory by the German sociologist Hartmut Rosa as a fruitful framework to advance social-ecological thinking. Resonance theory investigates the quality of the relationships between self and world and scrutinizes their relevance for transformations.
To illustrate the potentials of resonance theory, we use a vignette approach to cases of landscape stewardship initiatives in the Black Forest Biosphere Reserve in Germany.
In distinguishing between self and world and highlighting the role of relationships, resonance theory brings ontological and epistemological clarity, while overcoming a strict dichotomy between social and ecological. We find that resonance theory provides a much needed framework to describe how system-wide transformations emerge from interactions and out of relationships at the individual level.
We argue that resonance theory contributes to social-ecological systems thinking by adding the notion of uncontrollability in transformations and shifting the debate on agency towards relationships.
Synthesis and applications: This paper demonstrates the meaningfulness of relational paradigms for real-world transformations in theory and practice.
Rumen fermentation, microbial protein synthesis, and nitrogen balance in tropical cattle fed cultivated forages
(2024) Sainz-Sanchez, Pedro Alan; Dickhöfer, Uta
Over the past decade, extensive research has focused on the role of cultivated forages in cattle diets and their effects on animal performance, particularly in terms of milk yield and daily live weight gain. Despite this progress, there remains a scarcity of information regarding the dietary factors influencing the efficiency of ruminal microbial crude protein (MCP) synthesis and nitrogen (N) balance in tropical cattle fed on cultivated forages. In the Tropics and Subtropics, a variety of non-structural carbohydrate (NSC) sources are commonly used as energy supplements for tropical cattle. Current advancements in ruminant nutrition highlight the need for a deeper understanding of the complex interactions between the type of NSC, the kinetics of starch degradation, and the timing of supplementation, particularly in the context of high-quality forage diets. Hence, the overall objective of the thesis was to comprehensively understand the dietary factors influencing the rumen MCP synthesis and N balance in tropical cattle fed on high-quality and low-quality cultivated forages.
This doctoral thesis hypothesized that the rumen MCP synthesis and the N balance in tropical cattle are mainly affected by the crude protein (CP) and fiber concentrations of cultivated forages. It was further hypothesized that dietary factors such as the supplementation of NSC, type of NSC, and time of supplementation influence the nutritional quality of cultivated forages and affect the rumen MCP synthesis and excretion in tropical cattle. Overall, one in vitro and two in vivo studies were conducted to investigate the proposed hypotheses.
In the first in vivo study (Chapter 2), three forage grass species (Cenchrus purpureus, Chloris gayana, and Urochloa brizantha), grown alone or intercropped with a forage legume (Dolichos lablab), were evaluated to determine feed intake, digesta passage rates, rumen MCP synthesis, and N balance in Boran steers. The results showed similar duodenal MCP flow, MCP synthesis efficiency, and digesta passage rates in steers fed different forage grasses, whether grown alone or intercropped. Minor variations in dry matter (DM) intake largely drove increased N intake, fecal N excretion, and N balance, particularly when no significant differences in the chemical composition of the forage grass species were observed.
The in vitro study (Chapter 3) evaluated the interactions between tropical forage grasses (Urochloa humidicola and Urochloa mutica) and forage legumes (Desmodium uncinatum, Stylosanthes guianensis, and Mucuna pruriens) and their effects on in vitro total gas production (TGP), short-chain fatty acids (SCFA) concentration and profile, and MCP synthesis. For this, various forage-legume mixtures were prepared by varying the ratios of forage legume to forage grass (75:25 or 25:75 on DM basis). Results indicated that in vitro TGP, short-chain fatty acids concentration and profile, and MCP synthesis were influenced by CP concentration, CP degradation extent, and the fermentation of both structural and NSC of the forages. Additionally, supplemental CP and NSC, influenced in vitro TGP and MCP synthesis.
The second in vivo study (Chapter 4) evaluated the use of corn and oat, differing in extent and rate of ruminal starch degradation as NSC sources (i.e., corn- and oat-based concentrate mixtures), supplemented to lactating Brown Swiss cows before or after grazing on an alfalfa-ryegrass sward. The study measured feed intake, rumen MCP synthesis, nutrient digestibility, N partitioning, and milk performance. Supplementing corn-based concentrate mixture after grazing and oat-based concentrate mixture before grazing improved the efficiency of MCP synthesis, milk performance, and efficiency of N use in grazing lactating dairy cows. The effects of NSC supplementation were influenced by the interdependent interactions of starch concentrations of NSC sources, their ruminal degradation kinetics, and the timing of supplementation.
The findings of the present thesis, supported by existing literature, demonstrate that cultivated tropical forages can provide sufficient N compounds to support rumen MCP synthesis, meeting the CP requirements of tropical cattle without negatively affecting DM intake, nutrient digestibility, N balance, or overall animal performance. Although CP concentration of the cultivated forages is a key factor influencing rumen MCP synthesis and N balance in tropical cattle, this perspective overlooks important aspects such as the distinction between rumen degraded protein and rumen undegraded protein which provide a clearer representation of CP degradation and utilization at both, the ruminal and post-ruminal levels.
The CP concentration in cultivated tropical forages is not the only factor affecting N balance; other nutritional factors, such as energy concentration, neutral detergent fiber, and acid detergent fiber concentrations, also play a crucial role. Specifically, the energy concentration of the forage affects the capture of N by ruminal microbes, while the concentrations of neutral detergent fiber and acid detergent fiber influence the available energy in the forage, thereby impacting overall N utilization in tropical cattle.
The interaction between the time of supplementation and the type of NSC source influences the synchronization of N and energy in the rumen. The response to NSC supplementation is influenced by the timing of supplementation and the degradation rates of CP and carbohydrates in both the forages and NSC sources.
In the context of the results presented in the present thesis and the existing literature, cultivated tropical forages not only enhance protein nutrition and performance in tropical cattle but may also contribute positively to environmental sustainability. For instance, reducing urinary and fecal N excretion helps limit excessive N release into the environment. Additionally, intercropping forage legumes with grasses can enhance soil fertility and improve soil structure. However, further research is required to assess overall system sustainability and to develop comprehensive feeding strategies for tropical cattle in the Tropics and Subtropics.