روشنایی طولانی-روز در مزارع لبنیات

روشنایی طولانی-روز در مزارع لبنی: استراتژی دقیق با استفاده از "دستورالعمل های سبک" برای افزایش رشد تلیسه و سود دهی مزرعه

در سیستم‌های کشاورزی فشرده مدرن، کنترل محیطی بسیار فراتر از دما و رطوبت است.نور-یک-عامل محیطی که اغلب نادیده گرفته می‌شود-به‌عنوان ابزاری پیشرفته-برای افزایش رفاه حیوانات و باز کردن پتانسیل تولید در حال ظهور است. از جمله این ابزارها،روشنایی طولانی-روزنشان دهنده یک استراتژی مدیریت زیست محیطی مبتنی بر نظریه دوره نوری است. با وجود بیش از چهل سال تحقیق، کاربرد سیستماتیک و ارزش درک شده آن در پرورشتلیسه های جایگزین(در حال توسعه تلیسه ها و گوساله ها) یک "رگ غنی" تا حد زیادی دست نخورده باقی می ماند. این مقاله به اصول علمی، پروتکل‌های پیاده‌سازی و مزایای اقتصادی LDL می‌پردازد و چارچوب تصمیم‌گیری{1}}برای مزارع با هدف دستیابیمدیریت محیط نور دقیق.

"Long{0}}Day Lighting" چیست؟

روشنایی طولانی-روزصرفاً درباره "روشن نگه داشتن چراغ ها برای مدت طولانی" نیست. این یک برنامه تنظیم دقیق ریتم بیولوژیکی است که به طور خاص گاوهای شیری (به ویژهتلیسه های جایگزیندر مرحله رشد) با16 تا 18 ساعتنور مصنوعی یکنواخت و پایدار در روز (شدت هدف160-215 لوکس)، به دنبال آن6 تا 8 ساعتتاریکی مداوم (که در آن شدت نور باید کاملاً کمتر باشد10-40 لوکس) [1]. این چرخه «روشن-تاریکی، روزهای طولانی طبیعی تابستان را تقلید می‌کند، با هدف تنظیم فعال ترشح هورمون‌های اصلی مرتبط با رشد و تولیدمثل از طریق مسیر شبکیه-هیپوتالاموس.

تمرکز اصلی آن بر رویتلیسه های جایگزین از پس از{0}}از شیر گرفتن تا قبل از اولین تولید مثل. برخلاف طرح‌های دوره نوری برای گاوهای شیرده (با هدف افزایش تولید شیر) یا گاوهای خشک (استفاده از روزهای کوتاه برای افزایش تجدید حیات پستان)، هدف اصلی LDL برای تلیسه‌ها این است:برای ترویج رشد اسکلتی و قاب، بهینه سازی شروع بلوغ، و ایجاد یک پایه محکم برای تولید بالا در طول عمر.

Light چگونه رشد و توسعه گاوهای شیری را "برنامه ریزی" می کند؟

نور عمدتاً از طریق مسیرهای بصری غیر تشکیل دهنده-تصویر- بر پستانداران تأثیر می گذارد. سلول‌های گانگلیونی حساس به نور شبکیه چشم گاو سیگنال‌های نور محیط را تشخیص می‌دهند و آنها را به «ساعت بیولوژیکی» مغز می‌فرستند-هسته فوق کیاسماتیک{4}}که به نوبه خود ریتم ترشح را تنظیم می‌کند.ملاتونیناز غده صنوبری

در طول دوره های تاریک پایدار (روزهای کوتاه)، ترشح ملاتونین زیاد است. پیاده سازی الفپروتکل روشنایی طولانی-روزبه طور مداوم ترشح ملاتونین را در طول فاز نور طولانی سرکوب می کند. این تغییر در چشم‌انداز هورمونی به‌عنوان یک محرک کلیدی عمل می‌کند و یک آبشار از پاسخ‌های غدد درون‌ریز پایین‌دست را آغاز می‌کند:

فعالیت محور سوماتوتروپیک تقویت شده:کاهش ملاتونین تا حدی مهار محور هورمون رشد را افزایش می دهد و به طور قابل توجهی تولید کبد را افزایش می دهد.انسولین{0}}مانند فاکتور رشد-1. IGF-1 یک تنظیم کننده مرکزی است که تقسیم سلولی، سنتز پروتئین و رشد استخوان را تقویت می کند. افزایش سطح IGF-1 به طور مستقیم با بهبود در ارتباط استمیانگین سود روزانهو نمرات وضعیت بدن [2].

توسعه غدد جنسی ترویج شده:افزایش سطح IGF-1 با هورمون آزاد کننده گنادوتروپین برای تحریک مشترک ترشح گنادوتروپین در تعامل است، در نتیجهتسریع فعالیت تخمدان و شروع بلوغ. مطالعات نشان می‌دهد تلیسه‌هایی که LDL دریافت می‌کنند می‌توانند تقریباً یک ماه زودتر به بلوغ برسند، که مدیریت دقیق‌تری برای زمان‌بندی اولین تولید مثل را ممکن می‌سازد [3].

رفتار تغذیه شکل:ساعات نور طولانی تر با شدت مناسب دوره های طولانی تری از فعالیت ایمن و راحت را برای گاو ایجاد می کند که اغلب باافزایش متوسط ​​در مصرف خوراک داوطلبانه، حمایت بیشتر از نیازهای تغذیه ای برای رشد.

LDL در مقابل شیوه های سنتی روشنایی مزرعه

بسیاری از مزارع تنها روشنایی اولیه را برای نیازهای عملیاتی انسان فراهم می کنند که اساساً با برنامه علمی LDL متفاوت است. جدول زیر سه مدل نورپردازی معمولی را نشان می دهد:

عوامل اجرایی حیاتی و بحث های صنعت

اجرای موفقیت آمیز LDL بسیار پیچیده تر از نصب مجموعه ای از چراغ ها است. این یک پروژه مهندسی سیستماتیک است:

یکنواختی نور بسیار مهم است:اطمینان از شدت نور یکنواخت در کل انبار، به ویژه در مناطق استراحت و تغذیه، اجتناب از سایه ها ضروری است. این نیاز به طراحی حرفه ای روشنایی، محاسبه چیدمان وسایل، ارتفاع نصب و زوایای پرتو دارد.

"تاریکی واقعی" بسیار مهم است:دوره تاریکی باید به اندازه کافی تاریک باشد (<40 lux, ideally near 10 lux). Light leaks from doors, windows must be eliminated. Using constantly illuminated red or other colored "night lights" should be avoided, as they can still interfere with the cattle's photoreceptive system.

کنترل خودکار:برای اطمینان از چرخه های نور کاملاً پایدار و قابل اعتماد، عاری از خطای انسانی، باید به تایمرها یا سیستم های کنترل هوشمند تکیه کرد.

مزایای روشنایی LED:مدرنمزرعه-سیستم های روشنایی LED خاصانتخاب ایده آل برای اجرای LDL هستند. کارایی بالا، طول عمر طولانی، طیف قابل تنظیم و کنترل عالی آنها می تواند دقیقاً نیازهای شدت و پایداری LDL را برآورده کند و در عین حال هزینه های انرژی بلند مدت را به طور قابل توجهی کاهش دهد.

اختلافات موجود و خلأهای پژوهشی:
اگرچه مکانیسم اصلی ایجاد شده است، بحث ها در دانشگاه و عمل ادامه دارد. به عنوان مثال، برخی از مطالعات در تکرار اثرات قابل توجه LDL بر مصرف خوراک شکست خورده اند. تحقیق در مورد نور بهینهترکیب طیفی(به عنوان مثال، نسبت نور آبی) در حال انجام است. مهمتر از همه، به دلیل تفاوت های گسترده در شرایط مزرعه، فقدان داده های موردی گسترده و منسجمی وجود دارد که از موارد خاص پشتیبانی می کند.بازگشت سرمایهمدل هایی برای LDL، که اغلب باعث تردید تولید کننده در تصمیم گیری های سرمایه گذاری می شود [4].

نتیجه گیری و چشم انداز

روشنایی طولانی-روزنمایانگر یک فلسفه مدیریت{0}}روند اندیشی است که رفاه حیوانات را با افزایش بهره وری ادغام می کند. این نور را از یک "ابزار دامداری" ساده به شکلی از "تغذیه محیطی" تبدیل می کند که دقیقا می تواند در فیزیولوژی حیوانات دخالت کند.

برای مزارع مدرن که به دنبال بهبود هستندکیفیت پرورش تلیسه جایگزینو بهینه سازی عملکرد گله در طول عمر، سرمایه گذاری در یک سیستم علمی طراحی شده LDL نه تنها از طریق آن ارزش ارائه می دهددستیابی زودتر به وزن پرورشیوپتانسیل شیر اول-شیردهی بالاتربلکه از طریق مزایای مدیریت کلی به دست آمده از یکنواختی و سلامت گله بهبود یافته است. از آنجایی که فناوری LED و هزینه‌های کنترل هوشمند همچنان رو به کاهش است، و با تحقیقات تجربی بیشتر مبتنی بر داده‌های محلی گله، این فناوری "دستورالعمل سبک" این پتانسیل را دارد که از یک "گزینه" به یک "پیکربندی استاندارد" برای عملیات‌های{1}}آینده لبنی با راندمان بالا تبدیل شود.

سوالات متداول

Q1: آیا روشنایی طولانی-روز برای گاوهای شیرده و خشک نیز موثر است؟
A:اهداف و پروتکل ها متفاوت است. برایگاوهای شیردهثابت شده است که روشنایی طولانی-روز (معمولاً 18-16 ساعت) ترشح پرولاکتین را تحریک می کند و تولید شیر را به طور متوسط ​​افزایش می دهد.5-15%. برایگاو خشکباید از نورپردازی "کوتاه-روز" (مثلاً 8 ساعت روشنایی، 16 ساعت تاریکی) استفاده شود که ثابت شده است که به طور قابل توجهی نوسازی سلول های اپیتلیال پستانی را در آماده سازی برای شیردهی بعدی تقویت می کند. بنابراین، یک مزرعه به طور معمول نیاز به برنامه های روشنایی مستقل برای گاو در مراحل مختلف فیزیولوژیکی دارد.

Q2: بازده سرمایه گذاری (ROI) تقریبی برای اجرای Long{1}}Day Lighting چیست؟
A:این مزرعه{0}}خاص است اما می توان با استفاده از معیارهای کلیدی تخمین زد. مزایای اصلی ناشی از: 1) درآمد اضافی شیردهی اززایمان زودترتلیسه (حدود 1 ماه)؛ 2)افزایش بالقوه در تولید شیر اول-شیردهی(مطالعات نشان می دهد ~2-5٪)؛ 3)بهبود راندمان خوراکاز افزایش وزن بهتر تجزیه و تحلیل هزینه-فایده توسط یک دانشگاه ایالات متحده نشان داد که دوره بازپرداخت معمولاً از متغیر است1 تا 3 سالبا در نظر گرفتن هزینه های تجهیزات و برق. محاسبه دقیق نیاز به ترکیب-خوراک خاص، قیمت شیر ​​و خطوط پایه عملکرد گله دارد.

س3: آیا می‌توانیم از لامپ‌های کم مصرف معمولی-یا چراغ‌های کارگاهی استفاده کنیم؟ چرا روی ال ای دی ها تاکید می شود؟
A:توصیه نمی شود. منابع نور متعارف برای برآوردن همزمان الزامات برایشدت بالا، یکنواختی بالا، طول عمر طولانی و عملکرد بدون لرزش-پایدار، در حالی که کارایی کمتری دارد و انرژی- بیشتری مصرف می کند. مزایای LED ها عبارتند از: راندمان بسیار بالا (صرفه جویی در انرژی)، کیفیت نور پایدار، طول عمر بیش از 50000 ساعت (نگهداری کم) و بهینه سازی آسان تر طیف و توزیع برای نیازهای دام، که آنها را بهمسیر تکنولوژیکی بهینهبرای دستیابی به LDL دقیق، قابل اعتماد و اقتصادی.

Q4: اگر در دوره تاریکی به درمان دامپزشکی یا کمک زایمان نیاز باشد، چه؟
A: روشنایی وظیفه محلی-با شدت کمکنترل شده توسط یک سوئیچ جداگانه می تواند نصب شود (توصیه می شود با استفاده از LED های قرمز با طول موج خاص یا کهربایی که به حداقل میزان ترشح ملاتونین را مختل می کنند). این چراغ باید بلافاصله پس از انجام کار خاموش شود تا اختلال در دوره تاریکی کلی گله به حداقل برسد.

مراجع و یادداشت ها
[1] دال، جنرال الکتریک، و همکاران. "مدیریت دوره نوری در گله شیری برای بهبود تولید و سلامت."مجله علوم لبنیات(2000). (مروری بر مدیریت دوره نوری برای گاوهای شیرده و خشک، زمینه سازی برای تحقیقات بعدی تلیسه.)
[2] Miller, AR, et al. "اثرات نور مکمل بر رشد و انسولین{4}}مانند فاکتور رشد 1 در گوساله های شیری."مجله علوم لبنیات(2015). (مطالعه نشان می دهد که نور مکمل باعث افزایش سطح IGF-1 در گوساله ها می شود.)
[3] گسترش دانشگاه مینه سوتا. "توسعه تلیسه: نقش دوره نوری." (2008). (راهنمای عملی اولیه و مهم از دانشگاه مینه سوتا در مورد اثرات دوره نوری بر رشد تلیسه.)
[4] پسوند دانشگاه ایالتی میشیگان. "کاوش در تاثیر نورپردازی طولانی-روز بر تلیسه های شیری." (2022). (خلاصه تحقیقات جدیدتر از دانشگاه ایالتی میشیگان که شکاف های دانش فعلی و نیازهای ارزیابی ROI را در عمل برجسته می کند.)