Varje djurs tillväxt, utveckling, fortplantning, och välbefinnande är avgörande för ett lönsamt företag. Precisionsodling gör det möjligt för producenter att övervaka individuell djurfoderkonsumtion, rörelse, temperatur, sjukdom, vikt, och andra faktorer – ofta utan mänsklig inblandning.

Hur kor tillbringar sin tid

I en hage i Woodward, Oklahoma, nötkreatur bär halsband utrustade med solpanelsvingar som vidarebefordrar en sammanfattning av varje djurs rörelse till en satellit. Forskare vid Agricultural Research Service (ARS) Southern Plains Range Research Station använder data för att spåra boskapen.

"Förutom dagliga sammanfattningar, kragarna registrerar platsdata per timme och 5-minuters aktivitetsdata som kan laddas ner via radiokommunikation till en dator, " säger specialisten Corey Moffet för skogsbruksmark. "Datan gör det möjligt för oss att analysera en kos beteende – var och hur mycket tid djuret ägnar att vila, gående, och bete."

Halsbandskorna vandrar i sex hagar, tillsammans med sina vader, en tjur, och halsbandslösa kor. De har tillgång till färskvatten och ibland hö, och de utfodras med intervallkubtillskott (högt protein) fem gånger i veckan. Uppgifterna används för att mäta djurens aktivitet, som sedan används för att uppskatta mängden kroppsmassaförändring hos en ko och hennes kalv – oavsett om de går upp eller ner i vikt, säger Moffet.

"Tills nyligen, vi har bara tittat på medelvärden för grupper av djur, " säger labbets forskningsledare Stacey Gunter. "Med precisionsjordbruk, vi kan titta på individer och veta vad var och en gör."

Forskare testar också ett kommersiellt system, "GreenFeed, "som mäter ett djurs koldioxid, metan utsläpp, och syreförbrukning, säger Gunter. Deras preliminära forskning tittar på effekterna av olika foderbehandlingar på en kos energimetabolism – omvandlar dess foder och foder till energi för tillväxt och rörelse.

En närmare titt på matningsbeteende

En vintermorgon i Miles City, Montana, några kor väntar på att ranchen ska komma och mata dem, medan andra äter så mycket proteintillskott de vill innan de ger sig ut på bete.

Forskare vid ARS Range and Livestock Research Unit vill veta om foderhantering påverkar en kos beteende. "Livstidsproduktivitet är en kons viktigaste ekonomiska egenskap, ", säger forskningsledare Mark Petersen. "Vi vill ta reda på vilka egenskaper en ko har som gör att hon kan leva länge och vara mycket produktiv – att föda en kalv varje år."

I de första försöken, Petersen, djurforskaren Andrew Roberts, och deras team tittade på inverkan av självmatning jämfört med traditionell handmatning med tillskott på vintern på aktivitetsmönstren för vallkvigor. En grupp kvigor fick dagligen handmatade proteintillskott. En annan grupp hade tillgång till kosttillskott och kunde välja hur mycket de ville äta och när. Den genomsnittliga konsumtionen för varje djur var cirka ett halvt pund per dag.

En kritisk utmaning för boskapsproduktionssystemen i västra USA är att implementera förvaltningsmetoder som optimerar nötköttsproduktionen samtidigt som man bevarar markresurserna, säger Petersen. "Hur vi gav dessa kosttillskott förändrade djurens beteende när det gäller hur de använde betesmarken, " säger han. Handmatade djur tillbringade den första timmen på morgonen i väntan på foderbilen och gick inte på bete. Självmatade kvigor åt tillskott när de ville, och så mycket de ville, och de betade när de ville.

"Användningen av foder och betesareal var anmärkningsvärt olika, beroende på förvaltningsschema, " säger Petersen. "Självnärande kor betade hela betesområdet, medan handmatade djur bara använde 60 procent av betesmarken."

Kor är utrustade med halsband som liknar de som används i Oklahoma som ger Global Positioning System-koordinater var 5:e minut och dagliga platsöversikter. Forskare beräknar hur snabbt korna reser och tilldelar sedan olika beteenden, till exempel om ett djur vilar, betning, eller gå.

"Än så länge, vi har lärt oss med GPS-halsbandsdataanalys att relativt små förändringar i vanliga metoder för förvaltning av nötköttsbesättningar har mätbara effekter på hur djur använder betesmarker, " säger Petersen. "Detta är viktigt, eftersom det miljömässiga fotavtrycket för produktion av nötkött är relaterat till hur djurpåverkan sprids över landskapet."

ARS-forskare, tillsammans med New Mexico State University-kollaboratörer, främjade forskningen genom att utveckla vegetationskartor från satellitbilder som visar var kor tillbringar sin tid. Forskare tror att data kommer att visa att kvigor föredrar vissa typer av vegetation.

"Vi kanske kan använda precisionsjordbruk för att hjälpa producenter att bättre hantera sina besättningar genom att manipulera hur djuren använder betesmarker för att gynna produktiviteten såväl som marken, säger Petersen.

Precision för grisar

Vid svinverksamhet, precisionsodlingsteknik kan vara ett välkommet verktyg för kontinuerlig övervakning av ett djurs prestanda, hälsa, och välfärd.

Tekniken kan hjälpa producenter att ta reda på vad som händer med grisar och om de ska göra hanteringsjusteringar, såsom förändringar i foderranson eller pennstorlek. Det kan också hjälpa dem att hitta sjuka djur.

"Det kan vara svårt att upptäcka när bara ett djur är sjukt, " säger Tami Brown-Brandl, en jordbruksingenjör vid ARS Roman L. Hruska U.S. Meat Animal Research Center (USMARC) i Clay Center, Nebraska. Med precisionsjordbruk, "teoretiskt sett, du kunde upptäcka och behandla sjuka djur snabbare och med större noggrannhet än vad du kunde visuellt. Vi använder individuell djurtid vid mataren för att förutsäga nästa dags tid vid mataren. Om förutsägelsen och den faktiska är för långt ifrån varandra, sedan undersöker vi orsaken."

En annan användning för precisionsjordbruk är att marknadsföra grisar, hon säger. Packare vill ha grisar med nuvarande marknadsvikt. Den traditionella vägningsmetoden – att köra grisar över en våg – är mycket tidskrävande för ett stort antal grisar. Brown-Brandl och hennes kollegor utvecklar avbildningsmetoder för att mäta en gris vikt. De bestämmer grisens volym från pixlarna i den digitala bilden, och sedan använder de ekvationer för att omvandla volym till vikt. Hon säger att felprocenten bara är cirka 5 procent. "Du kan sätta ett bläckmärke på grisar som väger marknadsvikt och över, så att de lätt kan sorteras, " hon säger.

De använder också bildbehandling för att förhindra att suggor krossar sina smågrisar. En 3D-kamera, monterad över grisningslådor, tar bilder som används för att fastställa en suggas hållning:om hon äter, dricka, stående, Sammanträde, eller ligger med juveret vänt åt höger eller vänster.

"Detta tillåter oss att utvärdera olika storlekar av grisningslådor och ge förvaltningsrekommendationer till producenter, " säger Brown-Brandl.

Slå tillbaka värmestress

För att uppmärksamma producenter på potentiellt farliga värmestressförhållanden, Brown-Brandl och kollegor designade och lanserade en smartphone "Heat Stress"-app för nötkreatur 2016. Appen använder vädertjänstdata för att utfärda prognoser 1 till 7 dagar innan extrema värmeförhållanden, och den ger rekommendationer för att skydda djur före och under en värmestresshändelse. Än så länge, appen har laddats ner ca 1, 500 gånger.

USMARC-forskare tittar också på värmetolerans hos grisar. Årliga förluster i samband med värmestress i den amerikanska grisindustrin uppskattas till nästan 300 miljoner dollar.

"Värmestress orsakar en termisk obalans - djuret producerar mer värme än vad som kan spridas i miljön, " säger Brown-Brandl. Hos grisar, värmestress kan minska foderintaget, tillväxt, fodereffektivitet, och reproduktionshastighet.

I tidigare forskning, Brown-Brandl och hennes team använde hudytans temperaturer hos enskilda och grupper av grisar för att bestämma lämpliga temperaturer för att hysa dem. Värmebilder togs på 160 gruppfållade grisar och 20 individuella grisar på specifika dagar inom ett visst temperaturintervall. Forskare fann att användningen av värmebilder visade lovande för att bestämma värmetolerans för grisar.

ARS-forskare fortsätter att undersöka användningen av precisionsjordbruksteknologi för att gynna djurproduktion och hälsa. Deras forskning innefattar att testa och utveckla metoder för att hjälpa bönder att arbeta mer effektivt för att hantera produktionskostnader och öka produktionen och vinsten.