Influence of harvesting strategy on nutrient supply and production of dairy cows consuming diets based on grass and red clover silage

The main objective of this thesis was to elucidate the effects of regrowth grass silage and red clover silage on nutrient supply and milk production of dairy cows as compared with primary growth grass silages. In the first experiment (publication I), two primary growth and four regrowth grass silages were harvested at two stages of growth. These six silages were fed to 24 lactating dairy cows with two levels of concentrate allowance. Silage intake and energy corrected milk yield (ECM) responses, and the range in these response variables between the diets, were smaller when regrowth silages rather than primary growth silages were fed. Milk production of dairy cows reflected the intake of metabolizable energy (ME), and no differences in the ME utilization were found between the diets based on silages harvested from primary growth and regrowth. The ECM response to increased concentrate allowance was, on average, greater when regrowth rather than primary growth silages were fed. In the second experiment (publication II), two silages from primary growth and two from regrowth used in I were fed to rumen cannulated lactating dairy cows. Cows consumed less feed dry matter (DM), energy and protein, and produced less milk, when fed diets based on regrowth silages rather than primary growth silages. Lower milk production responses of regrowth grass silage diets were mainly due to the lower silage DM intake, and could not be accounted for by differences in energy or protein utilization. Regrowth grass silage intake was not limited due to neutral detergent fibre (NDF) digestion or rumen fill or passage kinetics. However, lower intake may be at least partly attributable to plant diseases such as leaf spot infections, dead deteriorating material or abundance of weeds, which are all higher in regrowth compared with primary growth, and increase with advancing regrowth. In the third experiment (publications III and IV), red clover silages and grass silages harvested at two stages of growth, and a mixed diet of red clover and grass silages, were fed to five rumen cannulated lactating dairy cows. In spite of the lower average ME intake for red clover diets, the ECM production remained unchanged suggesting more efficient utilisation of ME for red clover diets compared with grass diets. Intake of N, and omasal canal flows of total non-ammonia N (NAN), microbial and non-microbial NAN were higher for red clover than for grass silage diets, but were not affected by forage maturity. Delaying the harvest tended to decrease DM intake of grass silage and increase that of red clover silage. The digestion rate of potentially digestible NDF was faster for red clover diets than for grass silage diets. Delaying the harvest decreased the digestion rate for grass but increased it for red clover silage diets. The low intake of early-cut red clover silage could not be explained by silage digestibility, fermentation quality, or rumen fill but was most likely related to the nutritionally suboptimal diet composition because inclusion of moderate quality grass silage in mixed diet increased silage DM intake. Despite the higher total amino acid supply of cows fed red clover versus grass silage diets, further milk production responses on red clover diets were possibly compromised by an inadequate supply of methionine as evidenced by lower methionine concentration in the amino acid profile of omasal digesta and plasma. Increasing the maturity of ensiled red clover does not seem to affect silage DM intake as consistently as that of grasses. The efficiency of N utilization for milk protein synthesis was lower for red clover diets than for grass diets. It was negatively related to diet crude protein concentration similarly to grass silage diets.

Winter feeding strategies for suckler cows in cold climatic conditions

In Finland, suckler cow production is carried out in circumstances characterized by a long winter period and a short grazing period. The traditional winter housing system for suckler cows has been insulated or uninsulated buildings, but there is a demand for developing less expensive housing systems. In addition, more information is needed on new winter feeding strategies, carried out in inexpensive winter facilities with conventional (hay, grass silage, straw) or alternative (treated straw, industrial by-product, whole-crop silage) feeds. The new feeding techniques should not have any detrimental effects on animal welfare in order to be acceptable to both farmers and consumers. Furthermore, no official feeding recommendations for suckler cows are available in Finland and, thus, recommendations for dairy cows have been used. However, this may lead to over- or underfeeding of suckler cows and, finally, to decreased economic output. In Experiment I, second-calf beef-dairy suckler cows were used to compare the effects of diets based on hay (H) or urea-treated straw (US) at two feeding levels (Moderate; M vs. Low; L) on the performance of cows and calves. Live weight (LW) gain during the indoor feeding was lower for cows on level L than on level M. Cows on diet US lost more LW indoors than those on diet H. The cows replenished the LW losses on good pasture. Calf LW gain and cow milk production were unaffected by the treatments. Conception rate was unaffected by the treatments but was only 69%. Urea-treated straw proved to be a suitable winter feed for spring-calving suckler cows. Experiment II studied the effects of feeding accuracy on the performance of first- and second-calf beef-dairy cows and calves. In II-1, the day-to-day variation in the roughage offered ranged up to ± 40%. In II-2, the same variation was used in two-week periods. Variation of the roughages offered had minor effects on cow performance. Reproduction was unaffected by the feeding accuracy. Accurate feeding is not necessary for young beef-dairy crosses, if the total amount of energy offered over a period of a few weeks fulfills the energy requirements. Effects of feeding strategies with alternative feeds on the performance of mature beef-dairy and beef cows and calves were evaluated in Experiment III. Two studies consisted of two feeding strategies (Step-up vs. Flat-rate) and two diets (Control vs. Alternative). There were no differences between treatments in the cow LW, body condition score (BCS), calf pre-weaning LW gain and cow reproduction. A flat-rate strategy can be practised in the nutrition of mature suckler cows. Oat hull based flour-mill by product can partly replace grass silage and straw in the winter diet. Whole-crop barley silage can be offered as a sole feed to suckler cows. Experiment IV evaluated during the winter feeding period the effects of replacing grass silage with whole-crop barley or oat silage on mature beef cow and calf performance. Both whole-crop silages were suitable winter feeds for suckler cows in cold outdoor winter conditions. Experiment V aimed at assessing the effects of daily feeding vs. feeding every third day on the performance of mature beef cows and calves. No differences between the treatments were observed in cow LW, BCS, milk production and calf LW. The serum concentrations of urea and long-chain fatty acids were increased on the third day after feeding in the cows fed every third day. Despite of that the feeding every third day is an acceptable feeding strategy for mature suckler cows. Experiment VI studied the effects of feeding levels and long-term cold climatic conditions on mature beef cows and calves. The cows were overwintered in outdoor facilities or in an uninsulated indoor facility. Whole-crop barley silage was offered either ad libitum or restricted. All the facilities offered adequate shelter for the cows. The restricted offering of whole-crop barley silage provided enough energy for the cows. The Finnish energy recommendations for dairy cows were too high for mature beef breed suckler cows in good body condition at housing, even in cold conditions. Therefore, there is need to determine feeding recommendations for suckler cows in Finland. The results showed that the required amount of energy can be offered to the cows using conventional or alternative feeds provided at a lower feeding level, with an inaccurate feeding, flat-rate feeding or feeding every third day strategy. The cows must have an opportunity to replenish the LW and BCS losses at pasture before the next winter. Production in cold conditions can be practised in inexpensive facilities when shelter against rain and wind, a dry resting place, adequate amounts of feed suitable for cold conditions and water are provided for the animals as was done in the present study.

The effects of stall surfaces and milk yield on the lying behavior of dairy cow

The importance of lying behavior to dairy cows and the feasible definition of lying has attracted many studies on the subject. Cattle show both behavioral and physiological stress responses when subjected to thwarting of their lying behavior. If cows are unable to lie down they later compensate for lost lying time when possible. Environmental factors such as housing and bedding systems have been noted to affect the time spent lying, but there is usually large variation in lying time between individuals. Internal factors such as the reproductive stage, age and health of cows affect their lying time and can cause variation. However, the effect of higher milk production on behavior has not previously been illuminated. The objective of this study was to provide data applicable for the improvement of resting conditions of cows. The preference of stall surface material, differences in normal behavior per unit time and various health measures were observed. The aim was to evaluate lying behavior and cow comfort on different stall bedding materials. In addition, the effect of milk yield on behavior was examined in a tie stall experiment. The preferences for surface materials were investigated in 5 experiments using 3 surface materials with bedding manipulations. According to the results, the cows preferred abundant straw bedding and soft rubber mats. However, they showed an aversion to sand bedding. Some individuals even refused to use stalls with sand when no organic bedding material was present. However, this study was unable to determine the reason for the avoidance, as neither the sand particle size nor thermal properties appeared critical. However, previous exposure to particular surface materials increased the preference for them. The amount of straw bedding was found to be an important factor affecting the preferences for stalls, and the lying time in stalls increased when the flooring softness was improved by applying straw or by installing elastic mats. Despite sand being the least preferred flooring material in preference tests, the health of legs improved during exposure to sand-floored stalls. Moreover cows using sand were cleaner than those that used straw stalls. Thus, sand bedding entailed some health benefits despite the contradictory results of preference tests, which more strongly reflected the perceptions of individual animals. Milk yield was observed to affect behavior by reducing the lying time, possibly due to factors other than longer duration of eating. High yielding cows seemed to intensify their lying bouts, as they were observed to lie with the neck muscles relaxed sooner after lying down than lower yielding cows. In conclusion, cows were found to prefer softer stall surface materials and organic bedding material. In addition, the lying time was reduced by a high milk yield, although the lying time seemed to be important for resting. Cows might differ in the needs for their lying environment. The management of dairy cows should eliminate any unnecessary prevention of lying, as even in tie-stalls high yielding cows seem to be affected by time constraints. Adding fresh bedding material to stalls increases the comfort of any stall flooring material.

Measurement of acceleration while walking as an automated method for gait assessment in dairy cattle

The aims were to determine whether measures of acceleration of the legs and back of dairy cows while they walk could help detect changes in gait or locomotion associated with lameness and differences in the walking surface. In 2 experiments, 12 or 24 multiparous dairy cows were fitted with five 3-dimensional accelerometers, 1 attached to each leg and 1 to the back, and acceleration data were collected while cows walked in a straight line on concrete (experiment 1) or on both concrete and rubber (experiment 2). Cows were video-recorded while walking to assess overall gait, asymmetry of the steps, and walking speed. In experiment 1, cows were selected to maximize the range of gait scores, whereas no clinically lame cows were enrolled in experiment 2. For each accelerometer location, overall acceleration was calculated as the magnitude of the 3-dimensional acceleration vector and the variance of overall acceleration, as well as the asymmetry of variance of acceleration within the front and rear pair of legs. In experiment 1, the asymmetry of variance of acceleration in the front and rear legs was positively correlated with overall gait and the visually assessed asymmetry of the steps (r ≥0.6). Walking speed was negatively correlated with the asymmetry of variance of the rear legs (r=−0.8) and positively correlated with the acceleration and the variance of acceleration of each leg and back (r ≥0.7). In experiment 2, cows had lower gait scores [2.3 vs. 2.6; standard error of the difference (SED)=0.1, measured on a 5-point scale] and lower scores for asymmetry of the steps (18.0 vs. 23.1; SED=2.2, measured on a continuous 100-unit scale) when they walked on rubber compared with concrete, and their walking speed increased (1.28 vs. 1.22m/s; SED=0.02). The acceleration of the front (1.67 vs. 1.72g; SED=0.02) and rear (1.62 vs. 1.67g; SED=0.02) legs and the variance of acceleration of the rear legs (0.88 vs. 0.94g; SED=0.03) were lower when cows walked on rubber compared with concrete. Despite the improvements in gait score that occurred when cows walked on rubber, the asymmetry of variance of acceleration of the front leg was higher (15.2 vs. 10.4%; SED=2.0). The difference in walking speed between concrete and rubber correlated with the difference in the mean acceleration and the difference in the variance of acceleration of the legs and back (r ≥0.6). Three-dimensional accelerometers seem to be a promising tool for lameness detection on farm and to study walking surfaces, especially when attached to a leg.

Automatic Lameness Detection in a Milking Robot : Instrumentation, measurement software, algorithms for data analysis and a neural network model

The aim of this thesis is to develop a fully automatic lameness detection system that operates in a milking robot. The instrumentation, measurement software, algorithms for data analysis and a neural network model for lameness detection were developed. Automatic milking has become a common practice in dairy husbandry, and in the year 2006 about 4000 farms worldwide used over 6000 milking robots. There is a worldwide movement with the objective of fully automating every process from feeding to milking. Increase in automation is a consequence of increasing farm sizes, the demand for more efficient production and the growth of labour costs. As the level of automation increases, the time that the cattle keeper uses for monitoring animals often decreases. This has created a need for systems for automatically monitoring the health of farm animals. The popularity of milking robots also offers a new and unique possibility to monitor animals in a single confined space up to four times daily. Lameness is a crucial welfare issue in the modern dairy industry. Limb disorders cause serious welfare, health and economic problems especially in loose housing of cattle. Lameness causes losses in milk production and leads to early culling of animals. These costs could be reduced with early identification and treatment. At present, only a few methods for automatically detecting lameness have been developed, and the most common methods used for lameness detection and assessment are various visual locomotion scoring systems. The problem with locomotion scoring is that it needs experience to be conducted properly, it is labour intensive as an on-farm method and the results are subjective. A four balance system for measuring the leg load distribution of dairy cows during milking in order to detect lameness was developed and set up in the University of Helsinki Research farm Suitia. The leg weights of 73 cows were successfully recorded during almost 10,000 robotic milkings over a period of 5 months. The cows were locomotion scored weekly, and the lame cows were inspected clinically for hoof lesions. Unsuccessful measurements, caused by cows standing outside the balances, were removed from the data with a special algorithm, and the mean leg loads and the number of kicks during milking was calculated. In order to develop an expert system to automatically detect lameness cases, a model was needed. A probabilistic neural network (PNN) classifier model was chosen for the task. The data was divided in two parts and 5,074 measurements from 37 cows were used to train the model. The operation of the model was evaluated for its ability to detect lameness in the validating dataset, which had 4,868 measurements from 36 cows. The model was able to classify 96% of the measurements correctly as sound or lame cows, and 100% of the lameness cases in the validation data were identified. The number of measurements causing false alarms was 1.1%. The developed model has the potential to be used for on-farm decision support and can be used in a real-time lameness monitoring system.

Lypsylehmän energiataseen mallintaminen tuotoskauden alkuvaiheessa

Energiataseen mallinnus on osa KarjaKompassi-hankkeeseen liittyvää kehitystyötä. Tutkielman tavoitteena oli kehittää lypsylehmän energiatasetta etukäteen ennustavia ja tuotoskauden aikana saatavia tietoja hyödyntäviä matemaattisia malleja. Selittävinä muuttujina olivat dieetti-, rehu-, maitotuotos-, koelypsy-, elopaino- ja kuntoluokkatiedot. Tutkimuksen aineisto kerättiin 12 Suomessa tehdyistä 8 – 28 laktaatioviikon pituisesta ruokintakokeesta, jotka alkoivat heti poikimisen jälkeen. Mukana olleista 344 lypsylehmästä yksi neljäsosa oli friisiläis- ja loput ayshire-rotuisia. Vanhempien lehmien päätiedosto sisälsi 2647 havaintoa (koe * lehmä * laktaatioviikko) ja ensikoiden 1070. Aineisto käsiteltiin SAS-ohjelmiston Mixed-proseduuria käyttäen ja poikkeavat havainnot poistettiin Tukeyn menetelmällä. Korrelaatioanalyysillä tarkasteltiin energiataseen ja selittävien muuttujien välisiä yhteyksiä. Energiatase mallinnettiin regressioanalyysillä. Laktaatiopäivän vaikutusta energiataseeseen selitettiin viiden eri funktion avulla. Satunnaisena tekijänä mallissa oli lehmä kokeen sisällä. Mallin sopivuutta aineistoon tarkasteltiin jäännösvirheen, selitysasteen ja Bayesin informaatiokriteerin avulla. Parhaat mallit testattiin riippumattomassa aineistossa. Laktaatiopäivän vaikutusta energiataseeseen selitti hyvin Ali-Schaefferin funktio, jota käytettiin perusmallina. Kaikissa energiatasemalleissa vaihtelu kasvoi laktaatioviikosta 12. alkaen, kun havaintojen määrä väheni ja energiatase muuttui positiiviseksi. Ennen poikimista käytettävissä olevista muuttujista dieetin väkirehuosuus ja väkirehun syönti-indeksi paransivat selitysastetta ja pienensivät jäännösvirhettä. Ruokinnan onnistumista voidaan seurata maitotuotoksen, maidon rasvapitoisuuden ja rasva-valkuaissuhteen tai EKM:n sisältävillä malleilla. EKM:n vakiointi pienensi mallin jäännösvirhettä. Elopaino ja kuntoluokka olivat heikkoja selittäjiä. Malleja voidaan hyödyntää karjatason ruokinnan suunnittelussa ja seurannassa, mutta yksittäisen lehmän energiataseen ennustamiseen ne eivät sovellu.

Lipeäkäsitellyn vehnän vaikutus lypsylehmien syöntiin ja tuotokseen vapaalla seosrehuruokinnalla

Lipeä on vahva emäs, jonka on havaittu lisäävän hemiselluloosan ja ligniinin hydrolyysiä pötsissä. Näin ollen lipeäkäsittelyllä on mahdollista korvata viljan mekaaninen litistys ja jauhatus. Seosrehuruokinnalla, jonka osana on lipeäkäsitelty vilja, on mahdollista vähentää liiallisesta tärkkelyksestä aiheutuvia metabolisia ongelmia pötsissä. Tämän tutkielman tarkoituksena oli selvittää lipeäkäsitellyn vehnän vaikutusta lypsylehmien syöntiin ja tuotokseen ad libitum seosrehuruokinnoilla. Ruokinnoissa korvattiin kuivaa murskattua vehnää asteittain kokonaisella lipeäkäsitellyllä vehnällä. Kontrollina oli perinteisesti käytetty kuiva, murskattu ohra-kaura seos. Koe tehtiin Ruotsin maatalousyliopiston (SLU) maataloustieteiden laitoksella Uumajassa. Koe alkoi syyskuussa ja päättyi joulukuussa 2010. Kokeessa oli 17 useamman kerran poikinutta lehmää ja 6 ensikkoa (Ruotsin punainen -rotu). Lehmät olivat lämpimässä pihattonavetassa, jossa seosrehun syöntiä mitattiin vaakakuppien avulla. Koekäsittelyt olivat murskattu ohra-kaura seos (1:1), murskattu kuiva vehnä (1:0), murskatun kuivan vehnän ja kokonaisen lipeävehnän seos (1:1) ja kokonainen lipeävehnä (1:0). Ruokintojen kuiva-ainepitoisuudeksi asetettiin 370 g/kg ja raakavalkuaispitoisuudeksi 180 g/kg kuiva-ainetta. Näennäinen ravintoaineen sulavuus määritettiin happoon liukenemattoman tuhkan avulla. Typen hyväksikäyttöä arvioitiin laskennallisen typpitaseen avulla. Koe toteutettiin 4x4 latinalaisen neliön koemallin mukaisesti ja käsittelyjen väliset tilastolliset erot testattiin kontrastien avulla. Kuiva-aineen (PQ=0,02) ja orgaanisen aineen (PQ=0,02) syönnit lisääntyivät, samalla kun niiden sulavuudet paranivat korvattaessa puolet kuivasta vehnästä lipeävehnällä. Ruokintojen välillä ei ollut tilastollisesti merkitsevää eroa maitotuotoksessa eikä energiakorjatussa maitotuotoksessa. Maidon rasvatuotos lisääntyi vähän (PQ=0,04) ja rasvapitoisuus selvästi (PQ=0,004), kun kuivasta vehnästä korvattiin puolet lipeävehnällä. Kun kaikki kuiva vehnä korvattiin lipeävehnällä, maidon valkuaispitoisuus väheni (PL<0,001). Samoin kävi maidon ureapitoisuudelle (PL=0,002). Lipeäkäsittely ei tuottanut tässä kokeessa taloudellisesti kannattavaa tulosta, sillä maidon valkuaispitoisuus väheni ja syönti lisääntyi maitotuotoksen pysyessä samana. Vehnäruokinnoista paras tuotosvaste saatiin kuivan vehnän ja lipeävehnän seoksella.

Options for selecting dairy cattle for milk coagulation ability

Lypsylehmien maidon juoksettumiskyvyn jalostuskeinot Väitöskirjassa tutkittiin lypsylehmien maidon juustonvalmistuslaadun parantamista jalostusvalinnan avulla. Tutkimusaihe on tärkeä, sillä yhä suurempi osa maidosta käytetään juustonvalmistukseen. Tutkimuksen kohteena oli maidon juoksettumiskyky, sillä se on yksi keskeisistä juustomäärään vaikuttavista tekijöistä. Maidon juoksettumiskyky vaihteli huomattavasti lehmien, sonnien, karjojen, rotujen ja lypsykauden vaiheiden välillä. Vaikka tankkimaidon juoksettumiskyvyssä olikin suuria eroja karjoittain, karja selitti vain pienen osan juoksettumiskyvyn kokonaisvaihtelusta. Todennäköisesti perinnölliset erot lehmien välillä selittävät suurimman osan karjojen tankkimaitojen juoksettumiskyvyssä havaituista eroista. Hyvä hoito ja ruokinta vähensivät kuitenkin jossain määrin huonosti juoksettuvien tankkimaitojen osuutta karjoissa. Holstein-friisiläiset lehmät olivat juoksettumiskyvyltään ayrshire-rotuisia lehmiä parempia. Huono juoksettuminen ja juoksettumattomuus oli vain vähäinen ongelma holstein-friisiläisillä (10 %), kun taas kolmannes ayrshire-lehmistä tuotti huonosti juoksettuvaa tai juoksettumatonta maitoa. Maitoa sanotaan huonosti juoksettuvaksi silloin, kun juustomassa ei ole riittävän kiinteää leikattavaksi puolen tunnin kuluttua juoksetteen lisäyksestä. Juoksettumattomaksi määriteltävä maito ei saostu lainkaan puolen tunnin aikana ja on siksi erittäin huonoa raaka-ainetta juustomeijereille. Noin 40 % lehmien välisistä eroista maidon juoksettumiskyvyssä selittyi perinnöllisillä tekijöillä. Juoksettumiskykyä voikin sanoa hyvin periytyväksi ominaisuudeksi. Kolme mittauskertaa lehmää kohti riittää varsin hyvin lehmän maidon keskimääräisen juoksettumiskyvyn arvioimiseen. Tällä hetkellä juoksettumiskyvyn suoran jalostamisen ongelmana on kuitenkin automatisoidun, laajamittaiseen käyttöön soveltuvan mittalaitteen puute. Tämän takia väitöskirjassa tutkittiin mahdollisuuksia jalostaa maidon juoksettumiskykyä epäsuorasti, jonkin toisen ominaisuuden kautta. Tällaisen ominaisuuden pitää olla kyllin voimakkaasti perinnöllisesti kytkeytynyt juoksettumiskykyyn, jotta jalostus olisi mahdollista sen avulla. Tutkittavat ominaisuudet olivat sonnien kokonaisjalostusarvossa jo mukana olevat maitotuotos ja utareterveyteen liittyvät ominaisuudet sekä kokonaisjalostusarvoon kuulumattomat maidon valkuais- ja kaseiinipitoisuus sekä maidon pH. Väitöskirjassa tutkittiin myös mahdollisuuksia ns. merkkiavusteiseen valintaan tutkimalla maidon juoksettumattomuuden perinnöllisyyttä ja kartoittamalla siihen liittyvät kromosomialueet. Tutkimuksen tulosten perusteella lehmien utareterveyden jalostaminen parantaa jonkin verran myös maidon juoksettumiskykyä sekä vähentää juoksettumattomuutta ayrshire-rotuisilla lehmillä. Lehmien maitotuotos ja maidon juoksettumiskyky sekä juoksettumattomuus ovat sen sijaan perinnöllisesti toisistaan riippumattomia ominaisuuksia. Myöskin maidon valkuais- ja kaseiinipitoisuuden perinnöllinen yhteys juoksettumiskykyyn oli likimain nolla. Maidon pH:n ja juoksettumiskyvyn välillä oli melko voimakas perinnöllinen yhteys, joten maidon pH:n jalostaminen parantaisi myös maidon juoksettumiskykyä. Todennäköisesti sen jalostaminen ei kuitenkaan vähentäisi juoksettumatonta maitoa tuottavien lehmien määrää. Koska maidon juoksettumattomuus on niin yleinen ongelma suomalaisilla ayrshire-lehmillä, väitöksessä selvitettiin tarkemmin ilmiön taustoja. Kaikissa kolmessa tutkimusaineistoissa noin 10 % ayrshire-lehmistä tuotti juoksettumatonta maitoa. Kahden vuoden kuukausittaisen seurannan aikana osa lehmistä tuotti juoksettumatonta maitoa lähes joka mittauskerralla. Maidon juoksettumattomuus oli yhteydessä lypsykauden vaiheeseen, mutta mikään ympäristötekijöistä ei pystynyt täysin selittämään sitä. Sen sijaan viitteet sen periytyvyydestä vahvistuivat tutkimusten edetessä. Lopuksi tutkimusryhmä onnistui kartoittamaan juoksettumattomuutta aiheuttavat kromosomialueet kromosomeihin 2 ja 18, lähelle DNA-merkkejä BMS1126 ja BMS1355. Tulosten perusteella maidon juoksettumattomuus ei ole yhteydessä maidon juoksettumistapahtumassa keskeisiin kaseiinigeeneihin. Sen sijaan on mahdollista, että juoksettumattomuusongelman aiheuttavat kaseiinigeenien syntetisoinnin jälkeisessä muokkauksessa tapahtuvat virheet. Asia vaatii kuitenkin perusteellista tutkimista. Väitöksen tulosten perusteella maidon juoksettumattomuusgeeniä kantavien eläinten karsiminen jalostuseläinten joukosta olisi tehokkain tapa jalostaa maidon juoksettumiskykyä suomalaisessa lypsykarjapopulaatiossa.

Rearing strategies of young dairy calves in relation to production, behaviour and welfare

Vasikoiden kasvatus yksilökarsinoissa, imemismahdollisuuden puute maitojuoton yhteydessä sekä pienet juomamäärät ovat tekijöitä, jotka mahdollisesti voivat vähentää vasikoiden hyvinvointia. Vasikoiden kasvatukseen etsitäänkin uusia tapoja, joissa eläinten käyttäytymistarpeet ja hyvinvointi otetaan entistä paremmin huomioon. Tässä väitöskirjassa vasikoiden kasvatusta on tarkasteltu sekä tuotannon että vasikoiden käyttäytymisen ja hyvinvoinnin kannalta. Väitöskirja koostuu kolmesta kokeesta, joista ensimmäisessä tutkittiin vasikoiden kasvatusta ryhmäkarsinoissa ulkona tai sisällä ja vasikoiden kasvatusta sisällä ryhmä- tai yksilökarsinoissa. Toisessa kokeessa vasikoiden annettiin imeä emiään rajoitetusti lypsyn jälkeen viiden tai kahdeksan viikon ajan ja kolmannessa selvitettiin vasikoiden veden juontia, kun vasikat saivat juomarehua vapaasti. Lisäksi kokeiden yhdistetystä aineistosta analysoitiin eri rehujen syöntimäärien suhdetta sekä rehujen vaikutusta kasvuun ennen ja jälkeen maidosta vieroituksen. Tutkimuksessa todettiin, että vasikoita voi ryhmässä kasvattaa kylmissä ja vaihtelevissa sääoloissa ulkona, kunhan ne hoidetaan ja ruokitaan erittäin huolellisesti. Kylmällä ilmalla vasikat saattavat kuitenkin syödä väkirehua vähemmän varsinkin, jos ruokailupaikka on ulkona ja makuualue sisällä. Ryhmässä kasvaneet vasikat aloittivat sekä kuivien rehujen syönnin että märehtimisen nuorempina kuin yksilökarsinassa kasvaneet. Ryhmissä esiintyvää käyttäytymisongelmaa, toisten vasikoiden imemistä, voidaan vähentää hoito- ja ruokintamenetelmillä. Annettaessa vasikoiden imeä emiään rajoitetusti lypsyn jälkeen vasikat oppivat imemään emiään hyvin nopeasti. Lypsytyö vaikeutui muutamien lehmien kohdalla, sillä ne pidättivät maitoa lypsettäessä. Saadessaan imeä rajoitetusti vasikat imivät suurehkoja maitomääriä kerrallaan. Vieroittaminen suurilta maitomääriltä viiden viikon iässä oli kuitenkin liian aikaista, koska vasikat eivät vielä syöneet riittävästi kuivia rehuja. Vieroitus emästä niin viiden kuin kahdeksankin viikon iässä aiheutti vasikoissa levottomuutta ja ääntelyn lisääntymistä. Saadessaan hapatettua juomarehua vapaasti vasikat joivat keskimäärin vain vähän vettä, olipa vesilähteenä avoin ämpäri tai vesinippa. Vasikoiden välillä oli suurta vaihtelua veden juontimäärissä. Viikkoa ennen maidosta vieroitusta vasikat joivat 0-3 l vettä päivässä. Vasikat joivat nipasta kerrallaan vähemmän vettä kuin ämpäristä, ja käyttivät enemmän aikaa päivässä veden juomiseen kuin vesiämpäristä juoneet vasikat. Suurin osa vasikoista joi vettä juomanipoista erikoisella tavalla esimerkiksi painamalla nippaa otsalla ja juomalla tippuvaa vettä. Vesinipat voivat olla siis vasikoille joko vaikeita tai epämukavia käyttää. Vasikoiden juoman maitomäärän lisääntyessä kasvu lisääntyy selvästi. Runsas maidon juominen vähentää kuitenkin kuivien rehujen syöntiä ja vieroitusvaiheessa kasvu voi hidastua. Vasikat olisikin tärkeää vieroittaa vähitellen, ettei muutoksia kasvuun tulisi. Syönti- ja kasvutulokset eivät aina anna oikeaa kuvaa kasvatusmenetelmien eroista eläinten hyvinvoinnin kannalta. Käyttäytyminen on herkkä hyvinvoinnin mittari ja se tulisikin aina huomioida eri kasvatusmenetelmiä arvioitaessa. .

Defoliation and patchy nutrient return drive grazing effects on plant and soil properties in a dairy cow pasture

Large herbivores can influence plant and soil properties in grassland ecosystems, but especially for belowground biota and processes, the mechanisms that explain these effects are not fully understood. Here, we examine the capability of three grazing mechanisms-plant defoliation, dung and urine return, and physical presence of animals (causing trampling and excreta return in patches)-to explain grazing effects in Phleum pratense-Festuca pratensis dairy cow pasture in Finland. Comparison of control plots and plots grazed by cows showed that grazing maintained original plant-community structure, decreased shoot mass and root N and P concentrations, increased shoot N and P concentrations, and had an inconsistent effect on root mass. Among soil fauna, grazing increased the abundance of fungivorous nematodes and Aporrectodea earthworms and decreased the abundance of detritivorous enchytraeids and Lumbricus earthworms. Grazing also increased soil density and pH but did not affect average soil inorganic-N concentration. To reveal the mechanisms behind these effects, we analyzed results from mowed plots and plots that were both mowed and treated with a dung and urine mixture. This comparison revealed that grazing effects on plant attributes were almost entirely explained by defoliation, with only one partly explained by excreta return. Among belowground attributes, however, the mechanisms were more mixed, with effects explained by defoliation, patchy excreta return, and cow trampling. Average soil inorganic-N concentration was not affected by grazing because it was simultaneously decreased by defoliation and increased by cow presence. Presence of cows created great spatial heterogeneity in soil N availability and abundance of fungivorous nematodes. A greenhouse trial revealed a grazing-induced soil feedback on plant growth, which was explained by patchiness in N availability rather than changes in soil biota. Our results show that grazing effects on plant attributes can be satisfactorily predicted using the effects of defoliation, whereas those on soil fauna and soil N availability need understanding of other mechanisms as well. The results indicate that defoliation-induced changes in plant ecophysiology and the great spatial variation in N availability created by grazers are the two key mechanisms through which large herbivores can control grassland ecosystems.