Le innovazioni tecnologiche nel settore dell’alimentazione della bovina da latte Massimo Lazzari CORSO TIE

MECCANIZZAZIONE AUTOMAZIONE Sostituzione del lavoro meccanico e intellettuale MECCANIZZAZIONE SOSTITUZIONE DELLA FORZA LAVORO UMANA MEDIANTE MACCHINE AUTOMAZIONE SOSTITUZIONE DEL CONTROLLO UMANO MEDIANTE MACCHINE

AUTOMAZIONE: sostituzione dell’operatore umano con sistemi automatici Sostituzione del lavoro meccanico e intellettuale MECCANIZZAZIONE: sorveglianza dell’uomo AUTOMAZIONE: sostituzione dell’operatore umano con sistemi automatici CONTROLLO AUTOMATICO CENTRALIZZATO: elettronica e informatica per il governo dei processi

Misure, dati, informazioni, decisioni Utilizzo INTRA-AZIENDALE delle informazioni: SISTEMI DI PRESA DELLE DECISIONI UTILIZZO RACCOLTA ELABORAZIONE ANALISI decisione azione Attività di controllo monitoraggio Dati grezzi Selezione e sintesi dei dati valutati Informazioni

Misure, dati, informazioni, decisioni RACCOLTA ELABORAZIONE ANALISI UTILIZZO

Approccio reattivo e approccio pro-attivo Approccio reattivo: ho un problema con una bovina. Cosa posso fare? Raccolta Dati (Produzione, Alimentazione, Attività, Conducibilità latte, Temperatura, …) Approccio proattivo: attraverso un sistema PDF posso evidenziare delle criticità. Come posso prevenire l’insorgere di un problema? Interventi Mirati: Inseminazioni Alimentazione Cure ... Elaborazione Dati Output Analisi e Pianificazione

Innovazioni Innnovazioni Le innovazioni nel settore zootecnico a cui ci si riferisce riguardano l'uso di macchine, sistemi di controllo e tecnologie informatiche per migliorare la produttività nei processi di produzione (Kanjilal et al., 2014); In particolare, nell’allevamento della bovina da latte le innovazioni svolgono un ruolo sempre più importante; Principali motori di questa evoluzione: costo del lavoro, riduzione della fatica, mancanza di manodopera qualificata (Svennersten-Sjaunja and Pettersson, 2008; de Koning, 2010); meno allevamenti (ma più grandi), margini di profitto più ridotti, tecnologia sempre meno costosa (Bewley, 2012; Knijn et al., 2013; Rutten et al., 2013)

Lavoro: criticità in allevamenti bovini da latte (area UE) Varie Sanità Vitelli 7% 8% 20% Gestione 12% Alimentazione Mungitura 25% 15% Benessere 13% Sviluppo di: Sistemi automatici di mungitura (AMS) Sistemi automatici per l’unifeed (AFS) Sistemi di Cow Monitoring (ACM) Fonte: Bisaglia et al. 2008

Innovazioni In un’azienda da latte, innovazioni riguardano 3 aree principali: Alimentazione Mungitura Cow monitoring Alimentazione è il costo maggiore nell’azienda da latte (fino al 60 % dei costi complessivi di gestione) ed è l’attività che richiede la maggior quantità di tempo, dopo la mungitura Mungitura automatica è stata un’innovazione rivoluzionaria: non una semplice sostituzione della sala di mungitura ma un nuovo modo di gestire l’azienda da latte Sistemi automatici per monitorare i parametri fisiologici e comportamentali degli animali su base individuale e scoprire eventuali anormalità

Innovazioni per l’alimentazione (P.F.) La PF (Precision Feeding) si realizza nel contesto più generale del Precision Dairy Farming (PDF) che prevede l’uso di tecnologie innovative per misurare indicatori fisiologici, comportamentali e produttivi dei singoli animali, avendo come obiettivi primari: massimizzare le prestazioni degli animali; individuare precocemente le malattie nelle singole bovine; rilevare anticipatamente problemi di salute e produttivi della mandria; minimizzare l’uso di farmaci attraverso misure preventive di salute.

Innovazioni per l’alimentazione (P.F.) «….è la pratica di soddisfare i requisiti nutrizionali degli animali il più accuratamente possibile, nell'interesse di una produzione sicura, di alta qualità ed efficiente, garantendo nel contempo il minor carico possibile sull'ambiente» (Banhazi et al., 2012) Gli obiettivi della PF sono: - giusta quantità di elementi nutritivi; - giusta proporzione tra gli ingredienti; - giusta composizione della razione; - giusto momento di distribuzione. La PF è proposta come approccio essenziale per: - migliorare l'utilizzo dei nutrienti; - ridurre i costi di alimentazione; - ridurre l'escrezione di nutrienti;

Primi test in laboratorio Evoluzione tecnologica e affermazione dell’unifeed Inizio ‘30 ‘60 ‘80 ‘90 Fine ‘90 Inizio 2000 Primi test in laboratorio Fonte: Bisaglia et al., 2008

Razionamento Unifeed: pratica comune nelle stalle di bovine da latte; implica la preparazione e somministrazione di una miscela omogenea e bilanciata di tutti i componenti (foraggi, concentrati, additivi) della razione giornaliera; i singoli componenti sono pesati in modo da ottenere razioni corrispondenti ai fabbisogni energetici e nutrizionali teorici delle bovine, stimati sulla base del loro stato fisiologico e produttivo; richiede un certo livello di meccanizzazione aziendale in cui il carro miscelatore costituisce il dispositivo principale.

Criticità tecniche unifeed con carro miscelatore soddisfa i fabbisogni nutrizionali della «vacca media» (animali sovra- o sotto-alimentati all’interno dello stesso gruppo) si basa sul «residuo in mangiatoia» per valutare la giusta quantità distribuita i diversi componenti usati per preparare la razione possono subire variazioni del contenuto di umidità durante la conservazione (tipo di stoccaggio, condizioni meteo) che possono condizionare l’ingestione complessiva di sostanza secca e la produzione di latte fortemente soggetto ad errori gestionali (personale, attrezzature, tarature, ecc.)

Esempio di sensori e sistemi impiegati per eseguire MISURE e implementare le tecniche di PF Celle di carico per pesare alimenti su carri miscelatori Celle di carico per smisurare concentrati Celle di carico per misurare miscelata a liello singolo Boli sensibilizzati Termocamere Sensori misura umidità NIR Nano NIR

Distribuzione automatizzata concentrato TRAMOGGIA ALIMENTO ATTUATORE-DOSATORE RESPONDER COMPUTER + SIA ANTENNA + READER

Le “4” razioni di un allevamento bovino La razione formulata (su carta). La razione distribuita (in mangiatoia). La razione assunta dagli animali (nelle 24 ore) La razione digerita Obiettivo: avere UNA SOLA razione! Gli aspetti gestionali possono assumere un’importanza superiore al calcolo della razione teorica

Criticità tecniche unifeed con carro miscelatore 1 2 3 4 5 6 7 Farina di mais Nucleo + farina di soia Paglia + fieno Pastone Insilato d’erba I taglio Insilato d’erba IV taglio Silomais Tempi (min)* Media Dev. Std carico 30,5 5,5 miscelazione 8,8 4,6 scarico 4,0 1,3 *rilievi su 7 giorni

Aspetti critici del razionamento TMR: gestione mangiatoia 710 mm

Necessità di gestire la mangiatoia dopo la distribuzione Sistemi meccanici Sistemi automatici vincolati + 2-3% di s.s. ingerita con 4 avvicinamenti (o push-up) al giorno (Fonte: Nydegger, 2006) Sistemi automatici a navigazione

Raccolta dati e automazione sul carro miscelatore 1 2 6 3 1…n 4 5 7 8 9 DMCS Dry matter control system MCS Mixing control system UCS Unloading control system HCS Homogeneity control system CS (Cloud system) 10 11 1 to 11: subsystems network Precision Livestock Unifeed System (PLUS) Descrizione progetto e finalità: Il progetto si propone di sviluppare un carro trincia-miscelatore semovente innovativo per la preparazione e distribuzione assistite della razione unifeed (TMR) alle bovine da latte. Il termine "assistite" rappresenta la parola chiave del progetto e si riferisce alla realizzazione di un "sistema carro" che integri diversi sottosistemi sensoristici di controllo in grado, sia di assistere l'operatore nelle fasi di preparazione e distribuzione della razione, sia di fornire all'agricoltore uno strumento per valutare l'efficienza tecnico-economica del processo. Risultati attesi: Controllo in tempo reale e in remoto di: carico, miscelazione e distribuzione della razione unifeed; Riduzione degli scostamenti tra razione teorica e distribuita; Aumento delle prestazioni produttive, stato di salute e benessere delle bovine da latte; Maggiore produttività del lavoro e minor consumo di energia. Beneficiari: Sgariboldi s.r.l., PTM s.r.l., Università degli Studi di Milano (Dipartimenti VESPA e DISAA)

? E’ possibile migliorare la gestione del razionamento? Schemi distributivi di razioni unifeed 30 m3 1x o 2x15 m3/giorno ? 3 m3 10x/giorno oppure

Comportamento alimentare bovina Passaggio all’automazione completa della distribuzione (Automatic Feeding System – AFS) Time, h 100 50 24 12 3 6 9 15 18 21 Comportamento alimentare bovina (Bisaglia, 2016)

Comportamento alimentare: fattori caratteristici Fattori primari NDM = number of daily meals DUM = average duration of meal FIM = average feed intake per meal Fattori derivati DFT = daily feeding time FR = feeding rate DFI = daily food intake NDM meals/d DFI kg/d DFT min/d FIM kg/meals DUM min/meals FR kg/min Fonte: Nielsen, 1999 3/52

AFS con nastro trasportatore AFS con vagone distributore su rotaia aerea

AFS con vagone miscelatore/distributore su ruote AFS con vagone miscelatore/distributore su rotaia aerea

AFS semovente

Vantaggi e criticità AFS Vantaggi AFS: possibilità di distribuire razioni unifeed con frequenze maggiori (fino a 15 cicli/giorno) e di gestire più gruppi alimentari (fino a 16); ottimizzazione ingestione di sostanza secca da parte degli animali e maggiore stabilità del pH ruminale; riduzione della quantità residuale di alimento in mangiatoia (1 % del totale distribuito, a fronte del 5 % mediamente riscontrabile con il sistema convenzionale); animali possono visitare la corsia di alimentazione più volte al giorno, definendo nuovi schemi alimentari vantaggiosi anche per le bovine più remissive; ridotta permanenza dell’unifeed in mangiatoia, minori contaminazioni e fermentazioni anomale; minori costi energetici. Criticità AFS: Il passaggio ad un AFS comporta attente valutazioni economiche (investimenti circa 3 volte quelli dei carri miscelatori) e strutturali (integrazione con l’esistente).