title: Effects of concentrate feed levels and herd management on roughage feeding behaviour of dairy goats
title: Effects of concentrate feed levels and herd management on roughage feeding behaviour of dairy goats
Creators: name: Schaefer, Sybille
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2016
Subjects: Methodology
Methode , Agrarwissenschaft
Feeding Behaviour
Tierernährung
Milchziege
Animal Nutrition
Verhaltensforschung
Dairy Goat
Raufutter , Kraftfutter
Rangordnung
Life sciences
Biowissenschaften, Biologie
Raufutteraufnahmeverhalten
Dominance Order

description: • Ziegen waren 10.000 v. Chr. die
      ersten domestizierten Wiederkäuer. Sie wurden vor allem
      aufgrund ihrer geringen Körpergröße, Widerstandsfähigkeit
      gegen Krankheiten und Anspruchslosigkeit beim Futter
      geschätzt. Auch heute noch wird die "Kuh des armen Mannes"
      als Existenzsicherung vor allem in Schwellenländern gehalten.
      Aber auch im hochindustrialisierten Deutschland hat die Zahl
      der Ziegen, aufgrund der Vermarktung von Ziegenkäse und
      -fleisch u.a. als Delikatesse, in den vergangenen Jahren
      zugenommen. • In Europa werden Ziegen (wie auch Rinder) auf
      hohe Leistungen (Milch, Fleisch) gezüchtet. Um die genetisch
      prädisponierte Leistungsfähigkeit voll ausschöpfen zu können,
      werden die Tiere mit Kraftfutter gefüttert (z. B. Weizen,
      Soja, Mais). Dies ist im globalen Kontext problematisch,
      betrachtet man die komplexen Diskussionen um
      Regenwaldvernichtung, Klimawandel und Welternährung. • Ziegen
      sind beim Futter sehr anspruchslos, jedoch selektieren sie
      äußerst stark, wenn das Futterangebot dies zulässt. Ihre
      fakultative Bipedie und ihre hohe Kletterfähigkeit ermöglicht
      es Ziegen zudem an Blätter und junge Zweige heranzukommen.
      Das Verdauungssystem der Ziegen ist bezüglich der
      Cellulose-Verwertung noch effizienter als das von Schafen und
      Rindern. • Aufgrund dieser speziellen Ernährungsphysiologie
      sowie ihres Futterselektionsverhaltens waren Ziegen
      prädestiniert für die vorliegende Untersuchung. Ziel dieser
      Doktorarbeit war, potentielle kompensatorische
      Verhaltensmuster der Raufutteraufnahme von Milchziegen zweier
      Altersstufen unter kommerziellen Praxisbedingungen zu
      untersuchen. Dazu wurde das Verhalten von 16 Jungziegen
      (Alter: ca. 8 Monate, davon 9 Tiere genetisch hornlos) und 41
      bzw. 51 erwachsenen, behornten Milchziegen (Alter: 2 bis 7
      Jahre) der Rasse "Bunte Deutsche Edelziege" in verschiedenen
      Untersuchungsansätzen auf Individuen- und Gruppen- bzw.
      Herdenebene analysiert. Die Untersuchungstiere wurden nach
      ökologischen Richtlinien (EU-Öko-Verordnung Nr. 889/2008,
      Durchführungsbestimmung Nr. 834/2007 sowie "BioSuisse") in
      einem Tiefstreulaufstall-System gehalten, mit täglichem
      Weidegang und ad libitum Heuangebot am Futtertisch. Alle
      Beobachtungen fanden in Wulmenau (Schleswig-Holstein) auf dem
      Versuchsbetrieb des Johann Heinrich von Thünen-Instituts für
      Ökologischen Landbau statt, unter kommerziellen
      Produktionsbedingungen bei unveränderten Betriebsabläufen. •
      Die vorliegende Dissertation umfasst drei Studien, welche das
      gesamte Spektrum an ethologischen Forschungsansätzen
      abdecken: Es wurde ein methodischer, experimenteller und
      empirischer Ansatz gewählt. • Die Datenerfassung der
      methodischen Studie schloss Direktbeobachtungen (Behaviour
      Sampling), digitale Fotografien (Instantaneous Scan Sampling)
      und digitale Videoaufnahmen (kontinuierliche Aufnahmen mit
      Instantaneous Time Sampling im Nachgang) ein. Für die
      experimentelle Untersuchung wurden die Daten mittels
      Direktbeobachtungen (Behaviour Sampling) und digitalen
      Videoaufnahmen (kontinuierliche Aufnahmen mit Instantaneous
      Time Sampling im Nachgang) erhoben. Die Daten zur empirischen
      Studie entstammen ausschließlich Direktbeobachtungen
      (Continuous Focal Animal Sampling). Sämtliche
      Datenauswertungen erfolgten mittels Microsoft© Excel und der
      Statistiksoftware „R" (Version 3.2.1). • In der
      vorangestellten Methodenstudie wurden verschiedene optische
      Erfassungs- und Auswertungsmethoden des
      Futteraufnahmeverhaltens jeweils im Stall und auf der Weide
      hinsichtlich ihrer Reliabilität und Effizienz geprüft. Dazu
      wurde das Verhalten simultan per Direktbeobachtung,
      Momentaufnahmen und Videoaufzeichnungen über insgesamt 6
      Stunden im 3-Minuten-Intervall erfasst (bzw. im Falle der
      Videoaufzeichnungen im Nachgang im 3-Minuten-Intervall
      ausgewertet). Die Übereinstimmungsausmaße der
      Stichproben-Datensätze mit einem vollständigen Referenzsatz
      wurden mittels Bland-Altman-Verfahren quantifiziert. Dieses
      Verfahren wird in der Verhaltensforschung bislang wenig
      berücksichtigt; es findet vorrangig in der Humanmedizin als
      Standardverfahren für Methodenvergleiche Anwendung. (In der
      medizinischen Forschung kommt der Eignung des Verfahrens für
      den Vergleich zwischen etablierter und alternativer
      Behandlungsmethode besondere Bedeutung zu, denn dort hängen
      von der Entscheidung, ob die alternative Methode tatsächlich
      geeignet ist, Menschenleben ab.) Die Bewertung der
      Reliabilität anhand der Übereinstimmungsmaße erfolgte durch
      den "Median der prozentualen Abweichungen", der als
      quantitatives Akzeptanzkriterium neu entwickelt und
      eingeführt wurde. Das in der vorliegenden Dissertation
      verwendete, mehrschrittige Vorgehen bei den
      Reliabilitätsprüfungen ist universell anwendbar und hat damit
      das Potenzial, zukünftig zu einer größeren Vergleichbarkeit
      zwischen verschiedenen Arbeiten beizutragen. Anhand der
      kontinuierlichen Videoaufnahmen wurden im zweiten Schritt
      Datensätze von Intervalllängen zwischen 3 und 12 Minuten
      generiert und hinsichtlich ihrer Übereinstimmung mit einem im
      1-Minuten-Takt erhobenem Datensatz verglichen. Für die
      Erfassung des Futteraufnahmeverhaltens von größeren Herden (n
      = 41 bzw. 51 Tiere) im Stall und auf der Weide eigneten sich
      ausschließlich kontinuierliche Videoaufnahmen, um die
      zeitgerastert ausgezählten Daten durch Vor- und Zurückspulen
      komplettieren zu können. Im Stall stellten 3 Minuten das
      größtmögliche Intervall dar, um das Verhalten repräsentativ
      zu erfassen. Auf der Weide nahmen die Ziegen fünfmal so
      häufig Futter auf wie im Stall, weshalb hier auch 5 und 8
      Minuten hätten Anwendung finden können. Ausschlaggebend für
      die Wahl der größtmöglichen Intervalllänge waren die
      entscheidenden Unterschiede in der Struktur der zeitlichen
      Organisation des Verhaltens (Dauer, Häufigkeit). • Die 41
      adulten Ziegen waren bereits drei Jahre vor Studienbeginn
      hinsichtlich ihrer Kraftfutterration in zwei Versuchsgruppen
      aufgeteilt worden, bildeten aber eine gemeinsame Herde.
      Gruppe A (n = 18) erhielt 40 % Kraftfutter in der
      Jahresration an Trockenmasse (= 1000 g pro Tier und Tag
      während der Laktation) und Gruppe B (n = 23) erhielt 10 %
      Kraftfutter (= 100 g). Die Kraftfuttergabe erfolgte während
      des Melkens. In der experimentellen Studie wurde das
      Raufutteraufnahmeverhalten (Heu, Gras) im Stall und auf der
      Weide über insgesamt 30 Stunden mittels Videoaufnahmen
      erfasst, die anschließend instantan im 3 Minuten-Intervall
      ausgewertet wurden (Ergebnis: 600 Datenpunkte pro Tier =
      insgesamt 24.600). Zur Ermittlung der Dominanzhierarchie
      wurden über insgesamt 97 Stunden alle rangrelevanten
      Interaktionen mittels Behaviour Sampling erfasst (i = 4.017).
      Für die Analysen wurden die 240 Tage Milchleistung, das
      Lebendgewicht pro Individuum sowie der Fett-Eiweiß-Quotient
      der Milch einbezogen. Eine positive Beziehung zwischen
      Kraftfuttermenge und Produktivität konnte bestätigt werden.
      In beiden Gruppen wies der Fett-Eiweiß-Quotient auf einen
      ausgewogenen Ernährungszustand hin. Tiere der Gruppe B hatten
      ein geringeres Gewicht ( 6 %) und eine niedrigere
      Milchleistung ( 17 %) als Tiere der Gruppe A sowie
      signifikant höhere Raufutteraufnahmehäufigkeiten.
      Zusammengenommen ergibt sich daraus das Bild einer partiell
      kompensatorischen Raufutteraufnahme. Die Dominanzindizes und
      die Futteraufnahmehäufigkeiten beider Gruppen korrelierten
      hinsichtlich der Heuaufnahme im Stall positiv und des Grasens
      auf der Weide signifikant negativ. Die Weide hat für
      rangniedrige Ziegen eine besondere kompensatorische Relevanz,
      denn ranghöhere Tiere können das Grünfutter auf der Weide
      nicht (oder nur in sehr geringem Ausmaß) monopolisieren. Im
      Stall hingegen ist ein hohes Potential der Monopolisierung
      von Heu gegeben, sodass rangniedrigere Tiere häufig an der
      Heuaufnahme gehindert werden. Wägt man die geringere
      Produktivität bei einer kraftfutterreduzierten Fütterung
      gegen die Kraftfuttereinsparungen ab, kann sich ein
      geringerer Kraftfuttereinsatz finanziell insgesamt auszahlen.
      Im Sinne des ethischen Tierschutzes sollte die
      Kraftfuttermenge in jedem Fall auf das Nötigste begrenzt
      werden, da es sonst zu schweren Erkrankungen (z. B.
      Pansen-Azidose) kommen kann. • Die 16 Jungziegen der
      empirischen Studie wurden dem üblichen Betriebsablauf
      entsprechend anhand ihres Gewichts in zwei Gruppen eingeteilt
      und anschließend mit drei Wochen Abstand voneinander in die
      etablierte Herde der 41 adulten Ziegen eingeführt. Die
      Jungziegen der Gruppe 1 waren ca. zwei Monate älter und
      schwerer als die der Gruppe 2. Die Datenerfassung fand über
      zwei (jeweils sechswöchige) Beobachtungsperioden statt,
      zwischen denen ca. zwei Wochen lagen. Das
      Futteraufnahmeverhalten wurde sekundengenau über insgesamt
      174 Stunden im Stall erfasst. Bei der Datenaufnahme wurde
      zwischen vier Kategorien des Heu- und Strohaufnahmeverhaltens
      ("normales Fressen", "achtsames Fressen", "durch die Barriere
      am Ende des Futtertischs fressen" und "Stroh vom Boden des
      gesamten Laufstalls fressen") differenziert, die sich in
      ihrem Ausmaß der Konkurrenzvermeidung durch räumliches
      Ausweichen unterschieden. Hinsichtlich der Kombination der
      prozentualen Anteile der vier Kategorien ("Profile") bestand
      eine große individuelle Variabilität. Durch Anordnen der
      Profile anhand zweier Dimensionen (Quantität und Qualität)
      ihrer primären Kategorie konnten fünf Haupttypen und
      insgesamt neun Untertypen differenziert werden. In jedem der
      beiden Beobachtungszeiträume kamen fünf der insgesamt neun
      Typen vor, wobei sich sowohl die Typen als auch die Zuordnung
      der Individuen unterschieden. Beim "Gemischten Typus" waren
      immer mindestens drei Kategorien vorhanden und jede von ihnen
      hatte einen prozentualen Anteil von &lt; 50 %. Bei den
      „Primären Typen“ hatte eine Kategorie einen prozentualen
      Anteil von mindestens 50 %. Der Primäre Typus wurde nochmals
      in einen stark ausgeprägten (≥ 75 %) und moderaten (≥ 50 %
      bis &lt; 75 %) Typus unterteilt. Fremde, neu eingeführte
      Tiere müssen zunächst ihren Platz im Sozialgefüge (z.B.
      Bindungs- und Dominanzstrukturen) finden. In der ersten
      Untersuchungshälfte überwog mit Abstand die
      Verhaltenskategorie mit dem stärksten räumlichen
      Ausweichcharakter; von Zeitraum 1 zu 2 nahm ihre Prävalenz
      ab, jedoch stellte ein normales Fressen über die gesamte
      Untersuchungszeit hinweg die Ausnahme dar. Die 16 Jungziegen
      waren in zweifacher Weise (sowohl als neue Herdenmitglieder
      als auch als jüngste Tiere) hinsichtlich des rangabhängigen
      Zugangs zum Futtertisch benachteiligt. Die Analyse der
      Futteraufnahmetypen der Jungziegen ergab, dass sie
      individuelle Verhaltensmuster entwickeln, um die
      Konfrontation am Futtertisch mit ranghöheren (adulten) Ziegen
      zu vermeiden und dennoch Futter aufnehmen zu können. • Die
      beiden Studien zur kompensatorischen Raufutteraufnahme werten
      die Bedeutung von Raufutter (Gras, Heu und sogar Stroh)
      gegenüber der von Kraftfutter auf. Das Nutzen des
      Konkurrenzausweichverhaltens niedrigrangiger Herdenmitglieder
      bietet im Fütterungsmanagement einen Ansatzpunkt zur
      Maximierung der Herdengesamtproduktivität. Durch eine solche
      Berücksichtigung umfassender und differenzierter Kenntnisse
      des Raufutteraufnahmeverhaltens und der
      kompetitiv-kompensatorischen Aspekte lassen sich sowohl
      Tierwohl (ethischer Tierschutz) als auch ökonomische
      Effizienz (anthropozentrischer Tierschutz) steigern und
      rentieren sich daher für den Tierhalter in mehrfacher
      Hinsicht.
description: • About 10,000 years BC, goats
      were the first ruminants to be domesticated. They were
      appreciated for their small body size, resistance towards
      diseases and undemanding food requirements. To date, most
      goats are being kept in developing countries as "poor man's
      cows". Due to marketing of goats' cheese as well as chevon
      (goat meat) as a new delicacy, however, the number of goats
      in highly industrialized Germany, for instance, has also
      increased in recent years. • In Europe, goats, like cattle,
      are bred for high performance (dairy breeds, meat breeds). In
      order to maximize genetically predisposed performance,
      animals are fed concentrate supplements (e.g., wheat, soy,
      maize). This is considered problematic in the global context,
      with complex discussions concerning destruction of rain
      forests, climate change and world food supply. • Goats are
      very undemanding in their food requirements, but display a
      pronounced ability for feed selection if the opportunity
      arises. Moreover, their facultative bipedalism and
      well-developed climbing skills enable goats to utilize leaves
      and young twigs as additional feed sources. Concerning the
      digestion of cellulose, the goat's digestive system is even
      more efficient than are those of sheep or cattle. • Given the
      specifics of goat nutritional physiology as well as feed
      selection behaviour, these animals were predestined to
      feature in the thesis presented. The aim of this dissertation
      was to investigate potential compensatory patterns of
      roughage feeding behaviour at two different stages in the
      life of dairy goats kept under commercial husbandry
      conditions (breed: "German improved fawn" = "Bunte Deutsche
      Edelziege"). For this, behaviour of 16 young dairy goats
      (age: approx. 8 months; of which 9 goats were genetically
      hornless) as well as 51 and 41 adult horned dairy goats (age:
      2 to 7 years; with difference in herd size due to different
      seasons), respectively, was analyzed within different study
      approaches. Analyses were effected at individual level as
      well as at group/herd level. Study animals were kept under
      organic standards (EU-organic-regulation No 889/2008 with
      code of practice No 834/2007; Bio Suisse guidelines). They
      spent half the day at pasture, for the rest of the day and
      during the night they were stabled in a loose-housing barn
      with ad lib. hay at the feeding table. All observations were
      conducted under commercial husbandry conditions and
      incorporated into the daily routine at the research station
      of the Johann Heinrich von Thünen-Institute of Organic
      Farming (Wulmenau, Schleswig-Holstein). • The three studies
      comprising the thesis presented here, cover the full spectrum
      of ethological approaches, i.e., methodological, experimental
      and empiric. • Data collection for the methodological study
      included direct observations (behaviour sampling), digital
      photography (instantaneous scan sampling) and digital video
      recordings (continuous recording followed by instantaneous
      time sampling). Data for the experimental study were
      collected using direct observations (behaviour sampling) and
      digital video recordings (continuous recording followed by
      instantaneous time sampling). With respect to the empirical
      study, data were collected exclusively by direct observation
      (continuous focal animal sampling). Data were analyzed using
      Microsoft© Excel and statistical software "R" (Version
      3.2.1). • The preceding methodological study served to assess
      reliability and efficiency of different visual methods for
      recording and evaluating feeding behaviour exhibited in the
      barn and at pasture. Behaviour was recorded simultaneously
      using direct observation, still photography and videos at
      3-min intervals over a total of 6 hours (video footage was
      continuous and subsequently broken down into 3-min
      intervals). In a first step, agreement between measurements
      of the three sets of data with a reference data set was
      quantified using the Bland-Altman method. To date, this
      statistical method for assessing agreement between two
      methods of measurement is rarely applied in ethological
      research; it is predominantly used in clinical research as
      the standard test. (In medical studies, appropriateness of
      the test being used for comparing established and alternative
      treatment methods is of literally vital importance, as human
      lives depend on it.) Reliability assessment was based on the
      "median of percental deviation", which had been specifically
      devised in the course of the methodological study and served
      as a quantitative cut-off criterion. The reliability
      assessment conducted in this investigation is universally
      applicable. The procedure developed hence has the potential
      to contribute towards increasing the degree of comparability
      between future studies. In a second step, data sets
      corresponding to interval lengths of between 3 and 12 min
      were generated and compared with a data set that had been
      evaluated at 1-min intervals. • Only continuous video footage
      proved appropriate for recording the feeding behaviour of
      larger herds (n = 41 and 51 individuals, respectively) in the
      loose-house and at pasture, since continuous videos allow to
      identify inconclusive behaviour (and hence complete the data
      set) by winding the recording back and forth. For data
      collected in the barn, the longest interval yielding
      representative data was 3 min. At pasture, feeding
      frequencies were five times as high as in the barn, which
      additionally rendered 5- and 8-min intervals sufficiently
      reliable. The temporal organization of the respective
      behaviour (frequency, duration) thus determined the selection
      of the longest, sufficiently reliable interval. • Three years
      prior to data collection, the 41 adult goats had been
      assigned to two treatment groups, which received different
      concentrate rations, though they continued to live as one
      herd. Concentrate for Group A (n = 18) equalled 40 % of total
      yearly amount of dry matter (= 1000 g per animal and day
      during lactation), Group B (n = 23) received 10 % concentrate
      (= 100 g). Concentrate was fed during milking. In this
      experimental study, roughage feeding behaviour (hay, straw,
      grass) in the barn and at pasture was recorded on video over
      a total of 30 hours. Footage was subsequently evaluated at
      3-min intervals (resulting in 600 data points per animal =
      24.600 in total). Behaviour sampling was used to record
      dominance-related interactions during a total of 97 hours (i
      = 4.017). Individual 240 day milk yields, live weight and
      milk fat-to-protein ratio were included in the analyses.
      Results supported a positive relation between concentrate
      level and productivity. In both groups, fat-to-protein ratio
      indicated a balanced nutritional state. Group B animals
      exhibited lower weight ( 6 %) as well as milk yield ( 17 %)
      than those of Group A. Moreover, frequencies of roughage
      feeding were significantly higher for Group B animals than
      for Group A goats. In conjunction, these findings suggest
      roughage feeding to be at least partially compensatory.
      Dominance indices were positively correlated with hay feeding
      frequencies in the barn, and significantly negatively
      correlated with grazing at pasture. For low-ranking goats,
      the compensatory time at pasture is of particular relevance.
      High-ranking animals are far less able to monopolize roughage
      at pasture (i.e., grass) than in the barn (hay, cut grass).
      In the latter setting, low-ranking animals are often kept
      from roughage feeding. The losses incurred through lower
      animal productivity due to reduced amounts of concentrate fed
      should be weighed against the saved costs of concentrate
      feed, as there might well be a financial net gain. In terms
      of ethical considerations concerning animal health, care
      should be taken to keep concentrate feed levels to the
      metabolic minimum required in order to avoid severe diseases
      (e.g., rumen acidosis). • In the empiric study, 16 young
      female goats were assigned to two groups (following common
      husbandry practice, allocation was based on weight) and
      introduced into the established adult herd (n = 41) in two
      batches. Approx. two months older and also heavier, Batch 1
      goats joined the herd three weeks earlier than Batch 2 goats.
      Data were collected in two observation periods separated by a
      two-week gap. Roughage feeding behaviour in the barn was
      investigated on a second-by-second basis for a total of 174
      h. During data recording, dry-roughage feeding behaviour was
      differentiated into four categories of increasing degree of
      spatial competition avoidance ("feeding normally", "feeding
      vigilant", "feeding through the barrier" and “feeding
      straw”). Individuals varied considerably with respect to
      combinations of the four category proportions ("profiles").
      By arranging the profiles along two dimensions (quantity and
      quality) of their predominant category, five major types and
      a total of nine subtypes could be differentiated. In each of
      the two observation periods, five of the nine types had been
      realized; these were, however, not necessarily identical -
      nor was the allocation of individuals to the types. Without
      exception, the "Mixed Type" contained a minimum of three
      categories, with each of them amounting to &lt; 50 %.
      "Primary Types" were defined by one of the categories
      equalling or exceeding 50%. They were sub-divided into
      "pronounced" (≥ 75 %) and "moderate" forms (≥ 50 % to &lt; 75
      %). Newly introduced and hence unfamiliar animals need to
      find their place in the herd's social structures (e.g. bonds
      and dominance relations). The first observation period was
      characterized by a marked preponderance of the behavioural
      category associated with the highest degree of spatial
      competition avoidance. Prevalence of this category decreased
      from observation period 1 to 2; feeding normally, however,
      remained the exception throughout the entire duration of the
      study. The 16 young goats experienced a double disadvantage
      with respect to dominance-related access to the feeding table
      (due to being not only "new kids on the block" but also the
      youngest individuals). Analyses of the young goats' feeding
      types suggested that they developed individual behavioural
      patterns. These patterns allowed them to avoid confrontations
      with higher-ranking (adult) goats at the feeding table and
      enabled them to ingest roughage despite their low competitive
      abilities. • The two studies on compensatory roughage feeding
      behaviour raise the importance of roughage (grass, hay and
      even straw) vis-à-vis concentrate feed. In feeding
      management, competition avoidance behaviour of low-ranking
      herd members may be utilized to maximize overall herd
      productivity. Comprehensive and detailed knowledge of
      roughage feeding behaviour including aspects of competition
      compensation, thus benefits animals and livestock owners
      alike by increasing animal welfare as well as economic
      efficiency.