Forschung

Das Projekt konzentriert sich auf die Entwicklung automatisierter Algorithmen zur Erkennung tierschutzrelevanter Verhaltensweisen bei Schweinen. Über einen Zeitraum von zehn Wochen nach dem Absetzen werden Schweine kontinuierlich per Video aufgezeichnet, um Verhaltensweisen wie Ohren- und Schwanzbeißen zu annotieren. Diese Daten dienen dem Training von Computer-Vision-Algorithmen auf Basis einer skelettbasierten Verhaltenserkennung, die durch ihren Fokus auf Körperhaltung und Bewegungsmuster eine präzise Erkennung spezifischer Verhaltensweisen ermöglicht. Für die Analyse werden moderne Verfahren der Objekt- und Verhaltenserkennung eingesetzt. Zunächst identifiziert YOLOv10 einzelne Schweine anhand ihrer Ohrmarken. Anschließend werden die Tiere mit ViTPose analysiert, einem Modell mit hoher Genauigkeit zur Posenschätzung, das das Skelett jedes Tieres anhand von 22 Schlüsselpunkten abbildet. Die verwendete Methode ermöglicht eine robuste Erfassung räumlich-zeitlicher Merkmale und ist gleichzeitig unempfindlich gegenüber kleineren Fehlern der Posenschätzung. Um den Transfer der entwickelten Algorithmen in die österreichische Schweinehaltung zu erleichtern, werden mithilfe synthetischer Daten fotorealistische Modelle von Schweinen und ihrer Haltungsumgebung erzeugt. Dadurch entsteht ein robuster und vielseitiger Datensatz für das Training der Modelle. Zusätzlich wird ein Verfahren zur kontinuierlichen Identifikation einzelner Tiere innerhalb einer Gruppe entwickelt, das visuelle Erkennung mit RFID-Ohrmarken kombiniert und so eine zuverlässige Nachverfolgung ermöglicht. Ergänzend werden genetische Parameter für neu definierte Verhaltensmerkmale geschätzt sowie genetische und phänotypische Korrelationen zwischen diesen Merkmalen und wichtigen Leistungsmerkmalen berechnet. Der entwickelte Ansatz soll eine automatisierte Überwachung des Verhaltens ermöglichen und damit das Tierwohl sowie die Zucht auf robustere und verhaltensstabile Schweine nachhaltig verbessern.

Die Entwicklung innovativer Haltungsformen für schweinehaltende Betriebe in Österreich gewinnt vor dem Hintergrund des zunehmenden Interesses der Konsument:innen und besonders auch der Landwirt:innen am Tierwohl an Bedeutung. Dabei hat insbesondere die Haltung von Schweinen unter möglichst naturnahen Bedingungen (z.B. als Teil der Fruchtfolge am Feld) einen hohen Stellenwert. Häufig treten bei der Entwicklung und Umsetzung tierwohl-fördernder Haltungssysteme jedoch Herausforderungen auf, wie beispielsweise rechtliche Anforderungen, wie etwa den Grundwasserschutz, sicherzustellen. Im Projekt „Ackerschweine“ sollen die Voraussetzungen für die Umsetzung einer innovativen Haltungsform von Schweinen auf Ackerflächen geschaffen werden. Dieses Haltungssystem sieht vor, Schweine auf unbefestigten Ackerflächen zu halten, wobei ein Teil der Fläche, die den Tieren zur Verfügung steht, mit temporären Zelten überdacht ist. Dabei sollen die von den Tieren ausgeschiedenen Nährstoffe durch hohe Einstreumengen gebunden und anschließend kontrolliert als Wirtschaftsdünger auf den betrieblichen Ackerflächen ausgebracht werden. Das Projekt soll in zwei Phasen abgewickelt werden. Am Beginn (Phase 1) ist es das Ziel, insbesondere die grundwasserrechtlichen Anforderungen für diese Haltungsform zu entwickeln, um sicherzustellen, dass es zu keinem erhöhten Nitrataustrag ins Grundwasser kommt. Über (i) Vorversuche auf befestigter Fläche (AP 2.2), (ii) Untersuchungen der Sorptionsleistung von verschiedenen Einstreumaterialien (AP 2.4) und (iii) die Modellierung der anfallenden Ausscheidungen, Stoffmengen sowie deren Dynamik bei unterschiedlichen Umweltbedingungen und Besatzdichten (AP 2.3) werden die Grundvoraussetzungen zur Sicherstellung der Minimierung des Nährstoffeintrages in den Boden. In der zweiten Projektphase werden die optimierten Systeme auf Pilotbetrieben implementiert (AP 2.5) und die nachhaltige Grundwassersicherung durch ein begleitendes Monitoring der Stickstoffdynamik validiert (AP 2.6). Durch die etablierten Pilotsysteme am Acker werden interessierten Schweinehalter:innen die Voraussetzungen und Managementanforderungen für das System “Ackerschweine” vermittelt. Des Weiteren werden dank der wissenschaftlichen Begleitung die Stoffströme im Sinne einer “die Grundwasserqualität sichernden, nachhaltigen Kreislaufwirtschaft” dokumentiert. Ergebnis des Projekts ist ein umfassendes Merkblatt für die Etablierung der Haltungsform „Ackerschweine“ als alternatives, tierwohlförderndes System bei gleichzeitiger Sicherstellung der grundwasserrechtlichen Anforderungen in Österreich.

Um dem Klimawandel, den begrenzten Ressourcen und den Forderungen der Gesellschaft nach nachhaltigeren Produktionsformen zu begegnen, zielt ENSURE darauf ab, Strategien, Wege, Transformationspfade, Handlungsempfehlungen, Zuchtstrategien und Instrumente zu entwickeln, die zu einer zukunftssicheren, nachhaltigen Rinderhaltung beitragen. Es werden Szenarien und Strategien modelliert und entwickelt, um die Rinderhaltung durch verbesserte Ressourcennutzung, Fütterungsoptimierung, verbesserte Tiergesundheit, geringere Umweltbelastung und verbesserte Widerstandsfähigkeit auf System-, Betriebs- und Tierniveau proaktiv zu gestalten. Dies soll zu einer verbesserten Rentabilität und Zukunftssicherheit der Betriebe, zur Ernährungssicherheit, zur Verringerung der Umweltbelastung und zur Akzeptanz bei den Verbrauchern beitragen. Das Projekt ist in zwei Bereiche unterteilt: Bereich 1 „Szenarien und Strategien” und Bereich 2 „Optimierungslösungen”. Innerhalb von Bereich 1 werden die drei Projekte „Zukunftssichere Milch- und Rindfleischproduktionsnetzwerke in Österreich”, „AlPTouR – Almen, Tourismus und Resilienz der Rinderhaltung” und „Bessere Zucht zur Steigerung der Resilienz und Nachhaltigkeit” bearbeitet, wobei die BOKU an allen Projekten beteiligt ist. Bereich 2 umfasst fünf Projekte: „Sicherstellung einer besseren Reproduktion, Tiergesundheit und des Tierwohls“, „Sicherstellung einer besseren Fütterung und reduzierter Emissionen: Ein nachhaltiger Ansatz“, „Sicherstellung widerstandsfähiger Kühe“, „Sicherstellung der Gesundheit und des Wohlergehens von Kälbern in nachhaltigen Milchproduktionssystemen“ und „ALMSURE – Sicherstellung der Tier- und Umweltgesundheit in alpinen Milchviehhaltungssystemen“. BOKU ist an allen Projekten außer ALMSURE beteiligt.