A field test of all-weather surfaces for horse paddocks

Abstract: This field study sought to determine the all-weather surface construction providing the least contaminated runoff and drainage effluent when exposed to moderate to heavy precipitation and different manure loads in horse paddocks during wintertime. Two different combinations of non-woven and woven geotextile together with two gravel fractions of 200 mm were exposed to precipitation and horse manure/urine for two years under two manure regimes (manure removal and manure accumulation). In a simulated rainfall (SR) study, the test areas were also exposed to 50 mm precipitation for 30 min and 15 kg of horse manure under the two manure regimes. Runoff, drainage effluent and leachate flow were measured and sampled for both regimes. The geotextile-gravel construction reduced runoff and drained the test area throughout the two-year period, confirming construction stability and a dry walking surface area at a mean drain flow of 3.65 L m-2 h-1. The concentrations of total N, total phosphorus (TP), chemical oxygen demand (COD) and total solids (TS) in fluids leaving the test areas in winter were lower than in previous studies, due to lower horse density. The mean drainage concentration of TP, COD and TS was 3.4, 231, 739 mg L-1, respectively, due to manure removal in the SR study. The TP (1.9 mg L-1) concentration in drain fluids was reduced by 47% in the test area consisting of a single geotextile compared with previously reported values (3.6 mg L-1). With the paddock designs tested here, non-point pollution from paddocks could be controlled and reduced

Effect of floor condition on pig gait

Unhealthy legs and claws in pig production are a persistent problem, a primary reason for which seems to be inappropriate floor properties in the pig pen. Inadequate frictional properties or low coefficient of friction (COF) may result in slippery floors and slip injuries to pigs. This thesis presents basis of design criteria for pig house floors with the aim of minimising the number of claw disorders. Parameter values were determined by pig gait studies in a gait analysis laboratory, where the pigs walked a straight or a curved test aisle. The gait was recorded by a force plate and a perpendicularly placed digital video camera as the pigs walked the test aisle. The specific aims of the four studies included in the thesis were to: 1) characterise pig gait and describe the effect of clean and fouled floor conditions for pigs walking a line on solid concrete, walking a curve on solid concrete and walking a curve on rubber mat; 2) determine the utilised COF (UCOF) of the walking pigs and compare it with measured dynamic COF (DCOF); and 3) analyse pig slip in different floor conditions. A set of parameter values characterising pig gait in clean and fouled concrete floor conditions were obtained by kinematic and kinetic methods. The data showed that pigs walking a straight line adapted their gait to fouled floor conditions. Pigs were able to adapt to walking a curve in clean floor conditions but the observed adaptation was not enough for safe walking in fouled floor conditions, where UCOF exceeded DCOF. Walking a curve on fouled rubber mat gave better traction and reduced forward and backward slips by over 50% compared with walking a curve on fouled concrete. The discrepancy between UCOF and measured DCOF observed in the studies could be due to the friction measuring device underestimating the actual risk of slipping and falling in fouled floor conditions, especially when walking a curve. Additional studies are needed to provide pig producers with more detailed information, e.g. guidelines for required COF values in pig pen situations where the required motion and speed of motion are determined. An appropriate data set for COF measurements at farm level can bring safer and more slip-resistant floor solutions in the future

Belysning i stallbyggnader

Kraven på energieffektivare belysning har gjort att fler typer av ljuskällor börjat används i djurstallar. Det saknas dock en aktuell sammanställning av hur lantbrukets produktionsdjur påverkas av både naturligt och artificiellt ljus. Utgångspunkten för detta projekt har varit att ta reda hur nötkreatur, gris, häst och fjäderfä uppfattar sin omgivande miljö samt hur deras synsinne reagerar på olika våglängder och intensitet samt under hur lång period det är ljust (fotoperiod). En annan utgångspunkt har varit att utformning av belysningen i djurstallar borde utgå från djurens behov och preferenser då det finns goda skäl att anta att djurens välbefinnande, tillväxt, hälsa och produktion (t.ex. mjölk eller ägg) påverkas av ljusmiljön (Ulrich, 1979; Bourdon, 1997). Eftersom det med modern belysningsteknik finns mycket goda förutsättningar att anpassa belysningen så att den efterliknar naturliga utomhusmiljöer, öppnas intressanta möjligheter att anpassa belysningen så att den förbättrar djurens välbefinnande och produktion utan att arbetsmiljön försämras i stallarna. Syftet med projektet var att ta fram förslag för hur energieffektiva ljuskällor och armaturer kan användas i djurstallar. Projektet har innefattat litteraturstudier och sammanställning av material från de senaste forskningsrönen och bästa teknik. Data har sökts för att ta reda på hur produktionsdjur (häst, ko, gris och fjäderfä) uppfattar ljusstyrka, ljusflöde, spektralfördelning och färgtemperatur som underlag för val av ljuskälla samt lämplig placering av armatur. Belysningen använder ca 10 % av elenergin i djurstallar undantaget värphöns där något mera används. Därför är det viktigt att ha ljus på rätt ställe och att använda så energieffektiva ljuskällor som möjligt. För att minska energianvändningen kan man utnyttja dagsljuset så mycket som möjligt t. ex. genom att använda ljussensorer som dimmar eller släcker belysningen när dagsljuset är tillräckligt. Dagsljusets betydelse och hur detta kan utnyttjas behandlas inte i denna rapport utan endast hur artificiellt belysningen kan användas bättre. Jordbruksverkets Föreskrifter (SJVFS 2010:15) anger endast i generella termer djurens behov av dagsljus samt utformning av dag- och nattbelysning. Teknisk specifikation för ekonomibyggnader (SIS-TS 37:2012) anger riktvärden för belysningsstyrka (lux) och ungefärligt effektbehov för lysrör. Riktvärdena är nära det som anges i Arbetsmiljöverkets föreskrifter (AFS 2009:2) och Svensk Standard (SS-EN 12 464-1). Det finns även ett EU direktiv (2001/93) vilket anger att grisar ska ha minst 40 lux 8 timmar per dag. I dagsläget utformas belysningen i djurstallar ofta utifrån äldre nyckeltal vilket medför överdimensionerad belysningsintensitet (Jørgensen, 2006; Haraldsson & Henrysson, 2011). Från föreliggande genomgång kan följande slutsatser dras: För att få bra belysning med låg energiinsats måste man använda moderna projekteringsverktyg som tar hänsyn till ljuskälla, armatur och dess placering samt reflektionen från väggar, golv, tak och djur. För att ordna energieffektiv belysning med brett ljusspektrum i djurstallar är i dagsläget lysrör och s.k. lågenergilampor förstahandsalternativet eftersom de passar i befintliga armaturer. Lysdioder (LED) är ett intressant alternativ i den mån tillräckligt ljusflöde kan erhållas och spektralfördelningen är lämplig för djurslaget. Metallhalogen- och högtrycksnatriumlampor med dagsljusliknande spektralfördelning kan vara ett alternativ vid nybyggnad eller när all belysningsel ska bytas ut. Ljusutbytet (lm/W) varierar mycket inom respektive typ av ljuskälla. Därför finns mycket energi att spara genom att välja den ljuskälla som är effektivast inom respektive typ. Ljusnivån ska ge god arbetsmiljö samt vara anpassad till djurslaget med avseende på både ljusintensitet och spektralfördelning. Se respektive djurslag. Dagsljuset bör utnyttas i så stor utsträckning som möjligt och kompletteras med artificiellt ljus när så krävs för att spara energi. Nattbelysning till nötkreatur och grupphållna hästar bör ordnas genom att alla ljuskällor dimmas så att jämn belysningsstyrka erhålls i stallet och att djuren inte bländas av enstaka ljuskällor som är tända, Grisar och fjäderfä ska inte ha nattbelysning Grisar, nötkreatur och häst är dikromata djur dvs de uppfattar endast två färger i ljusspektrumet. De kan dock uppfatta våglängder av det människan anser vara rött ljus men de ser det som grått ljus med lägre intensitet. Fjäderfä har ett mycket väl utvecklat synsinne och de bör därför ha ljuskällor med brett ljusspektrum. Intensiteten på det ljus som djur uppfattar påverkar melatoninhalten (hormon som indikerar vila/sömn) i blodet. Får dagaktiva djur tillräckligt hög ljusintensitet sänks halten melatonin i blodet och djuret blir aktivare. Vid låg intensitet ökar melatoninhalten vilket gör att djuren vilar. Nötkreatur Det finns fortfarande kunskapsluckor om vad nötkreatur ser, och hur de påverkas av dagsljus, spektralfördelat ljus, olika ljusintensitet och mörker i sin belysningsmiljö. Det som saknas är framför allt kunskap om hur djuren uppfattar sin omgivning. Ett antal undersökningar ger dock en viss ledning om hur belysningen kan utformas med hänsyn till djurens möjlighet att uppfatta omgivningen. Förmodligen har nötkreatur sämre synskärpa på avstånd över 3-4 m. Vi vet inte hur synskärpan påverkas av ökad belysningsintensitet men ökad belysningsstyrka medförde bättre rörlighet hos kor nattetid. Mjölkkor har stora ögon med en hög koncentration av stavar och tapetum lucidum (ett reflekterande skikt bakom näthinnan) och är därför väl anpassade för små ljusmängder. De har ett brett band med hög koncentration av synceller över näthinnan vilket förmodas ge dem god syn på långt håll. Nötkreatur är tvåfärgsseende med högsta spektrala ljuskänslighet vid våglängderna 455 och 554 nm. Den maximala våglängd som de kan uppfatta hos ljus är ca 620 nm. Kunskap om djurens preferenser av olika våglängder av ljus vid olika aktiviteter skulle kunna ge vägledning för förbättringar av miljön för nötkreatur, exempelvis djurens dagliga kommunikation med varandra, men mer forskning behövs för att bekräfta resultaten. Några uppgifter om hur nötkreaturen påverkas av olika ljuskällor har inte hittats förutom att UV-ljus kan ha positiv inverkan på mjölkproduktionen, men detta har endast påvisats i ett försök. Däremot har moderna stallar för nötkreatur ett stort inslag av naturligt ljus jämfört med äldre byggnader. En antal företag har tagit fram underlag för utformning av belysning i mjölkkostallar. Dessa utgår främst från de produktionshöjande effekter som ökad dagslängd innebär för lakterande mjölkkor och ungdjur. Relativt lite diskuteras i svenskt rådgivningsmaterial hur dessa resultat ska erhållas och hur belysningen ska utformas t.ex. nattetid vid robotmjölkning samt för sinkor/dräktiga kvigor. Få studier om belysning har utförts i kommersiella besättningar i Sverige. Med ökad effektivitet i modern belysning kan belysningsstyrkor om 300-500 lux vara lämpliga, vilket motsvarar ljusnivån utomhus vid en dimmig dag. En ljusnivå om 100 lux dagtid kan då motsvara en miniminivå. Nattbelysningens i stallet rekommenderas ge en jämn belysningsstyrka om ca 5-10 lux, vilket inte tycks påverka kornas nattvila. En framtida belysningslösning kan vara ett kombinerat LED-ljusrör med dagsljus- och nattbelysning, där den artificiell belysningen kopplas in då mängden dagsljus i stallet minskar. Gris Grisen är mycket anpassningsbar och det finns otillräckligt med information för specificera vad som är optimal ljusmiljö för djuret med avseende på spectralfördelning, tid med ljus per dag eller belysningsstyrka. I många studier saknas uppgifter om vilka ljuskällor och belysningsstyrka som använts och resultaten är därför svåra att tolka. Grisen har likartat antal stavar, ögonstorlek och näthinna som människa vilket kan förmodas ge likvärdig ljusinsamlingsförmåga. Grisar har mycket färre tappar än människan vilket tyder på sämre synförmåga än människans vid högre ljusnivåer. Grisar har ett smalare synfält men bättre synskärpa än övriga hovdjur. De är i likhet med nötkreatur och hästar dikromata, dvs ser bara två färger. Ljuskällor som enbart ger rött ljus uppfattas som ljussvagare än ljuskällor med övriga våglängder (ca 400-600 nm). Grisen kan inte uppfatta UV-ljus. Grisen väljer att vara i samma belysningsstyrka som den är van vid, oavsett ljusintensitet. EU direktiv 2001/93 kräver en minimumbelysning om 40 lux i grisstallar. Denna belysningsstyrka uppfattades varken positivt eller negativt av djuren. Grisar väljer att vila i utrymmen med mycket låg belysningsstyrka (2.4 lux) och påverkas negativt om den inte får mörker minst 6 timmar per dygn. Häst Optimal ljusmiljö hos häst är mycket lite undersökt och det saknas uppgifter om ljuskällor, ljusintensitet och antal timmar med ljus respektive mörker hästen bör ha. För att få en uppfattning om vad som skulle kunna vara god miljö kan man jämföra med resultat från studier på nötkreatur, då dessa djur ursprungligen kommer från samma miljö och deras ögon har en likartarad uppbyggnad. Hästen har en mycket brett synfält men har dålig synskärpa. Hästen ser två färger men kan se ljus med våglängder i det röda spektrumet, men uppfattar det inte som rött. Som växtätare har hästar och kor sina ögon riktade åt sidan, vilket ger ett vidare synfält och förbättrar möjligheten att upptäcka predatorer. Dessutom har de stora ögon vilket generellt ger bättre syn än små ögon. Hästen har en rektangulär pupill med ett ’extra ögonlock', cornea nigra och vilken begränsar ljusmängden in i ögat vid bete. Hästens öga är anpassat för låga ljusmängder och har gott mörkerseende, med stavrik näthinna och reflekterande skikt tapetum lucidum, beläget bakom de ljuskänsliga cellerna i näthinnan samt kort fokallängd som koncentrerar ljusmängden. Dessutom kan ljussignaler från angränsande ljusreceptorer adderas i tid och rum för att uppnå högre ljuskontrast nattetid. Hästar verkar urskilja detaljer bättre om föremålen placeras på marknivå, men föremålen bör vara tillräckligt stora. På kontrastrika golvytor kan valet av golvytans färg minska motvillig beteendereaktion från hästar i inledande träning, exempelvis ramper till transportfordon. Att hästar alltid skannar av sin omgivning för upptäckt av rovdjur kan vara begränsande för hästens koncentrationförmåga vid inlärning. Däremot kan hästars förmåga att reagera på små visuella signaler användas för att utveckla effektivare träningsmetoder tillsammans med målrelaterad träning med positiv förstärkning. Eftersom hästar ser bra vid låga ljusintensiteter behövs belysning endast när det är människor i stallet och arbetar. En framtida belysningslösning kan vara att utnyttja tekniken med LED och ta fram en ljuskälla med både dagsljus- och nattbelysning, där den artificiella belysningen kopplas in då mängden dagsljus i stallet minskar. Hur djuren reagerar på LED belysning är inte undesökt ännu. Framtida forskning skulle kunna undersöka hur ljusprogram kan utformas för att stimulera brunst hos ston. Fjäderfä Ljusets påverkan på beteende, hälsa, produktion och skötsel av djuren påverkar i hög grad välbefinnandet hos våra produktionsdjur. Rekommenderad dagslängd för värphöns verkar optimerad för maximal äggproduktion. Att minska dagslängden något för att spara energi är inte studerat. Även för övriga fjäderfän verkar rekommenderad dagslängd vara anpassad efter maximal produktion respektive tillväxt. Ljus till fjäderfä bör innehålla våglängder i den röda delen av spektrat (långa våglängder). Dessa våglängder kan tränga genom kraniet och nå receptorer i hjärnan vilka inte aktiveras via ögonen. Receptorerna påverkar djurens reproduktion d.v.s. äggläggning. Fjäderfä verkar ha bättre synskärpa i rödaktigt ljus. Mycket tyder också på att ljuskällor med mycket rött ljus (t.ex. glödlampor) uppfattas som mera ljusstarka jämfört med ljuskällor som avger mycket blått ljus (t.ex. lysrör med hög färgtemperatur). Om man försöker att ge tillräckligt med rött ljus med ljuskällor som avger vitt ljus med hög ljustemperatur så kan den totala mängden ljus överstimulera djuren. De blir då stressade och nervösa vilket leder till bl.a. mera fjäderplockning. Studier har även visat att fåglar kan uppfatta UV-ljus. Denna egenskap används för att känna igen artfränder. Ljuskällor i stallar för fjäderfä bör därför ha en del UV-ljus i spektrat. Detta är särskilt viktigt för djur som hålls inomhus. Dock bör Arbetsmiljöverkets rekommendationer med avseende på UV-ljus följas. Mot bakgrund av ovanstående och att fjäderfä även har receptorer i ögonen för violett, blått, grönt och gult ljus bör man använda ljuskällor med brett färgspektrum. Det är dock inte klarlagt vilket som är den bästa fördelningen mellan dessa våglängder. Det finns studier som visar att värphöns kan uppfatta flimmer från konventionella lysrör men inget tyder på att djuren skulle uppfatta detta som något negativt eller att de skulle påverka djurens välbefinnande. Däremot är det viktigt med tanke på låg energiåtgång och god djurvälfärd att byta utslitna lysrör som flimrar. Det är bevisat i olika försök med värphöns, slaktkyckling, avels- och slaktkalkoner och avelsgäss, att energieffektiva ljuskällor såsom lysrör eller högtrycks natriumlampor, oavsett intensitet eller spektralfördelning, inte har skadlig effekt på vare sig tillväxt, foderomvandlingsförmåga eller reproduktion jämfört med ljus från glödlampor. När det gäller att spara energi rekommenderas i första hand dimningsbara lågenergilampor eller lysrör. Båda bör ha en varmvit färgton. Belysning med LED bör studeras noggrannare innan denna typ kan rekommenderas. Som beskrivits tidigare har LED–tekniken en snävare spektralfördelning och saknar ofta UV-ljus. Med ökad kunskap kan ljuskällor med LED utvecklas så att varje art eller hybrid kan få speciellt anpassad spektralfördelning. Då vita ljusdioder har ett ganska brett spektrum, skulle man kunna lägga till några svaga UV-ljusdioder vid 370 eller 400 nm för att komplettera (Kelber, 2012). Mer forskning krävs även för att ta reda på vad som är lämplig ljusintensitet, ljusfärg och dagslängd för olika djurkategorier så att de kan utföra sina naturliga beteenden

Measurement of kick loads from horses on stable fittings and building elements

Fittings and fixtures in horse stables may cause injuries to horses when trapped and there is a great risk of an accident to animal and handler when releasing a horse. The risk of injuries to horses and handlers must be minimised by correct structural design and appropriate choice of building material. The physical load of horse kicks were measured in order to obtain data for the design of safe horse fittings and fixtures. To record the forces exerted by horse kicks a measuring wall and a computerised measuring system were constructed and used in single horse boxes. For reference, the characteristics of the measuring system were determined by a drop hammer test. Through regression analysis a linear relation was found between the field recorded impact values from horse kicks obtained by the measuring system and drop hammer impact values. The drop hammer method can thus be used to test fittings. Impacts recorded in the field tests were rapid, often shorter than 0.03 s and 90% had a maximum value below 1924 N. The greatest impact force and impulse caused by a horse kick were 8722 N and 131 N s respectively, with no statistical difference between provoked and unprovoked kicks. Considering the data obtained and allowing a certain safety margin, the impact resistance of horse fixtures and fittings in single horse boxes, to be used for horses of up to 700 kg mass, should be at least equivalent to 150 Ns exerted by a horse shoe at 45°

Kostnadseffektiv allväders paddock för häst

Denna studie har sökt att identifiera den markkonstruktion av geotextil-grus i hästpaddockar för året runt bruk som ger minst ytvatten, bäst dräneringseffekt och minst förorening av yt- och dräneringsvätska efter att ha utsatts för nederbörd under olika gödselbelastning. Två olika kombinationer av icke-vävd och vävd geotextil, tillsammans med två grusfraktioner, 150 mm grus (16 mm) och ett ytskikt om 50 mm grus (5 mm), utsattes för naturlig gödsel- och nederbördsbelastning under två år med periodvis rengöring och ackumulering av hästgödsel. Dessutom utfördes en nederbördsstudie, där provytorna utsattes för 50 mm nederbörd under 30 minuter samt påverkan av 15 kg hästgödsel vid periodvis rengöring och ackumulering. Ytvatten, dräneringsvätska och läckvattenflöde mättes och analyserades för både gödselrengöring och gödselackumulering. Ytskicktets utförande hos geotextil-grus konstruktionen minskade ytvattenflödet och stabiliserade dräneringsflödet över hela två-års perioden, vilket gav provytan stabilitet och en torr yta. Jämfört med tidigare studier var koncentrationen av totalkväve, totalfosfor, kemisk syreförbrukning och torrsubstanshalt i dräneringsvätskan låg under vinterstudien. Nederbördsstudien, med 50 mm under 30 minuter, bekräftade att en 200 mm geotextil-grus konstruktion klarade de uppställda kraven. Provytan ’Single’ hade överlag en högre förmåga att minska föroreningarna i dräneringsvätskan, speciellt för totalkväve, total fosfor, kemisk syreförbrukning och torrsubstanshalten. För läckvätskan fanns knappt någon skillnad mellan behandlingarna, men det minskade vätskeflöde från den ’Kombinerade’ provytan skulle kunna medföra att den klarar den amerikanska normen för täta membraner mot underliggande markskikt. Dräneringssystemet klarade av att minska förekomsten av organiskt kväve och reducera TS-mängden hos bägge provytorna genom en stor filteryta samt erhöll en dräneringsvätska som lämpar sig för våtmarksrening. Försöket visade också lovande resultat för läckvätskan, dvs en minskning av miljöbelastningen från diffusa utsläpp från paddockar, men behöver en längre testperiod för att erhålla tillförlitliga resultat. Synpunkter vid planering: Utförandet hos geotextil-grus konstruktionen bör klara att även andra yttäckande material används som halm, flis eller genomsläpplig betongsten och fortfarande klara ytavrinning och dränering. En remsa med grövre grus längs paddockens periferi kan förbättra ytvatteninfiltrationen. Den snabba vätskeavledning hos konstruktionen uppnås genom korta vätsketransportvägar samt dränering över hela ytan. På stora ytor kan detta medföra behov av vätskebuffert i form av en damm. Vid paddockförsöket fanns hästar som grävde sig ner genom grusmaterialen. Om man har hästar som gräver finns det åtgärder mot detta, som nät etc. Förmodligen återfinns de mesta föroreningarna (fosfor) i paddockens ytskickt. Om ytskicktet förnyas med hänsyn till antalet hästar som belastar paddocken kan miljöpåverkan minskas

Gait analysis of unprovoked pig gait on clean and fouled concrete surfaces

Inadequate floor properties are considered the primary cause of the majority of claw disorders in pigs but to date no clear relationship has been found between claw disorders and floor properties such as friction and surface abrasiveness. To determine this relationship, the factors controlling pig gait must be characterised. This study examined unprovoked pig gait on a concrete floor in clean conditions and compared it with gait in fouled floor conditions. Kinematics were used to record gait parameters such as walking speed, stride length, swing and stance time, stride elevation together with limb support phases, gait symmetry, diagonality and duty factor. On clean floors, pigs had an unprovoked symmetrical gait with alternating two- and three-beat support phases and a high rate of diagonality. Stride length, swing and stance time and stride elevation showed little variation. Pigs altered their gait in accordance with floor conditions to maintain gait control by reducing walking speed, lowering diagonality and employing more three-limb support phases. Pigs also shortened their stride length and prolonged their stance time

Design criteria for structural design of silage silo walls

Existing Swedish design guidelines (JBR) cover silo wall heights up to about 3 m. These guidelines presumably overestimate the forces and pressures exerted by silage juice when silo walls are more than 3 m high, which could result in over-sizing, material waste and increased capital costs. This study determined silage physical properties in terms of horizontal wall pressure and evaluated silage juice levels in silos with a wall height of 3 m or more.Wall pressure was measured by transducers mounted on a steel ladder rack placed vertically along the internal silo wall. The ladder rack also permitted measurement of silage juice levels in slotted steel pipes. The pressure on the transducers was recorded by a data acquisition system displaying static and total loads (pressures imposed by silage material without and with the compaction machine, respectively).The static pressure at the bottom of the silo wall (4 m) was 16 kPa during filling and compaction, and 22 kPa 1-4 months after filling. The silage juice did not interact with compaction. The wall pressure increased by 30% after filling, but the increase was only significant at 1 m from the silo bottom. The dynamic load was 17 kPa when the compaction machine passed 0.1 m from the silo wall.New guidelines are proposed based on the results and on the Eurocode for ultimate limit states (ULS) for two stages; filling and the utility period. The design bending moment for ULS was 21% lower than specified in JBR. (C) 2014 IAgrE. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved

Dimensionering av belysningsstyrka i djurstallar med programmet DiaLux och en kvantitativ jämförelse av ljusmiljö i beteshagar och kostallar

Delprojekt 1: dimensionering av belysning i djurstallar Den totala direkta energivändningen inom jordbruket uppskattades till att vara 3,7 TWh/år varav 1,1 TWh/år var elenergi. Belysningen använder ca 10 % av elenergin i djurstallar undantaget värphöns där något mera används. Uppskattningsvis förbrukas 69-179 GWh av elenergin till belysning i stallar för olika djurslag. För att uppnå de rekommenderade värdena för belysningsstyrka använder specialister på belysning idag dimensioneringsprogram av typen Dialux där man utifrån lokalens mått, väggmaterialens färg och struktur väljer lämpliga armaturer och ljuskällor så att önskad intensitet och fördelning erhålls. Ljuskällorna definieras med både ljusflöde och spridningsvinkel för att även ge en jämn belysning när så krävs. Dimensioneringsprogrammen är emellertid inte anpassade till förhållandena i lantbruksbyggnader. Exempelvis finns inte uppgifter på reflektansen för specifika material i djurstallar såsom golvytor med strömedel alternativt gödsel. Det finns inte heller uppgifter på hur ljuskällans samt ytmaterialens reflektans påverkas av nedsmutsningen i djurstallar. Syftet med delprojekt 1 var att öka kunskapen om hur man dimensionerar energieffektiv belysning anpassad till djurstallar med moderna dimensioneringsprogram; att ta fram reflektansen för ytmaterial som är specifika för djurstallar och undersöka nedsmutsningens betydelse; samt att jämföra beräknad belysningsstyrka och ljusfördelning med uppmätta värden. Under vintern 2012-2013 har mätningar av byggnadsytornas reflektans samt belysningsstyrkan vid artificiell belysning i rummet utförts i 6 byggnader för djur. Mätningarna har utförts med hjälp av en referensskiva med känd reflektans samt ett universalinstrument för mätning av luminans, Hagner S4 Universal Photometer. Mätningarna genomfördes både före och efter att armaturernas kupor tvättats samt i två fall även före och efter att stallet tvättats. Samtliga lysrörsarmaturer var slutna och utan reflektorer. Belysningen i djurstallarna har beräknats med dataprogrammet Dialux (version 4.11) och beräknad belysningsstyrka samt ljusfördelning har jämförts med resultaten från mätningarna. Golven har lägst reflektans i djurstallar. Uppmätta värden ligger mellan 0,07 och 0,32. Fuktiga, nyligen tvättade och smutsiga golv har lägre reflektans (ca 0,10) än torra golvytor utanför boxarna (0,20 – 0,25). Fuktiga och smutsiga dränerande golv (betong, metall) kan ha lägre reflektans än 0,10. Strömedel på golv ökar reflektansen till ca 0,30. Boxmellanväggar och inredning har ofta högre reflektans än golven och har reflektans mellan 0,20 – 0,40. Innerväggar i djurstallarna är ofta målade och färgen avgör till stor del reflektansen. Mätningarna visar värden mellan 0,25 – 0,60, där reflektansen är lägre för nedre delen av väggarna både pga smutsmängd men även att nedre delen av väggarna är målade med mörkare färg. Övre delen av innerväggarna hade i ett fall mycket hög reflektans (0,91). Innertaket är ofta av ljus korrugerad plåt men kan också vara av träpanel. Plåttaken i de undersökta djurstallarna hade reflektans mellan 0,50 – 0,80. Både boxmellanväggar, innerväggar och innertak får högre reflektans efter tvättning. Reflektansen från en mjölkko (Holstein) mättes, där svart hårrem hade reflektansen 0,02 och vit hårrem 0,41. Belysningsstyrkan i stallarna var lägst för slaktsvin och högre för ko och häst. Belysningsnivån 0,45 m över golvet uppgick till 61-75 lux för slaktsvin, 164 lux för digivande suggor, 120 resp. 154 lux för mjölkkor och 255 resp. 135 lux för häst. Tvättning av lampkupor förbättrade ljusstyrkan med 3-20 % beroende på stalltyp, mer för svinstallar än för övriga. Störst skillnad i ljusfördelning (kvoten mellan uppmätt belysningsstyrka och medelbelysningsstyrka) hade grisningsstallet medan övriga låg på ca 0,55- 1,55. Belysningen i ett rum förändras med ljuskällans och armaturens ålder, nedsmutsning av armatur och ytor samt underhållsnivån. Beräkningarna i datorprogrammet Dialux är utförda med bibehållningsfaktorn 1,0 samt med uppmätta reflektanser för tvättade byggnadsytor. Den beräknade belysningsstyrkan var för samtliga byggnader högre än uppmätt belysningsstyrka. Skillnaden mellan uppmätt och beräknad belysningsstyrka var en faktor mellan 0,63 – 0,89. Genom att välja bibehållningsfaktor i Dialux kan effekten av ljuskällornas och armaturernas ålder, nedsmutsningen av armaturer och ytor samt underhållsnivån korrigeras. Dimensioneringsprogrammet Dialux är ett bra hjälpmedel för beräkning av belysningsstyrka i lantbruksbyggnader för att erhålla noggrannare dimensionering och energibesparing. Reflektansen för golvytorna i djurstallar varierar mellan 0,07 och 0,32 och beror av hur smutsiga och fuktiga golven är samt typ av golv och mängden strömedel. Boxmellanväggar har reflektans mellan 0,20 – 0,40 och innerväggar mellan 0,25 – 0,60. Innertak av korrugerad plåt har reflektans mellan 0,50 – 0,80. Totala bibehållningsfaktorn bör sättas till värden mellan 0,60 – 0,85 i djurstallar för att erhålla korrekt belysningsstyrka vid beräkning i programmet Dialux. Lägre bibehållningsfaktor (0,60 – 0,70) i stallar som blir mycket nedsmutsade (exempelvis gris- och nötstallar) och högre bibehållningsfaktor (0,80 – 0,85) stallar som blir mindre smutsiga (exempelvis häststallar). Beräkningar i programmet Dialux visade en ljusfördelning som var ±15 % från uppmätta värden. Hur inredning ritas in i Dialux kan påverka ljusfördelningen i stallet. För att förbättra noggrannheten vid beräkningar i programmet Dialux bör det införas standardritningar på utrustning och inredning som kan inverka på belysningsstyrka och ljusfördelning. Delprojekt2: ljusmiljön i kostall jämfört med hagmark Synsinnet hos respektive djurarter är anpassat till den naturliga miljö som de en gång utvecklades i. Detta betyder att både själva ögat och den del av hjärnan som behandlar synintryck hos varje djurart har sina speciella egenskaper som gör att synen fungerar på bästa sätt under ljusförhållanden som liknar den miljö deras vilda förfäder levde i. Det finns goda skäl att misstänka att djurens välbefinnande, tillväxt, hälsa och produktion påverkas av ljusmiljön. Analys av bildstatistik för utforskning av omvärldsmiljöer är en ny teknik som växt fram som en bas för kamerastyrd robotik. Med tekniken kan viktiga egenskaper i en visuell miljö identifieras. Bildstatistik ger möjligheter att både undersöka och förstå synsinnets egenskaper, men ännu har inte olika naturliga miljöer analyserats och karaktäriserats med hjälp av modern bildstatistik. Att undersöka ljusmiljöns effekt på djur borde kunna möjliggöra en bättre anpassning av ljusmiljön i ett djurstall. Syftet med delprojekt 2 var att undersöka om det är möjligt att utforma en ljusmiljö som bättre överensstämmer med djurens ursprungliga livsmiljö. Ett analysprogram utvecklades för att kvantitativt kunna jämföra ljusfördelning och kontrastrikedom i olika miljöer. Rådata utgörs av bilder tagna med ett fisheye-objektiv med en bildvinkel på 180°. Varje bild innehåller således information om ljusfördelning och kontraster i olika riktningar. Med hjälp av ett stort antal bilder i varje miljö kan analysprogrammet beräkna medelvärden för den vertikala fördelningen ljus, färger, kontraster och färgkontraster. Mätningar i hagmark och stallmiljö uppvisar mycket stora skillnader. Stallmiljön utmärks av mindre total variation, mindre färger och en onaturlig fördelning av kontraster. Hagmarken karakteriseras av ett mörkt band längs horisonten (beroende på att träd och buskar linjeras upp längs horisonten), medan stallmiljön istället har ett ljust band vid horisonten (fönster). Trots att mängden mätdata är begränsat visar resultaten på en uppenbar potential att med modern LED-belysning göra stallmiljöer betydligt mer naturliga och därmed skapa en möjlighet till ökat välbefinnande och minskad stress hos både djur och människor som befinner sig i miljön

Performance of geotextile-gravel bed all-weather surfaces

A cost-effective way of producing all-weather surfaces for cattle is to use a combined geotextile-gravel pad construction, which allows pavement depth to be reduced. This study sought to determine the pavement construction that would offer the least runoff, best drainage effect and highest quality runoff and drainage effluent after exposure to heavy precipitation under different manure loads in high animal density areas. The study also examined whether any pavement construction gave acceptable sealing to the underlying soil surface. Three different combinations of non-woven and woven geotextile together with two gravel fractions of 200 mm were exposed to 50 mm precipitation for 30 minutes and 15 kg of cattle manure under two manure regimes (manure removal and manure accumulation). Runoff, drainage effluent and leachate were flow measured and sampled in buckets as they exited their respective pipes for both regimes. The pad surface layer reduced runoff flow rate and stabilised drain flow throughout the experiments, confirming pad stability. Manure removal reduced total N, total P, chemical oxygen demand (COD) and total solid (TS) concentrations in drainage effluent. One pad construction proved better at oxidising NO2-N and another at trapping TS. One pad construction met the sealing liner norm to the underlying soil. The drainage effluent produced was acceptable for wetland treatment. The results show that geotextile and gravel pad constructions not only have a supporting and draining function, but also a filtering, aerating and sealing effect