Water efficiency index of Italian dairy and beef cattle through the use of precision livestock farming technologies (WATERMOO)

PRIN 2022 PNRR Costa

Abstract

Il progetto prevede lo studio di fenotipi legati al consumo idrico dei bovini al fine di individuare descrittori ed indicatori di efficienza idrica. Il volume di acqua ingerita (L), il rapporto tra acqua ingerita e output ed il comportamento di abbeverata del bovino sono aspetti ancora scarsamente esplorati nelle popolazioni europee. Tuttavia, una panoramica completa sul consumo idrico rappresenta un passaggio fondamentale nell’era della sostenibilità, era in cui agli allevatori è richiesto di ridurre le emissioni e ottimizzare l’uso delle risorse naturali pur mantenendo costante la produzione per garantire la domanda di prodotti ad alto valore biologico, come latte, carne e uova. Nell’ottica di adottare strategie di alimentazione di precisione e definire obiettivi, risulta fondamentale approfondire le conoscenze dei fenotipi legati all’acqua. Oltre allo studio fenotipico dei fattori che possono influenzare l’assunzione idrica e il comportamento di abbeverata, con questo progetto si intende approfondire il concetto di efficienza idrica (WEFF) nei bovini da latte e da carne ed identificarne il miglior indicatore da poter utilizzare in ambito allevatoriale e a fini selettivi. Al fine di definire accuratamente i disegni sperimentali e i fenotipi target, sarà preliminarmente condotta una ricerca bibliografica. Questa sarà anche funzionale all’identificazione degli strumenti ad oggi a disposizione per il monitoraggio idrico sia a livello di stalla che a livello individuale. Saranno condotte parallelamente due prove sperimentali: - Alma Mater Studiorum Università di Bologna: fenotipi relativi a vacche da latte e vitelli genotipizzati di razza Frisona per studiare la variabilità dei caratteri legati all’assunzione di acqua e al comportamento di abbeverata. - Università degli Studi di Padova: dati riferiti a bovini di razza Limousine durante la fase di ingrasso tramite dispositivi di allevamento di precisione. In entrambe le prove si prevede l’utilizzo di strumenti hi-tech di precisione (abbeveratoi ad accesso individuale con riconoscimento RFID) per consentire la raccolta del dato a livello di singolo animale accurata al fine di identificare i soggetti più efficienti. Gli output di progetto previsti sono: * equazioni di predizione da utilizzare su larga scala per la stima dell’ingestione di acqua nel bovino da carne e nella vacca da latte; * studio della variabilità della WEFF per l’individuazione di animali più o meno efficienti; * identificazione delle pratiche più sostenibili in termini di gestione dell’acqua; * stima della variabilità fenotipica e genetica dell’ingestione di acqua. RISULTATI RAGGIUNTI Il team ha ricostruito il quadro conoscitivo relativo al consumo idrico e al comportamento di abbeverata nei bovini da latte e da carne, individuando fenotipi, fattori ambientali e indicatori utili alla definizione dell’efficienza idrica in allevamento. Sul piano sperimentale, l’unità UNIBO ha progettato, installato e validato un prototipo di abbeveratoio per la registrazione real-time dell’ingestione di acqua nelle vacche da latte, integrando sistemi di identificazione RFID, misuratori di flusso (contatori), monitoraggio video e boli reticolari. Grazie all’integrazione dei dati di stalla, ivi comprese temperatura e umidità ambientali, produzione di latte e altri parametri individuali, le attività hanno consentito la costruzione di dataset sull’ingestione di acqua e comportamento di abbeverata in vacche e vitelle di razza Frisona, lo sviluppo di protocolli di acquisizione, merging, pulizia e validazione dei dati di consumo idrico raccolti da contatori, e messa a punto di indagini/modelli statistici per lo studio delle relazioni tra consumo idrico, temperatura corporea, THI, produzione di latte e indici genetici. Grazie ai dati disponibili è stato definito un indice di efficienza idrica espresso come rapporto tra l'acqua consumata e kg di latti prodotti nella giornata. È stato inoltre sviluppato un indicatore cumulativo water-to-gain, utile a classificare diverse traiettorie di adattamento degli animali in relazione all’accrescimento e al rischio sanitario. Parallelamente, in un allevamento di bovini da carne l’unità UNIPD ha installato otto stazioni individuali di abbeverata nei box volti all’adattamento e al finissaggio; sono stati monitorati a scopi sperimentali 143 giovani tori Limousine appartenenti a diverse partite al fine di raccogliere dati su consumo idrico, numero di abbeverate (visite all’abbeveratoio), peso vivo, trattamenti sanitari e temperatura. Per i bovini da carne è stato sviluppato un indicatore cumulativo water-to-gain, utile a classificare diverse traiettorie di adattamento degli animali in relazione all’accrescimento e al rischio sanitario. In generale, grazie anche alle misure correttive introdotte in corso d’opera, ad es. la realizzazione in house di abbeveratoi prototipali sviluppati internamente a seguito delle difficoltà di approvvigionamento legate alle procedure di acquisti PNRR, hanno consentito di mantenere gli obiettivi scientifici del progetto e di completare i principali deliverable previsti. Il progetto ha prodotto un’intensa attività di disseminazione: i) contributi presentati ai congressi internazionali WAFL 2024, Animal Science Days 2024, ADSA 2025, EAAP 2025 e MeAVeAS 2026; ii) due articoli divulgativi pubblicati sulla rivista di divulgazione Ruminantia; iii) materiali promozionali e contenuti social; iv) presentazioni tecniche e attività seminariali; iv) tre tesi di laurea magistrale di tipo sperimentale. Sono inoltre in preparazione articoli scientifici congiunti UNIBO–UNIPD sul consumo idrico e sul comportamento di abbeverata nei bovini da latte e da carne, nonché sull’associazione tra eventi di abbeverata e variazioni della temperatura misurate tramite boli. Nel complesso, WATERMOO ha dimostrato la possibilità di trasformare il consumo d’acqua in un fenotipo informativo e misurabile a livello individuale, con ottime potenzialità di essere utilizzato, una volta messo a punto il protocollo di acquisizione su larga scala, per migliorare sostenibilità, efficienza produttiva e stato di benessere negli allevamenti bovini, ponendo le basi per futuri modelli predittivi e applicazioni di zootecnia di precisione.

Dettagli del progetto

Responsabile scientifico: Angela Costa

Strutture Unibo coinvolte:
Dipartimento di Scienze Mediche Veterinarie

Coordinatore:
ALMA MATER STUDIORUM - Università di Bologna(Italy)

Contributo totale di progetto: Euro (EUR) 222.020,00
Contributo totale Unibo: Euro (EUR) 131.542,00
Durata del progetto in mesi: 24
Data di inizio 30/11/2023
Data di fine: 28/02/2026

Loghi degli enti finanziatori