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Beleuchtung und Beleuchtungstechnik im Geflügelstall

DLG-Merkblatt 438

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DLG-Merkblatt 438

1. Auflage, Stand: 10/2018

Autoren:

  • DLG Ausschuss Technik in der Tierhaltung
  • Prof. Dr. Robby Andersson, Alina Uhlenkamp, Daniel Kämmerling, Dr. Stefanie Döhring, Hochschule Osnabrück
  • Dr. Jutta Berk, FLI Celle
  • Prof. Dr. Michael Grashorn, Universität Hohenheim
  • Daniel Werner, FH Bielefeld
  • Karl Heinz Mann und Bärbel Bös, LBB Göttingen
  • Dieter Mirbach, DLG e.V., Frankfurt am Main
  • Dipl. Ing. Karl Heinz Mann, LBB GmbH
  • (B. Sc.) Bärbel Stephanie Bös, LBB GmbH

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

2. Theoretische Grundlagen

2.1 Biologische Grundlagen

2.2 Tageslicht beim Geflügel

2.3 Gesetzliche und normative Anforderungen

2.4 Lichttechnische Kenngrößen

3. Technische und praktische Aspekte

3.1 Beleuchtungsempfehlungen in den einzelnen Produktionsstufen/Nutzungsrichtungen und Funktionsbereichen

3.2 Einrichtung von Beleuchtung im Stall

3.2.1  Lichtverteilung unterschiedlicher Lampen und Optiken

3.2.2  Flackerfreiheit

3.2.3  Materialeigenschaften und Schutzklassen

3.2.4  LED-Retrofitprodukte

3.3 Kostenanalyse der Leuchtenauswahl

4. Literatur

1. Einleitung

Licht, das heißt die sichtbare elektromagnetische Strahlung, spielt in der Geflügelhaltung eine zentrale Rolle. Der große Gewichtsanteil beider Augen beim Vogel, gemessen am Körpergewicht, lässt auf die besondere Bedeutung des Sehsinns für den Vogel schließen. Dieser beträgt beim Menschen lediglich 1 % und bei Hühnervögeln 7 – 8,5 % (König und Bragulla 2009). Lebewesen dient Licht vor allem zur Wahrnehmung der Umwelt und der Orientierung. Die Wahrnehmung von Licht unterscheidet sich jedoch zwischen Menschen und Tieren teilweise erheblich.

Neben der visuellen Wahrnehmung hat Licht auch auf die Physiologie der Tiere einen Einfluss (u. a. bezüglich Zeitgeber, Verhalten, Hormonausschüttung). Beide Aspekte beeinflussen das Wohlbefinden und die Leistung der Tiere.
Beleuchtung im Geflügelstall wird über folgende Merkmale definiert:

  • Spektrum – Zusammensetzung des Lichts nach Wellenlängen: „Farbe“
  • Beleuchtungsstärke – die Lichtintensität, mit der der Stall beleuchtet wird: „Helligkeit“
  • Frequenz – Schwingungen je Sekunde: „Flackern“
  • Photoperiode – Lichtprogramm/Beleuchtungsdauer in Stunden pro Tag: „Jahreszeiten (Langtag/Kurztag)“.

An die Beleuchtungstechnik in Geflügelställen werden aus den oben genannten Gründen unterschiedliche Ansprüche gestellt. Das Beleuchtungsmanagement muss nicht nur den Ansprüchen von Mensch und Tier genügen, sondern auch beständig gegenüber äußeren Einflüssen sowie ökonomisch sinnvoll sein. Dabei müssen die entsprechenden gesetzlichen Rahmenbedingungen eingehalten werden. Bei Neubau sowie Umbau von Ställen sollte das Thema Licht eine besondere Berücksichtigung finden, da eine adäquate Beleuchtung das Tierwohl erhöhen und zu besseren Arbeitsbedingungen für den Tierhalter/-betreuer führen kann. 

2. Theoretische Grundlagen

2.1 Biologische Grundlagen

Das Sehvermögen von Vögeln unterscheidet sich maßgeblich von dem des Menschen. So sind aufgrund des großen Augapfels das Sehvermögen und auch die optische Auflösung bei Vögeln hervorragend (Nickel et al. 2004). Menschen besitzen für die Farbwahrnehmung 3 Arten von Zapfen (blau, grün, rot) und zählen damit zu den „Tri-Chromaten“. Der Mensch kann die elektromagnetische Strahlung von violett bis dunkelrot sehen. Der Vogel besitzt, anders als der Mensch, mindestens 4 verschiedene Zapfentypen (ultraviolett, blau, grün, rot) (Nickel et al. 2004), Vögel werden als „Tetra-Chromaten“ bezeichnet. Zudem besitzen Vögel einen Doppelzapfen, der mutmaßlich für die Wahrnehmung von Bewegung zuständig ist (Kram et al. 2010). Die Absorptionsbreite von Vögeln ist je nach Art unterschiedlich, erstreckt sich jedoch vom UV-A- bis in den (dunkel)roten Bereich, das heißt Vögel können einen breiteren Bereich der elektromagnetischen Strahlung visuell wahrnehmen. Weißes Licht setzt sich aus Anteilen aller Farben im Spektrum zusammen. Wird Vögeln kein UV-A-Anteil im Licht angeboten, ist anzunehmen, dass sie ihre Umwelt in Falschfarben wahrnehmen. Ein weißes Objekt erscheint bei fehlendem UV-A-Anteil dem Vogel nicht mehr als weiß, sondern in der Komplementärfarbe zum UV (Burkhardt 1989). Damit der Vogel seine Umwelt (Futter und Artgenossen) richtig wahrnimmt, ist im Geflügelstall eine Beleuchtung mittels Vollspektrum inklusive UV-A-Anteil notwendig. 

Vögel weisen eine sehr schnelle Hell-Dunkel-Adaption auf. Das heißt, die Vogelaugen passen sich sehr schnell an Hell-Dunkel- bzw. Dunkel-Hell-Wechsel der Lichtverhältnisse an. (König und Bragulla 2009). Um Unruhe und Verletzungen aufgrund von Panik zu vermeiden ist es dennoch wichtig, die Dunkelphase mit einer ausreichend langen Dämmerungsphase einzuleiten. Des Weiteren ist eine ausreichend lange, ununterbrochene Dunkelperiode (etwa 6 – 8 Stunden) einzuhalten. Reduzierte oder unterbrochene Dunkelphasen können die Mortalitätsrate erhöhen (Schwean-Lardner et al. 2016; Brickett et al. 2007) sowie Immunsuppressionen und Augenanomalitäten begünstigen (Europarat 1995). 

Die Augen liegen bei den Nutzgeflügelarten seitlich am Kopf. So hat beispielsweise das Huhn ein sehr großes monokulares Sichtfeld von etwa 300 ° (Barber 2013), jedoch einen sehr kleinen Bereich in dem sich die Sehfelder beider Augen überschneiden (26 °). Dieses binokulare Gesichtsfeld ist Voraussetzung für das dreidimensionale, räumliche Sehen. Eine weitere Besonderheit der Vögel ist, dass sie zwei Sätze visueller Informationen gleichzeitig verarbeiten können. So können sie beispielsweise mit dem einen Auge nach Fressfeinden Ausschau halten und mit dem anderen Auge Futter suchen. Das menschliche Auge bzw. die menschliche Wahrnehmung ist hierzu nicht in der Lage (Barber 2013).

Bewegungen nimmt der Vogel sehr gut wahr. Das Auflösungsvermögen von Vogelaugen beträgt je nach Lichtverhältnissen über 100 Bilder pro Sekunde. Der Mensch kann nur ca. 50 – 60 Bilder pro Sekunde wahrnehmen. Der Wert, ab dem eine Folge von Lichtblitzen als kontinuierliches Licht wahrgenommen wird, wird auch als Flickerfusionsfrequenz (FFF) bezeichnet. Licht muss also mit einer Frequenz emittiert werden, die diesen Grenzwert überschreitet, um den Eindruck eines kontinuierlichen Lichts (Dauerlichts) zu erzeugen. Ist dies nicht der Fall, kommt es zur Wahrnehmung von Flackerlicht, dem sogenannten Stroboskoplicht („Diskoeffekt“). Ein solches Flackerlicht beeinflusst die Tiere mutmaßlich negativ, kann eine Belastung für den Organismus sein und eventuell Verhaltensstörungen begünstigen. Um dies zu umgehen, sollte die Frequenz des Kunstlichtes ein Vielfaches über 100 Hertz (Hz) liegen.

 

Tabelle 1: Gruppengröße und Flächenbedarf in Abhängigkeit zur Tierzahl

GeflügelMensch
4 Zapfen für das Farbsehen (UV, blau, grün, rot)
& 1 Doppelzapfen (Bewegungssehen)
3 Zapfen für das Farbsehen (blau, grün, rot)
bis zu 360 ° (Huhn 300 °) Gesichtsfeld220 ° Gesichtsfeld
ca. 26 ° dreidimensionales Sehen
(je nach Art unterschiedlich)
120 ° dreidimensionales Sehen
Sehr hohe SehschärfeHohe Sehschärfe
Sehr gute und schnelle Anpassung an ­unterschiedliche Entfernungen (Akkommodation)Anpassung auf verschiedene Entfernungen
Sehr schnelle Hell-Dunkel-AnpassungSchnelle Hell-Dunkel-Anpassung
Sehr gutes Bewegungssehen
(> 100 Bilder/Sekunde)
Mittelmäßiges Bewegungssehen
(ca. 50 – 60 Bilder/Sekunde)
Verarbeitung von zwei Sätzen visueller Information gleichzeitigVerarbeitung eines Satzes visueller Information

Die physiologischen Effekte des Lichtes beinhalten auch die Beeinflussung der endokrinen Funktionen (Hormonausschüttung), wie den zirkadianen Rhythmus (Zeitgeber, Herdenführung) sowie das Reproduktionsgeschehen. Diese können beispielsweise genutzt werden, um die Legereife zu induzieren. Zudem ist Licht (UV-Licht) wichtig für den Aufbau lebenswichtiger Vitamine und den Calciumstoffwechsel.

2.2 Tageslicht beim Geflügel

Der Gesetzgeber fordert eine dem natürlichen Licht entsprechende Beleuchtung für Geflügelställe. Eine allgemeine Definition von natürlichem Licht/Tageslicht ist jedoch nicht möglich, da sich Spektrum und Lichtintensität je nach Standort, Tages- und Jahreszeit, zum Teil stark, voneinander unterscheiden. Der Grund hierfür ist die unterschiedlich starke Filterung der Sonnenstrahlung, beispielswiese durch die Atmosphäre oder die Vegetation. Lebewesen bevorzugen bestimmte Habitate, die unter anderem durch spezifische Lichtverhältnisse charakterisiert werden. Dies wird in der Natur durch besondere Standorte, z. B. Wüste oder Dschungel, deutlich. Entsprechend der ursprünglichen Habitate (bevorzugter natürlicher Aufenthaltsort) der verschiedenen Geflügelarten, ist anzunehmen, dass tierartbedingte Unterschiede hinsichtlich der Ansprüche an „natürliches“ Licht vorhanden sind. Der Vorfahre unserer heutigen domestizierten Hühner (Gallus gallus) stammt aus dem Dschungel Südostasiens. Das dort natürlich vorkommende Licht ist stark durch die Filterung der dortigen Vegetation geprägt. Anders sind die Lichtverhältnisse des Habitats von Puten (Meleagris gallopavo) zu erwarten. Das natürliche Habitat von Puten bilden die südmexikanische Steppe, Waldränder und lichte Wälder, wo die Filterung des Lichts deutlich geringer einzuordnen ist. Diese Filterung wirkt sich auch auf den UV-A-Anteil aus. So weist ein vegetationsreiches Habitat des Huhns einen UV A-Anteil von etwa 2 % auf, während das Habitat der Pute einen UV-A-Anteil von etwa 5 % (in Kopfhöhe der Tiere) erwarten lässt.

Es ist davon auszugehen, dass natürliches Tageslicht (unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Standorte/Habitate) den Ansprüchen der Tiere am ehesten entspricht. Abbildung 1 stellt die spektrale Zusammensetzung, orientiert am Habitat-Spektrum Gallus Gallus (HSGG) sowie am Habitat-Spektrum Meleagris Gallopavo (HSMG), dar. Das Habitat-Spektrum Gallus Gallus ist aufgrund der Achsenskalierung nicht vollständig dargestellt. 

2.3 Gesetzliche und normative Anforderungen

Die Gestaltung des Lichtangebots in Geflügelställen ist sowohl EU-übergreifend als auch national geregelt. Nach der Tierschutznutztierhaltungsverordnung (2017) wird eine generelle, für die Beobachtung und Kontrolle der Tiere, ausreichende Beleuchtung verlangt. Weiterhin muss die tägliche Beleuchtungsintensität und Beleuchtungsdauer den Bedürfnissen der Art entsprechen. Nach § 4 Abs. 1 Nr. 9 TierSchNutztV (2017) ist dem Geflügel das künstliche Licht entsprechend dem tierartspezifischen Wahrnehmungsvermögen flackerfrei anzubieten. Ebenfalls sollte die künstliche Beleuchtung nach § 13 Abs. 3 bzw. § 18 Abs. 5 dem natürlichen Licht so weit wie möglich entsprechen. Tabelle 1 gibt einen Überblick über die gesetzlichen und normativen Anforderungen im Geflügelbereich.

Tabelle 2: Überblick der gesetzlichen und normativen Anforderungen an die Beleuchtung von Geflügelhaltungen

 LegehennenMasthühnerPutenPeking- und Moschus­enten
Lichtöffnungen ­(Tageslichteinfall)Mind. 3 % der Stallgrundfläche, gleichmäßig verteilt1, 2  Möglichst Tageslicht (gleichmäßiger Einfall)5, 6, 7; mind. 3 % der Stallgrundfläche7
… für Neubauten ab13. 3. 20021)9. 10. 20091)1. 10. 20132)bei Stall Neu- und Umbauten7)
DunkelperiodeMind. 8 Stunden1Mind. 6 Stunden1; ­Dämmerungsperiode ist nicht berücksichtigt<sup>1Möglichst mind. 8 Stunden2Richtwert: 8 Stunden5, 6, 7
 ununterbrochen1 ununterbrochen5, 6, 7
Beleuchtungs­intensität Dunkel­periode; Dämmerungs­periode< 0,5 Lux, ausreichende Dämmerungs­phasen1Max. 0,5 Lux2, Dämmerungs­phasen empfohlen2Angemessene Dämmerungsphasen5, 6, 7;
max. 2 Lux7
Beleuchtungs­intensität ­Lichtperiode(keine Angaben in1); Mind. 20 Lux in Augen­höhe der Tiere, gemessen in 3 Ebenen 320 Lux in Tierkopf­höhe1,3, gemessen in 3 Ebenen3, Ausleuchtung mind. 80 % der Nutzfläche120 Lux2/10 Lux4 in Tieraugenhöhe – ­gemessen in 3 Ebenen2, 5Ausreichendes Licht für natürliches Verhalten; Erkennen der Umgebung und Artgenossen5, 6; 20 Lux in Augen­höhe der Tiere7
Lichtprogramm24-Stunden Rhythmus324-Stunden Rhythmus1, 3, ab Tag 7 bis 3 Tage vor dem Schlacht­termin1Natürlicher Tag-Nacht-Rhythmus224-Stunden Rhythmus7 nach den ersten Tagen5, 6; Abweichungen in der Eingewöhnungszeit (max. 3 Tage) sind zulässig7
Frequenzkünstl. Beleuchtung → flackerfrei, entsprechend den tierartspezifischen Anforderungen1, 2, 3, 7
Spektrumkünstl. Beleuchtung → soweit wie möglich dem natürlichem Licht ­entsprechend1, 2Ausgewogenes ­Farbspektrum mit UV-A-Anteil7
AusnahmeregelungZeitliche Einschränkung der Lichtintensität und des natürlichen Lichteinfalls durch tierärztliche Indikation zulässig1, 2

Neben den Anforderungen an die Beleuchtung für die Tiere müssen auch die Anforderungen an die Beleuchtung für die Menschen erfüllt werden. Da der Stall ein Arbeitsplatz für den Menschen darstellt, gelten die technischen Regeln für Arbeitsstätten (ASR 2011) 3.4 aus der Arbeitsstättenverordnung. Dabei sind folgende Mindestanforderungen an die mittlere Beleuchtungsstärke Em (Lux) und Farbwiedergabeindizes Ra für die verschiedenen Arbeitsbereiche einzuhalten:

Tabelle 3: Empfehlungen der Arbeitsstättenverordnung (ASR 3.4) zur mittleren Beleuchtungsstärke Ēm sowie des Farbwiedergabeindex Ra*

Arbeitsraum, Arbeitsplatz, TätigkeitĒm (Lux)Ra
Verkehrsflächen und Flure ohne Fahrzeugverkehr5040
Verkehrsflächen und Flure mit Fahrzeugverkehr15040
Beschicken und Bedienen von Fördereinrichtungen und Maschinen20080
Behandlungsräume für Tiere20080

* Der Farbwiedergabeindex gibt an, wie stark sich die Farbe eines Objekts bei der Beleuchtung mit einer bestimmten Lampe bezüglich eines Bezugstrahlers ändert. Der höchste Wert von Ra ergibt sich mit 100, wenn die betrachtete Lampe praktisch nicht von der Bezugsquelle abweicht. Mit dieser Lampe beleuchtet können alle Farben eines Gegenstandes erkannt werden und erscheinen einem Betrachter (Mensch) als natürlich (RIS 2015)

Zur Vermeidung von Unfällen sind Blendungen und Reflexionen zu reduzieren und Schattenbildungen zu begrenzen. Zudem ist auch für den Menschen das Flimmern und Pulsieren von Leuchten zu vermeiden. Die Norm DIN EN 12464-1 (2011) „Licht und Beleuchtung – Beleuchtung von Arbeitsstätten – Teil 1: Arbeitsstätten in Innenräumen“ empfiehlt die folgenden Werte für handwerkliche Tätigkeiten in der Landwirtschaft:

Tabelle 4: Empfehlungen der DIN Norm (EN 12464-1) zur mittleren Beleuchtungsstärke Ēm, und des Farbwiedergabeindex Ra

Art des Innenraums, des Bereichs der Sehaufgabe oder Bereich der TätigkeitĒm (Lux)Ra
Viehställe5040
Ställe für kranke Tiere20080
Futteraufbereitung, Gerätereinigung20060

Des Weiteren ist die „Richtlinie zum Schutz von Sicherheit und Gesundheit der Arbeitnehmer vor der Gefährdung durch physikalische Einwirkungen (künstliche optische Strahlung“ (2006/25/EG) zu berücksichtigen. Beim Kauf von Leuchtmitteln mit UV-A-Anteil sind die erlaubten Tages- und Jahresexpositionswerte beim Hersteller zu erfragen. Der Expositionsgrenzwert für den Wellenlängenbereich 315 – 400 nm beträgt bei einer täglichen Arbeitszeit von 8 Stunden 104 Joule/m².

2.4 Lichttechnische Kenngrößen

Lichttechnische Kenngrößen, wie Beleuchtungsstärke (Lux) und Lichtstrom (Lumen), beziehen sich ausschließlich auf den Anteil der Strahlung, die der Mensch wahrnehmen kann (380 nm – 780 nm) und sind zudem nach den Möglichkeiten der menschlichen Wahrnehmung gewichtet. Aufgrund der Unterschiede der visuellen Wahrnehmung zwischen Mensch und Geflügel sind typische lichttechnische Kenngrößen also nur bedingt für die Geflügelhaltung anwendbar.

Wichtige Kenngrößen zur Beschreibung des Lichts für Geflügel sind das Spektrum, die Lichtintensität, die Frequenz und die Photoperiode.

 

Das Spektrum (Wellenlänge in W/m²/nm) gibt die Stärke der Strahlung in den einzelnen Wellenlängenbereichen („Farben“) an, also aus welchen Anteilen das Licht zusammengesetzt ist. Dabei reichen die Wellenlängenbereiche des für uns sichtbaren Spektrums von violett über blau, grün, gelb, orange bis rot. Je nach Leuchtmittel unterscheidet sich die spektrale Zusammensetzung des emittierten Lichts. In Abbildung 2 sind solche Unterschiede des Spektrums am Beispiel einiger ausgewählter Leuchtmittel dargestellt. 

Trotz der unterschiedlichen Spektren der drei Leuchtmittel nehmen wir Menschen alle drei Spektren als (warm)weißes Licht wahr. Je nachdem, ob das „weiße“ Licht mehr Blauanteile oder Rotanteile aufweist, wird von kaltweißem oder warmweißem Licht gesprochen (Farbtemperatur in Kelvin). Die eindimensionale Skala der Farbtemperatur ist für die komplexe Farbwahrnehmung des Vogels als Bewertungsmaßstab jedoch unzureichend, sodass die Betrachtung des Spektrums notwendig ist. Dieses Spektrum kann mittels Spektrometer bestimmt werden.

Die Lichtintensität wird derzeit über die Beleuchtungsstärke (Helligkeit einer Fläche) angegeben und mit dem Luxmeter ermittelt. 1 Lux entspricht 1 Lumen/m². Bei der Messung der Beleuchtungsstärke wird das spektrale Helligkeitsempfinden des Menschen zu Grunde gelegt. Aufgrund des unterschiedlichen Helligkeitsempfindens von Mensch und Vogel ist die Beleuchtungsstärke nicht auf die Helligkeitsbeschreibung einer Fläche für den Vogel übertragbar. Hier ist eine Messgröße, die das Helligkeitsempfinden des Vogels mit einbezieht, zu bevorzugen, z.?B. Lichtindex Geflügel (LIG). Entgegen der in den Europaratsempfehlungen empfohlenen 3-Punkt-Messung sollte die Messung der Lichtintensität in der 1-Punktmessung, mit dem Messkopf nach oben gerichtet, erfolgen. Diese Vorgehensweise ist sinnvoll, da die Bezugseinheit der Messgröße Lux eine Fläche und kein Volumen ist. 

Die Frequenz beschreibt die Schwingungen je Sekunde und wird in Hertz (Hz) angegeben. Je nach Vorschaltelektronik des Leuchtmittels wird das Licht in unterschiedlichen Frequenzen emittiert und je nach Wahrnehmungsvermögen als Flacker- oder Dauerlicht wahrgenommen. Die Frequenz kann beispielsweise mit einem Oszilloskop oder einem Flickermessgerät bestimmt werden.

Die Photoperiode beschreibt die Tageslänge bzw. Lichttaglänge und wird in Lichtstunden pro Tag angegeben. 

3. Technische und praktische Aspekte

3.1 Beleuchtungsempfehlungen in den einzelnen Produktionsstufen/Nutzungsrichtungen und Funktionsbereichen

Licht stellt, besonders aufgrund seiner physiologischen Wirkung auf die Tiere, einen besonderen Faktor in der Geflügelhaltung dar. So wird die physiologische Wirkung von Licht auf das Tier genutzt, um beispielsweise den Eintritt in die Legereife oder in die Mauser zu induzieren. Je nach Tierart, Nutzungsrichtung und Funktionsbereichen unterscheiden sich die Beleuchtungsempfehlungen voneinander. Entsprechende Angaben über Lichtprogramme (Angabe der Lichttaglänge) sind zahlreichen Managementguides zu entnehmen. Im Folgenden werden einzelne Einflüsse und Empfehlungen zum Beleuchtungsmanagement im Nutzgeflügelbereich beschrieben.

Mit Hilfe von Lichtprogrammen lassen sich Herden synchronisieren. Ein synchrones Verhalten der Küken bringt mehrere Vorteile mit sich: 

  • Die Küken ruhen/schlafen zur gleichen Zeit ? Förderung der Aktivität in den Hellphasen
  • Schwache Küken werden durch stärkere Küken stimuliert, Futter und Wasser aufzunehmen
  • Das Verhalten der Herde ist ausgeglichen und die Beurteilung der Tiere einfacher
  • Reduktion der Tierverluste in den ersten Lebenswochen
  • Erhöhung der Uniformität.

Für die Synchronisation der Tiere ist in den ersten Tagen nach der Einstallung ein intermittierendes Lichtprogramm (z.B. 2 Stunden Dunkelperiode, 4 Stunden Lichtperiode) oder ein an den natürlichen Tagesrhythmus (24 Stunden) angepasstes Lichtregime, vorzugsweise mit Pausen, zu empfehlen.

Der unkontrollierte Lichteinfall durch Fensterflächen hat in allen Produktionsbereichen Auswirkungen auf das Tag- und Nachtempfinden der Tiere. Daher muss bei Ställen mit natürlichem Lichteinfall die natürliche Tageslichtlänge im Lichtprogramm berücksichtigt werden. Bei Ställen ohne Wintergarten/Auslauf ist es möglich, die Fenster parallel mit dem Lichtprogramm zu verdunkeln. Der direkte, punktuelle Einfall von Sonnenlicht und die dadurch verursachten Sonnenflecken/Lichtflecken/Lichtkegel sind zu vermeiden, da diese erfahrungsgemäß zur Mortalitätssteigerung durch Erdrückungstote führen können, wenn die Tiere aufgrund von Vermeidungsstrategien nur bestimmte Bereiche des Stalls nutzen oder Lichtflecken gezielt aufsuchen („Stapeln“ der Tiere). Zudem können Lichtflecken ursächlich für das Auftreten von Federpicken und Kannibalismus sein.

Können Fensterflächen verdunkelt werden, kann eine Lichtreduzierung aufgrund tierärztlicher Indikation leichter ausgeführt werden. Außerhalb einer tierärztlichen Indikation ist die Lichtintensität je nach Tierart und Produktionsstufe sowie dem Verhalten der Tiere anzupassen. Dabei müssen die gesetzlichen Mindestanforderungen eingehalten werden (siehe Tabelle 2). Wahlversuche zeigten, dass die Tiere (Legehennen, Broiler und Puten), in Abhängigkeit vom Alter, unterschiedliche Lichtintensitäten (6–200 Lux) bevorzugen. Eine Notbeleuchtung innerhalb der Ruhephase von maximal 0,5 Lux zur Orientierung der Tiere und Verhinderung von Panikattacken ist zu empfehlen.

Um die Tiere langsam in die Dunkelphase bzw. Hellphase zu leiten, ist eine Dimmung zu Beginn und Ende des Lichttages zu empfehlen. So haben die Tiere besonders am Ende der Lichtperiode Zeit, sich auf die Dunkelphase vorzubereiten (z.B. Fressen, Aufbaumen). Dieses Vorgehen ermöglicht das geordnete Aufsuchen eines Schlafplatzes. Auch Veränderungen des Lichtprogramms sollten stets langsam erfolgen. Pro Woche sollte der Lichttag maximal etwa 1 Stunde, über mehrere Tage verteilt, verkürzt bzw. verlängert werden. 

Vor dem Hintergrund der visuellen Wahrnehmung von Geflügel ist ein ausgeglichenes Spektrum mit UV-A-Anteil zu empfehlen. Dabei sollte beachtet werden, dass die  Lichtumwelt in jeder Lebensphase vergleichbar ist. Die Tiere lernen bereits als Küken unter der jeweiligen Beleuchtung ihre Umgebung zu interpretieren (Wasser, Futter, Artgenossen?…). Anschließende Änderungen im Spektrum, beispielsweise zwischen Junghennenaufzucht und Legehennenhaltung, bergen die Gefahr, dass Schwierigkeiten in den erlernten Assoziationen aus der Prägungsphase (erlerntes Verhalten in der Jugendphase) auftreten. Wenn die Tiere im Verlauf der Haltung Zugang zu natürlichem Licht haben werden (Wintergarten, Freiland), sollten sie schon innerhalb der Aufzucht an natürliches Licht gewöhnt werden, da sich dieses in Spektrum, Intensität und Frequenz erheblich von den aktuellen Leuchtmitteln am Markt unterscheidet. 

Im Folgenden können noch einige Empfehlungen bezüglich der einzelnen Nutzgeflügelarten genannt werden.

Broiler:
Im Broilerstall ist eine gleichmäßige Beleuchtung anzustreben. Während der Lichtstunden ist im Tierbereich eine Lichtintensität von 20 Lux, gemessen in Kopfhöhe der Tiere, sicherzustellen. Dabei müssen mindestens 80?% der Masthühnernutzfläche ausgeleuchtet sein. Inwieweit dies zu halten ist oder eine Strukturierung des Stalles nach den einzelnen Funktionsbereichen über das Lichtangebot sinnvoll ist, gilt es zu überprüfen. Während des Vorfangens/Ausstallens sollte das Aufnehmen der Tiere bei gedimmtem Licht (z.B. Blaulicht) durchgeführt werden. Dieses kann Stress bei den Tieren sowie das Risiko des gegenseitigen Erdrückens reduzieren.

Legehenne:
Aufgrund der starken physiologischen Wirkung von Licht auf Vögel spielt das Licht in der Legehennenhaltung eine sehr große Rolle. Mittels spezieller Lichtprogramme werden die Körpergewichtsentwicklung und der Legebeginn effektiv beeinflusst. Diese beiden Faktoren stehen in einem festen Zusammenhang mit der Anzahl gelegter Eier. Die Verkürzung des Lichttags in den ersten Lebenswochen dient der Sensibilisierung der Tiere für den Umweltfaktor Licht. Zugunsten der Futteraufnahme gegen Ende des Tages sollte der Lichttag morgens reduziert werden. Eine schrittweise Verlängerung des Lichttags induziert die Geschlechtsreife und den Legebeginn der Tiere. Dabei kann die Leistung der Legehennen beeinflusst werden: ein zu früher Legebeginn führt zu geringeren Eigewichten als ein späterer Legebeginn. Innerhalb der Legeperiode darf der Lichttag nicht reduziert werden, sonst ist mit dem Eintritt in die Mauser zu rechnen. Der Lichttag sollte maximal 16 Stunden betragen. Um Stress zu vermeiden und somit das Risiko für Verhaltensstörungen wie Federpicken und Kannibalismus zu reduzieren, ist das Lichtangebot der Junghennenaufzucht und der Legehennenhaltung bestmöglich aneinander anzupassen. Gleiches gilt für das Lichtangebot innerhalb des Stalles. Die Leuchtmittel zwischen den verschiedenen Bereichen (z.B. Scharrraum, Voliere, Deckenbeleuchtung) sollten möglichst identisch sein. Auch im Tagesverlauf lassen sich die Tiere vom Licht beeinflussen. Für die Eiablage werden in der Regel dunkle Orte aufgesucht. Das Nest sollte entsprechend dunkel (< 5 Lux) und der Scharrbereich, besonders unter der Anlage, hell(er) ausgeleuchtet sein. Um die Tiere abends ins System zu ziehen ist es ratsam, die Lichtreihen nacheinander herunter zu dimmen, angefangen im Scharrbereich über die Beleuchtung innerhalb des Versorgungssystems bis zum Schluss das Deckenlicht über den Sitzstangen ausgeht.

Pute:
Um Schattenbildung zu vermeiden wird in der Putenhaltung eine gleichmäßige Ausleuchtung im Kükenring und im Aktivitätsbereich der Tiere empfohlen. In der Aufzuchtphase (insbesondere in den ersten Lebenstagen) ist das Lichtprogramm individuell auf das Verhalten und die Aktivität der Küken abzustimmen. Bereits ab dem ersten Lebenstag kann eine Dunkelphase von 1?–?4 Stunden angeboten werden, die bis zum 7. Lebenstag auf mindestens 8 Stunden ausgeweitet wird. Dabei ist der Lichttag immer zum Ende der Dunkelperiode einzukürzen. Wird der Lichttag zum Beginn der Dunkelperiode verkürzt, nehmen die Tiere eventuell nicht ausreichend Futter vor der Dunkelperiode auf. In der Mastputenhaltung werden bis zu zwei zusätzliche Dunkelphasen von je 1 Stunde täglich empfohlen. Die Dimmphasen sollten 20 Minuten von der Hell- zur Dunkelphase sowie ca. 3 Minuten von der Dunkel- zur Hellphase nicht unterschreiten. 

Die Beleuchtung in Geflügelställen muss neben den Ansprüchen der Tiere auch den Ansprüchen des Menschen entsprechen. Da die Farbwiedergabe beim Menschen entscheidend für die frühzeitige Wahrnehmung von Tiersignalen ist, sind Leuchten mit einem Farbwiedergabeindex Ra von mindestens 80 zu empfehlen. Zudem sollte die Farbtemperatur der Leuchtmittel im Geflügelstall nach Möglichkeit > 5300 Kelvin (tageslichtweiß) betragen um eine Ermüdung der Mitarbeiter zu reduzieren. Bei Verwendung von Leuchtmitteln mit UV-A-Anteil muss die Exposition dieser Strahlung für die Arbeitskräfte beachtet werden und die geltenden Grenzwerte (siehe Kapitel 1.4) sind einzuhalten.

3.2 Einrichtung von Beleuchtung im Stall

3.2.1 Lichtverteilung unterschiedlicher Lampen und Optiken

Bei der Bewertung der Helligkeit im Stall ist auf deren Verteilung zu achten. Je nach Stalltyp/System ist eine gleichmäßige Helligkeitsverteilung im Stall nur bedingt möglich. Wird ein Stall beispielsweise durchschnittlich mit 20 Lux ausgeleuchtet, ergeben sich automatisch unterschiedliche Helligkeiten im Stall, da die Helligkeit immer abhängig vom Winkel und Abstand zur Leuchte ist. Abbildung 3 zeigt die errechnete Helligkeitsverteilung am Beispiel eines Broilerstalles (20 x 100 m). Hier werden Werte zwischen 75 Lux direkt unter der Lampe und 3 Lux am Stallrand ausgegeben. Neben Winkel und Abstand zählen Fensterflächen, Lüftungsklappen, die Himmelsrichtung, das Wetter sowie der Verschmutzungsgrad von Lampen und Fensterflächen zu weiteren Einflussfaktoren auf die Helligkeitsverteilung.

Die spezifische Helligkeitsverteilung im Stall kann mit Hilfe einer Rastermessung (DIN 12464-1; 2011) ermittelt werden. Da diese Methode jedoch sehr aufwendig und die Streuung der Werte erheblich ist, empfiehlt sich alternativ die Helligkeitsmessung einzelner Funktionsbereiche (z.B. Fressen, Ruhen). Dabei ist es wichtig innerhalb des Funktionsbereichs genügend Messpunkte zu haben (möglichst quadratisch angeordnet) und nicht nur direkt unter der Leuchte zu messen. Eine Helligkeitsbeurteilung nach Funktions­bereichen getrennt erscheint außerdem sinnvoller, da von unter­schied­lichen Helligkeitsansprüchen des Geflügels an die einzelnen Funktionsbereiche auszugehen ist. Demnach sollte es beispielweise im Nest einer Legehenne deutlich dunkler sein als im übrigen Stall, um die Akzeptanz des Nestes und die dortige Eiablage zu erhöhen.

3.2.2 Flackerfreiheit

Leuchtmittel emittieren Licht auf Grundlage der Vorschaltelektronik mit unterschiedlichen Frequenzen (= Anzahl der Schwingungen/Sekunde). Einfluss auf die Frequenz eines Leuchtmittels hat die Betriebsart des Leuchtmittels. Je nach Vorschaltelektronik, zu der alles zählt, was zwischen der Netzspannung und dem Leuchtmittel installiert ist (z.B. auch der Dimmer), kann dasselbe Leuchtmittel unterschiedliche Frequenzen aufweisen. Die Netzfrequenz in Deutschland beträgt 50 Hz. Mit einem konventionellem Vorschaltgerät wird die Leuchtstofflampe mit einer Netzfrequenz von 50 Hz betrieben. Elektrische Vorschaltgeräte hingegen setzen die Frequenz herauf und betreiben die Leuchtstofflampen mit einer hohen Frequenz von etwa 30.000 Hz. Es kann also keine Leuchtmittelkategorie pauschal als flackerfrei bezeichnet werden. Zur Beurteilung der Flackerfreiheit ist die Untersuchung der Leuchte (Leuchtmittel + Vorschaltelektronik) unumgänglich. Bei der Messung von Frequenzen im Stall haben sich Messgeräte bewährt, bei denen nicht nur die Messwerte, sondern auch der Kurvenverlauf graphisch dargestellt ist. So kann ausgeschlossen werden, dass falsche Frequenzen (z.B. Unterfrequenzen) vom Messgerät ausgegeben werden. Die Messung sollte mit wenig Abstand zum Leuchtmittel erfolgen (maximal 50 cm).

Zur Regulierung der Helligkeit (Dimmung) von LED-Lampen haben sich zwei Verfahren in der Praxis etabliert: Die Stromdimmung, bei der die abgestrahlte Lichtintensität der LED-Lampen im Zusammenhang mit dem Strom, der durch die LED fließt, steht und die Pulsweitenmodulation, bei der die LED in schneller zeitlicher Folge ein- und ausgeschaltet wird. Da das menschliche Auge zu träge ist, den schnellen Wechsel zwischen Ein- und Ausschalten wahrzunehmen, wird das Licht von uns Menschen als kontinuierliches Dauerlicht wahrgenommen. Je länger die Ausschaltphase ist, desto dunkler erscheint uns das Licht. Je nach eingebauter Technik lassen sich die LEDs also gar nicht oder unterschiedlich dimmen. Beim Kauf muss deshalb darauf geachtet werden, dass die LED-Lampen mit dem Dimmer/Vorschaltelektronik kompatibel sind. Entsprechende Hinweise sind auf den Verpackungen zu finden bzw. lassen sich beim Hersteller erfragen. 

Die emittierte Frequenz der Leuchten wird derzeit von den Leuchtenherstellern nicht ausgewiesen. Dies macht eine Bewertung der Leuchtmittel in Bezug auf die Flackerfreiheit ohne Messgerät schwierig.

3.2.3 Materialeigenschaften und Schutzklassen

Der Energiebedarf auf landwirtschaftlichen Betrieben spiegelt mittlerweile ca. 4?–?6?% der Gesamtkosten wider. Die Beleuchtung ist mit bis zu 9% der Energiekosten ein nicht zu unterschätzender Faktor (KTBL, 2014). In landwirtschaftlichen Gebäuden müssen die Leuchten über einen möglichst langen Zeitraum ­unter erschwerten Bedingungen sicher funktionieren. Daher sind Leuchten bei der Anschaffung immer anhand von IP-Schutzarten für die jeweilige Benutzung auszuwählen (IP = International Protection; Tabelle 5). Die Energieeffizienz (Lumen/Watt) ist wichtig, um die Effektivität der Leuchten zu unterscheiden. 

Da Leuchtmittel im Geflügelstall den erhöhten Anforderungen bei der Reinigung und Desinfektion standhalten müssen wird mindestens eine Schutzart von IP 67 empfohlen (Tabelle 5). IP 67 entspricht einem Leuchtmittel, bei dem kein Staub eintritt (IP 6X) sowie zeitweiliges Untertauchen in Wasser (wasserdicht) möglich ist (IP X7).

Des Weiteren ist bei Anwendung von Leuchtmitteln mit UV-A-Anteil darauf zu achten, dass mögliche Lampenabdeckungen UV-A durchlässig sind. Letzteres ist bei vielen zurzeit verwendeten Materialien nicht der Fall. 

Tabelle 5: Definition der IP-Schutzarten (IP = International Protection; d. h. Schutz gegen Eindringen); IP XX

SchutzartKennziffer des SchutzgradesSchutzart
Schutz gegen Fremdkörper und StaubFremdkörper > 50 mmIP 1XIP X1Tropfwasser senkrechtSchutz gegen Nässe
Fremdkörper > 12 mmIP 2XIP X2Tropfwasser schräg
Fremdkörper > 2,5 mmIP 3XIP X3Sprühwasser
Fremdkörper > 1,0 mmIP 4XIP X4Spritzwasser
Keine StaubablagerungIP 5XIP X5Strahlwasser
Kein StaubeintrittIP 6XIP X6Starkes Strahlwasser
--IP X7Zeitweiliges Untertauchen
(wasserdicht)
--IP X8Dauerndes Untertauchen
(Druckwasserdicht)
(-- m Tauchtiefe)
--IP X9Schutz gegen Wasser bei Hochdruck-/Dampfstrahlreinigung
speziell Landwirtschaft

3.2.4 LED-Retrofitprodukte

Neben speziellen LED-Leuchten werden häufig LED-Retrofit-Produkte vertrieben. Als LED-Retrofit-Produkte werden Leuchtmittel bzw. „Nachbauten“ von Leuchtmitteln bezeichnet, die beispielsweise klassische Leuchtstofflampen oder Glühlampen mittels LEDs ersetzen sollen. Bereits verbaute Leuchtmittelfassungen können so weiter genutzt werden. Bei der Verwendung solcher Produkte treten vielerlei Probleme auf. Aus diesem Grund sollen einige Aspekte aufgeführt und beachtet werden. 

  • Leuchten dürfen nur mit dem vom Hersteller angegebenen Leuchtmittel betrieben werden.
  • Beim Einsatz anderer Leuchtmittel (LED-Retrofit-Produkte) erlöschen alle Zusagen und Garantien.
  • Beim Einsatz anderer Leuchtmittel wird der „Einbauer“ zum „Hersteller“ mit Produkthaftung. 
  • Es sollen nur geprüfte und zertifizierte Lampen mit dafür vorgesehenen Leuchtmitteln verwendet werden.
  • Die Temperatur der LED-Lampe darf nicht höher sein als die der konventionellen Leuchtstofflampe.
  • Die Maße und das maximale Gewicht der LED-Lampe müssen denen der konventionellen Lampe entsprechen. 

Aus diesen Gründen sollte auf den Einsatz eines Retrofit-Produktes im Geflügelstall verzichtet werden. 

3.3 Kostenanalyse der Leuchtenauswahl

Die beim Wirtschaftlichkeitsvergleich zugrunde gelegten Leuchten erfüllen alle Anforderungen an die Beleuchtung von Geflügelställen nach den neuesten Erkenntnissen. Diese beziehen sich auf die Flackerfreiheit, gegeben durch eine entsprechend hohe Lichtfrequenz, auf die (nahezu) vollständige Dimmbarkeit, die gleichmäßige Lichtverteilung und Ausleuchtung des Stalles durch eine gleichmäßige Lichtstärke in allen Bereichen und auf das Angebot der Lichtfarben des Vollspektrums (hier durch die UV LED gewährleistet). Billigprodukte mit LED sind zum halben Preis zu haben, erfüllen aber die notwendigen Voraussetzungen nicht.

Die UV LED, die der Berechnung zugrunde liegt, zeichnet sich durch folgende Merkmale aus:

  • elektrische Leistung 29 Watt
  • Lichtstrom 2.214 Lumen
  • Effizienz 77 Lumen/W
  • Farbtemperatur 2.700 K
  • Farbspektrum Vollspektrum (ultraviolett, blau, grün, rot)
  • 2-Kanal-Leuchte warm + UV
  • Lichtfrequenz 16.000 Hz (flackerfrei)
  • voll dimmbar 0–100%
  • Linsenscheibe PMMA-Kunststoff
  • Ammoniakresistenz nachgewiesen (DLG-Test)
  • Schutzklasse IP67 (schützt vor Staubeintritt und zeitweiligem Untertauchen)
  • UV-Anteil 0–20% (stufenlos dimmbar; 4 High Power UV LEDs)
  • Zusätzlich enthält die Leuchte einen Micro Controller mit Betriebsstundenzähler sowie Temperatursensor, welcher die Leistung bei Extremtemperaturen automatisch drosselt.

Die Leuchtstoffröhre, die der Berechnung zugrunde liegt, zeichnet sich durch folgende Merkmale aus:

  • elektrische Leistung 58 Watt (Verbrauch 67 Watt)
  • Lichtstrom 5.200 Lumen
  • Effizienz 90 Lumen/W
  • Farbtemperatur 3.000 K
  • Farbspektrum blau, grün, rot (kein ultraviolett)
  • 1-Kanal-Leuchte warmweiß
  • Lichtfrequenz 20.000 Hz (flackerfrei)
  • dimmbar 3–100%
  • Linsenscheibe PMMA-Kunststoff
  • Ammoniakresistenz teilweise (DLG-Test nicht bestanden)
  • Schutzklasse IP65
  • UV-Anteil –

Bei einem Geflügelstall mit 30.000 Plätzen ergibt sich in 16 Jahren (angenommene Lebensdauer der LED-Leuchten 8 Jahre) ein auf den Investitionszeitpunkt diskontierter wirtschaftlicher Vorteil von ca. 107.000 €. Aber bereits im 2. Jahr sind die höheren Investitionskosten der LED schon eingespielt. 

Tabelle 6: Wirtschaftlichkeit der Hühnerstallbeleuchtung LED/Leuchtstoffröhre (Beispielrechnung)

Annahme der Berechnung  Tiere pro Stall: 30.000       
Stallfläche1.960qmParameterBenötigt*Berechnete Werte**    
Tierzahl31.752St.Tiere pro Nutzfläche< 9,00 Stk/m²8,88 Stk/m²    
Bezugspreis Strom22ct / kWhSitzstangenlänge pro Tier> 15,00 cm15,00 cm    
jährliche Strompreis­steigerung2,5Troglänge pro Tier> 10,00 cm10,00 cm    
Benötigte Energie LED0,029kWh/hTiere pro Trinknippel< 10,006,89    
Anzahl LEDs108StTiere pro Nestfläche< 120,00 Stk/m²75,85 Stk/m²    
Benöt. Energie ­Leuchtstofflampe0,06722kWh/hTiere pro Stallgrundfläche< 18,00 Stk/m²17,14 Stk/m²    
Anzahl Leuchtstofflampen108StEinstreufläche pro Tier> 250,00 cm²/Tier583,34 cm²/Tier    
Brenndauer pro Tag16hAnteil Einstreufl./Stallgrundfl.> 33,33 %100,00 %    
Kalkulationszins3,0Max. Gruppengröße< 6.0005.065    
UV-LED 29 Watt          
Periode/Jahr 123813141516
Investition18.500 €   18.500 €    
Erstmontage/Montage5.000 €   1.000 €    
Stromkosten 4.024 €4.125 €4.228 €4.783 €5.412 €5.547 €5.686 €5.828 €
Kapitalkosten Investition 3.348 €3.348 €3.348 €3.348 €2.778 €2.778 €2.778 €2.778 €
Kosten23.500 €7.372 €7.472 €7.575 €27.631 €8.190 €8.325 €8.464 €8.606 €
Leuchtstofflampe 58 Watt Angabe
(tats. Verbrauch 67 Watt)
         
Periode/Jahr 123813141516
Investition9.500 €  9.500 €   9.500 € 
Erstmontage/Montage5.000 €  1.000 €   1.000 € 
Stromkosten 9.327 €9.561 €9.800 €11.087 €12.544 €12.858 €13.179 €13.509 €
Kapitalkosten Investition 5.126 €5.126 €5.126 €3.712 €3.712 €3.712 €3.712 €3.712 €
Kosten14.500 €14.454 €14.687 €25.426 €14.799 €16.256 €16.570 €27.391 €17.221 €
          
LED-Vorteil nominal–9.000 €7.082 €7.214 €17.850 €–12.832 €8.067 €8.245 €18.928 €8.615 €
diskontiert–9.000 €6.876 €6.800 €16.336 €–10.129 €5.493 €5.451 €12.149 €5.369 €
Kummulierter Vorteil
der LED
–9.000 €–2.124 €+4.676 €+21.011 €+41.065 €+84.376 €+89.827 €+101.976 €+107.344 €
Diskont. Barwert Vorteil
der LED
107.344 €        

4. Literatur

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Brickett, K. E.; Dahiya, J. P.; Classen, H. L.; Gomis, S. (2007): Influence of Dietary Nutrient Density, Feed Form, and Lighting on Growth and Meat Yield of Broiler Chickens. In: Poultry Science 86 (10), S. 2172?–?2181

Burkhardt, D. (1989): Die Welt mit anderen Augen. Wie Insekten und Vögel die Welt und ihre Farben sehen. In: Biologie Unserer Zeit 19 (2), S. 37?–?46

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Kram Y. A.; Mantey S.; Corbo J. C. (2010) Avian Cone Photoreceptors Tile the Retina as Five Independent, Self-Organizing Mosaics. PLoS ONE 5(2): e8992. doi:10.1371/ journal.pone.0008992 

KTBL (2014): Energiebedarf in der Schweine- und Hühnerhaltung. Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft, Darmstadt

Nickel, R.; Schummer, A.; Seiferle, E.; Vollmerhaus, B.; Sinowatz, F. (Hg.) (2004): Anatomie der Vögel. 3., durchgesehene Aufl. Stuttgart: Parey (Lehrbuch der Anatomie der Haustiere?/?Richard Nickel, August Schummer, Eugen Seiferle ; 5). ISBN: 9783830441496

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Schwean-Lardner, K.; Vermette, C.; Leis, M.; Classen, H. L. (2016): Basing Turkey Lighting Programs on Broiler Research: A Good Idea? A Comparison of 18 Daylength Effects on Broiler and Turkey Welfare. In: Animals: an open access journal from MDPI 6 (5)

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