奶牛全價(jià)混合飼糧（TMR）優(yōu)化配方程序設(shè)計(jì)布局難點(diǎn)的思考

■胡迪先 田作華

(1.貴州大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，貴州貴陽(yáng) 550025；2.上海交通大學(xué)自動(dòng)化系，上海 220240)

奶牛全價(jià)混合飼糧，包括精、青、粗料三部分，英文全名為total mixed ration（簡(jiǎn)稱 TMR）。大力提倡并推廣奶牛全價(jià)混合飼糧很有意義。眾所周知，奶牛日糧中夏、秋季飼喂青綠飼料為主，冬、春季以干草、秸稈為主，兩者營(yíng)養(yǎng)價(jià)值差異很大，不考慮季節(jié)性變化，全年千遍一律采用補(bǔ)加的同一精料補(bǔ)充料配方不符合科學(xué)飼養(yǎng)原則。實(shí)踐證明，全年分別按季采用全價(jià)混合日糧（TMR），同時(shí)改變先喂精料再喂青料、粗料的傳統(tǒng)飼喂方法，推行這項(xiàng)配套改革對(duì)提高奶牛飼養(yǎng)水平有明顯效果，除了能克服分道飼養(yǎng)方式諸多弊端，減少浪費(fèi)，增加采食量，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度外，還大大降低高產(chǎn)奶牛產(chǎn)褥熱,酸中毒等營(yíng)養(yǎng)代謝病發(fā)生的可能性。據(jù)報(bào)導(dǎo)，采取這一措施大約還能再提高奶產(chǎn)量 6%～10%。

具體做法是：按配方參數(shù)將含水分高的青飼料，多汁料和粗飼料稱重、切碎，再與相應(yīng)的精料，礦物質(zhì)和添加劑一起投入TMR攪拌機(jī)混合、攪拌，使物料含水率控制在40%～50%，然后取出，分送車間投飼，使奶牛采食精、粗、青飼料比例相對(duì)穩(wěn)定，每一口飼料基本符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的營(yíng)養(yǎng)濃度要求。

現(xiàn)在以色列、美國(guó)、加拿大、意大利已普遍應(yīng)用，上海光明荷斯坦牧業(yè)有限公司，北京、天津三元乳業(yè)有限公司和各地規(guī)模化奶牛場(chǎng)也正在逐步推廣（TMR）應(yīng)用。飼料加工流程的關(guān)鍵是選擇并添置TMR攪拌機(jī)，意大利的尤尼法斯特（unifast）公司生產(chǎn)的TMR攪拌機(jī)在國(guó)際上享有盛譽(yù)，我國(guó)也已開(kāi)始設(shè)計(jì)制造這類機(jī)械。

采用奶牛全價(jià)混合飼糧優(yōu)化配方程序軟件是推廣普及全價(jià)混合日糧的先決條件，與單胃動(dòng)物和家禽飼料優(yōu)化配方軟件相比較，設(shè)計(jì)反芻動(dòng)物配方確有較大設(shè)計(jì)難度。它涉及選用相應(yīng)的飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)；數(shù)據(jù)庫(kù)要增添大量適合奶牛飼喂的飼料種類和參數(shù)；含水百分?jǐn)?shù)高的飼料營(yíng)養(yǎng)參數(shù)應(yīng)一律換算成風(fēng)干為基礎(chǔ)；要因地制宜規(guī)范日糧中精、青、粗比例；要框算不同體重、產(chǎn)奶量奶牛每天風(fēng)干物采食量；由全價(jià)混合日糧（TMR）扣除青、粗飼料比例后縮合成精料補(bǔ)充料配方；最后計(jì)算投入TMR攪拌機(jī)中的精料補(bǔ)充料，鮮青綠飼料（包括青貯料、多汁料），粗料具體數(shù)量。

以上各點(diǎn)環(huán)環(huán)緊扣，互相聯(lián)系，缺一不可。只有將這些問(wèn)題梳理、歸納、排列、綜合，才能形成奶牛全價(jià)混合飼糧程序設(shè)計(jì)所必須的路徑和框圖?，F(xiàn)將多年來(lái)我們著手解決這些難點(diǎn)的思路做以介紹，以便供專業(yè)同行參考。

1 確定按營(yíng)養(yǎng)濃度表達(dá)的奶牛飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)

1986年由農(nóng)業(yè)部批準(zhǔn)頒布的奶牛飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)（ZBB43007—86）在全國(guó)各地奶牛行業(yè)實(shí)施以來(lái)，已取得顯著經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各種牛營(yíng)養(yǎng)需要表達(dá)方式是根據(jù)奶牛體重、產(chǎn)奶量每頭每天營(yíng)養(yǎng)絕對(duì)需要量，但奶牛全價(jià)混合飼糧優(yōu)化配方程序設(shè)計(jì)時(shí)需要的是相對(duì)需要量(營(yíng)養(yǎng)濃度）表達(dá)方式，而我國(guó)奶牛飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)(ZBB43007—86)恰好缺乏這一表述。因此，只好暫時(shí)借鑒美國(guó)NRC標(biāo)準(zhǔn)(目前上海光明荷斯坦牧業(yè)有限公司已沿用，據(jù)報(bào)導(dǎo)：韓國(guó)也引用這一標(biāo)準(zhǔn))，見(jiàn)表1。

需要說(shuō)明的是：建議配料時(shí)產(chǎn)奶牛能量指標(biāo)統(tǒng)一用產(chǎn)奶凈能，不分別用產(chǎn)奶凈能和維持凈能兩個(gè)指標(biāo)，主要原因是奶牛代謝能轉(zhuǎn)化為產(chǎn)奶凈能和維持凈能的效率是相近的。也為了配方設(shè)計(jì)便捷，為設(shè)計(jì)生長(zhǎng)牛配方則建議分別用維持凈能和增重凈能。

2 增添數(shù)據(jù)庫(kù)適合奶牛飼喂的飼料種類和參數(shù)（見(jiàn)表2）

表2所列飼料種類和相應(yīng)參數(shù)大部分引自中國(guó)農(nóng)大出版社第二版農(nóng)業(yè)部批準(zhǔn)頒布的奶牛飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)（ZBB43007—86），另一部分是作者收集和科研積累的資料。有幾點(diǎn)須加以說(shuō)明：

①非蛋白氮化合物的蛋白當(dāng)量（即粗蛋白）參數(shù)=非蛋白氮含氮量%×6.25（粗蛋白含氮量平均為16%）。非蛋白氮化合物的粗蛋白含量也就是降解蛋白含量。

表1 泌乳奶牛飼糧濃度標(biāo)準(zhǔn)(美國(guó)NRC)

②中國(guó)農(nóng)大和國(guó)內(nèi)有關(guān)院校、科研院所幾年來(lái)，配合協(xié)作，投入大量人力物力，通過(guò)瘤胃瘺管尼龍袋法測(cè)定了相當(dāng)一部分飼料蛋白的降解率，從而提供了飼料粗蛋白分解為降解和非降解蛋白兩部分寶貴的參數(shù)資料。

③新鮮的青飼料、多汁料、青貯料含水量至少45%以上，有的高達(dá)80%～90%。水分含量不在同一檔次的飼料是無(wú)法進(jìn)行飼糧配合的，真好比數(shù)學(xué)上不同分母的兩個(gè)數(shù)如不通分無(wú)法相加一樣。如果把多水分飼料統(tǒng)一按含吸附水12%換算成風(fēng)干樣，以風(fēng)干基礎(chǔ)計(jì)算營(yíng)養(yǎng)成分，輸入數(shù)據(jù)庫(kù)，配方運(yùn)算就水到渠成，順理成章了；與此同時(shí)，如將初水值也輸入數(shù)據(jù)庫(kù)，計(jì)算機(jī)輸出配方時(shí)就會(huì)同時(shí)將青飼料、多汁料、青貯料還原成新鮮的重量打印出來(lái)。也因?yàn)槿サ羟?、粗料比例，其它原料即自?dòng)縮合成100%完整的精料補(bǔ)充料配方。

3 確定奶牛飼糧配方中精、青、粗飼料（按風(fēng)干基礎(chǔ)）比例分配原則

我們收錄了國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)以及作者歷年來(lái)收集到的產(chǎn)奶牛典型日糧，經(jīng)分析歸納得出下列統(tǒng)計(jì)表(見(jiàn)表 3)。

從表3中可以看出：高產(chǎn)、特高產(chǎn)奶牛精料補(bǔ)充料占53%～55%，青、粗料（按風(fēng)干基礎(chǔ)）占45%～47%，低產(chǎn)奶牛精料補(bǔ)充料占45%～47%，青、粗料（按風(fēng)干基礎(chǔ)）占53%～55%，從中得出一個(gè)規(guī)律，即隨著奶產(chǎn)量遞減，精料補(bǔ)充料占比逐步減少，粗料逐漸增加。中產(chǎn)奶牛居兩者之中。當(dāng)然，如同飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)不斷完善一樣，精、青、粗飼料（按風(fēng)干基礎(chǔ)）比例也不是一成不變的，動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)師可以因地制宜考慮實(shí)際情況，隨機(jī)應(yīng)變。

參考了上述表格，在設(shè)計(jì)奶牛全價(jià)混合飼糧時(shí)可先把青、粗料（按風(fēng)干基礎(chǔ)）用量在配方中比例“固定”下來(lái)，使之成為奶牛全價(jià)飼糧的一部分，統(tǒng)一計(jì)算營(yíng)養(yǎng)總量，但不參與其它飼料解方程的優(yōu)化運(yùn)算過(guò)程，為什么？道理很簡(jiǎn)單，如果不加約束把青、粗飼料也放在解方程的優(yōu)化過(guò)程去運(yùn)算，因青粗飼料單價(jià)便宜，或者因其主營(yíng)養(yǎng)含量過(guò)低，計(jì)算機(jī)會(huì)過(guò)量選用青粗料或走另一極端，根本棄之不選。這就從根本上破壞了我們企望并設(shè)定保持飼糧合理精粗比結(jié)構(gòu)的初衷。

表1（續(xù)） 非泌乳奶牛飼糧濃度標(biāo)準(zhǔn)(美國(guó)NRC)

“固定”處理方式圖表如下：（配方單位是1 000 kg）

表2 數(shù)據(jù)庫(kù)中列入奶牛飼料原料的種類

4 正確計(jì)算奶牛每天風(fēng)干物采食量

家禽是群飼動(dòng)物，能根據(jù)能量需要滿足程度自行調(diào)節(jié)進(jìn)食，可實(shí)行隨意采食量。而奶牛實(shí)行單飼，要根據(jù)體重、日奶產(chǎn)量、乳含脂率…等確定每天每頭風(fēng)干物采食量。

以下是飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)NRC(2001版本)的荷斯坦奶牛干物質(zhì)采食量計(jì)算公式：

干物質(zhì)采食量（kg/d）

=0.372FCM+0.096 8BW0.75×[1-e-0.192×(WQL+3.67)]；

風(fēng)干物質(zhì)采食量(kg/d)=干物質(zhì)采食量(kg/d)÷（1-12%）；

FCM:含脂率4%的校正標(biāo)準(zhǔn)乳。

式中：

FCM(含脂率4%的校正標(biāo)準(zhǔn)乳)=(0.4+15F)M；

M:未折算標(biāo)準(zhǔn)乳的乳量(kg)；

F:乳中實(shí)際含脂率；

BW0.75：奶牛代謝體重；

WQL：泌乳周；

12%：風(fēng)干物質(zhì)采食量按含水12%計(jì)。

實(shí)例：有一條荷斯坦黑白花奶牛,體重400 kg,日產(chǎn)含脂肪百分率3.5%的鮮奶20 kg，處在泌乳第5周，問(wèn)每天該奶牛風(fēng)干物質(zhì)需要量是多少？

表3 奶牛飼糧配方中精、青、粗飼料（按風(fēng)干基礎(chǔ)）比例

計(jì)算方法如下：

第一步：計(jì)算4%校正標(biāo)準(zhǔn)乳[0.4+(15±3.5%)]×20=18.5 kg

第二步：計(jì)算奶牛風(fēng)干物質(zhì)日需量（kg）={[0.372×18.5+0.0968×0.75×lg400]×[1-e-0.192×(5+3.67)]}/(1-12%)

獲得了奶牛全價(jià)飼糧配方和奶牛每天風(fēng)干物采食量參數(shù)，最后就能算出產(chǎn)奶牛每天精料補(bǔ)充料，青、粗料具體采食量。從表3得知：

精料補(bǔ)充料占日糧55%，用量為14.31×55%=7.87 kg

禾本科野干草占日糧15%，用量為14.31×15%=2.15 kg

玉米青貯占日糧7%，用量為14.31×7%=1.00 kg

草青刈黑麥占日糧15%，用量為14.31×15%=2.15 kg

葫蘿卜占日糧8%，用量為14.31×8%=1.15 kg

從數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)出新鮮的青飼料、多汁料、青貯料的初水值，按以下公式就能算出產(chǎn)奶牛每天青飼料、多汁料、青貯料新鮮樣本采食量。

鮮樣本重（kg）=風(fēng)干樣本重（kg）÷（1-初水%）玉米青貯鮮用量重（kg）1÷（1-62%）=2.63草青刈黑麥鮮用量重（kg）2.15÷（1-73%）=7.96

葫蘿卜鮮用量重（kg）1.15÷（1-74%）=4.42

該牛采食精料補(bǔ)充料+干草+鮮青貯料+鮮青料、多汁料總量為：7.87+2.15+2.63+7.96+4.42=25.03 kg。

5 結(jié)語(yǔ)

以上構(gòu)思的路徑能否最終通過(guò)算法語(yǔ)言編成奶牛全價(jià)混合飼糧程序，很大程度取決于軟件研發(fā)科技人員與動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)師切磋和磨合的程度，以及對(duì)構(gòu)思框圖的理解是否取得共識(shí)，這是一次生物學(xué)和數(shù)學(xué)互相滲透，多學(xué)科協(xié)同攻關(guān)的有益嘗試。即使程序編成，也并非完美無(wú)瑕，無(wú)懈可擊，需要依靠同行指點(diǎn)，不斷加以補(bǔ)充和完善。