奶牛飼喂技術(shù)裝備的研究現(xiàn)狀分析

麥麥提敏·阿卜杜熱合曼，麥提圖蓀·托合提尼亞孜，李亞萍，蒙賀偉，坎　雜，李　輝，戚江濤

（1.第十四師一牧場二連，新疆　策勒　848300；2.石河子大學(xué)機(jī)械電氣工程學(xué)院）

奶牛飼喂技術(shù)裝備的研究現(xiàn)狀分析

麥麥提敏·阿卜杜熱合曼1，麥提圖蓀·托合提尼亞孜1，李亞萍2，蒙賀偉2，坎雜2，李輝2，戚江濤2

（1.第十四師一牧場二連，新疆策勒848300；2.石河子大學(xué)機(jī)械電氣工程學(xué)院）

摘要：奶業(yè)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要組成部分，其發(fā)展水平與養(yǎng)殖技術(shù)裝備水平關(guān)系密切，本文介紹了國內(nèi)外奶牛養(yǎng)殖主要采用的技術(shù)方法及裝備，分析了國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)及裝備的研究現(xiàn)狀，指出了相關(guān)技術(shù)裝備優(yōu)缺點(diǎn)，提出了奶牛養(yǎng)殖技術(shù)裝備進(jìn)一步發(fā)展的參考對策和建議。

關(guān)鍵詞：奶牛；飼喂；施裝備；現(xiàn)狀

奶業(yè)屬于節(jié)糧、高效、產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度高的產(chǎn)業(yè)，是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的重要組成部分。大力發(fā)展奶業(yè)對調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟(jì)、增加農(nóng)民收入、改善居民膳食結(jié)構(gòu)、提高全民素質(zhì)等，都有十分重要的意義。

截至2013年底，我國存欄量約為1 300萬頭,產(chǎn)奶總量達(dá)到3 531萬t。雖然我國奶牛存欄量及奶產(chǎn)量發(fā)展迅猛，但其靠數(shù)量促產(chǎn)量、養(yǎng)殖技術(shù)水平低的問題突出，資料顯示：我國奶牛平均年產(chǎn)量4.8 t，國外奶業(yè)發(fā)達(dá)國家平均年產(chǎn)量為8～9 t，韓國、美國年產(chǎn)量為10 t，差距巨大。因此，如何提高奶業(yè)單產(chǎn)、提升我國奶業(yè)養(yǎng)殖技術(shù)水平成為奶業(yè)養(yǎng)殖業(yè)亟待解決的問題。

資料顯示：針對我國奶牛單產(chǎn)較低的問題，經(jīng)專家分析，品種因素約占30%，飼養(yǎng)管理約占70%。飼養(yǎng)管理中飼料條件對提高奶牛的產(chǎn)奶量和牛奶品質(zhì)起著決定性的作用。

目前，我國奶牛養(yǎng)殖技術(shù)主要采用傳統(tǒng)飼喂技術(shù)、TMR飼喂技術(shù)、固定式精飼料補(bǔ)飼技術(shù)和飼喂機(jī)器人等。

1　傳統(tǒng)飼喂技術(shù)

傳統(tǒng)飼喂技術(shù)是利用舍飼、栓系、固定床位和食槽，通過將青貯、干草、糟渣類和精飼料分別分時(shí)飼喂給奶牛的一種飼喂方法。該飼喂法的飼喂特點(diǎn)是在飼喂奶牛時(shí)將不同的飼料分類添加在采食槽內(nèi)，飼料添加的順序?yàn)椋呵噘A、混合精料、糟渣類、青貯、干草，即上槽時(shí)飼喂青貯，不飼喂或添加少量的干草，下槽時(shí)飼喂干草，不飼喂或添加少量的青貯，屬于限制飼喂法。缺點(diǎn)是：（1）高產(chǎn)奶牛易發(fā)生干物質(zhì)食量不足，從而導(dǎo)致產(chǎn)后恢復(fù)期延長；（2）由于是分食制，容易導(dǎo)致營養(yǎng)失衡；（3）由于定位飼喂，易發(fā)生相鄰奶牛相互搶食精料的現(xiàn)象。（4）勞動強(qiáng)度大，飼喂效率低，適用于小戶飼養(yǎng)。

2　“TMR”飼喂技術(shù)

TMR技術(shù)是根據(jù)奶牛不同泌乳階段的營養(yǎng)需要，把粗飼料、精飼料和各種添加劑按照適當(dāng)?shù)谋壤M(jìn)行充分混和制成營養(yǎng)相對平衡的日糧進(jìn)行飼喂的飼養(yǎng)技術(shù)。該技術(shù)始于20世紀(jì)60年代，首先在英國、美國和以色列等國家推廣應(yīng)用。近年來TMR飼喂技術(shù)已成為國際、國內(nèi)奶牛養(yǎng)殖業(yè)應(yīng)用較多、使用效果較好、技術(shù)較成熟的奶牛飼喂方法[1]。

“TMR”飼喂車主要有自走式、牽引式和固定式3類，每類又分為立式和臥式。

采用TMR飼喂技術(shù)需首先對牛只進(jìn)行分群，然后根據(jù)該群奶牛生理階段的營養(yǎng)需求，制定相應(yīng)的日糧配方，按照配方比例，將需要配制的精飼料與粗飼料放入TMR飼喂車中，在一定的含水量下攪拌混合均勻后對奶牛實(shí)施飼喂。

針對TMR飼喂效果，相關(guān)研究如下：郝英飛等[2]分析了“TMR”物料加工過程，研究結(jié)果表明加工后的飼料呈均勻狀態(tài)，有效改善了飼料的適口性，避免了奶牛挑食精料現(xiàn)象，降低了挑食精料過多造成偏食和營養(yǎng)不均而發(fā)生代謝病的風(fēng)險(xiǎn)。

邱昌功[3]通過調(diào)查研究和統(tǒng)計(jì)分析，通過對TMR飼喂技術(shù)與傳統(tǒng)飼喂技術(shù)的牛場飼喂進(jìn)行對比，結(jié)果表明使用TMR飼喂技術(shù)進(jìn)行飼喂的奶牛平均日產(chǎn)奶量、乳脂率以及體細(xì)胞數(shù)與傳統(tǒng)飼喂的牛群相比都有明顯的改善，可平均提高日產(chǎn)奶量29.8%，乳脂率12.1%，體細(xì)胞數(shù)降低61.3%，優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)效果明顯。

鄒阿玲等[4]進(jìn)行了傳統(tǒng)飼喂與TMR飼喂對泌乳中期奶牛生產(chǎn)性能影響的研究，對24頭產(chǎn)奶量、胎次、泌乳天數(shù)相近的奶牛進(jìn)行牛場飼喂試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示：試驗(yàn)組干物質(zhì)采食量增加；在24小時(shí)內(nèi)對照組奶牛瘤胃的PH值在5.4～7.3之間波動，試驗(yàn)組奶牛瘤胃PH值穩(wěn)定在6.4～6.7之間，波動較??；試驗(yàn)組乳脂率比對照組高0.20%，差異顯著，乳蛋白率高0.09%，差異不顯著；試驗(yàn)結(jié)束時(shí)平均試驗(yàn)組比對照組產(chǎn)奶量提高2.73 kg，直接增加經(jīng)濟(jì)效益9.28元/天頭。

李德允等[5]通過研究發(fā)現(xiàn)：TMR飼喂技術(shù)能降低育肥牛瘤胃內(nèi)乳酸的含量，提高瘤胃內(nèi)的pH值，而且瘤胃內(nèi)真菌數(shù)以及酶的活力高于對照組。

Howard[6]和Miehael[7]研究表明：TMR飼喂技術(shù)比“傳統(tǒng)飼喂技術(shù)”可平均提高奶牛日產(chǎn)奶量5%～8%。

Bargo[8]用泌乳早期與中期的荷斯坦奶牛，研究“牧草+精料”、“牧草+部分TMR”和“TMR”三種飼喂方式對奶牛生產(chǎn)水平的影響，試驗(yàn)結(jié)果顯示“TMR”組平均奶產(chǎn)量比“牧草+部分TMR”組高19%，比“牧草+精料”高33%。

張永根等[9]研究“TMR”飼喂技術(shù)對奶牛生產(chǎn)水平、乳脂率、乳蛋白和干物質(zhì)的影響，結(jié)果顯示：可提高奶產(chǎn)量7%，乳脂率、乳蛋白和干物質(zhì)分別提高了0.06%、0.08%和0.35%。

綜上所述，“TMR”飼喂技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）精、粗飼料混合均勻，避免了奶牛挑食精飼料和營養(yǎng)不均的現(xiàn)象，可有效控制奶牛瘤胃PH值在一個(gè)適當(dāng)、穩(wěn)定的范圍內(nèi)，從而提高奶牛生產(chǎn)水平。

（2）簡化飼喂流程，提高生產(chǎn)效率，降低勞動強(qiáng)度，推動奶牛養(yǎng)殖的機(jī)械化和精細(xì)化。

“TMR”飼喂技術(shù)存在的不足：

（1）使用TMR飼喂技術(shù)需對牛只進(jìn)行頻繁分群，增加了工作量，而且可能導(dǎo)致奶牛應(yīng)激反應(yīng)，影響奶牛產(chǎn)奶量；

（2）TMR飼喂技術(shù)以群為飼喂單位，無法做到對個(gè)體奶牛的精確飼喂，而且采食中奶牛間互相干擾，導(dǎo)致部分奶牛精飼料采食量不足或過量[10]。

3　固定式精飼料補(bǔ)飼技術(shù)

固定式精飼料補(bǔ)飼裝置主要由個(gè)體奶牛身份識別系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和投料系統(tǒng)等組成；能夠?qū)崿F(xiàn)對個(gè)體奶牛身份的準(zhǔn)確識別，并投喂對應(yīng)奶牛所需的精飼料。該裝置特點(diǎn)是：固定式精飼料補(bǔ)飼裝置是在一個(gè)相對固定的位置，需要牛只主動采食。

Champion等[11]設(shè)計(jì)了以奶牛個(gè)體為飼喂管理單位，對奶牛取食激勵(lì)進(jìn)行測量的試驗(yàn)機(jī)器；該機(jī)器利用電子識別技術(shù)，在小于1 m的范圍內(nèi)對植入奶牛瘤胃的電子丸進(jìn)行識別，測量奶牛在飼槽旁停留的時(shí)間后對個(gè)體奶牛進(jìn)行飼喂。

Zappavigna等[12]設(shè)計(jì)了通過控制奶牛進(jìn)入不同的飼喂區(qū)，然后對奶牛進(jìn)行飼喂的裝置。該系統(tǒng)有一個(gè)可控制奶牛進(jìn)入不同飼喂區(qū)的大門，通過對裝在奶牛身上的電子設(shè)備進(jìn)行識別，根據(jù)識別結(jié)果控制奶牛進(jìn)入不同的飼喂區(qū)，然后投喂奶牛所需量的飼料。

Dobos等[13]建立了對農(nóng)場牧草生長狀況進(jìn)行監(jiān)測的數(shù)據(jù)庫，根據(jù)奶牛在牧場中的位置以及奶牛所處的生理階段對其所需的飼料量進(jìn)行補(bǔ)充。

范永存等[14]設(shè)計(jì)了以奶牛體重、環(huán)境溫度、濕度為飼喂標(biāo)準(zhǔn)，使用秤量料斗測量投喂飼料重量的方案。

顏世濤等[15]設(shè)計(jì)了一種奶牛個(gè)體智能化精料變量補(bǔ)飼系統(tǒng)，該飼喂系統(tǒng)由奶牛飼喂控制中心、圍欄門禁裝置、料位監(jiān)測系統(tǒng)、奶牛身份識別系統(tǒng)和自動配料系統(tǒng)組成，該系統(tǒng)飼喂效率和識別率高。

北京市糧食科學(xué)研究所研制了“9WAFM-11型奶牛自動精準(zhǔn)飼喂系統(tǒng)”，該飼喂系統(tǒng)工作可分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)計(jì)算、飼料投放三個(gè)階段，由奶牛飼喂管理軟件和奶牛自動喂料機(jī)組成，當(dāng)奶牛主動過來采食時(shí)，牛頸部所帶的識別卡會被識別系統(tǒng)識別，計(jì)算機(jī)飼喂軟件查詢數(shù)據(jù)庫中該頭奶牛的當(dāng)日飼喂計(jì)劃，然后啟動喂料機(jī)完成投料。

歐洲專利EP1661454公開了一種動物飼喂裝置，首先對個(gè)體牛只的身份進(jìn)行識別，將識別信息傳送給控制單元，控制單元通過控制牛頸枷的開與關(guān)來控制牛的采食時(shí)間。

李發(fā)德等發(fā)明了“奶牛數(shù)字化精準(zhǔn)飼養(yǎng)裝置（CN 200810013818.1）”，主要由數(shù)字化精準(zhǔn)飼養(yǎng)裝置主體、安裝在主體兩側(cè)的護(hù)欄和門禁機(jī)構(gòu)組成；數(shù)字化精準(zhǔn)飼養(yǎng)裝置主體主要包括單片機(jī)系統(tǒng)、讀卡器、料倉、落料通道、供料機(jī)構(gòu)、計(jì)量系統(tǒng)、飼喂槽和機(jī)架等；實(shí)現(xiàn)了根據(jù)奶牛個(gè)體差異將奶牛所需的精飼料和能量飼料按配方要求準(zhǔn)確投放給個(gè)體奶牛。

綜上所述，固定式精飼料補(bǔ)飼技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）保證高產(chǎn)奶牛干物質(zhì)的攝入量，以滿足其高產(chǎn)奶量對營養(yǎng)的需求；并控制低產(chǎn)奶牛對營養(yǎng)物質(zhì)的攝入量，防止低產(chǎn)奶牛過肥。

（2）基本滿足了個(gè)體奶牛的精確飼喂要求。

（3）提高精飼料利用率和轉(zhuǎn)化率，降低生產(chǎn)成本。

固定式精飼料補(bǔ)飼技術(shù)的缺點(diǎn)：

（1）裝置固定，每個(gè)牛舍或牛位需配備1臺補(bǔ)飼裝置，成本高。

（2）奶牛需排隊(duì)采食，所需飼喂時(shí)間長，效率低。

（3）奶牛需主動采食，由于牛只易受干擾，造成采食不足或過量，而且有部分牛只漏飼現(xiàn)象。

4　機(jī)器人精飼料飼喂技術(shù)

機(jī)器人精飼料精確飼喂技術(shù)是以個(gè)體奶牛為飼喂管理單位，以個(gè)體奶牛生理與生產(chǎn)信息為精飼料定量依據(jù)，應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、無線射頻技術(shù)和現(xiàn)代自動化控制技術(shù)，對個(gè)體奶牛進(jìn)行精飼料的精確投喂，實(shí)現(xiàn)奶牛飼喂的自動化、智能化和精細(xì)化。

Devir[16]設(shè)計(jì)了一種可以將擠奶與飼喂功能集于一體的機(jī)器人；方建軍等[17]研究了一種利用霍爾傳感器和無線識別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)裝置的精確定位和對奶牛身份識別的精確飼喂機(jī)器人；蔡曉華等[18]發(fā)明了一種懸掛式的奶牛精飼料精確飼喂機(jī)器人。

倪志江等[19]設(shè)計(jì)了一種行走式的奶牛精飼料精確飼喂機(jī)，由機(jī)械部分、上位機(jī)軟件控制系統(tǒng)、單片機(jī)延時(shí)控制系統(tǒng)組成。投料系統(tǒng)由大、小兩個(gè)螺旋投料裝置組成，首先使用大螺距螺旋進(jìn)行精飼料投放，完畢后，由小螺距螺旋給料裝置進(jìn)行補(bǔ)充給料，以完成裝置精飼料的精確投喂。

李繼成等[20]設(shè)計(jì)了一種以計(jì)算機(jī)為信息管理平臺，單片機(jī)為數(shù)據(jù)處理和控制平臺，利用無線射頻識別技術(shù)對個(gè)體奶牛進(jìn)行識別的精確飼喂裝備。該裝備給料系統(tǒng)采用三攪龍變螺距給料，提高了給料效率，解決了飼喂時(shí)堵料的問題。

高振江[21]、蒙賀偉等[22]設(shè)計(jì)了雙模自走式奶牛精確飼喂裝備，由雙模行進(jìn)機(jī)構(gòu)、精確投料機(jī)構(gòu)、單片機(jī)自動識別系統(tǒng)和信息管理系統(tǒng)等組成。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了奶牛養(yǎng)殖的自動化、精細(xì)化、智能化。

飼喂機(jī)器人技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）具有行走機(jī)構(gòu)，使用方便。

（2）精確為每個(gè)奶牛投喂所需的精飼料，使奶牛攝入營養(yǎng)相對平衡，瘤胃pH值相對穩(wěn)定，保證了牛體健康，提高奶產(chǎn)量。

（3）實(shí)現(xiàn)奶牛飼喂的機(jī)械化、自動化，提高生產(chǎn)效率，降低勞動強(qiáng)度。

（4）具有信息管理軟件，記錄奶牛的相關(guān)信息，方便牛場及時(shí)了解奶牛信息。

以上機(jī)器人精飼料飼喂技術(shù)基本滿足了個(gè)體奶牛對精飼料的營養(yǎng)需求，在一定程度上提高了奶牛的奶產(chǎn)量，但仍存在一些不足，如飼喂過程需人為干預(yù)，沒有實(shí)現(xiàn)飼喂全過程的自動化；部分裝置使用時(shí)需對牛場進(jìn)行大量改造等問題。

5　結(jié)語

近年來，我國奶牛養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，奶牛存欄數(shù)和單產(chǎn)能力不斷增加，針對奶牛飼喂的新裝備、新機(jī)械不斷涌現(xiàn)，極大的提升了奶牛養(yǎng)殖效率，降低了勞動強(qiáng)度。然而，由于奶牛養(yǎng)殖是一個(gè)系統(tǒng)工程，因此，亟需研究人員依據(jù)不同養(yǎng)殖規(guī)模和養(yǎng)殖要求，尋求合適的飼喂技術(shù)方法及裝備，研制出配套性好、飼喂精度高、飼喂效率高的成套奶牛飼喂技術(shù)裝備，從而推動我國奶牛養(yǎng)殖機(jī)械的發(fā)展，提升奶牛養(yǎng)殖業(yè)的機(jī)械化水平。

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基金項(xiàng)目：新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)科技支疆項(xiàng)目（2013AB005）

通訊作者：李亞萍

收稿日期：2015-4-9

文章編號：1007-7782（2015）02-0041-04

中圖分類號：S823

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi:10.13620/j.cnki.issn1007-7782.2015.02.018