規(guī)模化奶牛場節(jié)本提質增效關鍵技術分析

■ 武 瑞 王建發(fā)

（1.佳木斯大學生物與農業(yè)學院，黑龍江佳木斯 154007；2.農業(yè)農村部東北寒區(qū)牛病防治重點實驗室，黑龍江大慶 163319）

奶業(yè)是健康中國、強壯民族不可或缺的產業(yè)，是 農業(yè)現(xiàn)代化的標志性產業(yè)和一二三產業(yè)協(xié)調發(fā)展的戰(zhàn)略性產業(yè)。2022年，我國奶類產量首次突破4 000萬噸大關，位居全球第四；奶牛平均單產9.2 噸，較2021 年增加500 kg；全國存欄百頭以上規(guī)模養(yǎng)殖比例達到72%，產業(yè)素質穩(wěn)步提升[1]。山東省奶業(yè)協(xié)會調研報告顯示，2021 年前三個季度的公斤奶成本分別為3.63、3.85 元和4.25 元，飼草、飼料、柴油、物流、人工、環(huán)保、社會支出等投入持續(xù)增加[2]；2023年6月原奶平均收購價為3.8 元，但公斤奶成本上漲至4.2 元，奶牛養(yǎng)殖產業(yè)遭遇“奶價下行、成本高漲、經營虧損”的生產困境[3]。2023 年5 月，歐盟奶價為3.59 元/kg、美國為3.13 元/kg，新西蘭為2.85 元/kg，分別較去年同期下跌23%、30%和22%，生產成本和銷售價格均顯著低于我國[4]。

在相對過剩、消費疲軟、國際競爭乏力的背景下，規(guī)模化奶牛場如何通過科技創(chuàng)新、管理創(chuàng)新突破當前的產業(yè)困境進而實現(xiàn)節(jié)本提質增效和高質量發(fā)展，需要政府、院校和企業(yè)深度思考、深入研究和創(chuàng)新實踐。自2015 年以來，中國農業(yè)科學院北京畜牧獸醫(yī)研究所與黑龍江、河北、內蒙古、寧夏、山東等五?。▍^(qū)）的高校、農科院、畜牧技術推廣部門，共同簽署《奶牛提質增效協(xié)同創(chuàng)新科技合作協(xié)議》，實施奶牛提質增效行動，提高了奶牛單產、飼料轉化率和生鮮乳質量安全水平[5]。文章結合我國奶牛提質增效協(xié)同創(chuàng)新實踐，從飼料精準加工、營養(yǎng)精準調控、疾病精準防控、環(huán)境精準管控四個維度對規(guī)?；膛鲞_成節(jié)本增效提質目標進行分析，以期為我國規(guī)模化牧場實現(xiàn)高質量發(fā)展提供有益參考。

1 飼料精準加工

1.1 高值飼料原料精準替代

規(guī)?；膛鲞\營成本主要是飼料成本，約占總成本55%～65%。受國際貿易、氣候異常、糧食安全等因素影響，我國奶牛飼料原料價格，尤其是進口苜蓿、玉米籽實、豆粕等蛋白飼料價格呈逐年上漲態(tài)勢，致使公斤奶飼料成本持續(xù)升高。結合2022 年農業(yè)主推技術“奶牛節(jié)本增效營養(yǎng)調控與精準養(yǎng)殖關鍵技術”，建議規(guī)?；翀鐾茝V應用以高產奶牛適宜進口苜蓿用量、秸稈草粉替代優(yōu)質牧草、固態(tài)發(fā)酵陳化玉米替代常規(guī)玉米技術、低蛋白日糧技術為核心的規(guī)?；翀鲲暡萘峡茖W利用技術[6]。其技術要點為：日單產40 kg的高產奶牛，進口苜蓿日喂量控制在2.3 kg/頭，全株玉米青貯最大喂量控制在24 kg/頭；將優(yōu)質麥秸、玉米秸加工成草粉顆粒飼喂日單產30 kg 的泌乳奶牛，最大日喂量500 g/頭，可替代1.5 kg進口苜蓿；用乳酸菌和酸性蛋白酶發(fā)酵陳化玉米籽實后等量替代常規(guī)玉米籽實；將泌乳奶牛的日糧粗蛋白水平控制在16%左右，對于日產奶量超過30 kg 的奶牛補飼過瘤胃賴氨酸和蛋氨酸以提高產奶量和乳蛋白含量[6]。通過推廣應用高值飼料原料替代技術可以從一定程度上解決進口苜蓿依存度過高、飼用玉米和蛋白飼料原料價格偏高的問題，有望助力規(guī)?；翀鰧崿F(xiàn)節(jié)本增效。

1.2 飼料原料精準加工工藝

在精飼料加工工藝方面，玉米通過蒸汽壓片或軋輥壓片可以改變內部晶體結構，可提高腸道淀粉消化率和過瘤胃蛋白比例。楊萬進等[7]研究了壓片破碎處理對玉米干物質和淀粉瘤胃降解率的影響，證實壓片厚度3.00 mm、快慢輥差速比為3∶2 時壓片破碎玉米的過瘤胃效果和利用效率顯著提高。曹玉偉等[8]報道經蒸汽壓片處理的玉米可有效提高其淀粉消化率，加快瘤胃內的發(fā)酵速度，改變瘤胃發(fā)酵模式，促進瘤胃微生物蛋白合成，有利于維持瘤胃pH 及瘤胃內環(huán)境的穩(wěn)定。在青貯飼料調制工藝方面，青貯飼料發(fā)酵是一個復雜的微生態(tài)過程，其發(fā)酵品質很大程度上取決于青貯發(fā)酵過程中微生物的群落結構及其演替過程與代謝產物。商品化青貯添加劑主要可分為同型乳酸菌類、異型乳酸菌類、同型乳酸菌和異型乳酸菌復合劑類、其他菌劑類、好氧性變質抑制劑類（有機酸類、防腐劑類等）、酶制劑、乳酸菌和酶復合制劑類。同型發(fā)酵乳酸菌主導青貯發(fā)酵階段，使青貯迅速進入?yún)捬醢l(fā)酵；異型發(fā)酵乳酸菌利用同型乳酸菌代謝產生的乳酸，分解產生具有較強抑菌性能的乙酸和乙二醇，提高青貯營養(yǎng)保存率，提升青貯飼料品質；酸化劑可對腐敗菌及有害菌起到抑制或直接殺滅作用，在青貯制作的初期有效預防由于壓窖不實或青貯窖漏氣導致的局部霉變腐敗，并可延緩取料截面的霉變[9]。

2 營養(yǎng)精準調控

奶牛全生命周期營養(yǎng)調控是指根據(jù)當?shù)乜衫蔑暡蒿暳腺Y源，以全生命周期（胎兒期、生長期、育成期、成年期）營養(yǎng)短期和長期效應理論為基礎，對日糧配制方案進行優(yōu)化，構建現(xiàn)代系統(tǒng)營養(yǎng)理論和工程技術體系[10]?；谌芷跔I養(yǎng)特征下的飼草飼料供給協(xié)同是奶牛養(yǎng)殖業(yè)節(jié)本增效和產業(yè)競爭力提升的核心要素。

2.1 犢牛精準營養(yǎng)

犢牛包括哺乳期犢牛和斷奶犢牛，哺乳期犢牛對固體飼料的消化能力有限，用于維持、生長和發(fā)育的養(yǎng)分來源主要為液體飼料，早期斷奶犢牛對營養(yǎng)物質的消化吸收仍主要依靠小腸進行。中國農業(yè)大學奶牛營養(yǎng)與創(chuàng)新團隊研究表明哺乳期代乳粉蛋白質適宜水平集中在21%～27%，開食料適宜蛋白質水平集中在18%～24%，我國規(guī)模化牧場開食料蛋白質水平平均值為21.4%；維生素A、D、E 每日需要量分別應為6 600、2 100、125 IU；礦物質鋅、鈣、磷、鐵、銅的需求量可依據(jù)體重、日增重、干物質采食量等進行計算，以精確滿足哺乳期犢牛的礦物質元素需求量[11]。此外，該團隊還證實犢牛出生后立即飼喂高質量初乳可以增加腸道絨毛長度、隱窩深度，促進腸道發(fā)育[12]；酵母菌培養(yǎng)物能引起新生犢牛瘤胃內丁酸弧菌屬和普氏菌屬豐度變化，并促進瘤胃上皮發(fā)育[13]。中國農業(yè)科學院反芻動物飼料創(chuàng)新團隊研究證實代乳品pH 為6.2 時哺乳期犢牛干物質采食量和營養(yǎng)物質利用率為最佳；基礎日糧中添加地衣芽孢桿菌可顯著提高8 周齡前犢牛的日增重，改善飼料轉化率；3月齡犢牛飼喂添加木聚糖酶和纖維素酶的日糧，日增重比對照組增加了7.8%；酵母β-葡聚糖可以降低犢牛直腸中大腸桿菌數(shù)量，進而降低犢牛腹瀉的發(fā)病率；日糧中添加白藜蘆醇可顯著提高2月齡犢牛日增重[14]。建議規(guī)?；翀鐾ㄟ^精確計算各階段犢牛生長發(fā)育需求、抗病營養(yǎng)需求，科學合理設計日糧配方，精準選擇飼料添加劑，避免過量添加造成的浪費。

2.2 成年奶牛精準營養(yǎng)

按泌乳周期劃分，可將成年奶牛所處階段分為干奶期、圍產期、泌乳早期、泌乳中期、泌乳末期。中國科學院亞熱帶農業(yè)生態(tài)研究所圍繞奶牛養(yǎng)殖過程中的關鍵環(huán)節(jié)，在成年奶牛特定階段營養(yǎng)調控理論、日糧配制及生命早期營養(yǎng)對后代的長期影響方面開展了大量研究，并取得了顯著的實踐效應。例如，在圍產期奶牛日糧中補充外源性過瘤胃葡萄糖可提高泌乳前期奶牛產奶量10%以上，熱應激奶牛日糧中添加16 g/（頭·d）水平的L-茶氨酸可使奶牛熱應激狀況得到有效緩解，奶牛呼吸頻率下降8%～10%，產奶量提高4%～10%，泌乳效率提高2%～4%[10]。圍產期奶牛要經歷妊娠、分娩和泌乳等生理過程，營養(yǎng)代謝模式會發(fā)生劇烈變化，亞臨床型的高酮血癥、高脂血癥、低鈣血癥、低血糖癥以及臨床型奶牛酮病、脂肪肝、生產癱瘓等疾病時有發(fā)生[15]。研究表明，在圍產期奶牛日糧中補充外源性過瘤胃葡萄糖可降低高產奶牛酮病發(fā)病率、改變腸道內揮發(fā)性脂肪酸成分和含量、保障產后奶牛的腸黏膜免疫功能[16]；圍產期添加過瘤胃膽堿可提高血漿中極低密度脂蛋白的含量，降低肝內脂肪沉積，從而改善圍產期奶牛肝臟健康狀態(tài)[17]；圍產期奶牛飼喂添加陰離子鹽日糧（陰陽離子差低于-100 mEq/kg）可以有效降低產后奶牛低鈣血癥和生產癱瘓的發(fā)病率[18]。因此，通過精準營養(yǎng)調控來提高泌乳奶牛的產奶量，降低圍產期營養(yǎng)代謝病的發(fā)病率，有助于實現(xiàn)成年奶牛養(yǎng)殖增效。

3 疾病精準防控

疾病是制約奶牛養(yǎng)殖效益的重要因素，其中，奶牛結核病和布魯氏菌病是影響奶牛健康、乳品安全和人類健康的重要人獸共患?。粻倥＜竟?jié)性疾病高發(fā)可大幅降低犢牛健康水平，甚至能長期影響奶牛的終生經濟效益；器官系統(tǒng)疾病、營養(yǎng)代謝病高發(fā)是造成高產奶牛被動淘汰和使用壽命縮短的重要疾病因素。國家奶牛產業(yè)技術體系調研顯示，2019年我國高產奶牛使用壽命僅為4.4歲（相當于2.5胎），而乳業(yè)發(fā)達國家高產奶牛使用壽命多在5.7 歲以上（相當于3.7 胎）[19]。能否精準防控奶牛重要疾病，提升牛群健康度，進而降低奶牛被動淘汰率、延長使用壽命、提高總體養(yǎng)殖效益，事關奶業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

3.1 奶牛人獸共患病精準防控

國家衛(wèi)生健康委員會報告法定傳染病數(shù)據(jù)顯示，結核病發(fā)病數(shù)和死亡數(shù)高居甲乙類人間傳染病第二位，布魯氏菌病發(fā)病數(shù)居甲乙類人間傳染病第六位，嚴重危害人民生命健康。農業(yè)農村部于2022 年9 月印發(fā)《全國畜間人獸共患病防治規(guī)劃（2022—2030年）》，將牛結核病、布魯氏菌病列入到8 種重點防控疫病名單，到2030 年時預計實現(xiàn)50%以上的規(guī)模奶牛養(yǎng)殖場達到牛結核病凈化或無疫標準、70%以上的牛羊種畜場（站）和50%以上的規(guī)模奶畜場達到布魯氏菌病凈化或無疫標準[20]。牛結核病的綜合防控措施包括堅持預防為主、嚴格落實監(jiān)測凈化、檢疫監(jiān)管、無害化處理等；布魯氏菌病防控要繼續(xù)堅持免疫與凈化相結合，全面落實監(jiān)測排查、強制免疫、消毒滅源、凈化無疫、檢疫監(jiān)督、調運監(jiān)管、疫情處置、宣傳培訓、效果評估等重點任務[21]。結合上述措施，通過實行全國統(tǒng)防、部門聯(lián)防，一病一策、精準治理，區(qū)域協(xié)同、有效防控，有助于實現(xiàn)對奶牛結核病、布魯氏菌病的科學精準防治。

3.2 犢牛季節(jié)性疾病精準防控

犢牛季節(jié)性疾病包括犢牛腹瀉和犢牛呼吸系統(tǒng)疾病，冬春季節(jié)尤其是在北方寒區(qū)高發(fā)。犢牛腹瀉的病原包括牛輪狀病毒、冠狀病毒、牛病毒性腹瀉病毒、大腸桿菌、產氣莢膜梭菌、隱孢子蟲等。上述病原導致的犢牛腹瀉在臨床癥狀、流行病學特征、病理剖檢特征較為相似，推薦規(guī)?；B(yǎng)殖場參照甘肅省地方標準《犢牛腹瀉病防治技術規(guī)范》使用熒光定量PCR、酶聯(lián)免疫吸附試驗、細菌分離鑒定、卵囊分離鑒定等方法對上述病原進行精準鑒定，再針對病因和病變特征采用對應的治療方案進行精準治療[22]。犢牛呼吸系統(tǒng)疾?。˙ovine Respiratory Diseases，BRD）的病原微生物主要包括牛傳染性鼻氣管炎病毒、牛呼吸道合胞體病毒、牛副流感病毒3 型、牛腺病毒3 型和7 型以及溶血性曼氏桿菌、多殺巴氏桿菌、睡眠嗜組織桿菌、化膿隱秘桿菌和牛支原體等[23]。犢牛患有呼吸系統(tǒng)疾病時會出現(xiàn)精神沉郁、咳嗽、流鼻液、呼吸困難、眼角分泌物增多、體溫升高等癥狀，推薦規(guī)?；翀鍪褂眉又荽髮W戴維斯分校開發(fā)的“BRD Scoring”手機應用軟件對犢牛是否患有呼吸系統(tǒng)疾病及其嚴重程度進行評估[24]，對于犢牛病毒性呼吸疾病綜合征可參照《牛病毒性呼吸疾病綜合征的研究》中的檢測方法進行病原確認和防控[23]，對于細菌和支原體性呼吸疾病可參照《家畜化膿隱秘桿菌病診斷技術規(guī)范》《牛支原體肺炎防控技術規(guī)范》等進行診斷和治療[25-26]。

3.3 奶牛乳房炎精準防控

乳腺是奶牛合成牛奶的唯一場所，具有獨特的解剖結構、生理功能和微環(huán)境，面臨多種致病微生物和損傷因子的威脅。全世界每年仍因奶牛乳腺問題導致高達350 億美元的經濟損失?，F(xiàn)有乳腺健康保障策略存在防護目標不精確、風險發(fā)現(xiàn)不及時、治療方案不精準等問題。為提升奶牛乳腺健康水平，在環(huán)境衛(wèi)護環(huán)節(jié)，推廣應用基于機器視覺的牛體衛(wèi)生狀況自動評分設備和應用程序，以精準的衛(wèi)生狀況評估結果指導牛舍和臥床環(huán)境管理；在擠奶管護環(huán)節(jié)，推廣應用泌乳奶牛乳頭健康狀況評價技術規(guī)范[27]，研發(fā)并應用基于機器視覺的奶牛乳頭健康狀況自動評估設備和應用程序，以精準的乳頭健康狀況評估結果指導擠奶設備的維護和擠奶流程的優(yōu)化，提升奶牛乳頭導管的第一道防線作用；在消毒防護環(huán)節(jié)，針對乳頭末端皮膚角化、乳導管未閉等乳頭問題，研發(fā)并應用新型擠奶后消毒劑，促進角化組織脫落和修復，促進擠奶后乳導管閉合；在早期監(jiān)護環(huán)節(jié)，推廣應用產奶量數(shù)據(jù)揭發(fā)、DHI 監(jiān)測數(shù)據(jù)揭發(fā)、流變學揭發(fā)自動警報系統(tǒng)，提高乳房炎自動揭發(fā)的效率和準確性；在治療救護環(huán)節(jié)，推廣并應用奶牛細菌性乳房炎精準治療藥物篩選技術規(guī)程[28]，提高敏感抗生素篩選的科學性和乳房炎治療的精準性。

4 環(huán)境精準管控

4.1 熱應激精準管控

奶牛理想的環(huán)境溫度為5～20 ℃，當環(huán)境溫度和相對濕度較高、風速較低、太陽輻射強烈時，奶牛自身產熱量和散熱量的動態(tài)平衡受到破壞，便會發(fā)生熱應激。牧場可根據(jù)NY/T 2363—2013《奶牛熱應激評價技術規(guī)范》，用牛舍溫濕度指數(shù)（THI）評價奶牛群體熱應激程度[29]。當THI≥68 時，奶牛開始出現(xiàn)熱應激，當72≤THI≤79 時，奶牛處于輕度熱應激狀態(tài)；當79＜THI≤88 時，奶牛處于中度熱應激狀態(tài)；當THI＞88 時，奶牛處于重度熱應激狀態(tài)[29]。泌乳期間，中重度熱應激可使奶牛產奶量降低25%～40%，采食量降低20%～40%。規(guī)模牧場普遍以風機、噴淋配合的方式為奶牛進行降溫，但風機反轉、風機損壞、風力抵消、噴霧設施損壞等情況時有發(fā)生，致使熱應激防控效果不佳，嚴重制約了奶牛養(yǎng)殖經濟效益[30]，加強風機—噴淋系統(tǒng)的精準管理、智慧管理有助科學防控奶牛熱應激。

4.2 冷應激精準管控

北方寒區(qū)冬季擠奶通道/擠奶廳溫度偏低，奶牛擠完奶后不能及時返回牛舍，乳頭孔黏膜會發(fā)生凍傷；當環(huán)境溫度低于-20 ℃，奶牛站立在運動場時，乳頭孔周圍皮膚可發(fā)生凍傷，造成乳頭皮膚形成皺褶/干皮/死皮增多、乳頭皮膚水腫增厚，更嚴重者造成乳頭濕性壞死甚至形成凍融性潰瘍[31]。國內外普遍選擇甘油作為冬季奶牛乳頭消毒劑中的防凍劑[32]，但如果甘油成分過高，反而會形成高滲溶液吸收皮膚水分，從而導致皮膚干裂，惡化奶牛乳頭皮膚狀況[31]。建議北方寒區(qū)規(guī)?；翀龀龑Χ灸虖d、回牛通道、牛舍等奶牛經?；顒拥沫h(huán)境予以改善外，還要根據(jù)當?shù)氐臍夂驐l件和奶牛乳頭凍傷發(fā)生情況，選擇適宜本地牧場應用的冬季奶牛乳頭消毒劑，降低或避免因乳頭凍傷導致的經濟損失。

《中國農業(yè)展望報告（2022—2031）》預計，2031年我國牛奶進口量將達到3 596萬噸，牛奶自給率將不足65%[33]；中國農業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究2050 項目研究顯示，2050年我國牛奶自給率將降低至51%[34]。因此，除采取上述短期措施外，國家和奶牛養(yǎng)殖優(yōu)勢省份還應聚焦保障未來原奶供應安全和促進民族奶業(yè)振興，從產業(yè)政策、區(qū)域布局、科技創(chuàng)新等多個角度制定宏觀和微觀調控政策，進而全面提升養(yǎng)殖企業(yè)的養(yǎng)殖熱情、提振國產乳制品消費信心、提高民族奶業(yè)國際競爭力。