豬場咬尾行為早期自動監(jiān)測預警研究?（上）

張振玲（編譯）

(徐州生物工程職業(yè)技術學院動物工程系，江蘇 徐州 221006)

咬尾仍是養(yǎng)豬業(yè)中一個長期持續(xù)存在的問題且很難預測，其影響到豬的福利和生產。豬被咬尾后尾部傷口可能是全身感染的傳染源，由此進一步造成豬只發(fā)病和死亡。還會導致屠宰時問題豬肉的產生，以致產生經(jīng)濟損失。影響豬只咬尾的因素很多，咬尾暴發(fā)不確定性和不可預測性，可能是人們繼續(xù)對豬進行斷尾以及尋求其他解決辦法的動機之一。減少這種不可預測性的一種方法是識別發(fā)生咬尾的“早期預警信號”，此信號可用于豬場以識別需要干預的豬群。

研究探討了PLF應對咬尾的潛力。PLF涉及使用現(xiàn)代傳感技術來檢測系統(tǒng)、環(huán)境或動物的生長、健康、行為和福利指標。研究中使用脈沖式3D相機和機器視覺算法（machine?vision?algorithms）自動測量豬的尾部姿勢。通過對豬群咬尾現(xiàn)象暴發(fā)前、中、后的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)此項技術在咬尾行為早期自動預警系統(tǒng)中有一定的潛力。

1 材料與方法

1.1 豬及豬舍

研究的對象是667頭未斷尾豬（大白×長白×漢普夏），公母各半。屬于55頭母豬的后代，生活在圈欄中（2.38?m×1.52?m），配備標準仔豬保護 欄（2.23?m×0.47?m×1.05?m）。 仔豬保護欄地面堅實，后部有漏縫板（slatted?drainage?panel），保護欄每天清洗，鋪上新鮮碎紙和木屑等環(huán)境富集材料。每日兩次（08：00?和 15：00）飼喂商品乳豬日糧（15%粗蛋白質，消化能 13.75?MJ/kg），從每天 1.5?kg 增加到約6?kg（按窩仔數(shù)多少）。圈欄內有一紅外線燈加熱區(qū)，飲水任由母豬和仔豬隨時飲用。7日齡時給仔豬提供商品教槽料。對仔豬的飼養(yǎng)管理還包括產后3?d 肌肉注射鐵 1?ml和 21?d 時豬圓環(huán)病毒2型疫苗接種。

仔豬來自批次分娩，共8個同齡批次，每批次2至3組；35?d時斷奶，分為23個群，每群（29.0±3.0）頭。此時，各組仔豬的性別比和平均仔豬體重基本均衡，7個月內收集完數(shù)據(jù)。每個圈舍有兩個斷奶圈，每圈大小2.5?m×2.5?m（0.21～0.25?m2/頭），全板條塑料地板，配備2.5?m長的料槽、飲水器及最基本的環(huán)境富集材料。環(huán)境富集材料包括兩種帶有香味的圓形塑料圈裝置懸掛在鏈條上。試驗中，兩批次生產后添加1次富集材料。環(huán)境富集材料包括木塊和懸掛在圈側面的塑料球。飼喂仔豬商品保育料前5～7?d，教槽料任其自由采食。斷奶后前幾天，室溫維持在30℃，然后逐漸降低到24℃，然后再將仔豬轉移到保育舍。保育舍內采用自然通風和透光，人工光照時間8?h，黑暗時間 16?h。

仔豬在哺乳圈中生活了（26.7±0.4）d后被整組（群）轉到保育圈（每個保育舍有兩個圈）。保育圈（3.20?m×3.70?m ；?0.40 ～ 0.47?m2/只）全水泥地板，每圈配兩個料槽（每個長1.02?m）、多個飲水器和兩個帶有香味的圓形塑料圈裝置（作為環(huán)境富集材料），豬轉群時豬舍溫度為24℃，豬進圈7?d后降至并維持在20℃。商品保育料任其取食。豬在保育圈生長（25.4±2.2）d后轉入育肥圈，數(shù)據(jù)收集時間截止在豬87.2±2.1日齡時（觀察研究時間為（52.2±2.1）d）結束。

1.2 尾部損傷評分

斷奶到保育期結束，進入圈內仔細觀察并為每個仔豬尾巴單獨打分。每周3次，通常在周一、三、五。一旦有一組暴發(fā)咬尾行為（見表1），尾巴打分工作減至每周兩次（周一和五）。據(jù)表1對每頭豬尾巴從4個方面進行評分：尾損傷嚴重程度（0～4）、傷口新鮮度（0～5）、尾缺失長度（0～3）和腫脹與否（0/1）。

1.3 咬尾暴發(fā)

每天至少檢查兩次，并在早晨檢查時詳細觀察。對所有豬都仔細檢查尾部損傷、身體不適或跛行的跡象，以確保所有豬在檢查時都能站起來走動。一旦符合下列三項標準中的任何一項，就認為咬尾暴發(fā)：1）在一圈欄內至少有3頭豬有新鮮的尾部傷口（傷口新鮮度分數(shù)得分為4分或更高，見表1），且可從圈欄外看到；2）至少有1頭正在流血的豬（傷口新鮮度為5分）明顯可見（正在滴血或濺血）；3）有明顯的引起損傷的咬尾行為，而不只是“玩弄尾巴”或“尾含在口中”的（并無損傷）的行為。若暴發(fā)咬尾，立即執(zhí)行既定計劃，以阻止暴發(fā)，防止進一步咬尾，并保障豬的福利。

表1 尾部損傷評分標準及類別

1.4 3D 數(shù)據(jù)采集與處理

每個斷奶和保育圈都在料槽的上方裝有垂直向下拍攝的IFM?O3D301型 3D相 機（https：//www.ifm.com/gb/en/Products/o3d301） 進行3D數(shù)據(jù)收集和處理，可覆蓋豬圈面積1/3左右。這些相機采用飛行時間（Time-of-Flight，?ToF） 技 術， 每秒相機LED燈發(fā)出25次紅外線脈沖，然后記錄脈沖之間的延遲及其返回到每個像素的時間，從而完成一定景深的拍攝，形成3D圖像。每臺相機拍攝后上傳到計算機，計算機連接到寬帶互聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)可供下載。

INNOVENT技術有限公司的專利算法用于定位豬。對于每1頭在鏡頭下站著的豬，用另一種算法來定位尾巴并測量它相對于身體的角度（0°～90°），0表示尾巴不超過身體縱軸平行線，90°表示尾巴豎起。3D相機每天24?h連續(xù)拍攝記錄，并盡可能頻繁地檢測尾部。檢測結果中報告了檢測的次數(shù)。尾部檢測不能定位到個體，該系統(tǒng)是在群體層面起作用。

為了將這些原始尾姿數(shù)據(jù)整理成每圈尾部姿態(tài)的日匯總，將尾姿角度數(shù)據(jù)轉換為0～3分值之間的尾部姿態(tài)評分數(shù)據(jù)，其中 0°=0（低尾姿），0°～30°=1（含30°，尾巴部分翹起），30°～60°=2（含60?°，尾巴上翹）和 60°～90°=3（含90°， 高尾 姿）， 分別 記 為 3D?0、3D?1、3D?2 和 3D?3。對轉換為 3D?0、3D?1、3D?2和3D?3的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和匯總。分析中舍棄了每日觀測數(shù)據(jù)小于100次的天數(shù)

1.5 2D 視頻數(shù)據(jù)采集

每圈兩臺2D攝像機，安裝在天花板上。一臺拍攝整個圈，另一部則拍攝3D攝像頭所在的喂食區(qū)上方。每天24?h連續(xù)攝像記錄，視頻數(shù)據(jù)存儲在閉路電視系統(tǒng)的計算機硬盤上。

1.6 ?3D數(shù)據(jù)驗證與2D視頻數(shù)據(jù)的比較

對比觀看3D和2D視頻圖像，以驗證3D數(shù)據(jù)。3名觀察者分別觀察隨機選出的第五、七和第八組數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)是在暴發(fā)前1?d（或者對照組同1天）08：00?16：00?之 間 進 行 取 樣， 獲 得5～10個觀察數(shù)據(jù)/h。如果由于技術原因而缺少數(shù)據(jù)，則使用下1個。如果在第1?d暴發(fā)時無法獲得數(shù)據(jù)，則使用第2和第3?d的。結果，每個觀察者/組平均獲得45.5（±15.5）個數(shù)據(jù)，共911個。

通過肉眼觀察把尾姿劃分為卷曲（curly）、高姿松弛（high?loose）、低姿松弛（low?loose）或卷縮（tucked）（靠在身體上）。卷曲即可見尾巴卷成環(huán)（尾巴有兩個部分重疊，不管角度）；高姿松弛是尾巴不卷曲，與身體縱軸成角大于等于45°；低姿松弛尾巴也不卷曲，與身體的水平面成角0°～45°之間；卷縮表示尾巴也沒有彎曲成環(huán)，但轉向身體內部。為確保結果一致性，3個觀察者在開始之前討論并同意了這些分類。豬的各尾姿類別結果（由不同觀察者）一致性為平均（75.2±16.5）%。

1.7 統(tǒng)計方法

采用EXCEL進行數(shù)據(jù)組織和匯總，使用Genstat?16.1（VSN 國際有限公司）進行分析。具體過程略。

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