瓦努阿圖肉牛養(yǎng)殖飼草加工設(shè)備選型及應(yīng)用

魏 博，耿貴勝，黃 華，于國興，高玉平

(中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院，北京 100083)

0 引言

瓦努阿圖是我國“一帶一路”“互聯(lián)互通”區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃重點(diǎn)合作國家。瓦努阿圖共和國，位于南太平洋西部，屬美拉尼西亞群島，由83個島嶼(其中68個島嶼有人居住)組成，大的島嶼是桑托島(面積3 974 km2)。陸地面積1.219萬km2，水域面積84.8萬km2?？?cè)丝诩s30萬，其中98%為瓦努阿圖人，官方語言為英語、法語和比斯拉馬語，通用比斯拉馬語。84%的人信奉基督教。瓦努阿圖全國分為6省2市，屬東11區(qū)，未實(shí)行夏時(shí)制。瓦努阿圖屬熱帶海洋性氣候，年均降水量1 600 mm。瓦努阿圖首都維拉港(Port Vila)，位于謝法省的埃菲特島上(埃菲特島面積980 km2)，地處澳大利亞悉尼以東2 445 km2，平均氣溫25.3℃。

農(nóng)業(yè)對瓦努阿圖的重要性超過其他太平洋島國。農(nóng)村人口占瓦努阿圖全國人口的80%。瓦努阿圖氣候和地形適宜農(nóng)業(yè)和牧草開發(fā)，41%國土為肥沃的可耕地，但已開發(fā)耕地僅占18%。主要農(nóng)產(chǎn)品是椰干、卡瓦、可可、咖啡、芋頭、木薯、紅薯和香蕉等。瓦努阿圖農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式落后，國家投資嚴(yán)重不足，發(fā)展緩慢。瓦努阿圖專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)面積84.8萬km2，盛產(chǎn)金槍魚等。目前，有100多條外國漁船與瓦努阿圖合作，在瓦努阿圖專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)捕魚。另外，畜牧業(yè)也是瓦努阿圖的主要經(jīng)濟(jì)活動之一。

通過中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院與瓦努阿圖政府深入溝通了解，中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院于2015年12月承接瓦努阿圖肉牛飼養(yǎng)技術(shù)科技示范園項(xiàng)目，合作建立年出欄300頭肉牛養(yǎng)殖科技示范園，完善肉牛飼養(yǎng)體系。通過示范、培訓(xùn)和交流，提高瓦努阿圖人民飼養(yǎng)技能，帶動農(nóng)民增收和就業(yè)，援助肉牛飼養(yǎng)飼草加工設(shè)備，提高飼養(yǎng)機(jī)械化程度。項(xiàng)目選用適用于瓦努阿圖當(dāng)?shù)厝馀ｐB(yǎng)殖的揉草機(jī)，填補(bǔ)了瓦努阿圖機(jī)械化飼養(yǎng)肉牛的空白。

1 瓦努阿圖肉牛養(yǎng)殖現(xiàn)狀

通過前期實(shí)地調(diào)研，瓦努阿圖肉牛養(yǎng)殖現(xiàn)狀如下。

(1)漁業(yè)和畜牧業(yè)是瓦努阿圖的主要產(chǎn)業(yè)。

(2)肉牛引進(jìn)培育時(shí)間已經(jīng)有60多年歷史，現(xiàn)有肉牛存欄約35萬頭，年出欄約6萬～10萬頭。

(3)以散放飼養(yǎng)為主(圖1)，產(chǎn)能有限。優(yōu)質(zhì)蛋白牧草較少，能量飼料來源缺乏，疫病防疫設(shè)施和措施薄弱。

圖1 瓦努阿圖肉牛散放飼養(yǎng)Fig.1 Free range feeding of beef cattle in Vanuatu

(4)適合架子牛天然飼養(yǎng)，日本、澳大利亞和新西蘭等國的肉牛飼養(yǎng)企業(yè)在瓦努阿圖建場飼養(yǎng)架子牛，運(yùn)回國內(nèi)進(jìn)行育肥。

(5)肉牛機(jī)械化養(yǎng)殖設(shè)備空白。

2 飼草加工設(shè)備選型

中方項(xiàng)目人員通過與瓦努阿圖農(nóng)畜林漁及生物安全部，以及示范園區(qū)場主對當(dāng)?shù)厝馀ｐB(yǎng)殖情況進(jìn)行考察調(diào)研。立足當(dāng)?shù)刭Y源，采用散養(yǎng)加適度育肥方式，提高飼養(yǎng)效能，改善牛肉品質(zhì)。利用中國成熟的飼草和飼料加工、飼喂、防疫設(shè)備，以及對設(shè)備進(jìn)行適應(yīng)性改進(jìn)，填補(bǔ)瓦努阿圖機(jī)械化飼喂的空白，本文針對飼草設(shè)備選型及改進(jìn)做出研究。

2.1 飼草加工設(shè)備選型

瓦努阿圖國內(nèi)主要作物為牧草、椰蓉、椰殼、棕櫚葉和豆科等農(nóng)作物秸稈，目前只有牧草可以直接飼喂肉牛。可通過飼草揉搓的方法加工椰蓉椰殼、棕櫚葉及豆科秸稈，添加到肉牛的飼料中，提高當(dāng)?shù)刭Y源的利用率。針對瓦努阿圖飼養(yǎng)員水平較低、大型及復(fù)雜設(shè)備不易操作，設(shè)備損壞后維修不方便等特點(diǎn)，選用中小型設(shè)備，功率≤15 kW，且便于維修。目前，飼喂反芻動物用飼草加工設(shè)備主要有以下3種。

(1)鍘草機(jī)。鍘草機(jī)是以柴油機(jī)或電動機(jī)為動力帶動刀盤高速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)驅(qū)動喂入機(jī)構(gòu)，通過變速控制物料長短，同時(shí)通過上、下草輥的碾動，將物料送入鍘切室，將輸入到定刀、動刀之間的物料鍘切成適合牲畜食用且易于存貯的段狀飼料，由旋轉(zhuǎn)刀盤風(fēng)葉將草料向機(jī)外噴射的加工機(jī)械。主要用來切斷作物莖稈，如玉米秸稈、谷草、麥秸和稻草等，尤其適用于作物乳熟期的青貯等[1]。

(2)揉草機(jī)。飼草揉搓機(jī)(簡稱揉草機(jī))，是一種介于粉碎機(jī)與鍘/切草機(jī)之間的新型飼草加工設(shè)備，揉草機(jī)和錘片式粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理有相似之處，是在錘片式粉碎機(jī)基礎(chǔ)上去掉篩片，并在粉碎室內(nèi)壁安裝齒板及導(dǎo)流板研制而成。揉草機(jī)是將待加工物料輸送至揉碎室進(jìn)行切斷，經(jīng)高速旋轉(zhuǎn)錘片與揉搓板相互作用，將物料揉碎，經(jīng)拋送風(fēng)葉將揉碎的物料拋送室外。加工過程作用是將秸稈壓扁、縱切、擠絲和揉碎，破壞了秸稈表面硬質(zhì)莖節(jié)，把牲畜不能直接采食的秸稈加工成絲狀適口性好的飼草，而又不損失其營養(yǎng)成分，便于牲畜的消化吸收。

(3)草粉機(jī)組。飼草粉碎機(jī)組是粉碎多種干草及農(nóng)作物秸稈等粗飼料的專用設(shè)備，是在鍘草機(jī)的基礎(chǔ)上采用組合化設(shè)計(jì)，方便快捷地更換篩片，能生產(chǎn)粗飼料中不同的草粉和農(nóng)作物秸稈粉，還可和顆粒機(jī)配套，生產(chǎn)草顆粒飼料。工作原理是由人工或機(jī)械喂入機(jī)構(gòu)將物料從進(jìn)料口均勻、適量地喂入粉碎室內(nèi)，加入的物料在錘片的強(qiáng)烈打擊撕裂和搓擦等作用下迅速被粉碎成粉狀，由于離心力和粉碎機(jī)下腔負(fù)壓的作用，細(xì)碎的物料通過篩孔落到下腔，之后被風(fēng)機(jī)吸入，又由風(fēng)機(jī)送到離心卸料器內(nèi)，或集料間里集塵，以便分離、卸料和裝袋，余風(fēng)由除塵布袋過濾并泄掉[2]。

通過對3種機(jī)型在國內(nèi)肉牛養(yǎng)殖場試驗(yàn)對比(表1)，經(jīng)鍘草機(jī)加工的秸稈有明顯整齊的刀口，反而揉草機(jī)克服了傳統(tǒng)輪刀或滾切刀鍘草機(jī)的缺點(diǎn)，加工散干牧草生產(chǎn)率高，長短適宜，沒有整齊的切口，呈撕碎狀柔軟不扎嘴，家畜容易采食，減少喂飼損失。機(jī)器結(jié)構(gòu)簡單使用安全可靠，生產(chǎn)率高，對各種作物秸稈和牧草適應(yīng)性強(qiáng)，適用于中、小型牧場和飼養(yǎng)專業(yè)戶。綜合各設(shè)備優(yōu)缺點(diǎn)對照瓦努阿圖飼養(yǎng)人員的綜合能力，決定選用揉草機(jī)為瓦努阿圖粗飼料加工的首要備選設(shè)備。

表1 設(shè)備優(yōu)缺點(diǎn)對照Tab.1 Comparison of advantages and disadvantages of equipment

2.2 揉草機(jī)研制及試驗(yàn)

確定選用揉草機(jī)設(shè)備后，設(shè)計(jì)制造了40型揉草機(jī)，40型揉草機(jī)(圖2)是由喂入斗、上下殼體、齒板、錘片式轉(zhuǎn)子、拋送葉輪、軸承座、拋送筒和導(dǎo)向板等組成。工作時(shí)，物料由人工喂入進(jìn)料口處，在氣流及錘片的抓取作用下進(jìn)入揉碎室；在錘片、齒板及拋送葉輪的綜合作用下，受到打擊揉搓而揉碎并由拋送葉輪拋送到機(jī)體外。樣機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)如表2所示。

1.喂入斗 2.導(dǎo)向板 3.拋送筒 4.上殼體 5.軸承座 6.膠帶輪罩 7.膠帶 8.電機(jī) 9.底座焊合 10.下殼體 11.轉(zhuǎn)子 12.齒板圖2 揉草機(jī)結(jié)構(gòu)Fig.2 Structure of grass rubbing machine

表2 樣機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)Tab.2 Main technical indexes of prototype

玉米秸稈經(jīng)揉草機(jī)加工后揉搓成柔軟蓬松的絲條段，破壞了表面硬質(zhì)與莖節(jié)，不損失營養(yǎng)成分，成為易于采食、適口性好和便于肉牛消化吸收的飼草料。為了盡量滿足瓦努阿圖熱帶作物的加工需求，同時(shí)做了皇竹草和棕櫚葉的試驗(yàn)研究(圖3)，試驗(yàn)樣機(jī)應(yīng)在試驗(yàn)測試前安裝完畢，調(diào)整到最佳工作狀態(tài)，并進(jìn)行空載試運(yùn)行[3]。

圖3 測試效果Fig.3 Test result

試驗(yàn)用儀器、儀表和量具(表3)應(yīng)按規(guī)定在標(biāo)定的有效期內(nèi)，試驗(yàn)前進(jìn)行校正[4]。

表3 試驗(yàn)用儀器儀表Tab.3 Test instruments and meters

試驗(yàn)過程中，對含水率較高的牧草按照喂入量不超過20%添加，揉草機(jī)能夠持續(xù)工作，未出現(xiàn)堵機(jī)、不正常工作等情況，從而可以實(shí)現(xiàn)少量添加鮮牧草，提高飼草料的利用率[5-6]。設(shè)備性能測定如表4所示。

表4 設(shè)備性能測定Tab.4 Equipment performance measurement

2.3 揉草機(jī)設(shè)備改進(jìn)

針對枝干較硬的原料，對主機(jī)配套的部件進(jìn)行了以下2點(diǎn)改進(jìn)。

(1)因棕櫚葉枝干粗、硬度較高、粉碎加工沖擊電流大和主軸失速嚴(yán)重等問題，在原有揉搓機(jī)揉搓室空間不變的情況下，為保證棕櫚葉的粉碎、打擊能力和抗過載能力，在主機(jī)整體強(qiáng)度允許的范圍內(nèi)，工作電機(jī)由原來的7.5 kW增加至11 kW，增加了主軸工作動力和抗過載能力[7-8]。

(2)對設(shè)備增加多組錘片，采用交錯設(shè)計(jì)(圖4)，加強(qiáng)對棕櫚葉、椰殼等較硬的原料進(jìn)行切碎。

圖4 錘片排列Fig.4 Hammer arrangement

2.4 瓦努阿圖揉草機(jī)現(xiàn)場使用效果

2019年11月24日，中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院科研人員到瓦努阿圖共和國santo省的WCS公司肉牛養(yǎng)殖場進(jìn)行揉草機(jī)飼草加工技術(shù)的交流，并對園區(qū)內(nèi)的飼草原料進(jìn)行現(xiàn)場加工演示，天然牧草、干棕櫚葉、玉米秸稈加工達(dá)到了預(yù)期效果。由于牧場內(nèi)椰蓉較多，且椰蓉具有較高的蛋白含量，將椰蓉混合青草和干草分別進(jìn)行揉搓(圖5)，肉牛采食揉搓后物料無浪費(fèi)，避免了肉牛挑食的現(xiàn)象。該揉草機(jī)加工散干牧草、椰蓉等原料的生產(chǎn)率高，長短適宜、呈撕碎狀、柔軟、適口性好且易采食，可減少飼喂損失[9-10]。

圖5 椰蓉混合牧草揉搓效果Fig.5 Kneading effect of mixed coconut pasture

設(shè)備作業(yè)后，santo省農(nóng)業(yè)畜牧部首席畜牧官斯蒂文和檢疫官艾思拉對機(jī)器的使用效果給予了高度認(rèn)可(圖6)，并表示這種飼草的加工方式大大降低了原有分飼飼喂的肉牛挑食現(xiàn)象，促進(jìn)多種營養(yǎng)的吸收，在santo省甚至于瓦努阿圖都會有較好的使用前景。

圖6 與瓦努阿圖畜牧官員進(jìn)行交流Fig.6 Communication with Vanuatu livestock officials

40型揉草機(jī)可以加工青貯玉米秸稈、麥秸、干草、皇竹草、棕櫚葉和椰蓉等多種飼料，為瓦努阿圖肉牛飼養(yǎng)技術(shù)提供了機(jī)具保障及技術(shù)支撐。但由于試驗(yàn)時(shí)間有限，只做了初期的設(shè)備選型工作，未能獲取在長期使用中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，如椰蓉與飼草的配比，嘗試合理配比木薯及椰子殼粉做飼料研究等。

3 結(jié)束語

針對瓦努阿圖當(dāng)?shù)仫曫B(yǎng)條件及主要飼料，對揉草機(jī)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，試驗(yàn)結(jié)果表明，其原料生產(chǎn)率高、長短適宜，揉搓后呈撕碎狀、柔軟、適口性好且易采食，可減少飼喂損失，填補(bǔ)了瓦努阿圖機(jī)械化飼養(yǎng)肉牛的空白。