大數(shù)據(jù)技術在草牧業(yè)中的應用淺析

曾兵，張文浚，尚盼盼，梅郝文，王寶全，劉舒琦，鄭玉倩，屈明好

（西南大學動物科學技術學院，重慶 402460）

隨著科學技術的發(fā)展和信息的流通，人與人之間的交流更加密切，生活更加便捷，就在這樣科學技術飛速發(fā)展的時代背景下，大數(shù)據(jù)技術應運而生（黃輝等，2019）。大數(shù)據(jù)是一種種類多、體量大、存取速度快和應用價值高的數(shù)據(jù)集合，在生產(chǎn)、技術、資源、環(huán)境、經(jīng)濟、流通、民生、政府等方面發(fā)揮著極為重要的作用。目前，大數(shù)據(jù)已成為一項重要的國家戰(zhàn)略，并受到各個領域的高度關注（中華人民共和國國務院，2015）。農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)特指大數(shù)據(jù)技術的理念、思想和技術在農(nóng)業(yè)領域的應用。通過對大量農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)進行快速處理和綜合分析，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的潛在價值關系可為實現(xiàn)農(nóng)業(yè)分析和決策的量化提供支持（侯彤瑜等，2019）。

草牧業(yè)是在傳統(tǒng)的畜牧業(yè)和草業(yè)基礎上提升的新型現(xiàn)代化生態(tài)草畜產(chǎn)業(yè)。在2014 年10 月召開的草原工作專題研討會上，汪洋副總理采納了咨詢報告中“草牧業(yè)”的提法，隨后“草牧業(yè)”一詞被寫入2015 年中央一號文件而廣泛傳播。我國作為草地資源大國，擁有草原面積近4 億hm2（吳重言等，2017）。作為我國極為重要的戰(zhàn)略資源，草地資源為農(nóng)牧區(qū)提供了重要的生產(chǎn)資料。但是我國草牧業(yè)的發(fā)展依舊面臨眾多難題（張龍和何忠偉，2017）。自古以來，我國的草原畜牧業(yè)大多依賴傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式和自然放牧進行經(jīng)營，大多依靠提高牲畜數(shù)量來提高經(jīng)濟收入。由于草原粗放經(jīng)營的畜牧業(yè)，比較滯后的管理，低下的經(jīng)濟效益，使得草原資源受到嚴重破壞，生態(tài)環(huán)境嚴重惡化，繼而嚴重阻礙了草牧業(yè)的發(fā)展（吳貴英等，2014）。此外，科學技術的進步與草牧業(yè)的發(fā)展之間還有很多差距，草牧業(yè)發(fā)展缺乏科技支持。

本文根據(jù)大數(shù)據(jù)的研究發(fā)展情況，闡述了大數(shù)據(jù)引入牧草生產(chǎn)的必要性以及大數(shù)據(jù)在草地資源管理、草產(chǎn)品加工和貿(mào)易、草原生態(tài)系統(tǒng)、牧草種質資源研究和草食牲畜生產(chǎn)等領域的綜合應用，并總結了大數(shù)據(jù)在牧草生產(chǎn)研究和推廣領域中的應用潛力和挑戰(zhàn)（潘時常等，2016）。

1 將大數(shù)據(jù)引入草牧業(yè)的必要性

我國的草原面積占我國陸地總面積的41.7%，且草地種質資源和類型多樣（畢友，2016），作為國家生態(tài)環(huán)境建設、畜牧業(yè)生產(chǎn)、園林綠化及國家經(jīng)濟發(fā)展的重要組成部分，草牧業(yè)已被越來越多的人們關注（辛曉平，2018）。我國草地生態(tài)因過度放牧、粗放經(jīng)營和氣候等因素，退化率已經(jīng)超過了90%，年均產(chǎn)草量下降了20%～50%，導致了嚴重的水土流失和沙塵暴等環(huán)境問題（唐姝琴和胡冰川，2017）。目前，雖然我國已經(jīng)采取了退牧還草和保護草地等措施，但是政府仍然難以取得精確、即時的草地信息，缺乏科學管理和動態(tài)調(diào)控的草地生產(chǎn)過程，缺乏有科技支撐的草地保護措施和建設任務（景文等，2019）。因此，草地退化現(xiàn)象依然十分嚴重。

在物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的基礎上，依靠大數(shù)據(jù)和人工智能技術的農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)可以用來監(jiān)測和獲取畜群動態(tài)、布局和牧草的生長發(fā)育、損耗等數(shù)據(jù)信息，完成草地資源的實時監(jiān)測和產(chǎn)值評估，解決草地資源管理和草地資源利用及自然災害預測中的多種疑難問題（侯亮和王新棟，2018）。草地畜牧業(yè)經(jīng)營效率的提高和草牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展都離不開大數(shù)據(jù)技術（顧戈琦，2018）。在大數(shù)據(jù)時代背景下，草牧業(yè)需要乘著大數(shù)據(jù)時代的東風，實現(xiàn)生產(chǎn)信息化（孫忠富等，2013）。通過利用大數(shù)據(jù)技術驅動草牧業(yè)生產(chǎn)模式的轉型升級，將會使草牧業(yè)在經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益等方面獲得進一步提升（李秀峰等，2014）。

2 大數(shù)據(jù)在草牧業(yè)中的應用

2.1 大數(shù)據(jù)在草地資源管理中的應用 草地是山水林田湖草生命共同體的重要組成部分。草地管理的目的是對草地資源進行科學開發(fā)和合理利用（內(nèi)蒙古自治區(qū)綠委辦，2010）。圍繞大規(guī)模、類型豐富的草地資源大數(shù)據(jù)構建數(shù)據(jù)庫，重點對草地植被生物產(chǎn)量進行統(tǒng)計、對草地植物物候期進行觀察，并進行分析處理，通過相應的計算機統(tǒng)計功能模塊，對草地空間進行規(guī)劃和合理使用，使草地資源得到更加科學、高效、便捷和合理的利用與管理（王召明等，2016）。這類應用已經(jīng)由國家農(nóng)業(yè)農(nóng)村部和國家林業(yè)與草原局在幾年前開始實施，并且在基礎數(shù)據(jù)信息化、動態(tài)監(jiān)測草業(yè)資源、模擬草地生產(chǎn)系統(tǒng)、制定策略和技術支持等方面取得了快速進展（藺旭東等，2016）。

隨著傳感器制造技術的發(fā)展，傳感器識別能力迅速提高。草地監(jiān)測指標由單純的生物量、覆蓋度等綠度表觀指標轉變?yōu)椴莸刭|量、健康診斷等“質量”指標，尤其在草地遙感監(jiān)測技術方面，過去低分辨率遙感數(shù)據(jù)影像上影跡模糊，難以監(jiān)測的小植物在新一代“高分”遙感數(shù)據(jù)圖像上變得清晰可見，大大拓寬了草地資源監(jiān)測范圍（周國民，2019；王文生和郭雷風，2016；宋長青等，2016；柳平增，2015；任繼周等，1996）。依托牧草物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，將全國的土壤、氣候、地形等條件收集起來（孫海龍，2016）。只有掌握準確的草地資源數(shù)據(jù)，才能制定合理的放牧強度、選擇合適的畜禽種類、確定最好的放牧時間和正確的畜群分布，從而取得更好的經(jīng)濟效益（王文生和郭雷風，2016）。

2.2 大數(shù)據(jù)在草產(chǎn)品加工和貿(mào)易領域的應用隨著我國草牧業(yè)的不斷發(fā)展，草產(chǎn)品高效加工和貿(mào)易成為關鍵，特別是2019 年非洲豬瘟對我國畜牧行業(yè)造成的巨大打擊，人們越來越意識到草產(chǎn)品高效加工和貿(mào)易的重要性（屈冬玉，2015）。物聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)+草產(chǎn)品供銷的結合，可提高草產(chǎn)品從生產(chǎn)到利用的有機銜接，實現(xiàn)草產(chǎn)品全程追溯，確保產(chǎn)品質量安全（李濤，2016）。打造綜合性飼料交易平臺，可以有效解決飼草生產(chǎn)供應過程中信息不對稱、資金短缺、儲存不合理、交易不合規(guī)、運輸成本貴等問題。既可以穩(wěn)定飼草供應，實現(xiàn)信息共享，完善飼草供應系統(tǒng)，構建良性渠道（王小兵和康春鵬，2018）。又可以實現(xiàn)網(wǎng)上交易，讓牧民更直觀地了解草牧業(yè)市場的發(fā)展變化。通過簡單的操作，實現(xiàn)在線交易，大大減少了貿(mào)易程序和費用，提高了交易效率（謝江林，2015）。利用大數(shù)據(jù)對市場的供需趨勢以及價格變化的分析，企業(yè)能夠及時調(diào)整生產(chǎn)和貿(mào)易計劃，有效保證草產(chǎn)品加工和貿(mào)易的良性發(fā)展（包山虎等，2012）。

2.3 大數(shù)據(jù)在草原生態(tài)系統(tǒng)的綜合應用 目前在草原生態(tài)系統(tǒng)的監(jiān)測和管理中，大數(shù)據(jù)技術已經(jīng)得到了綜合的應用。隨著遙感和地理信息技術的研發(fā)和普及，動態(tài)監(jiān)測草地生態(tài)系統(tǒng)從以前傳統(tǒng)的地面監(jiān)測發(fā)展成為數(shù)字化監(jiān)測，依靠不同的遙感平臺和傳感器開展了許多預測草地生產(chǎn)力、自然災害、草地退化等方面的工作（李立睿和仲華，2016）。草原生態(tài)系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)平臺是建立在生態(tài)系統(tǒng)基礎上的，調(diào)查并分析了草原“人、畜、草、氣、土、水”等因素的規(guī)律和特點。依托衛(wèi)星體系實時更新各類數(shù)據(jù)與監(jiān)管各地現(xiàn)有草場狀況，囊括了調(diào)查草地資源、更新草地環(huán)境信息動態(tài)、監(jiān)測與評估草地生產(chǎn)、生態(tài)和災害信息等。以技術為主要驅動力，促進牧草產(chǎn)業(yè)更新?lián)Q代（唐斌，2017），為生態(tài)修復和生態(tài)發(fā)展提供技術支撐。

2.4 大數(shù)據(jù)在牧草種質資源研究中的應用大數(shù)據(jù)技術還應用于牧草種質資源的研究。我國研究牧草種質資源的工作起步較晚，資源收集、篩選、鑒別、保存和利用的觀測項目、測試方法和評價標準沒有一致性，與國際接軌有一定的困難，這不利于提高牧草種質資源的準確性。目前我國規(guī)定了紫花苜蓿等牧草種質資源的描述符號，以設立一個統(tǒng)一且規(guī)范的苜蓿種質資源信息數(shù)據(jù)庫，以便于共享和利用紫花苜蓿種質資源的信息和實物，同時也為從業(yè)者提供精準的數(shù)據(jù)（張浩然等，2014）。

2.5 大數(shù)據(jù)在草食牲畜生產(chǎn)中的應用

2.5.1 草食畜禽品種信息 在草食畜牧產(chǎn)業(yè)中，草食畜禽品種直接關系到畜產(chǎn)品的質量和效益。在畜牧業(yè)大數(shù)據(jù)平臺中，畜禽品種數(shù)據(jù)是一個重要組成部分。在許多畜牧信息網(wǎng)站中，都設置了畜禽品種窗口，包含了各種畜禽的品種信息，如豬的培育品種、家禽地方品種等（任繼周等，1993）。

2.5.2 生產(chǎn)經(jīng)營信息 畜牧企業(yè)聘用了采集信息、分析數(shù)據(jù)的技術人員，越來越重視搜集和分析動物疫病防控信息、動物品種培育信息、養(yǎng)殖管理信息、質量追溯信息等各種類型的生產(chǎn)經(jīng)營信息，使畜牧場的經(jīng)營策略更加科學化（溫孚江和宋長青，2017）。

2.5.3 養(yǎng)殖場信息 畜牧場場主信息、地理位置、養(yǎng)殖規(guī)模、養(yǎng)殖品種、糞污處理設施設備運行情況等畜牧場信息對于畜牧業(yè)的主管行政部門來說十分重要。大數(shù)據(jù)為畜牧業(yè)的監(jiān)督管理服務和制定一系列政策提供了參考（李輝和張標，2019）。

2.5.4 畜產(chǎn)品市場信息 大數(shù)據(jù)可以指導畜牧業(yè)從業(yè)者制定生產(chǎn)和銷售策略。通過對畜產(chǎn)品養(yǎng)殖和銷售的規(guī)劃，可以盡可能地降低生產(chǎn)風險和經(jīng)濟損失（許世衛(wèi)，2018）?？梢罁?jù)市場行情變化，顯示現(xiàn)階段的養(yǎng)殖經(jīng)濟效益情況。畜產(chǎn)品的存欄和出欄情況、畜產(chǎn)品質量安全風險等都會影響市場的行情。在畜產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫中，都包含了全球的市場、飼料和飼料原料的動態(tài)、畜產(chǎn)品加工、畜產(chǎn)品銷售等畜產(chǎn)品生產(chǎn)和畜產(chǎn)品市場的供求信息，可以對整個畜產(chǎn)品的數(shù)據(jù)進行整理分析并且可視化，預估市場規(guī)律，引導畜牧業(yè)行業(yè)人員采取更加合理的經(jīng)營銷售策略（陳全功，1992）。

2.5.5 評價預測動物疫病的流行趨勢 利用大數(shù)據(jù)并根據(jù)動物疫病流行的現(xiàn)狀和趨勢，可有效地采集、分析、處理各種動物疫病流行數(shù)據(jù)等，綜合集成防疫等信息，對疫情性質加以判斷，并得出準確的預警信息，及時采取應急方法，提高防控動物疫病工作的效率及精準度（孫丙宇，2018）和防控動物疫病的積極性及主動性，有效促進該產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，為養(yǎng)殖者提供規(guī)劃指導服務，提升工作人員的技術水平，真正滿足疫病防控工作的科技需要（朱文韜和朱禮龍，2017）。

3 展望

總的來說，在建設生態(tài)文明和大數(shù)據(jù)高速發(fā)展的時代，農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)已逐漸成為未來草原生態(tài)文明建設和草牧業(yè)發(fā)展的熱門話題（李俊清等，2016）。草牧業(yè)作為農(nóng)業(yè)的重要組成部分，大數(shù)據(jù)技術被廣泛引入其發(fā)展已成必然趨勢。將大數(shù)據(jù)技術引入牧草生產(chǎn)中不僅可以提高牧草生產(chǎn)效率還可以減少勞動力消耗，這對草牧業(yè)的發(fā)展起著重要的推動作用（尹衍雨等，2018）。目前，蒙草集團、伊利資源集團等國內(nèi)草牧業(yè)企業(yè)已將大數(shù)據(jù)應用于畜牧產(chǎn)品貿(mào)易和草原生態(tài)建設等多個方面（林昕，2015）。此外，草地數(shù)據(jù)庫的建立還可以補救和搜集草地數(shù)據(jù)，整理分析全球的草地監(jiān)測數(shù)據(jù)（譚長國，2016）。將大數(shù)據(jù)引入草地和畜牧業(yè)不僅能監(jiān)測和評估區(qū)域內(nèi)草地的生態(tài)、生產(chǎn)和經(jīng)濟，指導草業(yè)的可持續(xù)發(fā)展（樊俊梅等，2017），還能管理草地的生產(chǎn)過程，將生產(chǎn)投入、產(chǎn)出和效益最優(yōu)化（李源和謝楠，2010）。我國大數(shù)據(jù)在草牧業(yè)研發(fā)和推廣領域中的應用研究已取得了眾多進步，為草業(yè)信息化、草業(yè)科學化、草業(yè)現(xiàn)代化提供了技術保障（于萌等，2016）。

通過草業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提高社會生產(chǎn)力和經(jīng)濟效益，是大數(shù)據(jù)技術和草牧業(yè)結合的最終目的，只有推廣應用才能使草業(yè)管理技術得到創(chuàng)新（劉勍等，2017）。大數(shù)據(jù)在草牧業(yè)研究和推廣領域中的應用仍具有很大潛力（韋京城，2019）。在如今飛速發(fā)展的信息化時代，大數(shù)據(jù)技術作為一種戰(zhàn)略資源，被運用于各個領域并且為行業(yè)的轉型升級提供巨大的助力（曾兵等，2020）。大數(shù)據(jù)時代，牧草生產(chǎn)的信息化將有力推動草牧業(yè)向著管理科學、結構優(yōu)化、資源環(huán)境友好、效益顯著等方面升級轉型（許世衛(wèi)等，2015）。利用大數(shù)據(jù)分析技術，對牧草生產(chǎn)信息數(shù)據(jù)庫進行有效的開發(fā)利用，助推草牧業(yè)科學發(fā)展，增強相關草產(chǎn)品市場預測判斷準確率，并實時更新牧草生產(chǎn)技術，及時提出牧草生產(chǎn)的生態(tài)預警、草產(chǎn)品的質量安全預警，才能真正以信息化助推牧草生產(chǎn)現(xiàn)代化。