劉輝，叢慧敏，喬綠，呂中旺，麻柱，沙里金

（1.北京奶牛中心，北京 100192；2.中國農業(yè)科學院北京畜牧獸醫(yī)研究所，北京 100193）

機器人擠奶對荷斯坦牛產奶量及乳成分的影響

劉輝1,2，叢慧敏1，喬綠1，呂中旺2，麻柱1，沙里金1

（1.北京奶牛中心，北京 100192；2.中國農業(yè)科學院北京畜牧獸醫(yī)研究所，北京 100193）

本試驗旨在研究和傳統(tǒng)奶廳擠奶相比，機器人擠奶系統(tǒng)對奶牛產奶量及乳成分的影響。選取64頭體重相近、處于泌乳盛期、日均產奶量相近的健康荷斯坦牛分為2組，即傳統(tǒng)奶廳擠奶組（CMS）和機器人擠奶組（AMS），每組32頭（初產牛和經產牛各16頭）。預試期10d，正試期60d。結果表明：機器人擠奶對奶牛的產奶量有顯著的影響（P＜0．05），總體產奶量提高了2．08%；AMS組經產牛產奶量顯著高于CMS組經產牛（37．4±8．3kg/d vs． 35．4±4．5 kg/d, P＜0．05），初產牛間差異不顯著（P＞0．05）。機器人擠奶系統(tǒng)對乳脂率、乳蛋白率、非脂乳固形物和體細胞數(shù)均無顯著影響（P＞0．05）；AMS組經產牛的乳脂率（4．54±0．64% vs． 4．05±0．71%）和乳蛋白率（3．42±0．19% vs． 3．21±0．23%）顯著高于CMS組經產牛，初產牛間差異不顯著（P＞0．05）。由此可見，本試驗條件下，采用機器人擠奶可以提高經產牛日均產奶量、乳脂率和乳蛋白率，改善乳品質，但對初產牛無顯著影響。

機器人擠奶系統(tǒng)；產奶量；乳成分；初產牛；經產牛

機器人擠奶系統(tǒng)，即全自動化擠奶系統(tǒng)（AMS）是一個使擠奶程序和奶牛管理實現(xiàn)自動化的系統(tǒng)。其設想最早始于20世紀70年代中期。1992年世界上第一臺商業(yè)化的全自動擠奶系統(tǒng)在荷蘭的一個奶牛場投入使用，到2011年，全球約有10 000多家牧場采用了該系統(tǒng)[1]。經過20多年的發(fā)展，現(xiàn)已有多個國家將AMS投入到奶牛生產中，尤其在歐洲，其所占份額可達16%左右[2]。和傳統(tǒng)的通過手工操作和機器運轉完成擠奶不同，AMS主要由擠奶臺、乳頭識別系統(tǒng)、自動套杯的機器手、乳頭清洗系統(tǒng)、電子監(jiān)控設備、記錄系統(tǒng)以及擠奶設備幾大部分組成。自動化擠奶傾向于奶牛通過自身的意愿主動進入擠奶臺，并在沒有人員協(xié)助的情況下通過機器人完成整個擠奶過程，因此AMS更加關注奶牛個體，避免了高應激的出現(xiàn)，為奶牛提供了一個良好、舒適和輕松的環(huán)境，有利于發(fā)揮奶牛的最大遺傳潛力，生產出高質量的牛奶。

本試驗通過研究機器人擠奶系統(tǒng)和傳統(tǒng)奶廳擠奶對荷斯坦牛產奶性能的影響，旨在探討這兩種擠奶系統(tǒng)下，奶牛產奶量和乳成分的變化，為AMS在奶牛生產中的應用推廣提供依據(jù)。

1 材料與方法

1．1 試驗動物及試驗設計

本試驗在北京奶牛中心良種場進行。選取體重相近、處于泌乳盛期、日均產奶量相近的健康荷斯坦牛64頭，按照擠奶系統(tǒng)的不同分為2組：傳統(tǒng)奶廳擠奶組（CMS）和機器人擠奶組（AMS）；根據(jù)產犢胎次的不同劃分為2個區(qū)組：初產牛（Primi）和經產牛（Multi），每組16頭（表1）。CMS采用并列式擠奶機擠奶（阿菲金，MPC-2×16，以色列），AMS采用機器人擠奶設備擠奶（利拉伐，VMS2014，瑞典），擠奶設備技術參數(shù)如表2。本試驗預試期10d，正試期60d。

表1 試驗奶牛基本情況

表2 擠奶設備技術參數(shù)

1．2 日糧組成及飼養(yǎng)管理

表3 日糧的組成及營養(yǎng)水平（干物質基礎） 單位：%

兩組奶牛的日糧組成基本一致，飼喂全混合日糧（表3），日飼喂兩次（09∶00和17∶00），剩料量保持在5%，自由飲水。VMS組日糧中部分精料以顆粒料的形式在奶牛擠奶過程中分配，給料量為5.0kg/d。VMS的參數(shù)設置一致，擠奶最小間隔為4h，開放時間為22.5h/d（1.5h作為系統(tǒng)維護和清洗時間）。奶牛臥床鋪設海綿橡膠墊，墊料為稻殼粉，每3d更換一次；通道配備電動刮糞板和電動牛體刷等設施；牛舍白天自然光照明，夜間燈光照明。

1．3 測定指標及方法

通過阿菲牧管理系統(tǒng)軟件（Afifarm v 5.1）自動記錄CMS試驗牛每天的產奶量；通過利拉伐管理系統(tǒng)軟件（DelPro v 4.5）自動記錄AMS試驗牛每天的產奶量、擠奶頻率及擠奶間隔時間。試驗結束前3d連續(xù)采集乳樣，每日兩次，奶廳采樣時間點為06∶30和19∶30，機器人組為奶牛連續(xù)兩次進入擠奶臺擠奶的乳樣；每次50mL，按照4∶3的比例混合后放入4℃冰箱保存，送往奶牛生產性能測定中心（北京）測定乳成分和體細胞數(shù)。

1．4 數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)經Excel 2007基本處理后，用SAS 9.2統(tǒng)計軟件作顯著性檢驗和方差分析，以P＜0.05作為差異顯著性判斷標準，試驗結果以“平均值±標準差”（Mean±SD）表示。

2 結果與分析

2．1 機器人擠奶對奶牛產奶量的影響

表4 機器人擠奶對奶牛產奶量的影響

機器人擠奶對奶牛產奶量的影響結果見表4。由表4可見，AMS組總體產奶量比CMS組多產奶0.72kg/（頭·d），即產奶量提高了2.08%，兩組間日均產奶量差異顯著（P＜0.05）。胎次對產奶量有顯著的影響，兩組中經產牛的產奶量均顯著高于初產牛（P＜0.05）。擠奶系統(tǒng)和胎次間有顯著的交互作用（P＜0.05），AMS組初產牛產奶量和CMS組初產牛間差異不顯著（P＞0.05），而經產牛比CMS組多產奶2.0kg/（頭·d），差異顯著（P＜0.05）。說明在本試驗條件下，和傳統(tǒng)奶廳擠奶相比，采用機器人擠奶能顯著提高經產奶牛日均產奶量，但對初產奶牛無顯著影響。

2．2 機器人擠奶對奶牛擠奶頻率的影響

機器人擠奶對奶牛擠奶頻率的影響結果見表5。由表5可見，AMS組總體擠奶頻率略低于CMS組（2.95±0.92 vs. 3.00±0.0），差異達到了顯著水平（P＜0.05）。胎次對擠奶頻率有顯著的影響，AMS組中初產牛擠奶頻率顯著高于經產牛（P＜0.05）。擠奶系統(tǒng)和胎次間有顯著的交互作用（P＜0.05），AMS組初產牛的擠奶頻率顯著高于CMS組（3.36±1.11 vs. 3.00±0.0），而經產牛的擠奶頻率顯著低于CMS組（2.50±0.73 vs. 3.00±0.0）。說明在本試驗條件下，與奶廳日擠奶3次相比，采用機器人擠奶顯著降低了經產奶牛的擠奶頻率，而初產奶牛的擠奶頻率顯著升高。

表5 機器人擠奶對奶牛擠奶頻率的影響 單位：次/d

2．3 機器人擠奶對奶牛擠奶間隔的影響

機器人擠奶對奶牛擠奶間隔的影響結果見表6。由表6可見，AMS組總體擠奶間隔時間長于CMS組（8.78±2.87h vs. 8.00±0.0h），差異達到了顯著水平（P＜0.05）。胎次對擠奶間隔有顯著的影響，AMS組中初產牛擠奶間隔顯著低于經產牛（P＜0.05）。擠奶系統(tǒng)和胎次間有顯著的交互作用（P＜0.05），AMS組經產牛的擠奶間隔顯著高于CMS組（9.82±2.76h vs. 8.00±0.0h），而初產牛的擠奶間隔顯著低于CMS組（7.74±2.98h vs. 8.00±0.0h）。說明在本試驗條件下，與奶廳固定8h擠奶間隔時間相比，采用機器人擠奶顯著增加了經產牛的擠奶間隔時間，而初產牛的擠奶間隔時間顯著縮短。

表6 機器人擠奶對奶牛擠奶間隔的影響 單位：h

2．4 機器人擠奶對奶牛乳成分的影響

機器人擠奶對奶牛乳成分的影響結果見表7。由表7可見，機器人擠奶的乳脂率和乳蛋白率高于傳統(tǒng)奶廳擠奶（4.05±0.70% vs. 3.78±0.72%和3.31±0.22% vs.3.20±0.50%），但差異未達到顯著水平（P＞0.05）；乳糖率略有下降（4.96±0.20% vs. 5.14±0.17%，P＜0.05），非脂乳固形物和體細胞數(shù)無顯著變化（P＞0.05）。胎次對乳脂率、乳蛋白率和乳糖率有顯著影響（P＜0.05），AMS組經產牛的乳脂率和乳蛋白率顯著高于初產牛，乳糖率顯著低于初產牛（P＜0.05）。說明在本試驗條件下，采用機器人擠奶不影響初產牛乳脂、乳蛋白、非脂乳固形物和體細胞數(shù)的含量，但和傳統(tǒng)奶廳擠奶相比，經產牛乳脂率和乳蛋白率顯著升高，乳糖率顯著降低。

表7 機器人擠奶對奶牛乳成分的影響

3 討論

3．1 機器人擠奶對奶牛產奶量的影響

影響奶牛產奶量的因素有很多，研究發(fā)現(xiàn)，奶牛產奶量受季節(jié)、胎次、泌乳階段、擠奶次數(shù)、飼料、日糧組成以及奶牛健康狀況等多種因素的影響[3]。在正常飼養(yǎng)管理下，奶牛的產奶能力隨胎次的增加呈規(guī)律性變化，初產牛的產奶量要顯著低于經產牛，其機制可能是血液中激素含量的不同，引起機體新陳代謝和乳腺生理功能的變化[4]。本研究中采用機器人擠奶系統(tǒng)擠奶，胎次對產奶量亦有顯著的影響，經產牛的產奶量顯著高于初產牛，符合奶牛的這一生理特性。

在一定條件下，影響機器人擠奶系統(tǒng)運行效率的主要因素有兩個：一個是牛群數(shù)量，另一個是擠奶頻率（擠奶頻率定義為24h內每頭牛擠奶的次數(shù)）；在牛群數(shù)量一定的情況下，擠奶頻率是衡量機器人擠奶系統(tǒng)運行效率的重要指標[5]。國外多項研究數(shù)據(jù)[6～8]表明，提高奶牛擠奶頻率可增加奶牛產奶量和泌乳持久力，機器人擠奶系統(tǒng)傾向于通過提高奶牛擠奶頻率而提高產奶量。本研究中兩種擠奶系統(tǒng)的對比結果表明，采用機器人擠奶系統(tǒng)可以提高奶牛產奶量，但是胎次的不同會影響這一結果，初產牛擠奶頻率為3.36次/d，大于常規(guī)3次擠奶，產奶量未顯著提高，而經產牛擠奶頻率為2.50次/d，低于常規(guī)3次擠奶，卻多產奶2.0kg/（頭·d），說明在本試驗條件下，初產牛的擠奶意愿更加強烈，而高的擠奶頻率并不是產奶量提高的必要條件，這和Spolders等[9]的研究結果一致。產生以上結果差異的原因可能有三個：一是國外的數(shù)據(jù)多基于和奶廳常規(guī)2次擠奶比較的結果，而國內常規(guī)擠奶一般為3.0次/d，試驗基礎不同；二是與經產牛相比，初產牛的學習能力較差[10]，對于機器人擠奶程序的適應性較差，在擠奶過程中容易出現(xiàn)應激反應，擠奶次數(shù)的增加并不能補償單次擠奶量的降低；三是經產牛對于上一胎次擠奶的記憶特性也會產生這種差別。Takashi等[11]研究發(fā)現(xiàn)，機器人擠奶的初產牛雖然具有較高的擠奶頻率，但每次擠奶的奶量以及日均產奶量均低于經產牛。Speroni等[8]報道，采用機器人擠奶系統(tǒng)能提高奶牛日均產奶量，但是胎次和環(huán)境條件會影響這一結果，初產牛產奶量差異不顯著，而經產牛比奶廳傳統(tǒng)擠奶多產奶4.8kg/（頭·d）。國內也有相關報道，馬慧等[12]的研究結果表明，機器人擠奶系統(tǒng)對初產荷斯坦牛產奶量無顯著影響。以上研究結果均與本試驗結果相似。

3．2 機器人擠奶對奶牛乳成分的影響

牛奶中乳脂率和乳蛋白率的高低是衡量牛奶品質的重要指標。本試驗中，機器人擠奶系統(tǒng)對牛奶中乳脂率、乳蛋白率均無顯著影響，這與馬慧等[12]、Gellrich 和Küchenhoff等[13]的研究結果基本一致。有研究發(fā)現(xiàn)，牛奶中乳成分含量受擠奶頻率的影響，增加擠奶頻率會降低乳脂率和乳蛋白率[14]。也有學者認為乳成分含量不受擠奶頻率的影響[15]，目前有關擠奶頻率對乳成分的影響還存在爭議。Innocente和Biasutti[16]對比分析了7個采用機器人擠奶系統(tǒng)的牧場（日擠奶3次）與7個采用傳統(tǒng)擠奶方式的牧場（日擠奶2次）的乳成分指標，發(fā)現(xiàn)乳脂率、乳蛋白率和乳糖率均不受擠奶頻率影響。上述結果的差異可能是由于泌乳階段、日糧組成或外界環(huán)境等試驗條件的不同造成的。實際上，與傳統(tǒng)擠奶系統(tǒng)擠奶間隔均等分布不同，在機器人擠奶系統(tǒng)下，奶牛擠奶行為自由分配到整個白天和夜晚，奶牛根據(jù)意愿自由擠奶，奶牛個體間的泌乳特征、對擠奶間隔的敏感性以及飼料轉化率等方面差異較大，會造成每次擠奶的乳成分有較大的變異[17]，因此當奶牛個體擠奶頻率超過3次以上時，取樣的結果是否能夠代表該奶牛24h內產奶乳成分的結果還有待研究。

體細胞數(shù)（SCC）是衡量生鮮乳質量和奶牛健康狀況的關鍵性指標，當SCC超過一定限度后增加，說明乳房出現(xiàn)不同程度的（隱性或臨床型）感染，導致生鮮乳產量和質量下降[18]。荷蘭的學者Klungel等[19]對比了采用機器人擠奶系統(tǒng)的牧場和常規(guī)日擠奶2次或3次牧場的SCC，發(fā)現(xiàn)機器人擠奶系統(tǒng)的SCC高于日擠奶3次的牧場。Keltend等[20]也報道，機器人擠奶系統(tǒng)的SCC高于傳統(tǒng)奶廳擠奶。但也有研究[12, 21, 22]表明，SCC在兩種擠奶系統(tǒng)中無顯著差異，本試驗也得出了同樣的結果。Svennersten-Sjaunja和Pettersson[23]指出，SCC升高造成的牛奶品質的下降并不是機器人擠奶系統(tǒng)本身造成的，而是受其他管理因素的影響，奶牛健康狀況和牛群管理良好的牧場在引入機器人擠奶系統(tǒng)后，不會引起SCC的明顯升高。

4 結論

本試驗條件下，采用機器人擠奶可以提高經產牛日均產奶量、乳脂率和乳蛋白率，改善乳品質，但對初產牛無顯著影響。

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Robotic Milking and Its Effect on Milk Yield and Milk Composition of Holstein Dairy Cows

LIU Hui1,2, CONG Hui-min1, QIAO Lv1, LV Zhong-wang2, MA Zhu1, SHA Li-jin1
(1.Beijing Dairy Cattle Center , Beijing 100192; 2. Institute of Animal Science, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193)

A comparative study was performed to evaluate differences in milk yield and milk composition between a robotic milking system and a conventional milking parlor system. Sixty-four healthy Holstein cows, with similar weight and mean milk production in peak lactation, were randomly allotted to two groups, which were conventional milking parlor group (CMS) and robotic milking group (AMS), and every group had 32 cows (16 primiparous and 16 multiparous). The pretest lasted for 10 days and the test lasted for 60 days. The results showed as follows: 1) robotic milking had significant effects on milk yield(P＜0.05) with an increase of milk yield up to 2.08%. Multiparous cows in the AMS group had a substantially higher milk yield than multiparous cows in the CMS group (37.4±8.3kg/d vs. 35.4±4.5kg/d). But there were no differences in the milk yield between first-lactating cows (P＞0.05). 2) Robotic milking had no significant effects on milk fat percentage, milk protein percentage, non-fat milk solids, as well as somatic cell count(P＞0.05). Multiparous cows in the AMS group had a substantially higher milk fat percentage (4.54±0.64% vs. 4.05±0.71%) and milk protein percentage (3.42±0.19% vs. 3.21±0.23%) than multiparous cows in the CMS group. But there were no differences in the milk fat percentage and milk protein percentage between firstlactating cows(P＞0.05). The results indicated that a positive AMS effect on milk yield, milk fat percentage and milk protein percentage of multiparous cows, but not of first-lactating cows, would be of possible.

Robotic milking system; Milk yield; Milking composition; Pimiparous cows; Multiparous cows

TS252.2+1

A

1004-4264（2017）05-0057-05

10.19305/j.cnki.11-3009/s.2017.05.016

2017-02-11

國家863計劃課題（奶牛重要經濟性狀的功能基因組學研究）（2013AA102504）；現(xiàn)代奶牛產業(yè)技術體系北京市創(chuàng)新團隊崗位專家課題。

劉輝（1978-），女，湖北天門人，博士，研究方向為反芻動物營養(yǎng)。