文/彭 華 劉繼芳 韓書慶 盧昌文，2 楊繼業(yè) 鄭 立

（1 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所；2 西南大學(xué)；3 河南牧業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)院）

奶牛養(yǎng)殖機(jī)械化，從廣義上講，包括飼草的種植、收獲、加工、儲運(yùn)，飼料配制、投放，擠奶，牛奶的儲藏、運(yùn)輸，飼后糞便污物處理，以及助產(chǎn)、育牛、日常管理等環(huán)節(jié)的機(jī)械作業(yè)及自動化管理[1]。而奶牛養(yǎng)殖智能化與信息化幾乎同步發(fā)展，奶牛養(yǎng)殖信息化是指在奶牛養(yǎng)殖環(huán)節(jié)不斷推廣和全面應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、信息技術(shù)與智能工具，實(shí)現(xiàn)奶牛養(yǎng)殖的科學(xué)化、信息化和智能化的過程[2]，包括發(fā)情監(jiān)測系統(tǒng)、飼料配方軟件、牧場數(shù)據(jù)化管理軟件、TMR飼喂監(jiān)控系統(tǒng)、分群管理系統(tǒng)、電子識別系統(tǒng)、生鮮乳收購站和運(yùn)輸車管理系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)等的應(yīng)用[3～6]。本課題組于2018年8月前往新疆昌吉、石河子、五家渠等地區(qū)對當(dāng)?shù)氐? 家規(guī)模奶牛場進(jìn)行了調(diào)研，主要了解奶牛場在飼喂、擠奶、生鮮乳交售、糞污處理等方面機(jī)械化、智能化、信息化的應(yīng)用情況，以期為政府制定相關(guān)政策、企業(yè)開發(fā)市場及科研機(jī)構(gòu)研發(fā)相關(guān)設(shè)備提供科學(xué)參考。

1 基本情況

新疆屬于典型的溫帶大陸性干旱氣候，降水稀少、蒸發(fā)強(qiáng)烈，年均降水量154.8 毫米，全年日照時間平均2 600～3 400 小時，居全國第二位。土地資源豐富，現(xiàn)有耕地7 600 多萬畝，人均占有耕地3.45畝，為全國平均水平的2.6 倍[7]。

2016年，新疆地區(qū)奶牛存欄達(dá)到209.5 萬頭[8]，產(chǎn)奶量156.08萬噸[9]。

調(diào)研的9 家奶牛養(yǎng)殖場中，按規(guī)模（存欄量500 頭以下為小型養(yǎng)殖場，501～1 000 頭為中型養(yǎng)殖場，1 000 頭以上為大型養(yǎng)殖場）劃分[10]，小型奶牛場1 家，中型奶牛場3 家，大型奶牛場5 家；各奶牛場均采用散欄飼養(yǎng)；按養(yǎng)殖場的企業(yè)性質(zhì)劃分，其中國營5 家，私營4 家。

2 機(jī)械化、智能化、信息化現(xiàn)狀

2.1 飼料的種植、收獲、加工、儲運(yùn)

青貯玉米種植、收獲、加工、儲運(yùn)方面全面實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。調(diào)研的9 家奶牛場中，有7 家與種植大戶簽訂協(xié)議種植，有2 家流轉(zhuǎn)土地自行種植。與種植大戶協(xié)議方面，養(yǎng)殖場推薦種植大戶使用種植品種，規(guī)定了玉米的切割長度、收割時間，種植大戶青貯玉米種植面積均在百畝以上，在種植、收割方面均應(yīng)用了機(jī)械化操作。青貯的制作方面，奶牛場采用與專業(yè)公司合作的方式，種植大戶自行購置或租用收割設(shè)備收割青貯玉米，粉碎后運(yùn)至奶牛場，奶牛場租用大型鏟車對青貯進(jìn)行壓實(shí)，在壓實(shí)的同時噴灑青貯劑提高青貯效果，青貯劑主要采用噴霧機(jī)單獨(dú)噴灑，壓一層噴一層。大部分奶牛場青貯窖按照奶牛場需要量的150%進(jìn)行建設(shè)，按一年半的使用量進(jìn)行貯存。

2.2 飼料的配制及飼喂

在飼料的配制及飼喂方面，調(diào)研的9 家奶牛場均實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，部分奶牛場實(shí)現(xiàn)了信息化、智能化。9 家奶牛場全部應(yīng)用TMR（全混合日糧），其中8 家使用牽引式TMR攪拌車，1 家使用固定式TMR攪拌車。使用固定式的原因主要是奶牛場規(guī)模較小，只有2 棟牛舍，牛舍間距也較近，牽引式攪拌車耗油量較大，使用固定式攪拌車用傳輸帶傳送至翻斗式拖拉機(jī)，再運(yùn)至牛舍，耗油量較小。TMR攪拌車的品牌主要有丹麥GOKE、法國SEKO、KUHN、DUNKER，大部分為進(jìn)口品牌，只有少數(shù)奶牛場采用國產(chǎn)組裝車。牽引式TMR攪拌機(jī)一般原裝進(jìn)口，車頭購買國產(chǎn)品牌。在青貯的取料方面，8 家采用青貯取料機(jī)取料（圖1），1 家采用鏟車取料。在苜蓿的使用方面，調(diào)研的奶牛場均飼喂新疆本地產(chǎn)苜蓿，蛋白質(zhì)含量在13%～18%，配料時，用鏟車轉(zhuǎn)入攪拌車切割攪拌（圖2）。

使用牽引式TMR攪拌車的8 家奶牛場全部應(yīng)用精料補(bǔ)充料自動投料塔（圖3），原因主要是由于奶牛場的專業(yè)化分工比較明確，奶牛場主要負(fù)責(zé)飼喂，配方制作交由專業(yè)的飼料公司，為方便配料，同時也作為精料補(bǔ)充料營銷的一種手段，飼料公司為長期使用公司飼料的奶牛場免費(fèi)安裝精料補(bǔ)充料塔。8 家奶牛場使用的精料補(bǔ)充料品牌主要有普瑞納、天康生物以及西部牧業(yè)。私營奶牛場主要使用普瑞納和天康生物的飼料，國營奶牛場主要使用集團(tuán)公司的飼料。

圖1 利用青貯取料機(jī)取青貯料

圖2 利用鏟車將苜蓿轉(zhuǎn)入TMR攪拌車

9 家奶牛場均應(yīng)用了精準(zhǔn)飼喂系統(tǒng)，品牌主要有銀川奧特、科湃騰、國科司達(dá)特、南京豐頓等，可以實(shí)時記錄和指導(dǎo)TMR攪拌車配料和投料全過程，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)奶牛飼喂的智能化管理，并提高理論配方、攪拌配方、采食配方的一致性。

2.3 擠奶操作

調(diào)研的9 家奶牛場均采用集中擠奶方式進(jìn)行機(jī)械化擠奶，其中1 家采用魚骨式擠奶機(jī)，6 家采用并列式擠奶機(jī)，2 家采用轉(zhuǎn)盤式擠奶機(jī)（圖4）。擠奶設(shè)備大部分使用進(jìn)口品牌，其中3 家使用日本ORION，1 家使用丹麥薩科SAC，3 家使用利拉伐，1 家使用GEA，僅1 家使用國產(chǎn)品牌廣州萬日。在擠奶管理方面，5 家奶牛場能夠利用電子流量計配合電子耳標(biāo)進(jìn)行產(chǎn)奶量的自動記錄，其余4 家均采用讀取擠奶設(shè)備上的量杯獲取產(chǎn)奶量記錄。有3 家奶牛場應(yīng)用電子項圈進(jìn)行發(fā)情監(jiān)測，但其中1 家由于設(shè)備公司后續(xù)維護(hù)不夠已停止使用。

圖3 某奶牛場安裝的精料補(bǔ)充料自動投料塔

圖4 擠奶機(jī)類型

2.4 生鮮乳質(zhì)量安全追溯

生鮮乳質(zhì)量安全追溯的智能化、信息化、機(jī)械化主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

一是采用自動檢測設(shè)備檢測生鮮乳中抗生素、黃曲霉毒素及其它違禁添加物。乳品加工企業(yè)要求奶牛場在出廠前對每批奶進(jìn)行檢測，并規(guī)定了一些必檢指標(biāo)。鮮奶運(yùn)至乳品加工企業(yè)后，乳品企業(yè)還要采集奶樣對每批奶進(jìn)行嚴(yán)格檢測。同時，奶牛場需留樣，以便追溯牛奶質(zhì)量。一旦乳品加工企業(yè)檢測出現(xiàn)問題，奶牛場將受到停奶3 天或大額度罰款的處罰。為了避免受到處罰，奶牛場采取各種措施避免問題奶進(jìn)入奶罐。小型奶牛場在病牛圈或產(chǎn)房用移動式擠奶機(jī)將病?；蚍置浜? 天內(nèi)的奶擠到小奶罐中，病牛奶棄掉，初乳喂?fàn)倥?。大型奶牛場的操作是，有小型奶廳的在小型奶廳擠奶，沒有小型奶廳的在奶廳所有牛擠完奶之后再擠病牛。注射抗生素的奶牛一般要求在休藥期結(jié)束后奶樣檢測合格才能進(jìn)入奶廳擠奶，但個別乳品加工企業(yè)要求所有注射過抗生素的奶牛必須在20 天的休藥期后奶樣檢測合格才能進(jìn)入奶廳擠奶。同時，嚴(yán)格按照規(guī)定對每批奶進(jìn)行檢測。由于檢測項目和頻次較多，奶牛場購置檢測試劑盒及相關(guān)自動檢測設(shè)備進(jìn)行檢測。

二是儲奶間安裝攝像頭。為隨時監(jiān)控儲奶間的情況，奶牛場在儲奶間安裝攝像頭，并將攝像頭對準(zhǔn)儲奶罐入口。儲奶罐入口上鎖，由專人保管，擠奶時打開，擠奶結(jié)束后鎖上。部分奶牛場的攝像頭還與乳品加工企業(yè)聯(lián)網(wǎng)，供企業(yè)監(jiān)控儲奶間情況。

三是運(yùn)奶車安裝定位系統(tǒng)及攝像頭（圖5）。乳品加工企業(yè)通常對牛奶擠出后到達(dá)加工廠的時間有嚴(yán)格要求，有的還規(guī)定行車路線，奶罐出口和入口均進(jìn)行鉛封。運(yùn)奶車有3 種類型：第一種是奶牛場自行購置并雇傭人員送奶，交售給蒙牛的奶牛場主要采用此種形式；第二種是第三方機(jī)構(gòu)提供，由奶牛場和乳品企業(yè)共同負(fù)擔(dān)運(yùn)奶費(fèi)用；第三種是乳品企業(yè)提供。運(yùn)奶車上普遍安裝有視頻和定位系統(tǒng)，視頻主要用來監(jiān)測司機(jī)的活動，定位系統(tǒng)主要用來監(jiān)測運(yùn)奶車的行車路線。當(dāng)運(yùn)奶車出現(xiàn)異常情況，需出具攝像頭和定位系統(tǒng)監(jiān)測結(jié)果向乳品企業(yè)說明原因。

圖5 運(yùn)奶車

2.5 糞污收集處理

在奶廳清糞環(huán)節(jié)，9 家奶牛場均采用高壓水槍沖糞；在牛舍清糞環(huán)節(jié)，4 家奶牛場采用智能化清糞系統(tǒng)清糞，4 家奶牛場采用鏟車清糞，1 家奶牛場采用人工清糞。采用智能化清糞系統(tǒng)的奶牛場，利用鏈條形式，以電機(jī)為動力，帶動刮板最終把牛舍內(nèi)的糞污集中收集到糞渠內(nèi)（圖6），再利用地下管渠輸送到糞污處理區(qū)，對牛糞進(jìn)行干濕分離后，糞渣堆積發(fā)酵后晾干回填臥床，部分污水回沖糞溝。采用鏟車清糞的奶牛場，部分是由于牛舍建造時間較長，改造為機(jī)械刮糞板清糞投資太大；部分是由于養(yǎng)殖規(guī)模較小，改用機(jī)械刮糞板人工投入并未減少；部分則認(rèn)為機(jī)械刮板存在易壞，維修成本高，刮糞板在運(yùn)行過程中易使牛蹄受傷，新疆地區(qū)冬天寒冷異常，刮糞板凍結(jié)后無法進(jìn)行清糞處理等諸多缺點(diǎn)。采用人工清糞的奶牛場，牛只大部分時間在運(yùn)動場活動，圈舍主要供牛補(bǔ)飼，糞污產(chǎn)生量小。有2 家奶牛場采用大跨度牛舍建造，未建設(shè)運(yùn)動場，其余7 家奶牛場定期對運(yùn)動場進(jìn)行深翻，以便牛只躺臥舒適。

圖6 自動刮糞板清糞

3 存在問題

3.1 關(guān)鍵設(shè)備國產(chǎn)使用率普遍不高

從調(diào)研的結(jié)果看，在TMR攪拌機(jī)、擠奶機(jī)等奶牛養(yǎng)殖關(guān)鍵設(shè)備的使用上，調(diào)研的奶牛場主要使用進(jìn)口設(shè)備。原因主要有：一是可能與新疆地區(qū)的奶牛場以國營奶牛場為主，資金實(shí)力較為雄厚，設(shè)備以進(jìn)口為主，奶牛養(yǎng)殖的區(qū)域示范性作用較強(qiáng)，受其影響，私營奶牛場也普遍使用進(jìn)口設(shè)備；二是可能與國產(chǎn)設(shè)備質(zhì)量良莠不齊，維修成本高有關(guān)。

3.2 信息化、智能化設(shè)備應(yīng)用領(lǐng)域不平衡

在飼喂環(huán)節(jié)的信息化、智能化設(shè)備應(yīng)用較為普遍，如飼料配方軟件、TMR飼喂監(jiān)控系統(tǒng)等，而在發(fā)情監(jiān)測系統(tǒng)、分群管理系統(tǒng)、電子識別系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)等方面應(yīng)用較少。原因主要有：一是在飼喂環(huán)節(jié)投入智能化、信息化設(shè)備的節(jié)本增效作用明顯。奶牛場購置TMR攪拌車后，另外支出20 萬元左右便可安裝一套功能較為齊全的TMR精準(zhǔn)飼喂系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括TMR車載數(shù)據(jù)終端系統(tǒng)、裝料車數(shù)據(jù)終端系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)[11]，該系統(tǒng)的引入一方面可以最大限度地保證每頭奶牛能夠按照預(yù)期設(shè)定的營養(yǎng)目標(biāo)采食并實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)，另一方面，可以通過該系統(tǒng)的實(shí)時監(jiān)控數(shù)據(jù)考核操作人員，減少飼料浪費(fèi)，降低牧場管理成本[3]。二是發(fā)情監(jiān)測系統(tǒng)、分群管理系統(tǒng)、電子識別系統(tǒng)的安裝投入成本較高，短時期內(nèi)難看到效益，大部分牧場計算機(jī)水平較高的人員配備不足。此外，雖然環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的投入成本不高，調(diào)研的9 家奶牛場中僅有2 家奶牛場的牛舍配備了環(huán)境控制裝置，該系統(tǒng)能發(fā)揮其作用。

圖7 安裝在牛舍的傳感器設(shè)備及實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)

3.3 資金投入不足

奶牛養(yǎng)殖機(jī)械化、智能化、信息化設(shè)備前期投入費(fèi)用較高，奶牛場尤其是私營企業(yè)的自有資金有限，限制了奶牛養(yǎng)殖向較高層次發(fā)展。再加上近兩年奶價較低，很多奶牛場處于盈虧邊緣，難有資金投入。

4 政策建議

4.1 多措并舉，加大對機(jī)械化、信息化、智能化的資金支持

奶牛養(yǎng)殖業(yè)機(jī)械化、智能化、信息化水平的提升需要資金保障，一方面，國家或新疆地區(qū)應(yīng)試點(diǎn)推廣養(yǎng)殖企業(yè)機(jī)械化、智能化、信息化裝備的專項政策補(bǔ)貼，全面提高企業(yè)的機(jī)械化、信息化、智能化裝備水平；另一方面，擴(kuò)大融資渠道，引導(dǎo)乳品加工企業(yè)投資牧場機(jī)械化、信息化、智能化裝備，提高奶源和乳制品質(zhì)量，同時，引導(dǎo)社會資本參與奶牛養(yǎng)殖機(jī)械化、智能化、信息化建設(shè)。

4.2 加大科技投入，積極開發(fā)和引進(jìn)推廣先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備

堅持自主研制開發(fā)和引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)裝備相結(jié)合的方針，加強(qiáng)同國外技術(shù)先進(jìn)的畜牧機(jī)械制造公司進(jìn)行合作與交流，引進(jìn)先進(jìn)的奶牛養(yǎng)殖機(jī)械化、信息化、智能化裝備，結(jié)合國情及時轉(zhuǎn)化生產(chǎn)，走聯(lián)合發(fā)展之路，從而提高我國奶牛養(yǎng)殖機(jī)械化、信息化、智能化整體水平。

4.3 加強(qiáng)示范基地建設(shè)，發(fā)揮示范帶動效應(yīng)

針對一些智能化、信息化設(shè)備，應(yīng)選擇一些應(yīng)用積極性高的養(yǎng)殖場進(jìn)行推廣，并指導(dǎo)其應(yīng)用，使奶牛場真切體會到智能化、信息化設(shè)備應(yīng)用對提高管理水平、節(jié)本增效所起到的積極作用，進(jìn)而擴(kuò)大其推廣應(yīng)用范圍。新疆地區(qū)冬季極度嚴(yán)寒，為了減少奶牛冷應(yīng)激，冬季牛只長期關(guān)在密閉的牛舍中，通過開關(guān)門窗達(dá)到通風(fēng)目的。由于人長時間處于高濃度氨氣環(huán)境中，容易產(chǎn)生嗅覺遲鈍，不能準(zhǔn)確判定氨氣濃度是否超標(biāo)，而本課題組研制開發(fā)的環(huán)境控制物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（圖7），主要利用傳感器技術(shù)適時監(jiān)測牛舍的空氣溫度、濕度、氨氣濃度等指標(biāo)，利用設(shè)備智能化檢測結(jié)果指導(dǎo)奶牛場進(jìn)行通風(fēng)管理，進(jìn)而減少人為感知產(chǎn)生的誤差。