奶牛饲喂技术装备的研究现状分析

麦麦提敏·阿卜杜热合曼，麦提图荪·托合提尼亚孜，李亚萍，蒙贺伟，坎　杂，李　辉，戚江涛

（1.第十四师一牧场二连，新疆　策勒　848300；2.石河子大学机械电气工程学院）

奶牛饲喂技术装备的研究现状分析

麦麦提敏·阿卜杜热合曼1，麦提图荪·托合提尼亚孜1，李亚萍2，蒙贺伟2，坎杂2，李辉2，戚江涛2

（1.第十四师一牧场二连，新疆策勒848300；2.石河子大学机械电气工程学院）

摘要：奶业是现代农业的重要组成部分，其发展水平与养殖技术装备水平关系密切，本文介绍了国内外奶牛养殖主要采用的技术方法及装备，分析了国内外相关技术及装备的研究现状，指出了相关技术装备优缺点，提出了奶牛养殖技术装备进一步发展的参考对策和建议。

关键词：奶牛；饲喂；施装备；现状

奶业属于节粮、高效、产业关联度高的产业，是现代化农业的重要组成部分。大力发展奶业对调整农业产业结构、发展农村经济、增加农民收入、改善居民膳食结构、提高全民素质等，都有十分重要的意义。

截至2013年底，我国存栏量约为1 300万头,产奶总量达到3 531万t。虽然我国奶牛存栏量及奶产量发展迅猛，但其靠数量促产量、养殖技术水平低的问题突出，资料显示：我国奶牛平均年产量4.8 t，国外奶业发达国家平均年产量为8～9 t，韩国、美国年产量为10 t，差距巨大。因此，如何提高奶业单产、提升我国奶业养殖技术水平成为奶业养殖业亟待解决的问题。

资料显示：针对我国奶牛单产较低的问题，经专家分析，品种因素约占30%，饲养管理约占70%。饲养管理中饲料条件对提高奶牛的产奶量和牛奶品质起着决定性的作用。

目前，我国奶牛养殖技术主要采用传统饲喂技术、TMR饲喂技术、固定式精饲料补饲技术和饲喂机器人等。

1　传统饲喂技术

传统饲喂技术是利用舍饲、栓系、固定床位和食槽，通过将青贮、干草、糟渣类和精饲料分别分时饲喂给奶牛的一种饲喂方法。该饲喂法的饲喂特点是在饲喂奶牛时将不同的饲料分类添加在采食槽内，饲料添加的顺序为：青贮、混合精料、糟渣类、青贮、干草，即上槽时饲喂青贮，不饲喂或添加少量的干草，下槽时饲喂干草，不饲喂或添加少量的青贮，属于限制饲喂法。缺点是：（1）高产奶牛易发生干物质食量不足，从而导致产后恢复期延长；（2）由于是分食制，容易导致营养失衡；（3）由于定位饲喂，易发生相邻奶牛相互抢食精料的现象。（4）劳动强度大，饲喂效率低，适用于小户饲养。

2　“TMR”饲喂技术

TMR技术是根据奶牛不同泌乳阶段的营养需要，把粗饲料、精饲料和各种添加剂按照适当的比例进行充分混和制成营养相对平衡的日粮进行饲喂的饲养技术。该技术始于20世纪60年代，首先在英国、美国和以色列等国家推广应用。近年来TMR饲喂技术已成为国际、国内奶牛养殖业应用较多、使用效果较好、技术较成熟的奶牛饲喂方法[1]。

“TMR”饲喂车主要有自走式、牵引式和固定式3类，每类又分为立式和卧式。

采用TMR饲喂技术需首先对牛只进行分群，然后根据该群奶牛生理阶段的营养需求，制定相应的日粮配方，按照配方比例，将需要配制的精饲料与粗饲料放入TMR饲喂车中，在一定的含水量下搅拌混合均匀后对奶牛实施饲喂。

针对TMR饲喂效果，相关研究如下：郝英飞等[2]分析了“TMR”物料加工过程，研究结果表明加工后的饲料呈均匀状态，有效改善了饲料的适口性，避免了奶牛挑食精料现象，降低了挑食精料过多造成偏食和营养不均而发生代谢病的风险。

邱昌功[3]通过调查研究和统计分析，通过对TMR饲喂技术与传统饲喂技术的牛场饲喂进行对比，结果表明使用TMR饲喂技术进行饲喂的奶牛平均日产奶量、乳脂率以及体细胞数与传统饲喂的牛群相比都有明显的改善，可平均提高日产奶量29.8%，乳脂率12.1%，体细胞数降低61.3%，优质高产效果明显。

邹阿玲等[4]进行了传统饲喂与TMR饲喂对泌乳中期奶牛生产性能影响的研究，对24头产奶量、胎次、泌乳天数相近的奶牛进行牛场饲喂试验，试验结果显示：试验组干物质采食量增加；在24小时内对照组奶牛瘤胃的PH值在5.4～7.3之间波动，试验组奶牛瘤胃PH值稳定在6.4～6.7之间，波动较小；试验组乳脂率比对照组高0.20%，差异显著，乳蛋白率高0.09%，差异不显著；试验结束时平均试验组比对照组产奶量提高2.73 kg，直接增加经济效益9.28元/天头。

李德允等[5]通过研究发现：TMR饲喂技术能降低育肥牛瘤胃内乳酸的含量，提高瘤胃内的pH值，而且瘤胃内真菌数以及酶的活力高于对照组。

Howard[6]和Miehael[7]研究表明：TMR饲喂技术比“传统饲喂技术”可平均提高奶牛日产奶量5%～8%。

Bargo[8]用泌乳早期与中期的荷斯坦奶牛，研究“牧草+精料”、“牧草+部分TMR”和“TMR”三种饲喂方式对奶牛生产水平的影响，试验结果显示“TMR”组平均奶产量比“牧草+部分TMR”组高19%，比“牧草+精料”高33%。

张永根等[9]研究“TMR”饲喂技术对奶牛生产水平、乳脂率、乳蛋白和干物质的影响，结果显示：可提高奶产量7%，乳脂率、乳蛋白和干物质分别提高了0.06%、0.08%和0.35%。

综上所述，“TMR”饲喂技术具有以下优点：

（1）精、粗饲料混合均匀，避免了奶牛挑食精饲料和营养不均的现象，可有效控制奶牛瘤胃PH值在一个适当、稳定的范围内，从而提高奶牛生产水平。

（2）简化饲喂流程，提高生产效率，降低劳动强度，推动奶牛养殖的机械化和精细化。

“TMR”饲喂技术存在的不足：

（1）使用TMR饲喂技术需对牛只进行频繁分群，增加了工作量，而且可能导致奶牛应激反应，影响奶牛产奶量；

（2）TMR饲喂技术以群为饲喂单位，无法做到对个体奶牛的精确饲喂，而且采食中奶牛间互相干扰，导致部分奶牛精饲料采食量不足或过量[10]。

3　固定式精饲料补饲技术

固定式精饲料补饲装置主要由个体奶牛身份识别系统、控制系统和投料系统等组成；能够实现对个体奶牛身份的准确识别，并投喂对应奶牛所需的精饲料。该装置特点是：固定式精饲料补饲装置是在一个相对固定的位置，需要牛只主动采食。

Champion等[11]设计了以奶牛个体为饲喂管理单位，对奶牛取食激励进行测量的试验机器；该机器利用电子识别技术，在小于1 m的范围内对植入奶牛瘤胃的电子丸进行识别，测量奶牛在饲槽旁停留的时间后对个体奶牛进行饲喂。

Zappavigna等[12]设计了通过控制奶牛进入不同的饲喂区，然后对奶牛进行饲喂的装置。该系统有一个可控制奶牛进入不同饲喂区的大门，通过对装在奶牛身上的电子设备进行识别，根据识别结果控制奶牛进入不同的饲喂区，然后投喂奶牛所需量的饲料。

Dobos等[13]建立了对农场牧草生长状况进行监测的数据库，根据奶牛在牧场中的位置以及奶牛所处的生理阶段对其所需的饲料量进行补充。

范永存等[14]设计了以奶牛体重、环境温度、湿度为饲喂标准，使用秤量料斗测量投喂饲料重量的方案。

颜世涛等[15]设计了一种奶牛个体智能化精料变量补饲系统，该饲喂系统由奶牛饲喂控制中心、围栏门禁装置、料位监测系统、奶牛身份识别系统和自动配料系统组成，该系统饲喂效率和识别率高。

北京市粮食科学研究所研制了“9WAFM-11型奶牛自动精准饲喂系统”，该饲喂系统工作可分为数据采集、数据计算、饲料投放三个阶段，由奶牛饲喂管理软件和奶牛自动喂料机组成，当奶牛主动过来采食时，牛颈部所带的识别卡会被识别系统识别，计算机饲喂软件查询数据库中该头奶牛的当日饲喂计划，然后启动喂料机完成投料。

欧洲专利EP1661454公开了一种动物饲喂装置，首先对个体牛只的身份进行识别，将识别信息传送给控制单元，控制单元通过控制牛颈枷的开与关来控制牛的采食时间。

李发德等发明了“奶牛数字化精准饲养装置（CN 200810013818.1）”，主要由数字化精准饲养装置主体、安装在主体两侧的护栏和门禁机构组成；数字化精准饲养装置主体主要包括单片机系统、读卡器、料仓、落料通道、供料机构、计量系统、饲喂槽和机架等；实现了根据奶牛个体差异将奶牛所需的精饲料和能量饲料按配方要求准确投放给个体奶牛。

综上所述，固定式精饲料补饲技术有以下优点：

（1）保证高产奶牛干物质的摄入量，以满足其高产奶量对营养的需求；并控制低产奶牛对营养物质的摄入量，防止低产奶牛过肥。

（2）基本满足了个体奶牛的精确饲喂要求。

（3）提高精饲料利用率和转化率，降低生产成本。

固定式精饲料补饲技术的缺点：

（1）装置固定，每个牛舍或牛位需配备1台补饲装置，成本高。

（2）奶牛需排队采食，所需饲喂时间长，效率低。

（3）奶牛需主动采食，由于牛只易受干扰，造成采食不足或过量，而且有部分牛只漏饲现象。

4　机器人精饲料饲喂技术

机器人精饲料精确饲喂技术是以个体奶牛为饲喂管理单位，以个体奶牛生理与生产信息为精饲料定量依据，应用计算机技术、无线射频技术和现代自动化控制技术，对个体奶牛进行精饲料的精确投喂，实现奶牛饲喂的自动化、智能化和精细化。

Devir[16]设计了一种可以将挤奶与饲喂功能集于一体的机器人；方建军等[17]研究了一种利用霍尔传感器和无线识别系统实现装置的精确定位和对奶牛身份识别的精确饲喂机器人；蔡晓华等[18]发明了一种悬挂式的奶牛精饲料精确饲喂机器人。

倪志江等[19]设计了一种行走式的奶牛精饲料精确饲喂机，由机械部分、上位机软件控制系统、单片机延时控制系统组成。投料系统由大、小两个螺旋投料装置组成，首先使用大螺距螺旋进行精饲料投放，完毕后，由小螺距螺旋给料装置进行补充给料，以完成装置精饲料的精确投喂。

李继成等[20]设计了一种以计算机为信息管理平台，单片机为数据处理和控制平台，利用无线射频识别技术对个体奶牛进行识别的精确饲喂装备。该装备给料系统采用三搅龙变螺距给料，提高了给料效率，解决了饲喂时堵料的问题。

高振江[21]、蒙贺伟等[22]设计了双模自走式奶牛精确饲喂装备，由双模行进机构、精确投料机构、单片机自动识别系统和信息管理系统等组成。该系统实现了奶牛养殖的自动化、精细化、智能化。

饲喂机器人技术具有以下优点：

（1）具有行走机构，使用方便。

（2）精确为每个奶牛投喂所需的精饲料，使奶牛摄入营养相对平衡，瘤胃pH值相对稳定，保证了牛体健康，提高奶产量。

（3）实现奶牛饲喂的机械化、自动化，提高生产效率，降低劳动强度。

（4）具有信息管理软件，记录奶牛的相关信息，方便牛场及时了解奶牛信息。

以上机器人精饲料饲喂技术基本满足了个体奶牛对精饲料的营养需求，在一定程度上提高了奶牛的奶产量，但仍存在一些不足，如饲喂过程需人为干预，没有实现饲喂全过程的自动化；部分装置使用时需对牛场进行大量改造等问题。

5　结语

近年来，我国奶牛养殖产业发展迅猛，奶牛存栏数和单产能力不断增加，针对奶牛饲喂的新装备、新机械不断涌现，极大的提升了奶牛养殖效率，降低了劳动强度。然而，由于奶牛养殖是一个系统工程，因此，亟需研究人员依据不同养殖规模和养殖要求，寻求合适的饲喂技术方法及装备，研制出配套性好、饲喂精度高、饲喂效率高的成套奶牛饲喂技术装备，从而推动我国奶牛养殖机械的发展，提升奶牛养殖业的机械化水平。

参考文献：

[1]肖士军，黄军，高玉平，等．实现TMR饲喂技术的装备及发展趋势[J]．中国奶牛，2011（15）：49～50.

[2]郝英飞，张永根．全混合日粮的应用及饲养技术[J]．养殖技术顾问，2007（4）：66～67.

[3]邱昌功．TMR技术在奶牛场应用效果分析[J]．中国奶牛，2011（3）：49～50.

[4]邹阿玲，李军，李胜利，等．传统饲喂与TMR饲喂对泌乳中期奶牛生产性能的影响研究[J]．中国奶牛，2011（17）：58～ 60.

[5]李德允．全混合日粮对肥育期的瘤胃发酵特性及其饲料消化率的影响[J]．黑龙江畜牧兽医，2006(10)：16～20.

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[21]高振江，郭跃虎，蒙贺伟，等．自走式奶牛精确饲喂机控制系统设计与验证[J]．农业机械学报，2012，43(11)：226～230.

[22]蒙贺伟，郭跃虎，高振江，等．双模自走式奶牛精确饲喂装备设计与试验[J]．农业机械学报，2013，44(2)：52～56.

基金项目：新疆生产建设兵团科技支疆项目（2013AB005）

通讯作者：李亚萍

收稿日期：2015-4-9

文章编号：1007-7782（2015）02-0041-04

中图分类号：S823

文献标识码：A

doi:10.13620/j.cnki.issn1007-7782.2015.02.018