瓦努阿图肉牛养殖饲草加工设备选型及应用

魏 博，耿贵胜，黄 华，于国兴，高玉平

(中国农业机械化科学研究院，北京 100083)

0 引言

瓦努阿图是我国“一带一路”“互联互通”区域经济发展战略规划重点合作国家。瓦努阿图共和国，位于南太平洋西部，属美拉尼西亚群岛，由83个岛屿(其中68个岛屿有人居住)组成，大的岛屿是桑托岛(面积3 974 km2)。陆地面积1.219万km2，水域面积84.8万km2。总人口约30万，其中98%为瓦努阿图人，官方语言为英语、法语和比斯拉马语，通用比斯拉马语。84%的人信奉基督教。瓦努阿图全国分为6省2市，属东11区，未实行夏时制。瓦努阿图属热带海洋性气候，年均降水量1 600 mm。瓦努阿图首都维拉港(Port Vila)，位于谢法省的埃菲特岛上(埃菲特岛面积980 km2)，地处澳大利亚悉尼以东2 445 km2，平均气温25.3℃。

农业对瓦努阿图的重要性超过其他太平洋岛国。农村人口占瓦努阿图全国人口的80%。瓦努阿图气候和地形适宜农业和牧草开发，41%国土为肥沃的可耕地，但已开发耕地仅占18%。主要农产品是椰干、卡瓦、可可、咖啡、芋头、木薯、红薯和香蕉等。瓦努阿图农业生产方式落后，国家投资严重不足，发展缓慢。瓦努阿图专属经济区面积84.8万km2，盛产金枪鱼等。目前，有100多条外国渔船与瓦努阿图合作，在瓦努阿图专属经济区捕鱼。另外，畜牧业也是瓦努阿图的主要经济活动之一。

通过中国农业机械化科学研究院与瓦努阿图政府深入沟通了解，中国农业机械化科学研究院于2015年12月承接瓦努阿图肉牛饲养技术科技示范园项目，合作建立年出栏300头肉牛养殖科技示范园，完善肉牛饲养体系。通过示范、培训和交流，提高瓦努阿图人民饲养技能，带动农民增收和就业，援助肉牛饲养饲草加工设备，提高饲养机械化程度。项目选用适用于瓦努阿图当地肉牛养殖的揉草机，填补了瓦努阿图机械化饲养肉牛的空白。

1 瓦努阿图肉牛养殖现状

通过前期实地调研，瓦努阿图肉牛养殖现状如下。

(1)渔业和畜牧业是瓦努阿图的主要产业。

(2)肉牛引进培育时间已经有60多年历史，现有肉牛存栏约35万头，年出栏约6万～10万头。

(3)以散放饲养为主(图1)，产能有限。优质蛋白牧草较少，能量饲料来源缺乏，疫病防疫设施和措施薄弱。

图1 瓦努阿图肉牛散放饲养Fig.1 Free range feeding of beef cattle in Vanuatu

(4)适合架子牛天然饲养，日本、澳大利亚和新西兰等国的肉牛饲养企业在瓦努阿图建场饲养架子牛，运回国内进行育肥。

(5)肉牛机械化养殖设备空白。

2 饲草加工设备选型

中方项目人员通过与瓦努阿图农畜林渔及生物安全部，以及示范园区场主对当地肉牛养殖情况进行考察调研。立足当地资源，采用散养加适度育肥方式，提高饲养效能，改善牛肉品质。利用中国成熟的饲草和饲料加工、饲喂、防疫设备，以及对设备进行适应性改进，填补瓦努阿图机械化饲喂的空白，本文针对饲草设备选型及改进做出研究。

2.1 饲草加工设备选型

瓦努阿图国内主要作物为牧草、椰蓉、椰壳、棕榈叶和豆科等农作物秸秆，目前只有牧草可以直接饲喂肉牛。可通过饲草揉搓的方法加工椰蓉椰壳、棕榈叶及豆科秸秆，添加到肉牛的饲料中，提高当地资源的利用率。针对瓦努阿图饲养员水平较低、大型及复杂设备不易操作，设备损坏后维修不方便等特点，选用中小型设备，功率≤15 kW，且便于维修。目前，饲喂反刍动物用饲草加工设备主要有以下3种。

(1)铡草机。铡草机是以柴油机或电动机为动力带动刀盘高速旋转，同时驱动喂入机构，通过变速控制物料长短，同时通过上、下草辊的碾动，将物料送入铡切室，将输入到定刀、动刀之间的物料铡切成适合牲畜食用且易于存贮的段状饲料，由旋转刀盘风叶将草料向机外喷射的加工机械。主要用来切断作物茎秆，如玉米秸秆、谷草、麦秸和稻草等，尤其适用于作物乳熟期的青贮等[1]。

(2)揉草机。饲草揉搓机(简称揉草机)，是一种介于粉碎机与铡/切草机之间的新型饲草加工设备，揉草机和锤片式粉碎机的结构及工作原理有相似之处，是在锤片式粉碎机基础上去掉筛片，并在粉碎室内壁安装齿板及导流板研制而成。揉草机是将待加工物料输送至揉碎室进行切断，经高速旋转锤片与揉搓板相互作用，将物料揉碎，经抛送风叶将揉碎的物料抛送室外。加工过程作用是将秸秆压扁、纵切、挤丝和揉碎，破坏了秸秆表面硬质茎节，把牲畜不能直接采食的秸秆加工成丝状适口性好的饲草，而又不损失其营养成分，便于牲畜的消化吸收。

(3)草粉机组。饲草粉碎机组是粉碎多种干草及农作物秸秆等粗饲料的专用设备，是在铡草机的基础上采用组合化设计，方便快捷地更换筛片，能生产粗饲料中不同的草粉和农作物秸秆粉，还可和颗粒机配套，生产草颗粒饲料。工作原理是由人工或机械喂入机构将物料从进料口均匀、适量地喂入粉碎室内，加入的物料在锤片的强烈打击撕裂和搓擦等作用下迅速被粉碎成粉状，由于离心力和粉碎机下腔负压的作用，细碎的物料通过筛孔落到下腔，之后被风机吸入，又由风机送到离心卸料器内，或集料间里集尘，以便分离、卸料和装袋，余风由除尘布袋过滤并泄掉[2]。

通过对3种机型在国内肉牛养殖场试验对比(表1)，经铡草机加工的秸秆有明显整齐的刀口，反而揉草机克服了传统轮刀或滚切刀铡草机的缺点，加工散干牧草生产率高，长短适宜，没有整齐的切口，呈撕碎状柔软不扎嘴，家畜容易采食，减少喂饲损失。机器结构简单使用安全可靠，生产率高，对各种作物秸秆和牧草适应性强，适用于中、小型牧场和饲养专业户。综合各设备优缺点对照瓦努阿图饲养人员的综合能力，决定选用揉草机为瓦努阿图粗饲料加工的首要备选设备。

表1 设备优缺点对照Tab.1 Comparison of advantages and disadvantages of equipment

2.2 揉草机研制及试验

确定选用揉草机设备后，设计制造了40型揉草机，40型揉草机(图2)是由喂入斗、上下壳体、齿板、锤片式转子、抛送叶轮、轴承座、抛送筒和导向板等组成。工作时，物料由人工喂入进料口处，在气流及锤片的抓取作用下进入揉碎室；在锤片、齿板及抛送叶轮的综合作用下，受到打击揉搓而揉碎并由抛送叶轮抛送到机体外。样机主要技术指标如表2所示。

1.喂入斗 2.导向板 3.抛送筒 4.上壳体 5.轴承座 6.胶带轮罩 7.胶带 8.电机 9.底座焊合 10.下壳体 11.转子 12.齿板图2 揉草机结构Fig.2 Structure of grass rubbing machine

表2 样机主要技术指标Tab.2 Main technical indexes of prototype

玉米秸秆经揉草机加工后揉搓成柔软蓬松的丝条段，破坏了表面硬质与茎节，不损失营养成分，成为易于采食、适口性好和便于肉牛消化吸收的饲草料。为了尽量满足瓦努阿图热带作物的加工需求，同时做了皇竹草和棕榈叶的试验研究(图3)，试验样机应在试验测试前安装完毕，调整到最佳工作状态，并进行空载试运行[3]。

图3 测试效果Fig.3 Test result

试验用仪器、仪表和量具(表3)应按规定在标定的有效期内，试验前进行校正[4]。

表3 试验用仪器仪表Tab.3 Test instruments and meters

试验过程中，对含水率较高的牧草按照喂入量不超过20%添加，揉草机能够持续工作，未出现堵机、不正常工作等情况，从而可以实现少量添加鲜牧草，提高饲草料的利用率[5-6]。设备性能测定如表4所示。

表4 设备性能测定Tab.4 Equipment performance measurement

2.3 揉草机设备改进

针对枝干较硬的原料，对主机配套的部件进行了以下2点改进。

(1)因棕榈叶枝干粗、硬度较高、粉碎加工冲击电流大和主轴失速严重等问题，在原有揉搓机揉搓室空间不变的情况下，为保证棕榈叶的粉碎、打击能力和抗过载能力，在主机整体强度允许的范围内，工作电机由原来的7.5 kW增加至11 kW，增加了主轴工作动力和抗过载能力[7-8]。

(2)对设备增加多组锤片，采用交错设计(图4)，加强对棕榈叶、椰壳等较硬的原料进行切碎。

图4 锤片排列Fig.4 Hammer arrangement

2.4 瓦努阿图揉草机现场使用效果

2019年11月24日，中国农业机械化科学研究院科研人员到瓦努阿图共和国santo省的WCS公司肉牛养殖场进行揉草机饲草加工技术的交流，并对园区内的饲草原料进行现场加工演示，天然牧草、干棕榈叶、玉米秸秆加工达到了预期效果。由于牧场内椰蓉较多，且椰蓉具有较高的蛋白含量，将椰蓉混合青草和干草分别进行揉搓(图5)，肉牛采食揉搓后物料无浪费，避免了肉牛挑食的现象。该揉草机加工散干牧草、椰蓉等原料的生产率高，长短适宜、呈撕碎状、柔软、适口性好且易采食，可减少饲喂损失[9-10]。

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

设备作业后，santo省农业畜牧部首席畜牧官斯蒂文和检疫官艾思拉对机器的使用效果给予了高度认可(图6)，并表示这种饲草的加工方式大大降低了原有分饲饲喂的肉牛挑食现象，促进多种营养的吸收，在santo省甚至于瓦努阿图都会有较好的使用前景。

图6 与瓦努阿图畜牧官员进行交流Fig.6 Communication with Vanuatu livestock officials

40型揉草机可以加工青贮玉米秸秆、麦秸、干草、皇竹草、棕榈叶和椰蓉等多种饲料，为瓦努阿图肉牛饲养技术提供了机具保障及技术支撑。但由于试验时间有限，只做了初期的设备选型工作，未能获取在长期使用中的试验数据，如椰蓉与饲草的配比，尝试合理配比木薯及椰子壳粉做饲料研究等。

3 结束语

针对瓦努阿图当地饲养条件及主要饲料，对揉草机进行改进设计，试验结果表明，其原料生产率高、长短适宜，揉搓后呈撕碎状、柔软、适口性好且易采食，可减少饲喂损失，填补了瓦努阿图机械化饲养肉牛的空白。