兵团规模养殖场智慧化技术应用现状与思考*

钱姝含，李闯，王梦芝，杨庆勇

（1.省部共建绵羊遗传改良与健康养殖国家重点实验室/新疆农垦科学院畜牧兽医研究所，新疆 石河子 832000；2.扬州大学动物科学与技术学院；3.农业生物信息湖北省重点实验室/华中农业大学信息学院）

畜牧业在农业农村经济中占有重要地位，是大农业的重要组成部分，是农业现代化的标志性产业。发展畜牧业是新疆生产建设兵团（下称“兵团”）调整产业结构的重要途径，对于新疆经济发展和长治久安意义重大[1]。《关于促进兵团畜牧业高质量发展的意见》提出，要完善圈舍、饲喂、挤奶、环境控制、粪污处理等基础设施和设施设备，加强设施装备集成配套，提升畜牧业机械化、集约化、自动化、智能化水平；按照分段饲养、精准饲喂、环境控制、生物安全等生产标准和养殖技术，大力提高养殖规模、质量与效益，形成产品安全、环境友好、产出高效、精准调控、资源节约的高质量发展格局[2]。提高产品质量与效益，形成高效产出、安全产品、节约资源、保护环境、有效调控的新模式。现代化农业一直是兵团的发展优势，规模化、精准化的养殖模式是现代畜牧业的发展趋势，也是提升畜牧业科技创新能力和核心竞争力的基础，这对饲养管理、信息技术支撑提出了更高的要求[3]。为此，在兵团党委组织部、新疆农垦科学院的支持下，结合在兵团第四师、第五师、第九师和第十师的实地调研，本文分析了兵团畜牧业发展现状，重点研究了兵团畜牧业规模化、智慧化养殖发展相关问题，并提出了一些想法与建议。

1 智慧化畜牧业发展现状

物联网、云计算、移动通信等技术的发展为现代畜牧业提供了数字化和信息化技术的重要支撑手段。精准养殖成为了现代养殖业发展的必然趋势，它是按个体差异定时、定量实施的一种科学养殖管理体系，目前在猪和牛的养殖中技术应用较为成熟，主要包括疾病的早期预防与诊断、生长性能的评估、日粮的精准控制、行为的实时监测、环境的自动控制等方面，在家禽和羊的养殖中的技术研究也在不断发展并逐步推广。

在个体识别方面，国内畜禽的个体识别技术已经较为成熟，从小规模养殖中通过录像人工观察为主的识别方式逐步过渡到了大规模、集约化养殖中的自动化识别。无线射频识别技术（RFID）目前是当今世界上畜牧管理应用最成熟的技术，在动物养殖中可以集成在动物的耳标、项圈和脚环内应用，而通过视频和音频等方式，基于生物特征信息的非接触手段也在不断发展。个体识别是监测生物信息的基础和关键，对动物的个体信息进行有效监测，从而防止疾病的发生，这能有效保障动物的福利水平[4]。结合“精准畜牧”的发展趋势和实际应用的需要，智能化的动物信息感知和行为检测技术未来将向无接触、高自动化、高精准对应的方向发展。在动物的生长性能评估方面，需要测定包括体重、体脂、生长发育状况、体况评分等内容。原有的评估方式需要人为操作，工作量大且易引起动物的应激反应，目前与计算机视觉结合的自动化体况评分技术成为发展趋势。在动物行为监测方面，目前的研究主要集中在动物的采食、反刍、运动、发情等行为，通过与计步器、加速度计等接触式传感器结合或是以视频的方式提取行为的特征参数，然后经过数据处理与分析，获取动物的状态信息。在动物养殖环境监测方面，环境智能控制系统包括适度的温度控制、湿度控制、空气质量控制和光照控制[5]。随着动物养殖规模化程度的不断提高，环境的智能控制已成为智慧化畜牧发展的重要方向，可通过传感器来检测和采集相关数据，分析数据后再通过智能化的算法实现对环境的自动调控。

2 兵团智慧化养殖发展现状及趋势

2.1 兵团畜牧业养殖现状

兵团畜牧业以生猪、肉牛、奶牛、肉羊、禽蛋为主导，培育壮大特色优势产业，大力推进现代畜牧业的发展。2020年末，兵团主要牲畜存栏共计648.47万头（万只），较上年同期增长2.0%，其中：生猪存栏229.63万头、牛存栏52.58万头、羊存栏366.26万只；主要畜禽肉类产量48.87万t，同比增长1.6%，禽蛋类产量15.06万t，同比增长5.9%；牛奶产量73.82万t，同比下降4.8%[6]；兵团统计局数据显示，2021年上半年，兵团畜牧业产值达124.86亿元，同比增长14.5%，占农林牧渔业总产值的比重为60.4%，截至6月末，猪、牛、羊存栏718万头（只），同比增长8.9%；期内出栏477万头（只），同比增长8.5%。

2.2 兵团畜牧业规模化发展趋势

兵团发挥畜牧业资源优势，挖掘产业潜力。科技强畜、兴畜于技，大力推进畜禽标准化规模养殖，强化龙头企业的产业带动，兵团畜牧业正由粗放式逐渐向规模化、现代化的养殖模式转变[7]。兵团已累计建成各类规模化养殖场3 062个，其中生猪规模化养殖场1 143个（年出栏育肥猪1万头以上规模养殖场80个），奶牛规模化养殖场105个（存栏1 000头奶牛以上规模养殖场42个），肉牛规模化养殖场415个（年出栏育肥牛1 000头以上规模养殖场23个），肉羊规模化养殖场921个（年出栏育肥羊1 000只以上规模养殖场160个），蛋禽规模化养殖场205个（养殖规模在5 000只以上130个），肉禽规模化养殖场273个（出栏肉禽3万只以上规模养殖场62个），通过农业农村部验收挂牌的全国畜禽标准化示范场累计达到88个。畜牧业养殖环节机械化水平达到67.25%，规模化养殖占比达到68%，奶牛、生猪、蛋禽分别达到56.8%、77.7%和85.9%，处于全国先进水平[6]。

2.3 兵团推进智慧化养殖的需求

2.3.1 资源环境制约与科技助力的需求

新疆是全国的第二大牧区，兵团地处新疆境内，畜牧业资源较为丰富，目前拥有各类牧草地面积242.78万hm2。以地定畜、以（生物）量定畜是保护生态的重要原则。但是受干旱、半干旱、温带大陆性气候条件的影响，以及草地资源的开垦，导致草原面积缩减。而且由于新疆地区畜牧业的发展，草场长期负载过重，有的地方甚至出现牲畜啃食草根的现象，导致草场退化和沙漠化问题日益凸显。一些草原生态专家指出，近几年来新疆草场畜牧业的发展在很大程度上来说是以生态环境日趋恶化为代价的。对于兵团畜牧业来说，牲畜群数量的快速增长与草场退化、载畜能力降低的矛盾日益凸显，而人工草料生产体系还未建成，农区养畜的潜力还远未释放出来[8]。数据显示，疆内农区饲草料种植、收获及加工的机械化程度为73.67%，也限制了饲草料资源的有效利用。因此，在资源条件限制的条件下，更需要科技助力畜牧业发展的步伐。

2.3.2 优质饲草料的供给需求

饲草料是规模化养殖和强畜的基础，但疆内目前存在畜牧业发展投入不足、饲草料产业总量和加工水平低、社会化服务体系尚不健全等问题，导致畜牧业存在着饲草短缺的问题，尤其是优质牧草的短缺及青贮饲料供给的严重不足。在退牧还草和草原生态保护补助奖励等政策引导下，草原畜牧业的重心出现向农区畜牧业转移的趋势，更加凸显了农区优质牧草短缺问题。

2.3.3 提高农户的基本技能和知识水平

畜牧业生产要求经营户拥有丰富的技术经验，而农场农工文化水平相对较低，对畜牧新知识、新技术的接受能力较弱，很难将其较快地运用到畜牧业生产经营中去，先进的技术很难较快转化为现实生产力，对畜牧经济的贡献率未能得以充分发挥。

2.3.4 转变从业人员的畜牧生产观念

团场大部分农工以及部分从业畜牧科技人员对发展畜牧业的观念陈旧保守，仍然抱着传统的生产观念。因此，对于畜牧业认识不足，仅把畜牧业当作副业，此外，并没有认真对待畜牧业。这些落后的生产观念使广大农工对待畜牧业不重视和不积极，对畜牧科学新技术消极与不作为。

2.3.5 注重畜牧生产各环节协调发展

畜牧业的发展并非单纯的涉及到饲养管理，产业化的畜牧业要求将产前、产中和产后有机的联合起来。发达国家的畜产品生产总量中畜产品加工量占的比重很高，而兵团畜禽产品加工主要以初级产品输出为主，深加工转化能力低。同时，兵团还需注重与饲草和相关资源条件的关联，强调畜牧生产各环节协调发展和系统管理。

3 推进智慧化养殖面临的问题

3.1 兵团畜牧业高素质人才缺失

与产业发展需求相比，兵团畜牧业的人力资源存在数量与技术水平的限制，突出表现为高素质人才短缺严重[9]。主要是由于原有的高素质兵团科技人员现已退休，而大量的优秀毕业生也倾向于选择离疆到内地工作，还存在兵团农场部分优秀畜牧兽医技术人员流向地方或者相关企业的现象，尤其是具有丰富临床经验的兽医人员日益减少。为挽留高素质人才，劳动力雇佣成本增加。另外还表现在现阶段农牧一线人员多为内地引进农民工，文化素质相对较低，使得现有畜牧科技成果的推广和使用难度加大，机械化进程缓慢。大学生在基层工作的意愿较低，特别是到团场连队工作的人数减少，选择到基层就业的比例从2010年的约30%降到2020年的10%以下。

3.2 疾病防控方面存在的问题

由于近年来非洲猪瘟的发生，兵团对疫病防控工作尤为重视，防疫工作的系统性、联动性以及信息的共享度和防控的精准度都在不断提高，但是在畜牧业疫病防控方面还有待加强。一是基层团场防疫技术力量薄弱，基础设施薄弱，技术支撑体系不完善，能进行疫病监测、诊断、流行病学调查的单位较少，发生疫情时不能快速诊断，给防控工作带来了较大的困难；二是部分农户疫病防控意识不强，甚至有的发现疫情隐瞒不上报，导致疫情规模和范围不断扩大，加重社会影响[1]；三是基层防疫监督机制需要改进，由于专业人员少，监督范围广，致使工作量不合理，使动物防疫监督工作难度加大，输入性疫病有增加风险。

3.3 缺乏采集畜禽个体生物信息的技术与设备

动物个体信息的感知与分析是精准养殖的关键。兵团缺乏自动化信息采集设备，而推进智能化的养殖亟需借助智能化的信息采集、根据动物个体属性数据制成具有时效性和可操作性的自动化畜牧管理系统，以便实现畜禽的个体识别、营养评估、行为分析、疾病检测和育种成效的提升。

3.4 缺乏生物育种信息管理系统

兵团禽畜育种仍主要采用传统育种方式，已无法满足兵团畜牧业快速发展的需求，亟需借助智能化的信息采集、管理系统和育种软件，提升育种成效和扩繁体系的规模效应。主要问题表现在以下方面：一是缺乏自动化信息采集设备，大量表型数据（体重、体型、温度、产奶量等）采集基本依赖人工操作，造成效率低下、人为误差较大等问题。二是缺乏持续稳定的数据管理系统，已采集的表型数据主要以纸质表格或者独立电子表格为主，数据的检索、汇总和挖掘工作非常繁琐。三是动物种质资源信息描述和存储过于粗放，缺乏相对统一的标准和规范，主要注重肉眼可视表型而对其基因型、优良等位基因及后代家系表现数据相对缺乏。四是遗传评估系统和计算机模拟系统完全空白，主要依赖育种家的经验和直觉判断。五是各环节数据相对独立，缺乏适当的反馈及共享系统，导致系统没有纠错和进化功能，例如，种公牛各种外形指标很好，但其后代产奶性能总体较差，这是由于系谱信息和各层次表型信息相互独立，造成无法直接对该公牛做出预警，导致该种公牛反复使用。

4 兵团畜牧业智慧化发展建议

在加强生态环境保护的前提下，兵团畜牧业发展在未来一段时间仍将面对饲草短缺和人力短缺的局面。兵团畜牧业规模化养殖处于信息化程度不高，管理相对粗放，从业人员的传统养殖观念有待转变，技术人员的信息化意识和能力有待提升，畜牧生产系统化有待加强的阶段。为此，建议以信息化引领规模化养殖形成兵团智慧养殖业发展的新格局，以保证先进生产技术的系统转化，推进兵团畜牧业智慧化发展进程。

4.1 加强信息化技术培训与宣传

积极开展对从业人员的相关培训，通过引进内地技术型人才，定期开展培训和学术交流活动，帮助相关从业人员了解现代智能化牧场建设的概况及其优势，学习并掌握相关设备的使用方法及维护措施；增强技术人员的信息化意识和能力，逐渐转变观念。

4.2 加大信息化设施设备的投入

发展畜牧养殖业需要依靠科技进步和机械化水平的提高，以信息化、自动化和机械化促进产业现代化。为此，首先要加强基础设施建设；同时，应根据现代化规模牧场生产工艺流程，逐步购进配套的相应装备，主要包括饲草料机械化生产设施、精准饲喂装备、自动挤奶机器、环境控制系统和粪污处理设施等。

4.3 典型规模化养殖场示范带动

结合疆内畜产品供需特点以及兵团畜牧业发展趋势，选择典型示范场进行信息化智慧养殖的示范带动，比如：畜禽生物信息获取与监测技术、畜禽饲料饲养精准管理技术、畜禽养殖环境检测控制技术、畜禽健康与疫病防控决策技术等的应用等，以推动兵团智慧化养殖业的稳步发展。

4.4 畜牧管理部门智慧管理平台建设

逐步建立畜牧养殖智能化系统，包括环境智能感知控制、畜禽生理和心理健康监测、自动精准饲喂、畜产品自动收集及溯源、疫病防控管理系统等，以实现自动化和精确化的现代生产方式，同时实时分析生产数据，以为养殖过程提供实时、精准的技术参数，评估动物的实际状态，也为畜产品的安全追溯提供技术保障。

5 结语

兵团畜牧业智慧化养殖要结合国内外不断发展的智慧养殖技术与设备，重点围绕疫病防控、品种改良与繁育、饲养管理、饲草料的加工与存储，对畜牧兽医系统养殖户及技术人员开展相关技能培训，引进操作智能养殖系统的技术人才。同时，通过物联网和大数据技术强化养殖过程数据采集和处理能力，倡导合作创新，构建智慧化养殖装备技术公共服务平台。