简析现代畜牧业的节约型智能化

江泓裕 胡鹏程 马燕梅福建农林大学动物科学学院（蜂学学院） 福州 350002

中国畜牧业已经进入到快速发展的阶段，但在传统的家庭散养型畜牧业转型成为集约化养殖场的过程中也随之出现了大量的问题，如产能过剩、市场波动频繁、生产技术落后、过度采用设备、养殖人员素质偏低、人才培养不足、疫病防控能力差、资源浪费、养殖场废料难以处理和食品安全事故频发等。因此，为了解决诸多问题，促进我国畜牧业节约型智能化建设成为大趋势。

1 中国畜牧业发展史

从改革开放至今，我国畜牧业大致经历了四个发展阶段：1978-1984年为恢复发展时期，这一时期我国的畜牧养殖业主要以散养为主；1985-1996年为全面快速增长时期，我国畜牧业产量迅速增加，主要畜产品达到了供应需求平衡的状态，短缺问题得到了根本上的逆转；1997-2011年为提质增效时期，这一时期我国畜牧业结构进行了相应的调整，国家及时制定出台了促进畜牧业发展的一系列方针政策；2012年以来，是以环保为重点的全面转型升级阶段，目前我国畜牧业处于改革转型时期，畜牧产值在农业产值占比稳步上升，主要畜产品供给结构趋于合理，生产模式由散养向规模化和集约化方式转变[1]。

2 智能化畜牧场

在我国畜牧业向规模化、集约化方向进行转型的过程中，智能化畜牧越来越受到畜牧企业的重视。在人类的观察力和经验有限的情况下，科学技术在生产实践过程中起到了扩大产能和增加产值等重大作用。

2.1 人工识别的弊端 对于规模化、集约化大型养殖场而言，如果不使用智能化设备，仅使用人工识别进行各项工作，例如每天的例行检查及季度兽医评估，这种工作方式存在诸多弊端。首先，人工识别耗时耗力，无法保证观察结果的准确性，因为当有观察者在场时，动物可能会改变或者停止某些自身行为[2-4]。其次，基于观察者的经验和知识储备，不同的观察者对动物行为的解释或者临床症状的了解存在偏差，这会导致个体行为和观察者的记录存在潜在不可靠因素[5]。第三，人工检查的时间固定且有限，而动物的突发情况和潜在情况是无准确发作时间的，如脑膜炎或肠水肿，可能会让一个不被注意到的个体在4 h内从无症状到身体痉挛甚至死亡[6]。因此，人工观察起到的作用是有限的，但是现代的智能化设备能有效解决人工观察存在的弊端。

2.2 智能化设备的具体应用 智能化设备在我国畜牧业的使用率还远远未达到普及的程度。由于资金和地域等原因，仍有许多养殖场未达到智能化的程度，以下对国内外部分猪场、乳牛场和羊场中已经投入使用的智能化设备分别进行介绍。

2.2.1 在猪场中的应用

2.2.1.1 精液质检设备-亿观精估棒 亿观精估棒是一种新型的精液质检设备，该设备及技术的运用将设备成本从十几万元降至原有的十分之一甚至更低。精液品质是种公猪价值的重要评价指标，对目标配种受胎率有着重要的影响。传统的精液质检一般在实验室进行，需耗费大量的企业成本，加之技术人员对操作流程的熟悉程度不同，导致精液检测准确性不高。并且由于精子具有异物凝聚性，使其检测环境需求严格，在操作过程中容易受到人工操作和外源性污染等因素的影响。配合检测设备可以高效快速地对猪的精液进行检测，操作简单，方便管理，可减少企业用工成本，有利于建立企业资料数据库[7]。

2.2.1.2 遥控公猪车 遥控猪车可以解决集约化生产查情工作中的诸多问题，如公猪走动导致厌倦或者疲劳等，并且提高人均饲养量和诱情效率。遥控公猪车在后备母猪舍中也有使用价值，包括节约母猪诱情工作的人力资源，以及降低公猪爬跨造成的肢蹄病的危害，提高后备母猪利用率[7]。

2.2.1.3 射频识别 （radio frequency identiifcation，RFID） 射频识别，俗称电子标签，是通过无线射频感受器来检查猪只异常状况的设备，一旦发现异常情况立即自动报警，并且通过喷墨来标记目标猪只，帮助与配合防疫、护理和配种等生产工作。通过电子扫描棒将猪只与智能化饲喂器进行结合，用控制栏门开合将猪只进行隔离，实现精准给料，可避免抢食争斗行为，降低细菌性疾病发病率，提高整体均匀度。RFID系统由于具有良好的抗干扰能力、穿透性强、读写次数多、储存容量大、成本低、体积小、可靠性高、寿命长和易于流水线生产等特点，现已在许多大型养猪场应用[8]。国外有研究表明，RFID电子耳标有着智能化的效能，但是在生产实践过程中昂贵的耳标很容易受损而导致信息处理不当而停止工作，佩戴和取下耳标也需要额外的劳动成本。因此，国外开始使用其他更有效的监控手段，如计算机视觉技术等[6]。

2.2.1.4 用红外热成像仪检测猪只体温 相较于传统方式，通过红外热成像仪检测猪只体温的确诊率较高，红外热成像仪可以与智能手机进行配合使用，通过即插即用的热成像设备和配套的应用程序实现高效体温检测。

2.2.1.5 智能化无针注射器 传统的散养户猪场使用的多为有刻度调节的金属注射器，集约化猪场则更多使用可以节省工时、提高产能的连续注射器，但是金属注射器有着金属制针头易折断、容易造成动物和员工被刺伤、回收工序繁琐等缺点。而智能化无针注射器可以有效避免金属针头带来的安全隐患，并且减轻针头对猪只的应激反应，更有利于猪只的健康情况。

2.2.1.6 饲料检测与防滑线粪便检测系统 通过边缘检测器和检测动物是否在进食及饲料边缘轮廓、颜色和形状等特征，确定检测区域。根据检测结果估计检测区域内可用的动物饲料，最后将饲料检测数据反馈给中央控制系统。在畜牧场的地面上铺设防滑线，通过计算防滑线被猪粪便覆盖的百分比估计猪粪便的排泄量，并将检测结果反馈给中央控制系统。一旦出现进料或者清洁需求，中央控制系统将向运输设备发送指令以进行进料或者清洁[9]。

2.2.2 在乳牛场中的应用 在乳牛场牛只信息管理、发情监控和全混合日粮 （total mixed ration，TMR）搅拌机精准调控等方面也可运用智能化技术。乳牛场可通过智能化设备对每头牛的日产乳量进行自动计量和读取，以便对成年母牛进行淘汰；借助监控系统观察乳牛的活动情况，准确预测排卵时间，指导乳牛场精确配种时间，提高配种受胎率；指导并监控TMR的配制以及TMR日粮投喂车的精准投喂，极大提高牛只获取混合日粮的配比精确性与合理性；通过无线传感系统对乳牛场的内外温度、湿度和气体含量等进行监测，以便管理人员对乳牛场内环境进行及时调整[10]。

2.2.3 在羊场中的应用 国外Murciano-Granadina乳山羊已有使用评估视觉和电子识别装置，包括右后小腿（跖骨）上的腿标签（leg tags，LT）、电子瘤胃丸（electronic rumen boluses，RB）、电子耳标（electronic ear tags，EE）以及可视塑料耳标（visual plastic ear tags，VE）等[11]。我国则有基于STM32的羊群智能化养殖装置设计，通过传感器、射频识别和485通信等技术对羊群进行个体识别和自动称重，以便提高羊群整体均匀度[12]。

3 发展节约型畜牧场

虽然智能化养殖场在国内外已经取得了一定程度上的成功，但是由于各国国情不同，导致智能化设备所带来的效益有所不同，有些在国外可以降低成本的设备在我国可能由于管理不当、缺乏专业数据分析人员和软件设计不符合国人使用习惯等原因导致生产成本不降甚至反增。

3.1 探索节约型畜牧业的意义 节约型畜牧业的意义在于以最低的资源消耗、环境污染和社会危害为前提，生产符合市场需求的畜产品，以满足人民需求。节约型畜牧场应该做到：节约饲料、人力资源、水资源和电力等能源；减少污染物排放；减少动物疫情带来的经济损失以及对动物和相关人员的人身伤害[13]。

3.2 节约型养殖在我国的实践

3.2.1 粪污利用 目前的粪污利用方式主要分为能源化利用和肥料化利用，建立粪污循环利用中心，将辐射区内的粪污集中处理，并为辐射区农田提供优质有机肥。通过沼气池发酵，为辐射区提供新能源[14]。

近年来，福建泉州泉港区推进畜禽养殖废弃物综合利用，出台多项方针政策，坚持源头减量、过程控制、末端利用治理途径，大力推广“猪-沼-果（林、茶、菜）”等生态种养模式，通过多项粪污处理利用技术，如节水改造、干湿分离、雨污分流、沼气发酵、生产农家有机肥、还田利用等，推动畜禽养殖废弃物资源化利用。完善整套粪污处理利用配套设施，实施畜禽粪污资源化利用整区推进项目12个，配套沼气池6 635 m3、储液池9 078 m3、粪便发酵塔9个、鸡粪快速发酵仓6个、有机肥加工厂1个、沼液管网29.4 km。截至2020年底，全区畜禽粪污综合利用率高达96.09%，规模养殖场粪污处理设施装备配套率100%，基本实现生态养殖零排放[15]。

3.2.2 太阳能利用 利用太阳能和生物质加热系统、“新能源互补利用”控制系统、冷热水管网系统，在节能减排的同时带来了不小的农业增收效果。金华工业化甲鱼养殖场按照传统养殖模式计算，养殖2 300余万只甲鱼年耗标煤超3万t，年产废气7.5万t，同时产生的废渣灰需要3.8 hm2土地堆放。而在2012年完成了“新能源互补利用”技术模式后，按照太阳能系统实际嘉文天数240 d计算，每年可节约标煤100余吨，节约成本13万元；节省人工成本6万元；甲鱼产量保守估计提高1%，约增收6.5万元。三项合计共增加25.5万元。同时，采用该技术模式每年可以减排二氧化碳560 t、二氧化硫4.95 t，可替代或减少燃烧257 t标煤的污染物，并且可以提供优质的钾肥，极大促进了养殖业的可持续发展[16]。

4 总 结

对于我国的节约型智能化养殖，需要因地制宜，不能一味地追求规模大、效仿国外等表面上先进的发展模式。政府在加大力度推行使用新能源政策的同时，还需加大对畜牧业人才的培养，只有拥有先进科学知识的人才，才能够使用先进技术的工具，提高养殖者的整体素质，才能真正实现养殖的智能化。在探索智能化的途中要注意环境保护和节约资源，管理者应该合理调整产业结构，以人为本，开展绿色产业，改善辐射区的民生，带动辐射区的经济发展，减少辐射区的污染。