我国养牛业机械化现状及发展趋势

栗慧卿，孙志民，钟波，褚幼晖

（250100 山东省 济南市 山东省农业机械科学研究院）

0 引言

近年来，随着我国居民生活水平的提高，对优质肉蛋奶的需求量逐年提高，特别是牛奶和牛肉的需求量大幅提升。据国家统计局数据，2019年我国牛奶产量为3 201 万t，同比增长4.1%。而且随着我国奶业的发展，奶牛单产能力以及生鲜奶加工水平整体呈现上升趋势，国内牛奶产量在未来几年将不断增长，预计到2026 年产量将达到4 124 万t[1]。同时，我国也是牛肉消费大国，2019 年我国牛肉产量（胴体基础）为667 万t，增加23 万t，增长3.6%[2]，稳居世界第三牛肉生产大国，仅次于美国（1 228.6 t）和巴西（990 t），全国牛肉生产总值约4 420 亿元，而且随着生活水平的提高，未来牛肉消费仍然保持稳定增长趋势。虽然我国养牛产业发展较快，但是仍然不能满足国内需求，每年仍需大量进口。据统计，我国牛奶消费的35%依靠进口，牛肉消费的30%依靠进口。机械化和规模化养殖是提高养牛企业劳动生产率和市场竞争力的必然途径，目前我国养牛业机械化水平整体还不高，创新能力不足，高端技术装备大多依赖进口，造成养殖成本高、维护困难等问题，未来，规模化、智能化以及精细化是肉牛奶牛养殖的必然趋势，《农业农村部关于加快畜牧业机械化发展的意见》提出畜牧业机械化发展的规划和要求，为养牛业机械化发展带来机遇和挑战。

1 我国养牛业机械化现状

1.1 机械化水平整体不高

由于劳动力短缺和提高劳动生产率的要求，规模化和机械化是畜禽养殖行业的必然趋势。我国在农牧业机械化领域的研究和起步较晚，养殖装备的研发力度和产业化水平滞后，国内装备技术在短期内难以满足农牧业发展的需要，尤其是高端装备大多依赖于从欧美等发达国家进口，而国外产品成本高，维护困难，因此我国肉牛奶牛养殖机械化水平整体不高。据统计，目前我国奶牛养殖机械化水平平均60%左右，肉牛养殖机械化水平平均不到35%，其中饲草料加工环节最高，超过50%，其余生产环节都不到10%，特别是在众多的中小型养殖场机械化水平更低。

1.2 机械种类

肉牛奶牛养殖机械可分为饲草料生产与加工机械、饲喂机械、挤奶机械、环境控制机械和粪污处理机械。

1.2.1 饲草料生产与加工机械

饲草料生产与加工机械包括青贮收获机、割草机、搂草机、打捆机、包膜机、铡草机、揉丝机、压块机、饲料粉碎机等。相对其它畜牧机械，饲草料生产与加工机械国产率较高，但产品性能相比进口产品还有差距，山东省内产品有山东国丰机械有限公司、泰安市九信农牧装备有限公司、东营渤海机械厂、肥城盛泰龙机械有限公司等企业生产的秸秆收获青贮机、大型秸秆揉搓机、打浆机、铡草机、割草机、锄草机、玉米青贮收获机、轧草机、装载机、饲料搅拌机等。

1.1.2 饲喂机械

饲喂机械包括犊牛饲喂车、TMR饲喂搅拌车、自动饲喂传送带和饲喂机器人等，饮水自动控制设备包括饮水槽、水位仪等。精准饲喂系统可以按人工设定程序自动运行和识别奶牛,为每头奶牛分别进行精准饲料配送,实现多批次小批量有规律科学饲喂[3]，目前精准饲喂系统是国产设备的短板和弱项。饲喂机械国内生产企业有泰安意美特机械有限公司等。

1.1.3 挤奶机械

挤奶机械包括鱼骨式挤奶机、并列式挤奶机、转盘挤奶机、电子计量监测系统等。我国挤奶机的生产能力和研发能力相对比较弱，自主研发主要在物理机械研发及外观设计等领域，关键核心技术设备产品的研究相对较少，如牛奶计量器、计步器、乳质检测魔盒和牧场管理系统等主要依靠国外进口来完成，超过1/3 产品通过组装生产完成[4]。我国挤奶机企业需要加大技术创新和技术加工能力方面的研发投入,提高国内企业在高技术含量和高附加值机型市场份额中的比例[5]。

1.1.4 粪污处理机械

粪污处理机械包括清粪设备、清粪设备控制系统、粪污处理设备等。目前我国规模化牛场清粪方式以刮板和拖拉机铲车为主，规模较小的牛场清粪方式以人工为主[6]。清粪设备控制系统包括舍内环境指标检测设备、智能化识别及控制系统、粪污处理设备与控制系统等，目前基本从国外进口，约占80%，国内设备市场份额甚少。粪污处理设备以固液分离和堆肥发酵设备为主，包括垫料再生系统、翻堆机、撒肥车等。固液分离是当前畜禽场粪污处理的关键技术环节,但国内关于畜禽场专业固液分离设备的研究较少,如滚轴过滤式、螺旋挤压式分离机和卧螺离心机等主要靠国外进口满足需求,目前只有少数企业能够进行一定程度的自我研发,如浙江明江环保科技有限公司等[4]。粪污最终出口以直接或间接还田为主，占到73%，也有相当部分比例的牛粪作为卧床垫料。

1.1.5 养殖信息监测设备

养殖信息监测设备包括发情监测系统、体况监测系统、体重监测系统、产奶量电子计量、反刍及进食监测系统、智能分群装置、乳成分及健康智能化监测设备等。通过养殖信息监测设备能够准确、实时地获取动物的个体信息、呼吸状况、体态体况、运动状况等,从而对动物生长、健康和妊娠状态做出客观评价,并及时采取防治处理、人为介入等措施将损失降到最低[7]。

1.1.6 环境控制装备

由于畜禽舍是个相对封闭的空间，与外部环境相比更加复杂多变，需要实时监测各环境因子的变化，以便于更好地观察控制畜禽的生长、发育、繁殖及健康状况[8]。通过环境控制装备如智能环控系统、智能喷淋+风扇系统等，可以自动控制牛舍LED 灯光组成，正负压风机系统可以自动调节牛舍温、湿度变化，牧场粪污处理系统可以自动清理牛舍的粪污。

2 我国养牛业机械化存在的问题

2.1 总体水平不高，发展还不平衡、不充分

我国不同地区、畜种、养殖规模和生产环节机械化发展差别较大。据统计，2020 年我国奶牛养殖规模化（100 头以上）比例达到70%，而肉牛养殖依然以农户家庭养殖（10 头以下）为主体，占55%，100 头以上的适度规模养殖仅有26%，奶牛养殖机械化水平较高，肉牛养殖机械化水平低。

2.2 与发达国家水平差距明显，关键技术和装备对外依存度高

由于养殖规模及养殖场工艺的千差万别，部分技术装备有效供给不足，一些领域“无机可用”“无好机用”的情况较突出。国内装备普遍存在稳定性差、故障率高等问题，特别是智能化、精准化、环境监测、体况监测等关键核心技术差距显著。一些关键技术和装备如挤奶设备、大型TMR、环境监测和控制系统等60%以上需要进口，对外依存度高。

2.3 生产企业技术水平低

生产企业普遍规模较小，企业研发设计人员匮乏、产品设计水平低，许多企业无图纸生产、工艺水平低、产品零件标准化水平低、互换性不高，因而生产成本较高，生产效率偏低。产品小型机械多，大中型机械少；低档次机械多，高性能机械少；传统作业机械多，高性能复式作业机械少[9]。

3 养牛业机械化发展趋势

3.1 适度规模化

《农业农村部关于加快畜牧业机械化发展的意见》（以下简称《意见》）农机发〔2019〕6号提出：“到2025 年，畜禽养殖规模化率达到70%以上，畜牧业机械化率总体达到50%以上”。调查显示，畜禽养殖机械化水平随着规模不同而不同，大中型规模化养殖场及龙头企业机械化水平高，已基本实现机械化。而小型和散养户机械化意愿不强烈，机械化水平较低。目前我国奶牛养殖已基本实现规模化70%的目标，而肉牛养殖规模化程度较低，但是也不是规模越大越好，适度规模化养殖是符合我国国情的肉牛养殖方式。

3.2 智能化

智能化是未来畜牧业高质高效发展的必然选择。《意见》提出：“推进“互联网+”畜牧业机械化，支持在畜禽养殖各环节重点装备上应用实时准确的信息采集和智能管控系统”；“鼓励、支持和引导畜牧养殖和装备生产骨干企业建立畜禽养殖机械化信息化融合示范场，应用畜产品全程可追溯系统”。到2025 年，我国奶牛养殖机械化率将达到80%以上，肉牛养殖机械化率达到50%以上，而未来的机械化必然与智能化结合得更加紧密，形成更加高效、精准的现代化养殖系统。智能化养殖场包括牛日粮自动监控系统、牛生长发育自动监控系统、牛发情、精细化管理自动监控系统、犊牛自动饲喂控制系统、牛场智能化管理系统、智能环控系统等。

3.3 精准化

奶牛精准化养殖管理系统运用先进成熟的数字化和物联网技术，对奶牛繁殖、饲养、疾病控制和产奶整个生产过程的各项指标数据进行采集、统计、分析,控制奶牛养殖和产奶过程存在的各种潜在问题，通过科学系统、标准化的管理，提高产奶能力[10]。根据对牛的身份信息、体温、体重、体型、体况、呼吸状态、肢蹄运动、站立躺卧、进食行为、发情行为、社会行为、环境信息的非接触式感知，从而对牛进行更精细化的管理，为牛提供更加舒适的外部环境。例如牛的精准饲喂针对群体，需要进行精准分群，分群后的牛群饲料按饲料配方进行配置，并按牛只规定的采食量进行投料，通过定期监测牛只体重和营养评估，及时调整饲料的配方和采食量，确保牛只不会被过度饲养或者营养不足。环境控制系统通过正负压风机系统调节牛舍温、湿度变化，当牛舍温度≥20 ℃，湿度≥50%时自动开启正压风机。

4 推进养牛业机械化的建议

4.1 职能部门要用好相关政策

《意见》提出：“加大农机购置补贴对畜牧机械装备的支持力度，重点向规模化养殖场倾斜，实行应补尽补”“支持大型成套畜牧机械融资租赁试点。鼓励金融机构开展权属清晰大型畜牧机械装备抵押贷款”。相关部门应充分用好国家政策的扶持、激励作用，通过扩大补贴范围、引进示范、融资贷款等手段，加大养殖户对畜牧业机械的引进、推广积极性，提高肉牛奶牛养殖机械化程度。

4.2 加快畜牧机械化科技创新步伐

《意见》提出：“聚集优势资源，推进产学研结合，组织调动大专院校和科研院所力量，充分发挥大型骨干设施装备企业作用，加强畜禽健康养殖与疫病防控工艺、畜禽生理与环境控制机理、畜禽行为与养殖装备关系、新材料和信息化技术等基础研究，为突破畜牧业机械化薄弱环节奠定基础”“通过遴选重大项目、主推技术等方式，积极争取财政、科技等部门的立项支持，研发高效饲草料收获加工、精准饲喂、智能环控、养殖信息监测、疫病防控、畜产品智能化采集加工、高效粪污资源化利用、病死畜禽无害化处理和种畜禽生产性能测定等先进机械装备，加快符合我国国情的绿色智能、立体高效、福利安全的养殖装备科技创新”。我国畜牧机械技术水平与欧美发达国家的差距还比较大，大专院校和科研院所及生产企业应充分重视畜牧机械科技创新工作，努力攻克“卡脖子”技术，推动我国畜牧业机械化向全程全面高质高效转型升级。

4.3 增强产业标准化示范引导作用

《意见》提出：“制定发布规模化养殖设施装备配套技术规范，推进畜种、养殖工艺、设施装备集成配套，加强养殖全过程机械化技术指导，大力推进主要畜种养殖全程机械化”；“组织遴选推介一批率先基本实现养殖全程机械化的规模化养殖场和示范基地，加强典型示范引导”。畜牧养殖的标准化是推动畜牧生产机械化的一剂良方。应不断强化畜牧业规模化、标准化生产体系，实行畜牧业标准化生产，提高畜牧业组织化程度、促进畜牧产业升级换代，以此引导优质畜牧机械产品的研究和开发，适应畜牧业标准化养殖、加工和管理等方面的要求。通过市场调节和政策、资金扶持，逐步提高畜牧养殖业的标准化程度，用标准化手段促进畜产品质量和经济效益的提高，逆向推进机械化进程。

5 结语

目前，我国自产牛肉和牛奶还不能满足国内消费需求，仍需大量进口，为了应对供需矛盾和人力成本的升高，规模化、智能化、精准化是我国养牛业发展的必然趋势；目前我国养牛业机械化整体水平还不高，还存在关键核心技术缺失等问题，为了实现到2025 年我国奶牛养殖机械化率达到80%以上，肉牛养殖机械化率达到50%以上的目标，应充分利用现有政策，加快畜牧机械化科技创新步伐，利用标准化、规模化养殖场的示范引导作用，加快新科技成果的应用推广。