公馆猪标准化智能养殖技术探究与推广应用

叶 权,朱怀军,刘小芳,裴河英,叶 洁

1.合浦县科学技术信息研究所,广西 合浦 536100 2.合浦县鸿展养殖农民专业合作社,广西 合浦 536100 3.合浦县公馆镇聚和种养农民专业合作社,广西 合浦 536100

0 引言

公馆猪标准化智能养殖技术探究与推广应用,在“广西合浦农业科技园区创新辐射能力建设项目”推动下,建立了合浦县公馆镇优质公馆猪养殖成果转化示范基地,面积300亩(1亩≈666.7 m2),年养殖存栏肉猪8 000头、优质种猪350头,年供猪苗2 000头,实现年产值2 500万元,带动土猪养殖示范3 000亩、1.5万头,年收入3亿元以上。主要集成公馆(土)猪优质养殖、构树叶发酵添加饲料养殖、“猪+稻+小龙虾”高效模式及配套种养殖、猪粪尿无害化处理综合利用技术等优质土猪养殖标准化生产技术最新创新成果。以上技术现已申请3项专利:一种养猪用饲料搅拌装置(202120983042.7)、一种养猪用自动供水装置(ZL202120984284.8)以及一种猪场用的自动收集粪便发酵装置(ZL202223019618.1)。同时该专利技术已在合浦县公馆镇聚和种养农民专业合作社实现成果转化及应用,帮助该企业实现了公馆猪养殖的自动喂食及供水,自动收集粪便发酵技术还实现了猪场废弃物的循环再利用,降低了企业的生产成本。经测算,以上技术成果的推广及应用每年将为企业新增230万元的经济效益。

1 技术探究与推广应用的意义

1.1 强化优良品种地位

公馆猪俗称公馆本地猪、公馆小花猪,是北海地区唯一的地方猪品种,也是广西壮族自治区的地方良种之一。本文针对公馆猪的标准化智能养殖技术进行探究,力求实现公馆猪规模化养殖技术的标准化和智能化,从而推动公馆猪的散户养殖向规模化养殖的方向发展。规模化养殖的普及和标准化技术的推广应用,将完善公馆猪这一当地良种的溯源性,保持其品种优势,通过养殖技术的升级、更新,不断强化其优良品种的地位。

1.2 推动规模化养殖的发展

传统生猪饲养技术多为人工操作,例如人工投料喂食、人工清洗猪舍、人工清除粪便等,标准化和智能化程度较少,使得生猪养殖难以形成规模化。即便已形成规模化养殖的企业,也因投料喂食和猪舍清理方面未实现标准化和自动化,产生了大量的人力成本。随着近些年我国人力成本的逐年攀升,规模化养殖企业的利润也逐年下滑,甚至出现亏损,由此造就了大量的散户小规模养殖。散户小规模养殖的弊端在于:分布散,政府防疫难度大;规模小,受市场影响较大,政府扶持难度大。本文针对传统公馆猪养殖技术中的关键技术,例如智能投喂技术、智能温控技术和废弃物循环利用技术的研究,解决规模化养殖的瓶颈技术,推动公馆猪规模化养殖的进程,实现养殖技术的标准化和智能化。

1.3 实现废弃物循环再利用

公馆猪养殖企业每天会产生大量的废弃物(粪便),猪产生的粪便中会存在大量的细菌、寄生虫等有害物,长时间存放在猪舍周围或清理不干净,会影响着猪的生长环境,造成猪群中出现传染病等。猪粪便通常的处理方式有:沉淀、转运和发酵再利用。本文主要研究的是发酵再利用技术,常见的发酵装置需要先将生猪的粪便转运至发酵池处,增加了人力成本。这种可在猪场用的自动收集粪便发酵装置,可实现固态和液态分离。液态废水经废水处理设备处理后,可直接用于周边种植农作物的灌溉;固态(粪便)则进入粪便发酵装置,通过添加发酵菌种和其他原料进行发酵,发酵完成后的原料,可用于鱼虾的养殖喂食。达成了公馆猪养殖企业废弃物循环再利用,实现了对外零排放。

2 智能养殖技术相关探究

智能养殖技术主要解决的是规模化养殖的瓶颈技术,包括智能投喂技术、智能温控技术和废弃物循环利用技术。

2.1 智能投喂技术

2.1.1 技术瓶颈

养殖公馆猪的喂食技术主要包括:饲料的自动搅拌技术、饮水的触碰式出水技术及投料的智能投喂技术。其中自动搅拌技术和触碰式出水技术均是成熟技术,智能投喂技术为本文探讨研究的主要对象。饲养猪的投喂技术长期以来无法实现自动化的原因主要在于:食物容易阻塞输料管、无法实现食物的定量控制以及输料管内的食物残留容易发霉生菌。

2.1.2 智能投喂技术设计

本文设计的智能投喂系统将解决以上技术瓶颈,实现养猪业的自动喂食,降低人工成本。自动投喂系统包括:自动上料机、自动搅拌机、自动送料机及智能闸口控制系统等。该系统的关键技术在于自动送料机及智能闸口控制系统的设计。

猪饲料投喂量需要按猪的体质量确定每日的投喂量,具体投喂量如表1所示。

表1 猪饲料投喂量参照表

猪舍投喂饲料先按配方进行称重,由自动上料机送入搅拌机内进行混合,饲料的混合采用自动搅拌机进行混合搅拌。加料顺序为:先添加量较少的原料进行预混合,然后再添加到大料进行混合搅拌。混合搅拌好的饲料由设置在搅拌下方的出料口投放到自动送料槽中,送料槽的数量可按单个猪舍养殖公馆猪的头数进行设计,例如单个猪舍饲养14头猪就设置14个送料槽[1],可一次完成一个猪舍的投喂饲料的运送。每个送料槽投放饲料的重量,通过人工输入计算机系统,系统再控制搅拌机出料口闸口的开合时间,完成定量投料。

每个自动送料槽的投料位置,先由计算机系统定位,然后由传送带输送至投料口上方(14个送料槽对应14个投料口),将运送的饲料投入至投料口。为防止运送过程中出现食物洒落,传送带应水平设计,传输速度应实现匀速,避免骤起、骤停。

投料口下方设置投料食槽(14个投料口对应14个食槽),每个食槽用挡板隔开。每次投食前养猪场可播放一段音乐,让猪群产生条件反射,达到音乐响起猪群就到食槽等候投食的效果。投料口的闸口由中控系统控制,统一定时投放,避免猪群出现相互抢食的情况。

2.1.3 技术创新点

自动送料槽及传输定位系统的设计,彻底解决了管道投食造成食物阻塞现象。搅拌机采用高位设计,出料口离地2 m,投料口距离投料槽的高度也在2 m左右,可实现饲料的自重下料,解决因投料不易造成管道阻塞问题。

每个送料槽投放饲料的重量,由人工输入计算机系统,系统再控制搅拌机出料口的闸口的开合时间完成定量投料,解决了食物定量投喂。

自动送料槽和投料口上端都设置有喷头,每次喂食结束后,可启动喷头对送料槽和投料管进行自动清洗。同时该系统设有维护窗口,养殖人员也可自行制定维护方案,定期进行人工检查、清除残留,解决食物残留引起的管道发霉生菌。

2.2 智能温控技术

2.2.1 探究目的

智能温控技术包括自动通风技术、智能温控系统的设计(水帘温控系统及喷淋系统)。其中自动通风技术为常规技术,本文主要探讨研究智能温控技术如何通过计算机控制实现温度调节的智能化,减少人工判断及人工操作,带来的反应滞后和操作失误。

2.2.2 智能温控技术的设计

公馆猪的适宜生长室温为20 ℃(±2 ℃),此时只要开启通风系统,保持猪舍内的空气流通即可。当室内温度低于适宜温度时,公馆猪的采食量下降,消化率将降低,影响公馆猪的正常生长速度。经研究表明室内温度每下降1 ℃,公馆猪的消化率将降低0.1%～0.3%。当温度高于适宜温度时,公馆猪的采食量也会下降,但由于散热的需求使得能量消耗增加,导致饲料消化率会升高,降低了饲料向肉质转化的效率。因此,长期保持猪舍稳定适宜的生长温度,有助于公馆猪的快速生长,提高饲料的转化效率。

该智能温控技术主要涉及降温控制系统和增温控制系统。

降温系统包括水帘降温系统和喷淋系统。水帘降温系统是利用水在蒸发过程中吸收空气中的热量,从而使室内空气温度下降的物理学原理[2],在猪舍温度高于25 ℃时启动。本文设计的水帘降温系统设置在猪舍中部,与通风系统的负压风机(抽风)配套使用,降温帘设计成一面湿帘墙。降温时负压风机(抽风)抽出猪舍内的空气,使得猪舍内产生负压,迫使室外的空气流经多孔湿润湿帘表面,使空气中大量热量进行转化处理,从而使进入室内的空气温度降低,起到防暑降温的效果。但因北海公馆镇靠近热带地区,夏季较热,因此猪舍除设计有水帘降温系统外,还设计有喷淋系统。喷淋系统包括喷淋器和控制器,每个猪舍设计1个喷淋器,离地高度约2 m,由计算机控制,启动温度设定为30 ℃,喷头采用周期性喷淋,喷淋器开启1～2 min关闭,间隔时间为45～60 min,可实现对猪群的物理降温。

增温系统包括空气加热系统和锅炉加热系统。空气加热系统在猪舍温度低于12 ℃时启动。空气加热系统是在通风系统的进风口处设置长度为1 m的通风管道,在通风管道的管壁内设置加热管,通过对进入室内空气的加热实现室内增温。由于北海公馆镇靠近热带地区,冬季较为温暖,因此使用空气加热系统既方便又实用。如遇极端天气,当猪舍温度低于8 ℃时,锅炉加热系统启动,该系统可将经锅炉加热后的热水替换水帘系统的冷水,同时负压风机(抽风)抽出猪舍内的冷空气,使得猪舍内产生负压,迫使室外经电热加热的暖空气,流经高热的多孔湿润湿帘表面再次进行加热,该锅炉加热系统能将进入猪舍的空气温度提高8～10 ℃,起到保温增温的效果。温控系统设定及操作见表2。

表2 温控系统设定及操作表

2.2.3 技术创新点

本文研究的智能温控技术为独创技术,该技术将通风系统和增温降温系统融为一体,即将空气加热系统的加热管设计在进风管上,将锅炉加热系统中热交换设计在水帘墙上,增温系统的负压则是通过通风系统的抽风实现等。以上技术的融合从设计上减少了大量额外设备的投入,同时全程实现计算控制,无需人工操作,降低了企业的运营成本。

2.3 废弃物循环再利用技术

2.3.1 技术瓶颈

废弃物循环再利用技术主要包括:废水处理技术及粪便自动收集发酵再利用技术。由于该技术的实现一般需要大量的人力完成,例如猪粪便的清理工作、粪便发酵的转运等[3],都基本靠人工完成,这些都是制约公馆猪无法实现规模化养殖的瓶颈技术。

2.3.2 循环再利用技术设计

针对养殖公馆猪产生粪便的清理技术及发酵技术进行探究,设计了一种能自动收集粪便的装置,并能完成粪便的发酵,实现废弃物的循环再利用(见图1)。

在猪舍中离墙1 m的距离设置有地漏带,地漏带主要用于公馆猪的排泄。在仔猪刚入猪舍时,除了引导其吃饲料、喝水外,还应引导其到地漏带排便。地漏带下方设置有振动电机,振动电机定时振动,将地漏上方的粪便振落至地漏下方的粪便收集槽中。收集槽中的粪便收集1次/d,通过推杆将粪便推入固液分离器内,粪便再分离器设有滤网,通过滤网实现固液分离。

1—猪圈;2—围栏;3—垫板;4—传动装置;5—螺纹杆;6—齿轮;7—固定杆;8—第一电机;9—撞击板;10—震动组件;11—第二电机;12—第一推杆;13—第一滑块;14—第二滑板;15—发酵装置。

分离后的固态粪便则进入粪便发酵装置进行发酵前的预处理,由于自然过滤的粪便水分含量较高,可加入木屑或粗米糠等辅料,起到调节水分、通气和碳氮比的作用。发酵过程中需要翻料的,由发酵装置中的翻料铲完成翻料,发酵时长一般为20～30 d,经发酵后的原料,可用于周边鱼虾的养殖。

尿类液态液体则流入厌氧处理池进行杀菌处理,再经沉淀、兑水处理后,可用于工厂周边农作物(饲料种植)的灌溉使用。

3 添加发酵构树叶,改善猪肠道益生菌群组

构树叶中含有较多的粗蛋白和粗灰分、矿物元素及氨基酸,是一种具有高营养价值的木本饲料。构树在广西有着广泛的种植面积,广西地区的构树粗蛋白含量相比其他地区的构树粗蛋白含量高。试验表明:在饲料添加4%～7%发酵构树叶可以改善猪的肠道菌群组成结构,也可以提高部分有益菌(例如乳酸杆菌)的数量与组成,增强肠道消化功能。同时构树叶与植物提取物混合发酵后,添加到猪饲料中进行喂食,可提高公馆猪机体的免疫力和抗应激能力,降低公馆猪的药物用量,提高其生长性能,促进公馆猪养殖业向绿色环保方向发展。本文提供2种构树叶的饲料发酵方案。

1)精配料。选用构树叶、糖蜜、米粉按100：5：10的比例混合,添加菌种20～40 g(例如乳酸菌等),再加入适量清水(水与配料比1：2)后搅拌均匀。将搅拌均匀后的发酵配料放入恒温真空发酵装置中,温度保持在25～30 ℃,发酵10～15 d即可取出。

2)粗配料。选用构树叶、蔗糖、米糠按100：5：10的比例混合,添加菌种20～40 g(例如乳酸菌等),再加入适量清水(水与配料比2：3)后搅拌均匀。将搅拌均匀后的发酵配料放入恒温真空发酵装置中,温度保持在25～30 ℃,发酵10～15 d即可取出。

以上2种方案的区别在于:精配料的成本高,效果好;粗配料的成本低,效果略差。目前该构树叶发酵饲料添加技术已在合浦县公馆镇聚和种养农民专业合作社完成推广应用,企业养猪饲料成本较应用前下降8%左右,公馆猪的患病率下降10%左右。

4 推广应用展望

公馆猪标准化智能养殖技术探究与推广应用有以下作用。①可增加村级集体和农户的经济收入,通过入股分红的方式,带动村级集体经济的发展以及农户增收。②增加农户人员就业,例如技术含量不高的搅拌、翻料及清洗岗位均可解决部分人员的就业问题,每月给就业农户发放固定工资,帮助其增收,同时,合作社根据养殖基地工作的需要,每年聘请当地农户作为临时工,也可以解决部分贫困户人员的就业问题。③可惠及村民,项目实施后,发酵产生的沼气,可以用于村民日常生活使用。目前项目已免费为周边20多户农户安装沼气使用照明、煮饭、炒菜等,每年为农户节约日常开支1 500元以上。

5 结束语

公馆猪标准化智能养殖技术探究与推广应用,在“广西合浦农业科技园区创新辐射能力建设项目”推动下,有利于当地公馆猪养殖业向规模化、标准化发展,促进生态循环养殖新模式的示范推广,带动周边农户提高科学养殖技术水平,促进当地农业产业结构调整。通过示范推广作用,可以带动周边农户或家庭农场发展标准化养殖业,农业增长方式转变,提高农业产业科技含量和发展质量。