簡(jiǎn)析現(xiàn)代畜牧業(yè)的節(jié)約型智能化

江泓裕 胡鵬程 馬燕梅福建農(nóng)林大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院（蜂學(xué)學(xué)院） 福州 350002

中國(guó)畜牧業(yè)已經(jīng)進(jìn)入到快速發(fā)展的階段，但在傳統(tǒng)的家庭散養(yǎng)型畜牧業(yè)轉(zhuǎn)型成為集約化養(yǎng)殖場(chǎng)的過(guò)程中也隨之出現(xiàn)了大量的問(wèn)題，如產(chǎn)能過(guò)剩、市場(chǎng)波動(dòng)頻繁、生產(chǎn)技術(shù)落后、過(guò)度采用設(shè)備、養(yǎng)殖人員素質(zhì)偏低、人才培養(yǎng)不足、疫病防控能力差、資源浪費(fèi)、養(yǎng)殖場(chǎng)廢料難以處理和食品安全事故頻發(fā)等。因此，為了解決諸多問(wèn)題，促進(jìn)我國(guó)畜牧業(yè)節(jié)約型智能化建設(shè)成為大趨勢(shì)。

1 中國(guó)畜牧業(yè)發(fā)展史

從改革開(kāi)放至今，我國(guó)畜牧業(yè)大致經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段：1978-1984年為恢復(fù)發(fā)展時(shí)期，這一時(shí)期我國(guó)的畜牧養(yǎng)殖業(yè)主要以散養(yǎng)為主；1985-1996年為全面快速增長(zhǎng)時(shí)期，我國(guó)畜牧業(yè)產(chǎn)量迅速增加，主要畜產(chǎn)品達(dá)到了供應(yīng)需求平衡的狀態(tài)，短缺問(wèn)題得到了根本上的逆轉(zhuǎn)；1997-2011年為提質(zhì)增效時(shí)期，這一時(shí)期我國(guó)畜牧業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整，國(guó)家及時(shí)制定出臺(tái)了促進(jìn)畜牧業(yè)發(fā)展的一系列方針政策；2012年以來(lái)，是以環(huán)保為重點(diǎn)的全面轉(zhuǎn)型升級(jí)階段，目前我國(guó)畜牧業(yè)處于改革轉(zhuǎn)型時(shí)期，畜牧產(chǎn)值在農(nóng)業(yè)產(chǎn)值占比穩(wěn)步上升，主要畜產(chǎn)品供給結(jié)構(gòu)趨于合理，生產(chǎn)模式由散養(yǎng)向規(guī)?；图s化方式轉(zhuǎn)變[1]。

2 智能化畜牧場(chǎng)

在我國(guó)畜牧業(yè)向規(guī)?；?、集約化方向進(jìn)行轉(zhuǎn)型的過(guò)程中，智能化畜牧越來(lái)越受到畜牧企業(yè)的重視。在人類(lèi)的觀察力和經(jīng)驗(yàn)有限的情況下，科學(xué)技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中起到了擴(kuò)大產(chǎn)能和增加產(chǎn)值等重大作用。

2.1 人工識(shí)別的弊端 對(duì)于規(guī)?；?、集約化大型養(yǎng)殖場(chǎng)而言，如果不使用智能化設(shè)備，僅使用人工識(shí)別進(jìn)行各項(xiàng)工作，例如每天的例行檢查及季度獸醫(yī)評(píng)估，這種工作方式存在諸多弊端。首先，人工識(shí)別耗時(shí)耗力，無(wú)法保證觀察結(jié)果的準(zhǔn)確性，因?yàn)楫?dāng)有觀察者在場(chǎng)時(shí)，動(dòng)物可能會(huì)改變或者停止某些自身行為[2-4]。其次，基于觀察者的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)儲(chǔ)備，不同的觀察者對(duì)動(dòng)物行為的解釋或者臨床癥狀的了解存在偏差，這會(huì)導(dǎo)致個(gè)體行為和觀察者的記錄存在潛在不可靠因素[5]。第三，人工檢查的時(shí)間固定且有限，而動(dòng)物的突發(fā)情況和潛在情況是無(wú)準(zhǔn)確發(fā)作時(shí)間的，如腦膜炎或腸水腫，可能會(huì)讓一個(gè)不被注意到的個(gè)體在4 h內(nèi)從無(wú)癥狀到身體痙攣甚至死亡[6]。因此，人工觀察起到的作用是有限的，但是現(xiàn)代的智能化設(shè)備能有效解決人工觀察存在的弊端。

2.2 智能化設(shè)備的具體應(yīng)用 智能化設(shè)備在我國(guó)畜牧業(yè)的使用率還遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到普及的程度。由于資金和地域等原因，仍有許多養(yǎng)殖場(chǎng)未達(dá)到智能化的程度，以下對(duì)國(guó)內(nèi)外部分豬場(chǎng)、乳牛場(chǎng)和羊場(chǎng)中已經(jīng)投入使用的智能化設(shè)備分別進(jìn)行介紹。

2.2.1 在豬場(chǎng)中的應(yīng)用

2.2.1.1 精液質(zhì)檢設(shè)備-億觀精估棒 億觀精估棒是一種新型的精液質(zhì)檢設(shè)備，該設(shè)備及技術(shù)的運(yùn)用將設(shè)備成本從十幾萬(wàn)元降至原有的十分之一甚至更低。精液品質(zhì)是種公豬價(jià)值的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)目標(biāo)配種受胎率有著重要的影響。傳統(tǒng)的精液質(zhì)檢一般在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，需耗費(fèi)大量的企業(yè)成本，加之技術(shù)人員對(duì)操作流程的熟悉程度不同，導(dǎo)致精液檢測(cè)準(zhǔn)確性不高。并且由于精子具有異物凝聚性，使其檢測(cè)環(huán)境需求嚴(yán)格，在操作過(guò)程中容易受到人工操作和外源性污染等因素的影響。配合檢測(cè)設(shè)備可以高效快速地對(duì)豬的精液進(jìn)行檢測(cè)，操作簡(jiǎn)單，方便管理，可減少企業(yè)用工成本，有利于建立企業(yè)資料數(shù)據(jù)庫(kù)[7]。

2.2.1.2 遙控公豬車(chē) 遙控豬車(chē)可以解決集約化生產(chǎn)查情工作中的諸多問(wèn)題，如公豬走動(dòng)導(dǎo)致厭倦或者疲勞等，并且提高人均飼養(yǎng)量和誘情效率。遙控公豬車(chē)在后備母豬舍中也有使用價(jià)值，包括節(jié)約母豬誘情工作的人力資源，以及降低公豬爬跨造成的肢蹄病的危害，提高后備母豬利用率[7]。

2.2.1.3 射頻識(shí)別 （radio frequency identiifcation，RFID） 射頻識(shí)別，俗稱(chēng)電子標(biāo)簽，是通過(guò)無(wú)線射頻感受器來(lái)檢查豬只異常狀況的設(shè)備，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況立即自動(dòng)報(bào)警，并且通過(guò)噴墨來(lái)標(biāo)記目標(biāo)豬只，幫助與配合防疫、護(hù)理和配種等生產(chǎn)工作。通過(guò)電子掃描棒將豬只與智能化飼喂器進(jìn)行結(jié)合，用控制欄門(mén)開(kāi)合將豬只進(jìn)行隔離，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)給料，可避免搶食爭(zhēng)斗行為，降低細(xì)菌性疾病發(fā)病率，提高整體均勻度。RFID系統(tǒng)由于具有良好的抗干擾能力、穿透性強(qiáng)、讀寫(xiě)次數(shù)多、儲(chǔ)存容量大、成本低、體積小、可靠性高、壽命長(zhǎng)和易于流水線生產(chǎn)等特點(diǎn)，現(xiàn)已在許多大型養(yǎng)豬場(chǎng)應(yīng)用[8]。國(guó)外有研究表明，RFID電子耳標(biāo)有著智能化的效能，但是在生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中昂貴的耳標(biāo)很容易受損而導(dǎo)致信息處理不當(dāng)而停止工作，佩戴和取下耳標(biāo)也需要額外的勞動(dòng)成本。因此，國(guó)外開(kāi)始使用其他更有效的監(jiān)控手段，如計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)等[6]。

2.2.1.4 用紅外熱成像儀檢測(cè)豬只體溫 相較于傳統(tǒng)方式，通過(guò)紅外熱成像儀檢測(cè)豬只體溫的確診率較高，紅外熱成像儀可以與智能手機(jī)進(jìn)行配合使用，通過(guò)即插即用的熱成像設(shè)備和配套的應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)高效體溫檢測(cè)。

2.2.1.5 智能化無(wú)針注射器 傳統(tǒng)的散養(yǎng)戶豬場(chǎng)使用的多為有刻度調(diào)節(jié)的金屬注射器，集約化豬場(chǎng)則更多使用可以節(jié)省工時(shí)、提高產(chǎn)能的連續(xù)注射器，但是金屬注射器有著金屬制針頭易折斷、容易造成動(dòng)物和員工被刺傷、回收工序繁瑣等缺點(diǎn)。而智能化無(wú)針注射器可以有效避免金屬針頭帶來(lái)的安全隱患，并且減輕針頭對(duì)豬只的應(yīng)激反應(yīng)，更有利于豬只的健康情況。

2.2.1.6 飼料檢測(cè)與防滑線糞便檢測(cè)系統(tǒng) 通過(guò)邊緣檢測(cè)器和檢測(cè)動(dòng)物是否在進(jìn)食及飼料邊緣輪廓、顏色和形狀等特征，確定檢測(cè)區(qū)域。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果估計(jì)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)可用的動(dòng)物飼料，最后將飼料檢測(cè)數(shù)據(jù)反饋給中央控制系統(tǒng)。在畜牧場(chǎng)的地面上鋪設(shè)防滑線，通過(guò)計(jì)算防滑線被豬糞便覆蓋的百分比估計(jì)豬糞便的排泄量，并將檢測(cè)結(jié)果反饋給中央控制系統(tǒng)。一旦出現(xiàn)進(jìn)料或者清潔需求，中央控制系統(tǒng)將向運(yùn)輸設(shè)備發(fā)送指令以進(jìn)行進(jìn)料或者清潔[9]。

2.2.2 在乳牛場(chǎng)中的應(yīng)用 在乳牛場(chǎng)牛只信息管理、發(fā)情監(jiān)控和全混合日糧 （total mixed ration，TMR）攪拌機(jī)精準(zhǔn)調(diào)控等方面也可運(yùn)用智能化技術(shù)。乳牛場(chǎng)可通過(guò)智能化設(shè)備對(duì)每頭牛的日產(chǎn)乳量進(jìn)行自動(dòng)計(jì)量和讀取，以便對(duì)成年母牛進(jìn)行淘汰；借助監(jiān)控系統(tǒng)觀察乳牛的活動(dòng)情況，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)排卵時(shí)間，指導(dǎo)乳牛場(chǎng)精確配種時(shí)間，提高配種受胎率；指導(dǎo)并監(jiān)控TMR的配制以及TMR日糧投喂車(chē)的精準(zhǔn)投喂，極大提高牛只獲取混合日糧的配比精確性與合理性；通過(guò)無(wú)線傳感系統(tǒng)對(duì)乳牛場(chǎng)的內(nèi)外溫度、濕度和氣體含量等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以便管理人員對(duì)乳牛場(chǎng)內(nèi)環(huán)境進(jìn)行及時(shí)調(diào)整[10]。

2.2.3 在羊場(chǎng)中的應(yīng)用 國(guó)外Murciano-Granadina乳山羊已有使用評(píng)估視覺(jué)和電子識(shí)別裝置，包括右后小腿（跖骨）上的腿標(biāo)簽（leg tags，LT）、電子瘤胃丸（electronic rumen boluses，RB）、電子耳標(biāo)（electronic ear tags，EE）以及可視塑料耳標(biāo)（visual plastic ear tags，VE）等[11]。我國(guó)則有基于STM32的羊群智能化養(yǎng)殖裝置設(shè)計(jì)，通過(guò)傳感器、射頻識(shí)別和485通信等技術(shù)對(duì)羊群進(jìn)行個(gè)體識(shí)別和自動(dòng)稱(chēng)重，以便提高羊群整體均勻度[12]。

3 發(fā)展節(jié)約型畜牧場(chǎng)

雖然智能化養(yǎng)殖場(chǎng)在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)取得了一定程度上的成功，但是由于各國(guó)國(guó)情不同，導(dǎo)致智能化設(shè)備所帶來(lái)的效益有所不同，有些在國(guó)外可以降低成本的設(shè)備在我國(guó)可能由于管理不當(dāng)、缺乏專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)分析人員和軟件設(shè)計(jì)不符合國(guó)人使用習(xí)慣等原因?qū)е律a(chǎn)成本不降甚至反增。

3.1 探索節(jié)約型畜牧業(yè)的意義 節(jié)約型畜牧業(yè)的意義在于以最低的資源消耗、環(huán)境污染和社會(huì)危害為前提，生產(chǎn)符合市場(chǎng)需求的畜產(chǎn)品，以滿足人民需求。節(jié)約型畜牧場(chǎng)應(yīng)該做到：節(jié)約飼料、人力資源、水資源和電力等能源；減少污染物排放；減少動(dòng)物疫情帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失以及對(duì)動(dòng)物和相關(guān)人員的人身傷害[13]。

3.2 節(jié)約型養(yǎng)殖在我國(guó)的實(shí)踐

3.2.1 糞污利用 目前的糞污利用方式主要分為能源化利用和肥料化利用，建立糞污循環(huán)利用中心，將輻射區(qū)內(nèi)的糞污集中處理，并為輻射區(qū)農(nóng)田提供優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥。通過(guò)沼氣池發(fā)酵，為輻射區(qū)提供新能源[14]。

近年來(lái)，福建泉州泉港區(qū)推進(jìn)畜禽養(yǎng)殖廢棄物綜合利用，出臺(tái)多項(xiàng)方針政策，堅(jiān)持源頭減量、過(guò)程控制、末端利用治理途徑，大力推廣“豬-沼-果（林、茶、菜）”等生態(tài)種養(yǎng)模式，通過(guò)多項(xiàng)糞污處理利用技術(shù)，如節(jié)水改造、干濕分離、雨污分流、沼氣發(fā)酵、生產(chǎn)農(nóng)家有機(jī)肥、還田利用等，推動(dòng)畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用。完善整套糞污處理利用配套設(shè)施，實(shí)施畜禽糞污資源化利用整區(qū)推進(jìn)項(xiàng)目12個(gè)，配套沼氣池6 635 m3、儲(chǔ)液池9 078 m3、糞便發(fā)酵塔9個(gè)、雞糞快速發(fā)酵倉(cāng)6個(gè)、有機(jī)肥加工廠1個(gè)、沼液管網(wǎng)29.4 km。截至2020年底，全區(qū)畜禽糞污綜合利用率高達(dá)96.09%，規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)糞污處理設(shè)施裝備配套率100%，基本實(shí)現(xiàn)生態(tài)養(yǎng)殖零排放[15]。

3.2.2 太陽(yáng)能利用 利用太陽(yáng)能和生物質(zhì)加熱系統(tǒng)、“新能源互補(bǔ)利用”控制系統(tǒng)、冷熱水管網(wǎng)系統(tǒng)，在節(jié)能減排的同時(shí)帶來(lái)了不小的農(nóng)業(yè)增收效果。金華工業(yè)化甲魚(yú)養(yǎng)殖場(chǎng)按照傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式計(jì)算，養(yǎng)殖2 300余萬(wàn)只甲魚(yú)年耗標(biāo)煤超3萬(wàn)t，年產(chǎn)廢氣7.5萬(wàn)t，同時(shí)產(chǎn)生的廢渣灰需要3.8 hm2土地堆放。而在2012年完成了“新能源互補(bǔ)利用”技術(shù)模式后，按照太陽(yáng)能系統(tǒng)實(shí)際嘉文天數(shù)240 d計(jì)算，每年可節(jié)約標(biāo)煤100余噸，節(jié)約成本13萬(wàn)元；節(jié)省人工成本6萬(wàn)元；甲魚(yú)產(chǎn)量保守估計(jì)提高1%，約增收6.5萬(wàn)元。三項(xiàng)合計(jì)共增加25.5萬(wàn)元。同時(shí)，采用該技術(shù)模式每年可以減排二氧化碳560 t、二氧化硫4.95 t，可替代或減少燃燒257 t標(biāo)煤的污染物，并且可以提供優(yōu)質(zhì)的鉀肥，極大促進(jìn)了養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[16]。

4 總 結(jié)

對(duì)于我國(guó)的節(jié)約型智能化養(yǎng)殖，需要因地制宜，不能一味地追求規(guī)模大、效仿國(guó)外等表面上先進(jìn)的發(fā)展模式。政府在加大力度推行使用新能源政策的同時(shí)，還需加大對(duì)畜牧業(yè)人才的培養(yǎng)，只有擁有先進(jìn)科學(xué)知識(shí)的人才，才能夠使用先進(jìn)技術(shù)的工具，提高養(yǎng)殖者的整體素質(zhì)，才能真正實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖的智能化。在探索智能化的途中要注意環(huán)境保護(hù)和節(jié)約資源，管理者應(yīng)該合理調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，以人為本，開(kāi)展綠色產(chǎn)業(yè)，改善輻射區(qū)的民生，帶動(dòng)輻射區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，減少輻射區(qū)的污染。