奶牛飼喂技術裝備的研究現狀分析

麥麥提敏·阿卜杜熱合曼，麥提圖蓀·托合提尼亞孜，李亞萍，蒙賀偉，坎　雜，李　輝，戚江濤

（1.第十四師一牧場二連，新疆　策勒　848300；2.石河子大學機械電氣工程學院）

奶牛飼喂技術裝備的研究現狀分析

麥麥提敏·阿卜杜熱合曼1，麥提圖蓀·托合提尼亞孜1，李亞萍2，蒙賀偉2，坎雜2，李輝2，戚江濤2

（1.第十四師一牧場二連，新疆策勒848300；2.石河子大學機械電氣工程學院）

摘要：奶業是現代農業的重要組成部分，其發展水平與養殖技術裝備水平關系密切，本文介紹了國內外奶牛養殖主要采用的技術方法及裝備，分析了國內外相關技術及裝備的研究現狀，指出了相關技術裝備優缺點，提出了奶牛養殖技術裝備進一步發展的參考對策和建議。

關鍵詞：奶牛；飼喂；施裝備；現狀

奶業屬于節糧、高效、產業關聯度高的產業，是現代化農業的重要組成部分。大力發展奶業對調整農業產業結構、發展農村經濟、增加農民收入、改善居民膳食結構、提高全民素質等，都有十分重要的意義。

截至2013年底，我國存欄量約為1 300萬頭,產奶總量達到3 531萬t。雖然我國奶牛存欄量及奶產量發展迅猛，但其靠數量促產量、養殖技術水平低的問題突出，資料顯示：我國奶牛平均年產量4.8 t，國外奶業發達國家平均年產量為8～9 t，韓國、美國年產量為10 t，差距巨大。因此，如何提高奶業單產、提升我國奶業養殖技術水平成為奶業養殖業亟待解決的問題。

資料顯示：針對我國奶牛單產較低的問題，經專家分析，品種因素約占30%，飼養管理約占70%。飼養管理中飼料條件對提高奶牛的產奶量和牛奶品質起著決定性的作用。

目前，我國奶牛養殖技術主要采用傳統飼喂技術、TMR飼喂技術、固定式精飼料補飼技術和飼喂機器人等。

1　傳統飼喂技術

傳統飼喂技術是利用舍飼、栓系、固定床位和食槽，通過將青貯、干草、糟渣類和精飼料分別分時飼喂給奶牛的一種飼喂方法。該飼喂法的飼喂特點是在飼喂奶牛時將不同的飼料分類添加在采食槽內，飼料添加的順序為：青貯、混合精料、糟渣類、青貯、干草，即上槽時飼喂青貯，不飼喂或添加少量的干草，下槽時飼喂干草，不飼喂或添加少量的青貯，屬于限制飼喂法。缺點是：（1）高產奶牛易發生干物質食量不足，從而導致產后恢復期延長；（2）由于是分食制，容易導致營養失衡；（3）由于定位飼喂，易發生相鄰奶牛相互搶食精料的現象。（4）勞動強度大，飼喂效率低，適用于小戶飼養。

2　“TMR”飼喂技術

TMR技術是根據奶牛不同泌乳階段的營養需要，把粗飼料、精飼料和各種添加劑按照適當的比例進行充分混和制成營養相對平衡的日糧進行飼喂的飼養技術。該技術始于20世紀60年代，首先在英國、美國和以色列等國家推廣應用。近年來TMR飼喂技術已成為國際、國內奶牛養殖業應用較多、使用效果較好、技術較成熟的奶牛飼喂方法[1]。

“TMR”飼喂車主要有自走式、牽引式和固定式3類，每類又分為立式和臥式。

采用TMR飼喂技術需首先對牛只進行分群，然后根據該群奶牛生理階段的營養需求，制定相應的日糧配方，按照配方比例，將需要配制的精飼料與粗飼料放入TMR飼喂車中，在一定的含水量下攪拌混合均勻后對奶牛實施飼喂。

針對TMR飼喂效果，相關研究如下：郝英飛等[2]分析了“TMR”物料加工過程，研究結果表明加工后的飼料呈均勻狀態，有效改善了飼料的適口性，避免了奶牛挑食精料現象，降低了挑食精料過多造成偏食和營養不均而發生代謝病的風險。

邱昌功[3]通過調查研究和統計分析，通過對TMR飼喂技術與傳統飼喂技術的牛場飼喂進行對比，結果表明使用TMR飼喂技術進行飼喂的奶牛平均日產奶量、乳脂率以及體細胞數與傳統飼喂的牛群相比都有明顯的改善，可平均提高日產奶量29.8%，乳脂率12.1%，體細胞數降低61.3%，優質高產效果明顯。

鄒阿玲等[4]進行了傳統飼喂與TMR飼喂對泌乳中期奶牛生產性能影響的研究，對24頭產奶量、胎次、泌乳天數相近的奶牛進行牛場飼喂試驗，試驗結果顯示：試驗組干物質采食量增加；在24小時內對照組奶牛瘤胃的PH值在5.4～7.3之間波動，試驗組奶牛瘤胃PH值穩定在6.4～6.7之間，波動較小；試驗組乳脂率比對照組高0.20%，差異顯著，乳蛋白率高0.09%，差異不顯著；試驗結束時平均試驗組比對照組產奶量提高2.73 kg，直接增加經濟效益9.28元/天頭。

李德允等[5]通過研究發現：TMR飼喂技術能降低育肥牛瘤胃內乳酸的含量，提高瘤胃內的pH值，而且瘤胃內真菌數以及酶的活力高于對照組。

Howard[6]和Miehael[7]研究表明：TMR飼喂技術比“傳統飼喂技術”可平均提高奶牛日產奶量5%～8%。

Bargo[8]用泌乳早期與中期的荷斯坦奶牛，研究“牧草+精料”、“牧草+部分TMR”和“TMR”三種飼喂方式對奶牛生產水平的影響，試驗結果顯示“TMR”組平均奶產量比“牧草+部分TMR”組高19%，比“牧草+精料”高33%。

張永根等[9]研究“TMR”飼喂技術對奶牛生產水平、乳脂率、乳蛋白和干物質的影響，結果顯示：可提高奶產量7%，乳脂率、乳蛋白和干物質分別提高了0.06%、0.08%和0.35%。

綜上所述，“TMR”飼喂技術具有以下優點：

（1）精、粗飼料混合均勻，避免了奶牛挑食精飼料和營養不均的現象，可有效控制奶牛瘤胃PH值在一個適當、穩定的范圍內，從而提高奶牛生產水平。

（2）簡化飼喂流程，提高生產效率，降低勞動強度，推動奶牛養殖的機械化和精細化。

“TMR”飼喂技術存在的不足：

（1）使用TMR飼喂技術需對牛只進行頻繁分群，增加了工作量，而且可能導致奶牛應激反應，影響奶牛產奶量；

（2）TMR飼喂技術以群為飼喂單位，無法做到對個體奶牛的精確飼喂，而且采食中奶牛間互相干擾，導致部分奶牛精飼料采食量不足或過量[10]。

3　固定式精飼料補飼技術

固定式精飼料補飼裝置主要由個體奶牛身份識別系統、控制系統和投料系統等組成；能夠實現對個體奶牛身份的準確識別，并投喂對應奶牛所需的精飼料。該裝置特點是：固定式精飼料補飼裝置是在一個相對固定的位置，需要牛只主動采食。

Champion等[11]設計了以奶牛個體為飼喂管理單位，對奶牛取食激勵進行測量的試驗機器；該機器利用電子識別技術，在小于1 m的范圍內對植入奶牛瘤胃的電子丸進行識別，測量奶牛在飼槽旁停留的時間后對個體奶牛進行飼喂。

Zappavigna等[12]設計了通過控制奶牛進入不同的飼喂區，然后對奶牛進行飼喂的裝置。該系統有一個可控制奶牛進入不同飼喂區的大門，通過對裝在奶牛身上的電子設備進行識別，根據識別結果控制奶牛進入不同的飼喂區，然后投喂奶牛所需量的飼料。

Dobos等[13]建立了對農場牧草生長狀況進行監測的數據庫，根據奶牛在牧場中的位置以及奶牛所處的生理階段對其所需的飼料量進行補充。

范永存等[14]設計了以奶牛體重、環境溫度、濕度為飼喂標準，使用秤量料斗測量投喂飼料重量的方案。

顏世濤等[15]設計了一種奶牛個體智能化精料變量補飼系統，該飼喂系統由奶牛飼喂控制中心、圍欄門禁裝置、料位監測系統、奶牛身份識別系統和自動配料系統組成，該系統飼喂效率和識別率高。

北京市糧食科學研究所研制了“9WAFM-11型奶牛自動精準飼喂系統”，該飼喂系統工作可分為數據采集、數據計算、飼料投放三個階段，由奶牛飼喂管理軟件和奶牛自動喂料機組成，當奶牛主動過來采食時，牛頸部所帶的識別卡會被識別系統識別，計算機飼喂軟件查詢數據庫中該頭奶牛的當日飼喂計劃，然后啟動喂料機完成投料。

歐洲專利EP1661454公開了一種動物飼喂裝置，首先對個體牛只的身份進行識別，將識別信息傳送給控制單元，控制單元通過控制牛頸枷的開與關來控制牛的采食時間。

李發德等發明了“奶牛數字化精準飼養裝置（CN 200810013818.1）”，主要由數字化精準飼養裝置主體、安裝在主體兩側的護欄和門禁機構組成；數字化精準飼養裝置主體主要包括單片機系統、讀卡器、料倉、落料通道、供料機構、計量系統、飼喂槽和機架等；實現了根據奶牛個體差異將奶牛所需的精飼料和能量飼料按配方要求準確投放給個體奶牛。

綜上所述，固定式精飼料補飼技術有以下優點：

（1）保證高產奶牛干物質的攝入量，以滿足其高產奶量對營養的需求；并控制低產奶牛對營養物質的攝入量，防止低產奶牛過肥。

（2）基本滿足了個體奶牛的精確飼喂要求。

（3）提高精飼料利用率和轉化率，降低生產成本。

固定式精飼料補飼技術的缺點：

（1）裝置固定，每個牛舍或牛位需配備1臺補飼裝置，成本高。

（2）奶牛需排隊采食，所需飼喂時間長，效率低。

（3）奶牛需主動采食，由于牛只易受干擾，造成采食不足或過量，而且有部分牛只漏飼現象。

4　機器人精飼料飼喂技術

機器人精飼料精確飼喂技術是以個體奶牛為飼喂管理單位，以個體奶牛生理與生產信息為精飼料定量依據，應用計算機技術、無線射頻技術和現代自動化控制技術，對個體奶牛進行精飼料的精確投喂，實現奶牛飼喂的自動化、智能化和精細化。

Devir[16]設計了一種可以將擠奶與飼喂功能集于一體的機器人；方建軍等[17]研究了一種利用霍爾傳感器和無線識別系統實現裝置的精確定位和對奶牛身份識別的精確飼喂機器人；蔡曉華等[18]發明了一種懸掛式的奶牛精飼料精確飼喂機器人。

倪志江等[19]設計了一種行走式的奶牛精飼料精確飼喂機，由機械部分、上位機軟件控制系統、單片機延時控制系統組成。投料系統由大、小兩個螺旋投料裝置組成，首先使用大螺距螺旋進行精飼料投放，完畢后，由小螺距螺旋給料裝置進行補充給料，以完成裝置精飼料的精確投喂。

李繼成等[20]設計了一種以計算機為信息管理平臺，單片機為數據處理和控制平臺，利用無線射頻識別技術對個體奶牛進行識別的精確飼喂裝備。該裝備給料系統采用三攪龍變螺距給料，提高了給料效率，解決了飼喂時堵料的問題。

高振江[21]、蒙賀偉等[22]設計了雙模自走式奶牛精確飼喂裝備，由雙模行進機構、精確投料機構、單片機自動識別系統和信息管理系統等組成。該系統實現了奶牛養殖的自動化、精細化、智能化。

飼喂機器人技術具有以下優點：

（1）具有行走機構，使用方便。

（2）精確為每個奶牛投喂所需的精飼料，使奶牛攝入營養相對平衡，瘤胃pH值相對穩定，保證了牛體健康，提高奶產量。

（3）實現奶牛飼喂的機械化、自動化，提高生產效率，降低勞動強度。

（4）具有信息管理軟件，記錄奶牛的相關信息，方便牛場及時了解奶牛信息。

以上機器人精飼料飼喂技術基本滿足了個體奶牛對精飼料的營養需求，在一定程度上提高了奶牛的奶產量，但仍存在一些不足，如飼喂過程需人為干預，沒有實現飼喂全過程的自動化；部分裝置使用時需對牛場進行大量改造等問題。

5　結語

近年來，我國奶牛養殖產業發展迅猛，奶牛存欄數和單產能力不斷增加，針對奶牛飼喂的新裝備、新機械不斷涌現，極大的提升了奶牛養殖效率，降低了勞動強度。然而，由于奶牛養殖是一個系統工程，因此，亟需研究人員依據不同養殖規模和養殖要求，尋求合適的飼喂技術方法及裝備，研制出配套性好、飼喂精度高、飼喂效率高的成套奶牛飼喂技術裝備，從而推動我國奶牛養殖機械的發展，提升奶牛養殖業的機械化水平。

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[22]蒙賀偉，郭躍虎，高振江，等．雙模自走式奶牛精確飼喂裝備設計與試驗[J]．農業機械學報，2013，44(2)：52～56.

基金項目：新疆生產建設兵團科技支疆項目（2013AB005）

通訊作者：李亞萍

收稿日期：2015-4-9

文章編號：1007-7782（2015）02-0041-04

中圖分類號：S823

文獻標識碼：A

doi:10.13620/j.cnki.issn1007-7782.2015.02.018