人工喂養與自由牧食藏羊的食草咀嚼行為音頻特征

左麗詩， 陸明洲*， 盛 航， 張海林， 段光輝， 尹 旺

(1.南京農業大學， 江蘇 南京 290095； 2.貴州省農業科學院 生物技術研究所， 貴州 貴陽 550006)

藏羊是我國青藏高原的特色綿羊品種，是集產肉、產毛、產皮為一體的優良品種[1]。隨著藏羊養殖業的集約化、規模化發展，高載畜率、牧草供應相對短缺將成為其養殖面臨的問題。劃區輪牧通過設定合理的載畜率來提高單位面積草地的藏羊生產性能，是提高牧草利用率的重要措施[1]。自由牧食條件下，藏羊食草量難以自動和連續監測，給按分區牧草生物量決定放牧藏羊數量的劃區輪牧管理帶來了挑戰。采食量是藏羊生長發育的主要限制因素之一，是確定其牧草需求量的主要依據[2]，也是制定劃區載畜量的基礎[3]。目前，針對自由牧食牲畜采食量監測采用的方法包括區域牧草取樣差額法[4]、咀嚼行為觀察模擬法[5]及不可消化指示劑標記法[6-7]等。這些方法自動化程度低、人工成本高，而且也干擾了動物的自由牧食行為。音頻采集設備可以在不干擾動物牧食行為的前提下，自動記錄牧食過程中的各類音頻信號，其中包含動物咬斷、咀嚼、反芻等大量有價值的信息[8]，因此許多研究人員開展了基于動物牧食音頻分析的食草量分析研究，但關于藏羊的研究鮮見報道。為此，筆者以2周歲健康母藏羊為對象，利用音頻傳感器采集藏羊人工喂養過程中食草咀嚼音頻，比較分析人工喂食及自由牧食藏羊食草過程中咀嚼聲音信號特征，獲取藏羊的單次咀嚼持續時間和單次咀嚼次數，分析藏羊在人工喂養過程和自由牧食過程中咀嚼行為的共性和差異，分析以人工喂養模式下估算自由牧食模式食草量的可靠性，以期為自由牧食藏羊全天食草能力評估模型的建立奠定基礎，為合理放牧藏羊及其產業發展提供參考。

1材料與方法

1.1試驗材料

供試藏羊：隨機選取青海省興海縣河卡種羊場的藏母羊，4頭，羊齡2周歲(差異在3個月以內)，均重為(50±3)kg。

錄音筆：品牌為HYUNDAI/現代，型號為HYM-2098，采樣率為4.8萬Hz，分辨率為16位，錄音保存格式為WAV。

1.2試驗方法

試驗于2018年7月19—30日在青海省興海縣河卡種羊場進行，試驗地草資源豐富，牧草長勢優良，選擇一塊2 m×7 m的草地，清除草地上自然生長的牧草，利用柵欄圍成4個露天羊圈，羊圈規格1.5 m×1.5 m。7月19日起每頭藏羊2只角上分別佩戴麥克風和錄音筆，自由牧食4 d，使其適應麥克風和錄音筆的存在。7月23—26日將4只佩戴麥克風和錄音筆的藏羊分別趕入4個露天羊圈，在9:00—17:00期間人工喂食：試驗人員抓取牧草稱重，然后將牧草送到藏羊嘴邊，藏羊咬斷牧草后稱取試驗人員手中剩余的重量，并將藏羊咬斷前后的牧草重量記為單口食草量。利用麥克風和錄音筆收集藏羊在圈內每次喂食對應的進食音頻。7月27—30日9:00—17:00，4頭藏羊自由牧食，收集其食草的音頻數據。

藏羊食草音頻收集結束后，拷貝錄音筆收集的音頻數據，以去除其中的干擾噪聲，再經端點檢測截取出咀嚼的樣本，統計獲取食草音頻參數。單口咀嚼持續時間：利用單口喂食對應咀嚼樣本音頻數據，記錄藏羊單口咀嚼持續時間。單口咀嚼次數：人工聽取單次喂食對應咀嚼樣本音頻，以1次完整的咀嚼音頻記錄1次單次咀嚼過程，在單口咀嚼持續時間內數取對應單次咀嚼次數，記錄為單口咀嚼持續時間下的單口咀嚼次數。單口喂食食草量：人工喂食過程中，藏羊每次咬斷牧草前后的牧草重量差。平均單次咀嚼食草量：人工喂食過程中，單次喂食食草量與單次喂食咀嚼次數的商。平均單次咀嚼時間：單次喂食咀嚼持續時間與單次喂食咀嚼次數的商。

1.3數據處理與分析

利用Adobe Audition CS 6對原始進食音頻預處理，試驗數據用件Excel 2010進行整理，用軟件DPS 7.05以及SPSS 20進行統計分析。

2結果與分析

2.1人工喂食過程中藏羊的食草規律

從圖1可看出人工喂食條件下藏羊單口咀嚼持續時間、單口咀嚼次數、平均單次咀嚼時間與平均單次食草量的變化情況。

2.1.1單口咀嚼次數與單口咀嚼持續時間藏羊單口咀嚼持續時間總體在15.93 s上下浮動，最小5.878 s，最大24.768 s，浮動幅度18.89 s；單口咀嚼次數總體在40.61次上下浮動，最小15次，最大63次，浮動幅度48次，且單口咀嚼次數和單口咀嚼持續時間浮動規律基本一致，單口咀嚼持續時間隨單口咀嚼次數增加而上升。表明，藏羊在人工喂食條件下食草具有較強的規律性，單口咀嚼次數、單口咀嚼持續時間規律基本為少-多-少-多。

2.1.2平均單次咀嚼時間與平均單次食草量藏羊平均單次咀嚼時間基本在0.392 17 s小幅度浮動，最小0.386 82 s，最大0.394 27 s，浮動幅度為0.007 44 s；平均單次食草量在0.569 34 g上下浮動，最小0.236 36 g，最大1.058 82 g，浮動幅度為0.822 46 g，且浮動規律與單口咀嚼持續時間與咀嚼次數規律相反。表明，人工喂食過程中，藏羊在連續時間內平均單次咀嚼時間差異較小，咀嚼過程較穩定，人工干擾藏羊食草可能性較小。藏羊平均單次食草量浮動幅度較大，且其浮動規律與單口咀嚼次數規律相反，規律基本為多-少-多-少。

2.2自由牧食條件下藏羊的食草規律

從圖2可看出自由牧食條件下藏羊單口咀嚼持續時間、單口咀嚼次數和平均單次咀嚼時間的變化情況。

2.2.1單口喂食咀嚼次數與單口咀嚼持續時間 藏羊單口咀嚼持續時間總體在15.83 s上下浮動，最小6.661 s，最大27.873 s，浮動幅度21.212 s；單口咀嚼次數在40.51次上下浮動，最小17次，最大71次，浮動幅度54次，且單口咀嚼次數和單口咀嚼持續時間浮動規律基本一致，單口咀嚼持續時間隨單口咀嚼次數增加而上升。表明，自由牧食過程中，藏羊在連續時間內食草具有較強的規律性，單口咀嚼次數、單口咀嚼持續時間的規律基本為少-多-少-多。

圖1 人工喂食條件下藏羊的食草規律

圖2 自由牧食條件下藏羊的食草規律

2.2.2平均單次咀嚼時間藏羊平均單次咀嚼時間在0.390 73 s小幅度浮動，最小0.385 86 s，最大0.395 17 s，浮動幅度為0.00931 s。表明，自由牧食過程中，藏羊在連續時間內平均單次咀嚼時間差異較小，咀嚼過程較穩定。

2.3藏羊人工喂食與自由牧食間食草相關性

從表1看出，藏羊在人工喂食過程中，單口咀嚼次數與單口咀嚼持續時間呈極顯著正相關，相關系數為0.999，平均單次咀嚼時間與單口咀嚼持續時間、單口咀嚼次數均呈顯著正相關，平均單次食草量與單口咀嚼持續時間、單口咀嚼次數、平均單次咀嚼時間均呈極顯著正相關。自由牧食條件下，單口咀嚼次數與單口咀嚼持續時間呈極顯著正相關，平均單次咀嚼時間與單口咀嚼次數、單口咀嚼持續時間的相關性較差。表明，藏羊在不同日期、同時段人工喂食和自由牧食方式下單口咀嚼時間、咀嚼次數以及平均單次咀嚼時間上存在一定的隨機性。但在同日期、同時段、同飼養方式下，藏羊食草單口咀嚼時間與咀嚼次數具有極強的相關性，且人工喂食及自由牧食的平均單次咀嚼時間均基本穩定在0.39 s左右。

表1 藏羊人工喂食與自由牧食間的食草相關性

注：**表示在P<0.01水平上差異極顯著，*表示在P<0.05水平上差異顯著。

Note: ** and * indicate significance of difference atP<0.01 andP<0.05 level respectively.

3結論與討論

動物進食咀嚼過程中，食物的破壞程度與其牙齒咬合食物的規律密切相關[8]。研究發現，藏羊在人工喂食或自由牧食過程中，其食草咀嚼過程規律性極強，且2種模式下食草的咀嚼規律基本一致。在連續時間內(不考慮藏羊反芻過程)，單口咀嚼持續時間和單口咀嚼次數規律均呈少-多-少-多，且兩者間具有極強的相關關系。藏羊喂食均采用當地均一牧草，無精飼料喂養，其咀嚼持續時間的變化可能主要由其自身咀嚼行為習慣影響，反映出藏羊在食草咀嚼過程中，對同一類型牧草咀嚼規律性較強，證明以音頻數據研究藏羊食用規律具有可靠性。同一藏羊在人工喂食與自由牧食過程中平均單次咀嚼持續時間的規律和數值相當接近，均在0.39 s左右，即同一藏羊最小咀嚼持續時間單元(平均單次咀嚼時間)表現出較強的穩定性。

在人工喂食過程中，以音頻分析方法統計藏羊單口咀嚼持續時間內的咀嚼次數，結合單口食草重量，利用線性回歸方法可以確立藏羊單次咀嚼時間對應的最小食草量，這對自由牧食藏羊的食草能力研究具有重要的參考價值。人工喂食藏羊最小咀嚼持續時間單元(平均單次咀嚼時間)與最小咀嚼食用重量單元(平均單次食用重量)呈極顯著相關，表明在最小咀嚼持續時間單元趨于穩定的過程中，藏羊平均單次食草量也趨于穩定。由此推測，自由牧食藏羊全天食草量(不含藏羊反芻行為)可由從藏羊牧食音頻中提取的最小咀嚼持續時間和全天咀嚼次數組合估算。由于研究樣本數量較少，后續研究將繼續擴大樣本數量，且增加藏羊反芻行為觀測。