大數(shù)據(jù)技術(shù)在草牧業(yè)中的應(yīng)用淺析

曾兵，張文浚，尚盼盼，梅郝文，王寶全，劉舒琦，鄭玉倩，屈明好

（西南大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，重慶 402460）

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和信息的流通，人與人之間的交流更加密切，生活更加便捷，就在這樣科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)代背景下，大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生（黃輝等，2019）。大數(shù)據(jù)是一種種類多、體量大、存取速度快和應(yīng)用價(jià)值高的數(shù)據(jù)集合，在生產(chǎn)、技術(shù)、資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、流通、民生、政府等方面發(fā)揮著極為重要的作用。目前，大數(shù)據(jù)已成為一項(xiàng)重要的國(guó)家戰(zhàn)略，并受到各個(gè)領(lǐng)域的高度關(guān)注（中華人民共和國(guó)國(guó)務(wù)院，2015）。農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)特指大數(shù)據(jù)技術(shù)的理念、思想和技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。通過(guò)對(duì)大量農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速處理和綜合分析，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的潛在價(jià)值關(guān)系可為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)分析和決策的量化提供支持（侯彤瑜等，2019）。

草牧業(yè)是在傳統(tǒng)的畜牧業(yè)和草業(yè)基礎(chǔ)上提升的新型現(xiàn)代化生態(tài)草畜產(chǎn)業(yè)。在2014 年10 月召開(kāi)的草原工作專題研討會(huì)上，汪洋副總理采納了咨詢報(bào)告中“草牧業(yè)”的提法，隨后“草牧業(yè)”一詞被寫(xiě)入2015 年中央一號(hào)文件而廣泛傳播。我國(guó)作為草地資源大國(guó)，擁有草原面積近4 億hm2（吳重言等，2017）。作為我國(guó)極為重要的戰(zhàn)略資源，草地資源為農(nóng)牧區(qū)提供了重要的生產(chǎn)資料。但是我國(guó)草牧業(yè)的發(fā)展依舊面臨眾多難題（張龍和何忠偉，2017）。自古以來(lái)，我國(guó)的草原畜牧業(yè)大多依賴傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式和自然放牧進(jìn)行經(jīng)營(yíng)，大多依靠提高牲畜數(shù)量來(lái)提高經(jīng)濟(jì)收入。由于草原粗放經(jīng)營(yíng)的畜牧業(yè)，比較滯后的管理，低下的經(jīng)濟(jì)效益，使得草原資源受到嚴(yán)重破壞，生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重惡化，繼而嚴(yán)重阻礙了草牧業(yè)的發(fā)展（吳貴英等，2014）。此外，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與草牧業(yè)的發(fā)展之間還有很多差距，草牧業(yè)發(fā)展缺乏科技支持。

本文根據(jù)大數(shù)據(jù)的研究發(fā)展情況，闡述了大數(shù)據(jù)引入牧草生產(chǎn)的必要性以及大數(shù)據(jù)在草地資源管理、草產(chǎn)品加工和貿(mào)易、草原生態(tài)系統(tǒng)、牧草種質(zhì)資源研究和草食牲畜生產(chǎn)等領(lǐng)域的綜合應(yīng)用，并總結(jié)了大數(shù)據(jù)在牧草生產(chǎn)研究和推廣領(lǐng)域中的應(yīng)用潛力和挑戰(zhàn)（潘時(shí)常等，2016）。

1 將大數(shù)據(jù)引入草牧業(yè)的必要性

我國(guó)的草原面積占我國(guó)陸地總面積的41.7%，且草地種質(zhì)資源和類型多樣（畢友，2016），作為國(guó)家生態(tài)環(huán)境建設(shè)、畜牧業(yè)生產(chǎn)、園林綠化及國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分，草牧業(yè)已被越來(lái)越多的人們關(guān)注（辛?xí)云剑?018）。我國(guó)草地生態(tài)因過(guò)度放牧、粗放經(jīng)營(yíng)和氣候等因素，退化率已經(jīng)超過(guò)了90%，年均產(chǎn)草量下降了20%～50%，導(dǎo)致了嚴(yán)重的水土流失和沙塵暴等環(huán)境問(wèn)題（唐姝琴和胡冰川，2017）。目前，雖然我國(guó)已經(jīng)采取了退牧還草和保護(hù)草地等措施，但是政府仍然難以取得精確、即時(shí)的草地信息，缺乏科學(xué)管理和動(dòng)態(tài)調(diào)控的草地生產(chǎn)過(guò)程，缺乏有科技支撐的草地保護(hù)措施和建設(shè)任務(wù)（景文等，2019）。因此，草地退化現(xiàn)象依然十分嚴(yán)重。

在物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，依靠大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)可以用來(lái)監(jiān)測(cè)和獲取畜群動(dòng)態(tài)、布局和牧草的生長(zhǎng)發(fā)育、損耗等數(shù)據(jù)信息，完成草地資源的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和產(chǎn)值評(píng)估，解決草地資源管理和草地資源利用及自然災(zāi)害預(yù)測(cè)中的多種疑難問(wèn)題（侯亮和王新棟，2018）。草地畜牧業(yè)經(jīng)營(yíng)效率的提高和草牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展都離不開(kāi)大數(shù)據(jù)技術(shù)（顧戈琦，2018）。在大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，草牧業(yè)需要乘著大數(shù)據(jù)時(shí)代的東風(fēng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)信息化（孫忠富等，2013）。通過(guò)利用大數(shù)據(jù)技術(shù)驅(qū)動(dòng)草牧業(yè)生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)型升級(jí)，將會(huì)使草牧業(yè)在經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益等方面獲得進(jìn)一步提升（李秀峰等，2014）。

2 大數(shù)據(jù)在草牧業(yè)中的應(yīng)用

2.1 大數(shù)據(jù)在草地資源管理中的應(yīng)用 草地是山水林田湖草生命共同體的重要組成部分。草地管理的目的是對(duì)草地資源進(jìn)行科學(xué)開(kāi)發(fā)和合理利用（內(nèi)蒙古自治區(qū)綠委辦，2010）。圍繞大規(guī)模、類型豐富的草地資源大數(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)，重點(diǎn)對(duì)草地植被生物產(chǎn)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、對(duì)草地植物物候期進(jìn)行觀察，并進(jìn)行分析處理，通過(guò)相應(yīng)的計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)功能模塊，對(duì)草地空間進(jìn)行規(guī)劃和合理使用，使草地資源得到更加科學(xué)、高效、便捷和合理的利用與管理（王召明等，2016）。這類應(yīng)用已經(jīng)由國(guó)家農(nóng)業(yè)農(nóng)村部和國(guó)家林業(yè)與草原局在幾年前開(kāi)始實(shí)施，并且在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息化、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)草業(yè)資源、模擬草地生產(chǎn)系統(tǒng)、制定策略和技術(shù)支持等方面取得了快速進(jìn)展（藺旭東等，2016）。

隨著傳感器制造技術(shù)的發(fā)展，傳感器識(shí)別能力迅速提高。草地監(jiān)測(cè)指標(biāo)由單純的生物量、覆蓋度等綠度表觀指標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)椴莸刭|(zhì)量、健康診斷等“質(zhì)量”指標(biāo)，尤其在草地遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)方面，過(guò)去低分辨率遙感數(shù)據(jù)影像上影跡模糊，難以監(jiān)測(cè)的小植物在新一代“高分”遙感數(shù)據(jù)圖像上變得清晰可見(jiàn)，大大拓寬了草地資源監(jiān)測(cè)范圍（周?chē)?guó)民，2019；王文生和郭雷風(fēng)，2016；宋長(zhǎng)青等，2016；柳平增，2015；任繼周等，1996）。依托牧草物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，將全國(guó)的土壤、氣候、地形等條件收集起來(lái)（孫海龍，2016）。只有掌握準(zhǔn)確的草地資源數(shù)據(jù)，才能制定合理的放牧強(qiáng)度、選擇合適的畜禽種類、確定最好的放牧?xí)r間和正確的畜群分布，從而取得更好的經(jīng)濟(jì)效益（王文生和郭雷風(fēng)，2016）。

2.2 大數(shù)據(jù)在草產(chǎn)品加工和貿(mào)易領(lǐng)域的應(yīng)用隨著我國(guó)草牧業(yè)的不斷發(fā)展，草產(chǎn)品高效加工和貿(mào)易成為關(guān)鍵，特別是2019 年非洲豬瘟對(duì)我國(guó)畜牧行業(yè)造成的巨大打擊，人們?cè)絹?lái)越意識(shí)到草產(chǎn)品高效加工和貿(mào)易的重要性（屈冬玉，2015）。物聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)+草產(chǎn)品供銷(xiāo)的結(jié)合，可提高草產(chǎn)品從生產(chǎn)到利用的有機(jī)銜接，實(shí)現(xiàn)草產(chǎn)品全程追溯，確保產(chǎn)品質(zhì)量安全（李濤，2016）。打造綜合性飼料交易平臺(tái)，可以有效解決飼草生產(chǎn)供應(yīng)過(guò)程中信息不對(duì)稱、資金短缺、儲(chǔ)存不合理、交易不合規(guī)、運(yùn)輸成本貴等問(wèn)題。既可以穩(wěn)定飼草供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)信息共享，完善飼草供應(yīng)系統(tǒng)，構(gòu)建良性渠道（王小兵和康春鵬，2018）。又可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上交易，讓牧民更直觀地了解草牧業(yè)市場(chǎng)的發(fā)展變化。通過(guò)簡(jiǎn)單的操作，實(shí)現(xiàn)在線交易，大大減少了貿(mào)易程序和費(fèi)用，提高了交易效率（謝江林，2015）。利用大數(shù)據(jù)對(duì)市場(chǎng)的供需趨勢(shì)以及價(jià)格變化的分析，企業(yè)能夠及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)和貿(mào)易計(jì)劃，有效保證草產(chǎn)品加工和貿(mào)易的良性發(fā)展（包山虎等，2012）。

2.3 大數(shù)據(jù)在草原生態(tài)系統(tǒng)的綜合應(yīng)用 目前在草原生態(tài)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和管理中，大數(shù)據(jù)技術(shù)已經(jīng)得到了綜合的應(yīng)用。隨著遙感和地理信息技術(shù)的研發(fā)和普及，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)草地生態(tài)系統(tǒng)從以前傳統(tǒng)的地面監(jiān)測(cè)發(fā)展成為數(shù)字化監(jiān)測(cè)，依靠不同的遙感平臺(tái)和傳感器開(kāi)展了許多預(yù)測(cè)草地生產(chǎn)力、自然災(zāi)害、草地退化等方面的工作（李立睿和仲華，2016）。草原生態(tài)系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)平臺(tái)是建立在生態(tài)系統(tǒng)基礎(chǔ)上的，調(diào)查并分析了草原“人、畜、草、氣、土、水”等因素的規(guī)律和特點(diǎn)。依托衛(wèi)星體系實(shí)時(shí)更新各類數(shù)據(jù)與監(jiān)管各地現(xiàn)有草場(chǎng)狀況，囊括了調(diào)查草地資源、更新草地環(huán)境信息動(dòng)態(tài)、監(jiān)測(cè)與評(píng)估草地生產(chǎn)、生態(tài)和災(zāi)害信息等。以技術(shù)為主要驅(qū)動(dòng)力，促進(jìn)牧草產(chǎn)業(yè)更新?lián)Q代（唐斌，2017），為生態(tài)修復(fù)和生態(tài)發(fā)展提供技術(shù)支撐。

2.4 大數(shù)據(jù)在牧草種質(zhì)資源研究中的應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)還應(yīng)用于牧草種質(zhì)資源的研究。我國(guó)研究牧草種質(zhì)資源的工作起步較晚，資源收集、篩選、鑒別、保存和利用的觀測(cè)項(xiàng)目、測(cè)試方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有一致性，與國(guó)際接軌有一定的困難，這不利于提高牧草種質(zhì)資源的準(zhǔn)確性。目前我國(guó)規(guī)定了紫花苜蓿等牧草種質(zhì)資源的描述符號(hào)，以設(shè)立一個(gè)統(tǒng)一且規(guī)范的苜蓿種質(zhì)資源信息數(shù)據(jù)庫(kù)，以便于共享和利用紫花苜蓿種質(zhì)資源的信息和實(shí)物，同時(shí)也為從業(yè)者提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)（張浩然等，2014）。

2.5 大數(shù)據(jù)在草食牲畜生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.5.1 草食畜禽品種信息 在草食畜牧產(chǎn)業(yè)中，草食畜禽品種直接關(guān)系到畜產(chǎn)品的質(zhì)量和效益。在畜牧業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)中，畜禽品種數(shù)據(jù)是一個(gè)重要組成部分。在許多畜牧信息網(wǎng)站中，都設(shè)置了畜禽品種窗口，包含了各種畜禽的品種信息，如豬的培育品種、家禽地方品種等（任繼周等，1993）。

2.5.2 生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)信息 畜牧企業(yè)聘用了采集信息、分析數(shù)據(jù)的技術(shù)人員，越來(lái)越重視搜集和分析動(dòng)物疫病防控信息、動(dòng)物品種培育信息、養(yǎng)殖管理信息、質(zhì)量追溯信息等各種類型的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)信息，使畜牧場(chǎng)的經(jīng)營(yíng)策略更加科學(xué)化（溫孚江和宋長(zhǎng)青，2017）。

2.5.3 養(yǎng)殖場(chǎng)信息 畜牧場(chǎng)場(chǎng)主信息、地理位置、養(yǎng)殖規(guī)模、養(yǎng)殖品種、糞污處理設(shè)施設(shè)備運(yùn)行情況等畜牧場(chǎng)信息對(duì)于畜牧業(yè)的主管行政部門(mén)來(lái)說(shuō)十分重要。大數(shù)據(jù)為畜牧業(yè)的監(jiān)督管理服務(wù)和制定一系列政策提供了參考（李輝和張標(biāo)，2019）。

2.5.4 畜產(chǎn)品市場(chǎng)信息 大數(shù)據(jù)可以指導(dǎo)畜牧業(yè)從業(yè)者制定生產(chǎn)和銷(xiāo)售策略。通過(guò)對(duì)畜產(chǎn)品養(yǎng)殖和銷(xiāo)售的規(guī)劃，可以盡可能地降低生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)和經(jīng)濟(jì)損失（許世衛(wèi)，2018）。可依據(jù)市場(chǎng)行情變化，顯示現(xiàn)階段的養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益情況。畜產(chǎn)品的存欄和出欄情況、畜產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)等都會(huì)影響市場(chǎng)的行情。在畜產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)中，都包含了全球的市場(chǎng)、飼料和飼料原料的動(dòng)態(tài)、畜產(chǎn)品加工、畜產(chǎn)品銷(xiāo)售等畜產(chǎn)品生產(chǎn)和畜產(chǎn)品市場(chǎng)的供求信息，可以對(duì)整個(gè)畜產(chǎn)品的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析并且可視化，預(yù)估市場(chǎng)規(guī)律，引導(dǎo)畜牧業(yè)行業(yè)人員采取更加合理的經(jīng)營(yíng)銷(xiāo)售策略（陳全功，1992）。

2.5.5 評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)動(dòng)物疫病的流行趨勢(shì) 利用大數(shù)據(jù)并根據(jù)動(dòng)物疫病流行的現(xiàn)狀和趨勢(shì)，可有效地采集、分析、處理各種動(dòng)物疫病流行數(shù)據(jù)等，綜合集成防疫等信息，對(duì)疫情性質(zhì)加以判斷，并得出準(zhǔn)確的預(yù)警信息，及時(shí)采取應(yīng)急方法，提高防控動(dòng)物疫病工作的效率及精準(zhǔn)度（孫丙宇，2018）和防控動(dòng)物疫病的積極性及主動(dòng)性，有效促進(jìn)該產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，為養(yǎng)殖者提供規(guī)劃指導(dǎo)服務(wù)，提升工作人員的技術(shù)水平，真正滿足疫病防控工作的科技需要（朱文韜和朱禮龍，2017）。

3 展望

總的來(lái)說(shuō)，在建設(shè)生態(tài)文明和大數(shù)據(jù)高速發(fā)展的時(shí)代，農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)已逐漸成為未來(lái)草原生態(tài)文明建設(shè)和草牧業(yè)發(fā)展的熱門(mén)話題（李俊清等，2016）。草牧業(yè)作為農(nóng)業(yè)的重要組成部分，大數(shù)據(jù)技術(shù)被廣泛引入其發(fā)展已成必然趨勢(shì)。將大數(shù)據(jù)技術(shù)引入牧草生產(chǎn)中不僅可以提高牧草生產(chǎn)效率還可以減少勞動(dòng)力消耗，這對(duì)草牧業(yè)的發(fā)展起著重要的推動(dòng)作用（尹衍雨等，2018）。目前，蒙草集團(tuán)、伊利資源集團(tuán)等國(guó)內(nèi)草牧業(yè)企業(yè)已將大數(shù)據(jù)應(yīng)用于畜牧產(chǎn)品貿(mào)易和草原生態(tài)建設(shè)等多個(gè)方面（林昕，2015）。此外，草地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)的建立還可以補(bǔ)救和搜集草地?cái)?shù)據(jù)，整理分析全球的草地監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（譚長(zhǎng)國(guó)，2016）。將大數(shù)據(jù)引入草地和畜牧業(yè)不僅能監(jiān)測(cè)和評(píng)估區(qū)域內(nèi)草地的生態(tài)、生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)，指導(dǎo)草業(yè)的可持續(xù)發(fā)展（樊俊梅等，2017），還能管理草地的生產(chǎn)過(guò)程，將生產(chǎn)投入、產(chǎn)出和效益最優(yōu)化（李源和謝楠，2010）。我國(guó)大數(shù)據(jù)在草牧業(yè)研發(fā)和推廣領(lǐng)域中的應(yīng)用研究已取得了眾多進(jìn)步，為草業(yè)信息化、草業(yè)科學(xué)化、草業(yè)現(xiàn)代化提供了技術(shù)保障（于萌等，2016）。

通過(guò)草業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提高社會(huì)生產(chǎn)力和經(jīng)濟(jì)效益，是大數(shù)據(jù)技術(shù)和草牧業(yè)結(jié)合的最終目的，只有推廣應(yīng)用才能使草業(yè)管理技術(shù)得到創(chuàng)新（劉勍等，2017）。大數(shù)據(jù)在草牧業(yè)研究和推廣領(lǐng)域中的應(yīng)用仍具有很大潛力（韋京城，2019）。在如今飛速發(fā)展的信息化時(shí)代，大數(shù)據(jù)技術(shù)作為一種戰(zhàn)略資源，被運(yùn)用于各個(gè)領(lǐng)域并且為行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)提供巨大的助力（曾兵等，2020）。大數(shù)據(jù)時(shí)代，牧草生產(chǎn)的信息化將有力推動(dòng)草牧業(yè)向著管理科學(xué)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、資源環(huán)境友好、效益顯著等方面升級(jí)轉(zhuǎn)型（許世衛(wèi)等，2015）。利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對(duì)牧草生產(chǎn)信息數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行有效的開(kāi)發(fā)利用，助推草牧業(yè)科學(xué)發(fā)展，增強(qiáng)相關(guān)草產(chǎn)品市場(chǎng)預(yù)測(cè)判斷準(zhǔn)確率，并實(shí)時(shí)更新牧草生產(chǎn)技術(shù)，及時(shí)提出牧草生產(chǎn)的生態(tài)預(yù)警、草產(chǎn)品的質(zhì)量安全預(yù)警，才能真正以信息化助推牧草生產(chǎn)現(xiàn)代化。