新疆地区规模奶牛场机械化、智能化、信息化现状调研报告

文/彭 华 刘继芳 韩书庆 卢昌文，2 杨继业 郑 立

（1 中国农业科学院农业信息研究所；2 西南大学；3 河南牧业经济学院）

奶牛养殖机械化，从广义上讲，包括饲草的种植、收获、加工、储运，饲料配制、投放，挤奶，牛奶的储藏、运输，饲后粪便污物处理，以及助产、育牛、日常管理等环节的机械作业及自动化管理[1]。而奶牛养殖智能化与信息化几乎同步发展，奶牛养殖信息化是指在奶牛养殖环节不断推广和全面应用现代科学技术、信息技术与智能工具，实现奶牛养殖的科学化、信息化和智能化的过程[2]，包括发情监测系统、饲料配方软件、牧场数据化管理软件、TMR饲喂监控系统、分群管理系统、电子识别系统、生鲜乳收购站和运输车管理系统、环境监控系统等的应用[3～6]。本课题组于2018年8月前往新疆昌吉、石河子、五家渠等地区对当地的9 家规模奶牛场进行了调研，主要了解奶牛场在饲喂、挤奶、生鲜乳交售、粪污处理等方面机械化、智能化、信息化的应用情况，以期为政府制定相关政策、企业开发市场及科研机构研发相关设备提供科学参考。

1 基本情况

新疆属于典型的温带大陆性干旱气候，降水稀少、蒸发强烈，年均降水量154.8 毫米，全年日照时间平均2 600～3 400 小时，居全国第二位。土地资源丰富，现有耕地7 600 多万亩，人均占有耕地3.45亩，为全国平均水平的2.6 倍[7]。

2016年，新疆地区奶牛存栏达到209.5 万头[8]，产奶量156.08万吨[9]。

调研的9 家奶牛养殖场中，按规模（存栏量500 头以下为小型养殖场，501～1 000 头为中型养殖场，1 000 头以上为大型养殖场）划分[10]，小型奶牛场1 家，中型奶牛场3 家，大型奶牛场5 家；各奶牛场均采用散栏饲养；按养殖场的企业性质划分，其中国营5 家，私营4 家。

2 机械化、智能化、信息化现状

2.1 饲料的种植、收获、加工、储运

青贮玉米种植、收获、加工、储运方面全面实现机械化。调研的9 家奶牛场中，有7 家与种植大户签订协议种植，有2 家流转土地自行种植。与种植大户协议方面，养殖场推荐种植大户使用种植品种，规定了玉米的切割长度、收割时间，种植大户青贮玉米种植面积均在百亩以上，在种植、收割方面均应用了机械化操作。青贮的制作方面，奶牛场采用与专业公司合作的方式，种植大户自行购置或租用收割设备收割青贮玉米，粉碎后运至奶牛场，奶牛场租用大型铲车对青贮进行压实，在压实的同时喷洒青贮剂提高青贮效果，青贮剂主要采用喷雾机单独喷洒，压一层喷一层。大部分奶牛场青贮窖按照奶牛场需要量的150%进行建设，按一年半的使用量进行贮存。

2.2 饲料的配制及饲喂

在饲料的配制及饲喂方面，调研的9 家奶牛场均实现了机械化，部分奶牛场实现了信息化、智能化。9 家奶牛场全部应用TMR（全混合日粮），其中8 家使用牵引式TMR搅拌车，1 家使用固定式TMR搅拌车。使用固定式的原因主要是奶牛场规模较小，只有2 栋牛舍，牛舍间距也较近，牵引式搅拌车耗油量较大，使用固定式搅拌车用传输带传送至翻斗式拖拉机，再运至牛舍，耗油量较小。TMR搅拌车的品牌主要有丹麦GOKE、法国SEKO、KUHN、DUNKER，大部分为进口品牌，只有少数奶牛场采用国产组装车。牵引式TMR搅拌机一般原装进口，车头购买国产品牌。在青贮的取料方面，8 家采用青贮取料机取料（图1），1 家采用铲车取料。在苜蓿的使用方面，调研的奶牛场均饲喂新疆本地产苜蓿，蛋白质含量在13%～18%，配料时，用铲车转入搅拌车切割搅拌（图2）。

使用牵引式TMR搅拌车的8 家奶牛场全部应用精料补充料自动投料塔（图3），原因主要是由于奶牛场的专业化分工比较明确，奶牛场主要负责饲喂，配方制作交由专业的饲料公司，为方便配料，同时也作为精料补充料营销的一种手段，饲料公司为长期使用公司饲料的奶牛场免费安装精料补充料塔。8 家奶牛场使用的精料补充料品牌主要有普瑞纳、天康生物以及西部牧业。私营奶牛场主要使用普瑞纳和天康生物的饲料，国营奶牛场主要使用集团公司的饲料。

图1 利用青贮取料机取青贮料

图2 利用铲车将苜蓿转入TMR搅拌车

9 家奶牛场均应用了精准饲喂系统，品牌主要有银川奥特、科湃腾、国科司达特、南京丰顿等，可以实时记录和指导TMR搅拌车配料和投料全过程，进而实现奶牛饲喂的智能化管理，并提高理论配方、搅拌配方、采食配方的一致性。

2.3 挤奶操作

调研的9 家奶牛场均采用集中挤奶方式进行机械化挤奶，其中1 家采用鱼骨式挤奶机，6 家采用并列式挤奶机，2 家采用转盘式挤奶机（图4）。挤奶设备大部分使用进口品牌，其中3 家使用日本ORION，1 家使用丹麦萨科SAC，3 家使用利拉伐，1 家使用GEA，仅1 家使用国产品牌广州万日。在挤奶管理方面，5 家奶牛场能够利用电子流量计配合电子耳标进行产奶量的自动记录，其余4 家均采用读取挤奶设备上的量杯获取产奶量记录。有3 家奶牛场应用电子项圈进行发情监测，但其中1 家由于设备公司后续维护不够已停止使用。

图3 某奶牛场安装的精料补充料自动投料塔

图4 挤奶机类型

2.4 生鲜乳质量安全追溯

生鲜乳质量安全追溯的智能化、信息化、机械化主要体现在以下几个方面：

一是采用自动检测设备检测生鲜乳中抗生素、黄曲霉毒素及其它违禁添加物。乳品加工企业要求奶牛场在出厂前对每批奶进行检测，并规定了一些必检指标。鲜奶运至乳品加工企业后，乳品企业还要采集奶样对每批奶进行严格检测。同时，奶牛场需留样，以便追溯牛奶质量。一旦乳品加工企业检测出现问题，奶牛场将受到停奶3 天或大额度罚款的处罚。为了避免受到处罚，奶牛场采取各种措施避免问题奶进入奶罐。小型奶牛场在病牛圈或产房用移动式挤奶机将病牛或分娩后7 天内的奶挤到小奶罐中，病牛奶弃掉，初乳喂犊牛。大型奶牛场的操作是，有小型奶厅的在小型奶厅挤奶，没有小型奶厅的在奶厅所有牛挤完奶之后再挤病牛。注射抗生素的奶牛一般要求在休药期结束后奶样检测合格才能进入奶厅挤奶，但个别乳品加工企业要求所有注射过抗生素的奶牛必须在20 天的休药期后奶样检测合格才能进入奶厅挤奶。同时，严格按照规定对每批奶进行检测。由于检测项目和频次较多，奶牛场购置检测试剂盒及相关自动检测设备进行检测。

二是储奶间安装摄像头。为随时监控储奶间的情况，奶牛场在储奶间安装摄像头，并将摄像头对准储奶罐入口。储奶罐入口上锁，由专人保管，挤奶时打开，挤奶结束后锁上。部分奶牛场的摄像头还与乳品加工企业联网，供企业监控储奶间情况。

三是运奶车安装定位系统及摄像头（图5）。乳品加工企业通常对牛奶挤出后到达加工厂的时间有严格要求，有的还规定行车路线，奶罐出口和入口均进行铅封。运奶车有3 种类型：第一种是奶牛场自行购置并雇佣人员送奶，交售给蒙牛的奶牛场主要采用此种形式；第二种是第三方机构提供，由奶牛场和乳品企业共同负担运奶费用；第三种是乳品企业提供。运奶车上普遍安装有视频和定位系统，视频主要用来监测司机的活动，定位系统主要用来监测运奶车的行车路线。当运奶车出现异常情况，需出具摄像头和定位系统监测结果向乳品企业说明原因。

图5 运奶车

2.5 粪污收集处理

在奶厅清粪环节，9 家奶牛场均采用高压水枪冲粪；在牛舍清粪环节，4 家奶牛场采用智能化清粪系统清粪，4 家奶牛场采用铲车清粪，1 家奶牛场采用人工清粪。采用智能化清粪系统的奶牛场，利用链条形式，以电机为动力，带动刮板最终把牛舍内的粪污集中收集到粪渠内（图6），再利用地下管渠输送到粪污处理区，对牛粪进行干湿分离后，粪渣堆积发酵后晾干回填卧床，部分污水回冲粪沟。采用铲车清粪的奶牛场，部分是由于牛舍建造时间较长，改造为机械刮粪板清粪投资太大；部分是由于养殖规模较小，改用机械刮粪板人工投入并未减少；部分则认为机械刮板存在易坏，维修成本高，刮粪板在运行过程中易使牛蹄受伤，新疆地区冬天寒冷异常，刮粪板冻结后无法进行清粪处理等诸多缺点。采用人工清粪的奶牛场，牛只大部分时间在运动场活动，圈舍主要供牛补饲，粪污产生量小。有2 家奶牛场采用大跨度牛舍建造，未建设运动场，其余7 家奶牛场定期对运动场进行深翻，以便牛只躺卧舒适。

图6 自动刮粪板清粪

3 存在问题

3.1 关键设备国产使用率普遍不高

从调研的结果看，在TMR搅拌机、挤奶机等奶牛养殖关键设备的使用上，调研的奶牛场主要使用进口设备。原因主要有：一是可能与新疆地区的奶牛场以国营奶牛场为主，资金实力较为雄厚，设备以进口为主，奶牛养殖的区域示范性作用较强，受其影响，私营奶牛场也普遍使用进口设备；二是可能与国产设备质量良莠不齐，维修成本高有关。

3.2 信息化、智能化设备应用领域不平衡

在饲喂环节的信息化、智能化设备应用较为普遍，如饲料配方软件、TMR饲喂监控系统等，而在发情监测系统、分群管理系统、电子识别系统、环境监控系统等方面应用较少。原因主要有：一是在饲喂环节投入智能化、信息化设备的节本增效作用明显。奶牛场购置TMR搅拌车后，另外支出20 万元左右便可安装一套功能较为齐全的TMR精准饲喂系统，该系统包括TMR车载数据终端系统、装料车数据终端系统和数据管理系统[11]，该系统的引入一方面可以最大限度地保证每头奶牛能够按照预期设定的营养目标采食并实现高产，另一方面，可以通过该系统的实时监控数据考核操作人员，减少饲料浪费，降低牧场管理成本[3]。二是发情监测系统、分群管理系统、电子识别系统的安装投入成本较高，短时期内难看到效益，大部分牧场计算机水平较高的人员配备不足。此外，虽然环境监控系统的投入成本不高，调研的9 家奶牛场中仅有2 家奶牛场的牛舍配备了环境控制装置，该系统能发挥其作用。

图7 安装在牛舍的传感器设备及实时监测数据

3.3 资金投入不足

奶牛养殖机械化、智能化、信息化设备前期投入费用较高，奶牛场尤其是私营企业的自有资金有限，限制了奶牛养殖向较高层次发展。再加上近两年奶价较低，很多奶牛场处于盈亏边缘，难有资金投入。

4 政策建议

4.1 多措并举，加大对机械化、信息化、智能化的资金支持

奶牛养殖业机械化、智能化、信息化水平的提升需要资金保障，一方面，国家或新疆地区应试点推广养殖企业机械化、智能化、信息化装备的专项政策补贴，全面提高企业的机械化、信息化、智能化装备水平；另一方面，扩大融资渠道，引导乳品加工企业投资牧场机械化、信息化、智能化装备，提高奶源和乳制品质量，同时，引导社会资本参与奶牛养殖机械化、智能化、信息化建设。

4.2 加大科技投入，积极开发和引进推广先进技术和设备

坚持自主研制开发和引进国外先进技术装备相结合的方针，加强同国外技术先进的畜牧机械制造公司进行合作与交流，引进先进的奶牛养殖机械化、信息化、智能化装备，结合国情及时转化生产，走联合发展之路，从而提高我国奶牛养殖机械化、信息化、智能化整体水平。

4.3 加强示范基地建设，发挥示范带动效应

针对一些智能化、信息化设备，应选择一些应用积极性高的养殖场进行推广，并指导其应用，使奶牛场真切体会到智能化、信息化设备应用对提高管理水平、节本增效所起到的积极作用，进而扩大其推广应用范围。新疆地区冬季极度严寒，为了减少奶牛冷应激，冬季牛只长期关在密闭的牛舍中，通过开关门窗达到通风目的。由于人长时间处于高浓度氨气环境中，容易产生嗅觉迟钝，不能准确判定氨气浓度是否超标，而本课题组研制开发的环境控制物联网设备（图7），主要利用传感器技术适时监测牛舍的空气温度、湿度、氨气浓度等指标，利用设备智能化检测结果指导奶牛场进行通风管理，进而减少人为感知产生的误差。