大数据技术在草牧业中的应用浅析

曾兵，张文浚，尚盼盼，梅郝文，王宝全，刘舒琦，郑玉倩，屈明好

（西南大学动物科学技术学院，重庆 402460）

随着科学技术的发展和信息的流通，人与人之间的交流更加密切，生活更加便捷，就在这样科学技术飞速发展的时代背景下，大数据技术应运而生（黄辉等，2019）。大数据是一种种类多、体量大、存取速度快和应用价值高的数据集合，在生产、技术、资源、环境、经济、流通、民生、政府等方面发挥着极为重要的作用。目前，大数据已成为一项重要的国家战略，并受到各个领域的高度关注（中华人民共和国国务院，2015）。农业大数据特指大数据技术的理念、思想和技术在农业领域的应用。通过对大量农业数据进行快速处理和综合分析，发现数据之间的潜在价值关系可为实现农业分析和决策的量化提供支持（侯彤瑜等，2019）。

草牧业是在传统的畜牧业和草业基础上提升的新型现代化生态草畜产业。在2014 年10 月召开的草原工作专题研讨会上，汪洋副总理采纳了咨询报告中“草牧业”的提法，随后“草牧业”一词被写入2015 年中央一号文件而广泛传播。我国作为草地资源大国，拥有草原面积近4 亿hm2（吴重言等，2017）。作为我国极为重要的战略资源，草地资源为农牧区提供了重要的生产资料。但是我国草牧业的发展依旧面临众多难题（张龙和何忠伟，2017）。自古以来，我国的草原畜牧业大多依赖传统的生产方式和自然放牧进行经营，大多依靠提高牲畜数量来提高经济收入。由于草原粗放经营的畜牧业，比较滞后的管理，低下的经济效益，使得草原资源受到严重破坏，生态环境严重恶化，继而严重阻碍了草牧业的发展（吴贵英等，2014）。此外，科学技术的进步与草牧业的发展之间还有很多差距，草牧业发展缺乏科技支持。

本文根据大数据的研究发展情况，阐述了大数据引入牧草生产的必要性以及大数据在草地资源管理、草产品加工和贸易、草原生态系统、牧草种质资源研究和草食牲畜生产等领域的综合应用，并总结了大数据在牧草生产研究和推广领域中的应用潜力和挑战（潘时常等，2016）。

1 将大数据引入草牧业的必要性

我国的草原面积占我国陆地总面积的41.7%，且草地种质资源和类型多样（毕友，2016），作为国家生态环境建设、畜牧业生产、园林绿化及国家经济发展的重要组成部分，草牧业已被越来越多的人们关注（辛晓平，2018）。我国草地生态因过度放牧、粗放经营和气候等因素，退化率已经超过了90%，年均产草量下降了20%～50%，导致了严重的水土流失和沙尘暴等环境问题（唐姝琴和胡冰川，2017）。目前，虽然我国已经采取了退牧还草和保护草地等措施，但是政府仍然难以取得精确、即时的草地信息，缺乏科学管理和动态调控的草地生产过程，缺乏有科技支撑的草地保护措施和建设任务（景文等，2019）。因此，草地退化现象依然十分严重。

在物联网和互联网的基础上，依靠大数据和人工智能技术的农业大数据可以用来监测和获取畜群动态、布局和牧草的生长发育、损耗等数据信息，完成草地资源的实时监测和产值评估，解决草地资源管理和草地资源利用及自然灾害预测中的多种疑难问题（侯亮和王新栋，2018）。草地畜牧业经营效率的提高和草牧业的可持续发展都离不开大数据技术（顾戈琦，2018）。在大数据时代背景下，草牧业需要乘着大数据时代的东风，实现生产信息化（孙忠富等，2013）。通过利用大数据技术驱动草牧业生产模式的转型升级，将会使草牧业在经济效益、社会效益和生态效益等方面获得进一步提升（李秀峰等，2014）。

2 大数据在草牧业中的应用

2.1 大数据在草地资源管理中的应用 草地是山水林田湖草生命共同体的重要组成部分。草地管理的目的是对草地资源进行科学开发和合理利用（内蒙古自治区绿委办，2010）。围绕大规模、类型丰富的草地资源大数据构建数据库，重点对草地植被生物产量进行统计、对草地植物物候期进行观察，并进行分析处理，通过相应的计算机统计功能模块，对草地空间进行规划和合理使用，使草地资源得到更加科学、高效、便捷和合理的利用与管理（王召明等，2016）。这类应用已经由国家农业农村部和国家林业与草原局在几年前开始实施，并且在基础数据信息化、动态监测草业资源、模拟草地生产系统、制定策略和技术支持等方面取得了快速进展（蔺旭东等，2016）。

随着传感器制造技术的发展，传感器识别能力迅速提高。草地监测指标由单纯的生物量、覆盖度等绿度表观指标转变为草地质量、健康诊断等“质量”指标，尤其在草地遥感监测技术方面，过去低分辨率遥感数据影像上影迹模糊，难以监测的小植物在新一代“高分”遥感数据图像上变得清晰可见，大大拓宽了草地资源监测范围（周国民，2019；王文生和郭雷风，2016；宋长青等，2016；柳平增，2015；任继周等，1996）。依托牧草物联网系统，将全国的土壤、气候、地形等条件收集起来（孙海龙，2016）。只有掌握准确的草地资源数据，才能制定合理的放牧强度、选择合适的畜禽种类、确定最好的放牧时间和正确的畜群分布，从而取得更好的经济效益（王文生和郭雷风，2016）。

2.2 大数据在草产品加工和贸易领域的应用随着我国草牧业的不断发展，草产品高效加工和贸易成为关键，特别是2019 年非洲猪瘟对我国畜牧行业造成的巨大打击，人们越来越意识到草产品高效加工和贸易的重要性（屈冬玉，2015）。物联网+大数据+草产品供销的结合，可提高草产品从生产到利用的有机衔接，实现草产品全程追溯，确保产品质量安全（李涛，2016）。打造综合性饲料交易平台，可以有效解决饲草生产供应过程中信息不对称、资金短缺、储存不合理、交易不合规、运输成本贵等问题。既可以稳定饲草供应，实现信息共享，完善饲草供应系统，构建良性渠道（王小兵和康春鹏，2018）。又可以实现网上交易，让牧民更直观地了解草牧业市场的发展变化。通过简单的操作，实现在线交易，大大减少了贸易程序和费用，提高了交易效率（谢江林，2015）。利用大数据对市场的供需趋势以及价格变化的分析，企业能够及时调整生产和贸易计划，有效保证草产品加工和贸易的良性发展（包山虎等，2012）。

2.3 大数据在草原生态系统的综合应用 目前在草原生态系统的监测和管理中，大数据技术已经得到了综合的应用。随着遥感和地理信息技术的研发和普及，动态监测草地生态系统从以前传统的地面监测发展成为数字化监测，依靠不同的遥感平台和传感器开展了许多预测草地生产力、自然灾害、草地退化等方面的工作（李立睿和仲华，2016）。草原生态系统的大数据平台是建立在生态系统基础上的，调查并分析了草原“人、畜、草、气、土、水”等因素的规律和特点。依托卫星体系实时更新各类数据与监管各地现有草场状况，囊括了调查草地资源、更新草地环境信息动态、监测与评估草地生产、生态和灾害信息等。以技术为主要驱动力，促进牧草产业更新换代（唐斌，2017），为生态修复和生态发展提供技术支撑。

2.4 大数据在牧草种质资源研究中的应用大数据技术还应用于牧草种质资源的研究。我国研究牧草种质资源的工作起步较晚，资源收集、筛选、鉴别、保存和利用的观测项目、测试方法和评价标准没有一致性，与国际接轨有一定的困难，这不利于提高牧草种质资源的准确性。目前我国规定了紫花苜蓿等牧草种质资源的描述符号，以设立一个统一且规范的苜蓿种质资源信息数据库，以便于共享和利用紫花苜蓿种质资源的信息和实物，同时也为从业者提供精准的数据（张浩然等，2014）。

2.5 大数据在草食牲畜生产中的应用

2.5.1 草食畜禽品种信息 在草食畜牧产业中，草食畜禽品种直接关系到畜产品的质量和效益。在畜牧业大数据平台中，畜禽品种数据是一个重要组成部分。在许多畜牧信息网站中，都设置了畜禽品种窗口，包含了各种畜禽的品种信息，如猪的培育品种、家禽地方品种等（任继周等，1993）。

2.5.2 生产经营信息 畜牧企业聘用了采集信息、分析数据的技术人员，越来越重视搜集和分析动物疫病防控信息、动物品种培育信息、养殖管理信息、质量追溯信息等各种类型的生产经营信息，使畜牧场的经营策略更加科学化（温孚江和宋长青，2017）。

2.5.3 养殖场信息 畜牧场场主信息、地理位置、养殖规模、养殖品种、粪污处理设施设备运行情况等畜牧场信息对于畜牧业的主管行政部门来说十分重要。大数据为畜牧业的监督管理服务和制定一系列政策提供了参考（李辉和张标，2019）。

2.5.4 畜产品市场信息 大数据可以指导畜牧业从业者制定生产和销售策略。通过对畜产品养殖和销售的规划，可以尽可能地降低生产风险和经济损失（许世卫，2018）。可依据市场行情变化，显示现阶段的养殖经济效益情况。畜产品的存栏和出栏情况、畜产品质量安全风险等都会影响市场的行情。在畜产品数据库中，都包含了全球的市场、饲料和饲料原料的动态、畜产品加工、畜产品销售等畜产品生产和畜产品市场的供求信息，可以对整个畜产品的数据进行整理分析并且可视化，预估市场规律，引导畜牧业行业人员采取更加合理的经营销售策略（陈全功，1992）。

2.5.5 评价预测动物疫病的流行趋势 利用大数据并根据动物疫病流行的现状和趋势，可有效地采集、分析、处理各种动物疫病流行数据等，综合集成防疫等信息，对疫情性质加以判断，并得出准确的预警信息，及时采取应急方法，提高防控动物疫病工作的效率及精准度（孙丙宇，2018）和防控动物疫病的积极性及主动性，有效促进该产业的健康发展，为养殖者提供规划指导服务，提升工作人员的技术水平，真正满足疫病防控工作的科技需要（朱文韬和朱礼龙，2017）。

3 展望

总的来说，在建设生态文明和大数据高速发展的时代，农业大数据已逐渐成为未来草原生态文明建设和草牧业发展的热门话题（李俊清等，2016）。草牧业作为农业的重要组成部分，大数据技术被广泛引入其发展已成必然趋势。将大数据技术引入牧草生产中不仅可以提高牧草生产效率还可以减少劳动力消耗，这对草牧业的发展起着重要的推动作用（尹衍雨等，2018）。目前，蒙草集团、伊利资源集团等国内草牧业企业已将大数据应用于畜牧产品贸易和草原生态建设等多个方面（林昕，2015）。此外，草地数据库的建立还可以补救和搜集草地数据，整理分析全球的草地监测数据（谭长国，2016）。将大数据引入草地和畜牧业不仅能监测和评估区域内草地的生态、生产和经济，指导草业的可持续发展（樊俊梅等，2017），还能管理草地的生产过程，将生产投入、产出和效益最优化（李源和谢楠，2010）。我国大数据在草牧业研发和推广领域中的应用研究已取得了众多进步，为草业信息化、草业科学化、草业现代化提供了技术保障（于萌等，2016）。

通过草业产业发展提高社会生产力和经济效益，是大数据技术和草牧业结合的最终目的，只有推广应用才能使草业管理技术得到创新（刘勍等，2017）。大数据在草牧业研究和推广领域中的应用仍具有很大潜力（韦京城，2019）。在如今飞速发展的信息化时代，大数据技术作为一种战略资源，被运用于各个领域并且为行业的转型升级提供巨大的助力（曾兵等，2020）。大数据时代，牧草生产的信息化将有力推动草牧业向着管理科学、结构优化、资源环境友好、效益显著等方面升级转型（许世卫等，2015）。利用大数据分析技术，对牧草生产信息数据库进行有效的开发利用，助推草牧业科学发展，增强相关草产品市场预测判断准确率，并实时更新牧草生产技术，及时提出牧草生产的生态预警、草产品的质量安全预警，才能真正以信息化助推牧草生产现代化。