本刊記者|楊陽

“無形手”精準(zhǔn)飼喂畜禽

本刊記者|楊陽

以信息感知為基礎(chǔ)，在構(gòu)建基于環(huán)境、營養(yǎng)、生理與生產(chǎn)調(diào)控模型的基礎(chǔ)上，將畜牧業(yè)領(lǐng)域知識與養(yǎng)殖設(shè)備結(jié)合起來，形成針對不同畜禽的精準(zhǔn)飼喂的理論與管控技術(shù)，將大大提高養(yǎng)殖動物的效率，對畜禽養(yǎng)殖業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展有極大的促進(jìn)作用。

曾經(jīng)的畜牧業(yè)，人們靠一只牧羊犬可以管理80多只羊。隨著科技的發(fā)展，擁有一套完備的智能化畜禽精細(xì)養(yǎng)殖管控系統(tǒng)的畜禽養(yǎng)殖場養(yǎng)殖上千頭畜禽只需要幾個人便可以管控。

精準(zhǔn)飼喂：不是簡單節(jié)省人力

以信息感知為基礎(chǔ)的畜禽精準(zhǔn)養(yǎng)殖，并不是簡單的節(jié)省人力，而是根據(jù)畜禽的種類不同進(jìn)行有針對性地進(jìn)行管理，形成針對不同畜禽的精準(zhǔn)飼喂理論與管控技術(shù)，從而提高動物養(yǎng)殖效率。

世界上畜牧業(yè)發(fā)達(dá)國家的畜禽養(yǎng)殖，己經(jīng)向以信息感知為基礎(chǔ)，在構(gòu)建基于環(huán)境、營養(yǎng)、生理與生產(chǎn)調(diào)控模型的基礎(chǔ)上，將畜牧業(yè)領(lǐng)域知識與養(yǎng)殖設(shè)備結(jié)合起來，形成針對不同畜禽的精準(zhǔn)飼喂的理論與管控技術(shù)，大大提高了養(yǎng)殖動物的效率，促進(jìn)了養(yǎng)殖業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展。

我國在畜禽的精細(xì)飼喂管控方面取得了一定成果，在國際上具有一定地位，但未能形成面向產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的商業(yè)化產(chǎn)品。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所自主研發(fā)了用于畜禽定位的RFID標(biāo)簽，可以實現(xiàn)牛、豬等動物的個體識別和追溯，研究豬及奶牛的發(fā)情監(jiān)測裝置、幾個母豬個體的智能飼喂系統(tǒng)，均獲得了發(fā)明及新型專利。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)等團(tuán)隊研制了基于CCD相機(jī)、深度相機(jī)和雙目視覺的動物行為監(jiān)測系統(tǒng)，通過多元圖像信息解析動物的行為、健康狀態(tài)等，研制了系列化傳感設(shè)備并建立了聲音信息數(shù)據(jù)庫，在國際上具有一定的特色。北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心研制了一種小型化的高精度熱成像設(shè)備，可以以非接觸方式測量群體動物體溫，從而實現(xiàn)個體發(fā)熱的甄別和篩查。在畜禽舍有害氣體和粉塵傳感方面，北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心開展了包括硫化氫、氨氣、二氧化碳、粉塵在內(nèi)的多種污染物的光學(xué)監(jiān)測方法研究，初步實現(xiàn)了污染物的遠(yuǎn)距離、非接觸和精確測量。

我國主要畜禽的精細(xì)飼喂管控現(xiàn)狀與養(yǎng)殖發(fā)達(dá)國家比較，所反映出的問題有三個方面：

一是飼養(yǎng)管理粗放、潛在的遺傳特性沒有表現(xiàn)出來。例如，我國繁殖母豬的生產(chǎn)力(PSY)僅為15-16，落后于養(yǎng)殖發(fā)達(dá)的國家PSY25-30；二是精細(xì)化飼喂管控的理論研究薄弱，實際應(yīng)用面更少，導(dǎo)致總體上飼料轉(zhuǎn)化效率低下。例如，我國目前泌乳母牛的飼料轉(zhuǎn)化率僅為美國的60-70%，年產(chǎn)奶水平僅為美國的63.7%（2015年），奶牛的可利用胎次少2-3胎。三是因為對畜禽體況的健康識別落后，對養(yǎng)殖舒適環(huán)境的控制與健康維護(hù)水平低，導(dǎo)致養(yǎng)殖動物的死淘率高，并加劇惡化養(yǎng)殖周邊環(huán)境，最終影響?zhàn)B殖行業(yè)的整體效率與效益，成為限制行業(yè)發(fā)展的瓶頸。

針對上述突出問題，在國家重點研發(fā)計劃智能農(nóng)機(jī)裝備專項中設(shè)立了“信息感知與動物精細(xì)養(yǎng)殖管控機(jī)理研究”項目。該項目由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所牽頭組織實施，參加單位包括中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、浙江大學(xué)、北京農(nóng)學(xué)院、北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心、中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所、中國農(nóng)機(jī)院、中糧集團(tuán)等12家單位。其以感知動物的體況及養(yǎng)殖生態(tài)指標(biāo)體系的數(shù)字化表征研究為切入點，創(chuàng)新性研究具有體積小、成本低廉、對環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)的新一代感知畜禽生理、生長及生態(tài)指標(biāo)的、高可靠性的傳感器產(chǎn)品及感知嵌入式系統(tǒng)，并構(gòu)建畜禽養(yǎng)殖環(huán)境的智能控制技術(shù)與系統(tǒng)；研究基于信息感知與農(nóng)藝結(jié)合的動物精細(xì)養(yǎng)殖的管控理論并建立數(shù)字化操作平臺，實現(xiàn)動物精準(zhǔn)飼喂與精準(zhǔn)管理，以期實現(xiàn)規(guī)?；B(yǎng)殖場生產(chǎn)管理成本的最小化，養(yǎng)殖效益與環(huán)境效益的最大化，為促進(jìn)養(yǎng)殖業(yè)的健康與可持續(xù)發(fā)展提供基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)的支撐。

創(chuàng)造效益：理論成就與經(jīng)濟(jì)效益并存

“信息感知與動物精細(xì)養(yǎng)殖管控機(jī)理研究”項目實施，將在科學(xué)理論、實用技術(shù)取得成就，提高養(yǎng)殖動物的效率，提高經(jīng)濟(jì)效益的同時促進(jìn)畜禽養(yǎng)殖業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展。

項目將是我國在畜禽的動物營養(yǎng)科學(xué)上邁出的一大步。通過項目最終形成畜禽精細(xì)化飼喂與管控的機(jī)理，從生理、生長及生態(tài)3個方面，進(jìn)—步用數(shù)字化表征指標(biāo)表達(dá)基礎(chǔ)研究的數(shù)據(jù)元、獲得的基本原理與方法，變過去的不少停留在定性描述上的指標(biāo)為定量描述指標(biāo)，并通過基于大量文獻(xiàn)數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)分析，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)化的、目的明確的動物試驗研究數(shù)據(jù)，第一次從應(yīng)用基礎(chǔ)研究方面，系統(tǒng)構(gòu)建了主要畜禽動物生長調(diào)控模型，將系統(tǒng)填補(bǔ)我國動物營養(yǎng)甚至國際動物營養(yǎng)研宂在生產(chǎn)上一些空白，為傳統(tǒng)描述性的動物營養(yǎng)學(xué)向現(xiàn)代動物計量營養(yǎng)學(xué)邁進(jìn)了一大步。

項目的實施對我國精準(zhǔn)飼喂技術(shù)有著巨大的促進(jìn)作用。項目將環(huán)境控制技術(shù)、設(shè)備制造技術(shù)與計算機(jī)有線及無線遠(yuǎn)程控制技術(shù)融為一體，改變傳統(tǒng)人工憑經(jīng)驗的粗放飼喂為基于現(xiàn)場動物信息及環(huán)境信息感知為基礎(chǔ)的變量精準(zhǔn)飼喂，是飼喂技術(shù)的集成創(chuàng)新及飼喂方式的現(xiàn)代化。不僅促進(jìn)傳統(tǒng)的純機(jī)械設(shè)備的研制向具有感知與接受信息或數(shù)據(jù)控制的智能機(jī)械的轉(zhuǎn)型升級，無疑是對傳統(tǒng)畜牧業(yè)養(yǎng)殖設(shè)備制造理論與技術(shù)的突破。

項目將會為養(yǎng)殖業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益，保證我國養(yǎng)殖業(yè)健康、可持續(xù)發(fā)展。項目基于環(huán)境控制與飼喂設(shè)備的智能化應(yīng)用，主要通過節(jié)省飼喂投入品（飼料的用量和勞動力）來提高經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)測算，一只蛋雞一年可產(chǎn)生綜合效益在20元左右，一只肉雞一個飼喂周期可產(chǎn)生綜合效益在5元左右，對大型的家禽養(yǎng)殖場的效益明顯。

項目將對我國養(yǎng)豬業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。我國是生豬養(yǎng)殖和豬肉消費大國，豬肉產(chǎn)量自2014年來達(dá)到5600萬噸以上，是滿足人民水平提高的最主要動物蛋白源。而豬肉的價格一直認(rèn)為與CPI密切相關(guān)，其大起大落多次引起國務(wù)院總理的關(guān)照與批示。在供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的大背景下，在世界養(yǎng)豬業(yè)一體化進(jìn)程不可逆轉(zhuǎn)的巨大壓力下，如何應(yīng)用“互聯(lián)網(wǎng)+”的創(chuàng)新成果與傳統(tǒng)養(yǎng)豬業(yè)進(jìn)行深度結(jié)合，搭建可供復(fù)制的、基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的生豬產(chǎn)業(yè)的精細(xì)飼喂物聯(lián)網(wǎng)平臺，提升現(xiàn)代化養(yǎng)豬技術(shù)進(jìn)步、提升效率和變革養(yǎng)殖模式，提升生豬生產(chǎn)能力，確保居民消費需求，已迫在眉睫。

項目從種豬及商品豬的營養(yǎng)精細(xì)化管控著手，提出妊娠母豬、哺乳，母豬及商品豬的精細(xì)化飼喂的管控機(jī)理、機(jī)械設(shè)備理論與制造技術(shù)及整體解決方案，主要可提高母豬的生產(chǎn)能力和商品豬的飼料轉(zhuǎn)化率，對促進(jìn)我國養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展提供基礎(chǔ)性的理論和技術(shù)支撐。

項目還將從國家層面緩解對飼料資源的壓力，減少對進(jìn)口飼料原料的依賴。