左麗詩， 陸明洲*， 盛 航， 張海林， 段光輝， 尹 旺

(1.南京農業(yè)大學， 江蘇 南京 290095； 2.貴州省農業(yè)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(yōu)良品種[1]。隨著藏羊養(yǎng)殖業(yè)的集約化、規(guī)模化發(fā)展，高載畜率、牧草供應相對短缺將成為其養(yǎng)殖面臨的問題。劃區(qū)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(xù)監(jiān)測，給按分區(qū)牧草生物量決定放牧藏羊數(shù)量的劃區(qū)輪牧管理帶來了挑戰(zhàn)。采食量是藏羊生長發(fā)育的主要限制因素之一，是確定其牧草需求量的主要依據(jù)[2]，也是制定劃區(qū)載畜量的基礎[3]。目前，針對自由牧食牲畜采食量監(jiān)測采用的方法包括區(qū)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(yǎng)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(xù)時間和單次咀嚼次數(shù)，分析藏羊在人工喂養(yǎng)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(yǎng)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(yè)發(fā)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?？h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(xiàn)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(yōu)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(guī)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(shù)據(jù)。

藏羊食草音頻收集結束后，拷貝錄音筆收集的音頻數(shù)據(jù)，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(tǒng)計獲取食草音頻參數(shù)。單口咀嚼持續(xù)時間：利用單口喂食對應咀嚼樣本音頻數(shù)據(jù)，記錄藏羊單口咀嚼持續(xù)時間。單口咀嚼次數(shù)：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(xù)時間內數(shù)取對應單次咀嚼次數(shù)，記錄為單口咀嚼持續(xù)時間下的單口咀嚼次數(shù)。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(shù)的商。平均單次咀嚼時間：單次喂食咀嚼持續(xù)時間與單次喂食咀嚼次數(shù)的商。

1.3數(shù)據(jù)處理與分析

利用Adobe Audition CS 6對原始進食音頻預處理，試驗數(shù)據(jù)用件Excel 2010進行整理，用軟件DPS 7.05以及SPSS 20進行統(tǒng)計分析。

2結果與分析

2.1人工喂食過程中藏羊的食草規(guī)律

從圖1可看出人工喂食條件下藏羊單口咀嚼持續(xù)時間、單口咀嚼次數(shù)、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(shù)與單口咀嚼持續(xù)時間藏羊單口咀嚼持續(xù)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(shù)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(shù)和單口咀嚼持續(xù)時間浮動規(guī)律基本一致，單口咀嚼持續(xù)時間隨單口咀嚼次數(shù)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(guī)律性，單口咀嚼次數(shù)、單口咀嚼持續(xù)時間規(guī)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(guī)律與單口咀嚼持續(xù)時間與咀嚼次數(shù)規(guī)律相反。表明，人工喂食過程中，藏羊在連續(xù)時間內平均單次咀嚼時間差異較小，咀嚼過程較穩(wěn)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(guī)律與單口咀嚼次數(shù)規(guī)律相反，規(guī)律基本為多-少-多-少。

2.2自由牧食條件下藏羊的食草規(guī)律

從圖2可看出自由牧食條件下藏羊單口咀嚼持續(xù)時間、單口咀嚼次數(shù)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(shù)與單口咀嚼持續(xù)時間 藏羊單口咀嚼持續(xù)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(shù)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(shù)和單口咀嚼持續(xù)時間浮動規(guī)律基本一致，單口咀嚼持續(xù)時間隨單口咀嚼次數(shù)增加而上升。表明，自由牧食過程中，藏羊在連續(xù)時間內食草具有較強的規(guī)律性，單口咀嚼次數(shù)、單口咀嚼持續(xù)時間的規(guī)律基本為少-多-少-多。

圖1 人工喂食條件下藏羊的食草規(guī)律

圖2 自由牧食條件下藏羊的食草規(guī)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(xù)時間內平均單次咀嚼時間差異較小，咀嚼過程較穩(wěn)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(shù)與單口咀嚼持續(xù)時間呈極顯著正相關，相關系數(shù)為0.999，平均單次咀嚼時間與單口咀嚼持續(xù)時間、單口咀嚼次數(shù)均呈顯著正相關，平均單次食草量與單口咀嚼持續(xù)時間、單口咀嚼次數(shù)、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(shù)與單口咀嚼持續(xù)時間呈極顯著正相關，平均單次咀嚼時間與單口咀嚼次數(shù)、單口咀嚼持續(xù)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(shù)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(yǎng)方式下，藏羊食草單口咀嚼時間與咀嚼次數(shù)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(wěn)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(guī)律密切相關[8]。研究發(fā)現(xiàn)，藏羊在人工喂食或自由牧食過程中，其食草咀嚼過程規(guī)律性極強，且2種模式下食草的咀嚼規(guī)律基本一致。在連續(xù)時間內(不考慮藏羊反芻過程)，單口咀嚼持續(xù)時間和單口咀嚼次數(shù)規(guī)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?shù)鼐荒敛荩瑹o精飼料喂養(yǎng)，其咀嚼持續(xù)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(guī)律性較強，證明以音頻數(shù)據(jù)研究藏羊食用規(guī)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(xù)時間的規(guī)律和數(shù)值相當接近，均在0.39 s左右，即同一藏羊最小咀嚼持續(xù)時間單元(平均單次咀嚼時間)表現(xiàn)出較強的穩(wěn)定性。

在人工喂食過程中，以音頻分析方法統(tǒng)計藏羊單口咀嚼持續(xù)時間內的咀嚼次數(shù)，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(xù)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(xù)時間單元趨于穩(wěn)定的過程中，藏羊平均單次食草量也趨于穩(wěn)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(xù)時間和全天咀嚼次數(shù)組合估算。由于研究樣本數(shù)量較少，后續(xù)研究將繼續(xù)擴大樣本數(shù)量，且增加藏羊反芻行為觀測。