栗慧卿，孫志民，鐘波，褚幼暉

（250100 山東省 濟南市 山東省農(nóng)業(yè)機械科學(xué)研究院）

0 引言

近年來，隨著我國居民生活水平的提高，對優(yōu)質(zhì)肉蛋奶的需求量逐年提高，特別是牛奶和牛肉的需求量大幅提升。據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)，2019年我國牛奶產(chǎn)量為3 201 萬t，同比增長4.1%。而且隨著我國奶業(yè)的發(fā)展，奶牛單產(chǎn)能力以及生鮮奶加工水平整體呈現(xiàn)上升趨勢，國內(nèi)牛奶產(chǎn)量在未來幾年將不斷增長，預(yù)計到2026 年產(chǎn)量將達到4 124 萬t[1]。同時，我國也是牛肉消費大國，2019 年我國牛肉產(chǎn)量（胴體基礎(chǔ)）為667 萬t，增加23 萬t，增長3.6%[2]，穩(wěn)居世界第三牛肉生產(chǎn)大國，僅次于美國（1 228.6 t）和巴西（990 t），全國牛肉生產(chǎn)總值約4 420 億元，而且隨著生活水平的提高，未來牛肉消費仍然保持穩(wěn)定增長趨勢。雖然我國養(yǎng)牛產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快，但是仍然不能滿足國內(nèi)需求，每年仍需大量進口。據(jù)統(tǒng)計，我國牛奶消費的35%依靠進口，牛肉消費的30%依靠進口。機械化和規(guī)?；B(yǎng)殖是提高養(yǎng)牛企業(yè)勞動生產(chǎn)率和市場競爭力的必然途徑，目前我國養(yǎng)牛業(yè)機械化水平整體還不高，創(chuàng)新能力不足，高端技術(shù)裝備大多依賴進口，造成養(yǎng)殖成本高、維護困難等問題，未來，規(guī)?；?、智能化以及精細化是肉牛奶牛養(yǎng)殖的必然趨勢，《農(nóng)業(yè)農(nóng)村部關(guān)于加快畜牧業(yè)機械化發(fā)展的意見》提出畜牧業(yè)機械化發(fā)展的規(guī)劃和要求，為養(yǎng)牛業(yè)機械化發(fā)展帶來機遇和挑戰(zhàn)。

1 我國養(yǎng)牛業(yè)機械化現(xiàn)狀

1.1 機械化水平整體不高

由于勞動力短缺和提高勞動生產(chǎn)率的要求，規(guī)模化和機械化是畜禽養(yǎng)殖行業(yè)的必然趨勢。我國在農(nóng)牧業(yè)機械化領(lǐng)域的研究和起步較晚，養(yǎng)殖裝備的研發(fā)力度和產(chǎn)業(yè)化水平滯后，國內(nèi)裝備技術(shù)在短期內(nèi)難以滿足農(nóng)牧業(yè)發(fā)展的需要，尤其是高端裝備大多依賴于從歐美等發(fā)達國家進口，而國外產(chǎn)品成本高，維護困難，因此我國肉牛奶牛養(yǎng)殖機械化水平整體不高。據(jù)統(tǒng)計，目前我國奶牛養(yǎng)殖機械化水平平均60%左右，肉牛養(yǎng)殖機械化水平平均不到35%，其中飼草料加工環(huán)節(jié)最高，超過50%，其余生產(chǎn)環(huán)節(jié)都不到10%，特別是在眾多的中小型養(yǎng)殖場機械化水平更低。

1.2 機械種類

肉牛奶牛養(yǎng)殖機械可分為飼草料生產(chǎn)與加工機械、飼喂機械、擠奶機械、環(huán)境控制機械和糞污處理機械。

1.2.1 飼草料生產(chǎn)與加工機械

飼草料生產(chǎn)與加工機械包括青貯收獲機、割草機、摟草機、打捆機、包膜機、鍘草機、揉絲機、壓塊機、飼料粉碎機等。相對其它畜牧機械，飼草料生產(chǎn)與加工機械國產(chǎn)率較高，但產(chǎn)品性能相比進口產(chǎn)品還有差距，山東省內(nèi)產(chǎn)品有山東國豐機械有限公司、泰安市九信農(nóng)牧裝備有限公司、東營渤海機械廠、肥城盛泰龍機械有限公司等企業(yè)生產(chǎn)的秸稈收獲青貯機、大型秸稈揉搓機、打漿機、鍘草機、割草機、鋤草機、玉米青貯收獲機、軋草機、裝載機、飼料攪拌機等。

1.1.2 飼喂機械

飼喂機械包括犢牛飼喂車、TMR飼喂攪拌車、自動飼喂傳送帶和飼喂機器人等，飲水自動控制設(shè)備包括飲水槽、水位儀等。精準(zhǔn)飼喂系統(tǒng)可以按人工設(shè)定程序自動運行和識別奶牛,為每頭奶牛分別進行精準(zhǔn)飼料配送,實現(xiàn)多批次小批量有規(guī)律科學(xué)飼喂[3]，目前精準(zhǔn)飼喂系統(tǒng)是國產(chǎn)設(shè)備的短板和弱項。飼喂機械國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)有泰安意美特機械有限公司等。

1.1.3 擠奶機械

擠奶機械包括魚骨式擠奶機、并列式擠奶機、轉(zhuǎn)盤擠奶機、電子計量監(jiān)測系統(tǒng)等。我國擠奶機的生產(chǎn)能力和研發(fā)能力相對比較弱，自主研發(fā)主要在物理機械研發(fā)及外觀設(shè)計等領(lǐng)域，關(guān)鍵核心技術(shù)設(shè)備產(chǎn)品的研究相對較少，如牛奶計量器、計步器、乳質(zhì)檢測魔盒和牧場管理系統(tǒng)等主要依靠國外進口來完成，超過1/3 產(chǎn)品通過組裝生產(chǎn)完成[4]。我國擠奶機企業(yè)需要加大技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)加工能力方面的研發(fā)投入,提高國內(nèi)企業(yè)在高技術(shù)含量和高附加值機型市場份額中的比例[5]。

1.1.4 糞污處理機械

糞污處理機械包括清糞設(shè)備、清糞設(shè)備控制系統(tǒng)、糞污處理設(shè)備等。目前我國規(guī)?；銮寮S方式以刮板和拖拉機鏟車為主，規(guī)模較小的牛場清糞方式以人工為主[6]。清糞設(shè)備控制系統(tǒng)包括舍內(nèi)環(huán)境指標(biāo)檢測設(shè)備、智能化識別及控制系統(tǒng)、糞污處理設(shè)備與控制系統(tǒng)等，目前基本從國外進口，約占80%，國內(nèi)設(shè)備市場份額甚少。糞污處理設(shè)備以固液分離和堆肥發(fā)酵設(shè)備為主，包括墊料再生系統(tǒng)、翻堆機、撒肥車等。固液分離是當(dāng)前畜禽場糞污處理的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié),但國內(nèi)關(guān)于畜禽場專業(yè)固液分離設(shè)備的研究較少,如滾軸過濾式、螺旋擠壓式分離機和臥螺離心機等主要靠國外進口滿足需求,目前只有少數(shù)企業(yè)能夠進行一定程度的自我研發(fā),如浙江明江環(huán)?？萍加邢薰镜萚4]。糞污最終出口以直接或間接還田為主，占到73%，也有相當(dāng)部分比例的牛糞作為臥床墊料。

1.1.5 養(yǎng)殖信息監(jiān)測設(shè)備

養(yǎng)殖信息監(jiān)測設(shè)備包括發(fā)情監(jiān)測系統(tǒng)、體況監(jiān)測系統(tǒng)、體重監(jiān)測系統(tǒng)、產(chǎn)奶量電子計量、反芻及進食監(jiān)測系統(tǒng)、智能分群裝置、乳成分及健康智能化監(jiān)測設(shè)備等。通過養(yǎng)殖信息監(jiān)測設(shè)備能夠準(zhǔn)確、實時地獲取動物的個體信息、呼吸狀況、體態(tài)體況、運動狀況等,從而對動物生長、健康和妊娠狀態(tài)做出客觀評價,并及時采取防治處理、人為介入等措施將損失降到最低[7]。

1.1.6 環(huán)境控制裝備

由于畜禽舍是個相對封閉的空間，與外部環(huán)境相比更加復(fù)雜多變，需要實時監(jiān)測各環(huán)境因子的變化，以便于更好地觀察控制畜禽的生長、發(fā)育、繁殖及健康狀況[8]。通過環(huán)境控制裝備如智能環(huán)控系統(tǒng)、智能噴淋+風(fēng)扇系統(tǒng)等，可以自動控制牛舍LED 燈光組成，正負壓風(fēng)機系統(tǒng)可以自動調(diào)節(jié)牛舍溫、濕度變化，牧場糞污處理系統(tǒng)可以自動清理牛舍的糞污。

2 我國養(yǎng)牛業(yè)機械化存在的問題

2.1 總體水平不高，發(fā)展還不平衡、不充分

我國不同地區(qū)、畜種、養(yǎng)殖規(guī)模和生產(chǎn)環(huán)節(jié)機械化發(fā)展差別較大。據(jù)統(tǒng)計，2020 年我國奶牛養(yǎng)殖規(guī)?；?00 頭以上）比例達到70%，而肉牛養(yǎng)殖依然以農(nóng)戶家庭養(yǎng)殖（10 頭以下）為主體，占55%，100 頭以上的適度規(guī)模養(yǎng)殖僅有26%，奶牛養(yǎng)殖機械化水平較高，肉牛養(yǎng)殖機械化水平低。

2.2 與發(fā)達國家水平差距明顯，關(guān)鍵技術(shù)和裝備對外依存度高

由于養(yǎng)殖規(guī)模及養(yǎng)殖場工藝的千差萬別，部分技術(shù)裝備有效供給不足，一些領(lǐng)域“無機可用”“無好機用”的情況較突出。國內(nèi)裝備普遍存在穩(wěn)定性差、故障率高等問題，特別是智能化、精準(zhǔn)化、環(huán)境監(jiān)測、體況監(jiān)測等關(guān)鍵核心技術(shù)差距顯著。一些關(guān)鍵技術(shù)和裝備如擠奶設(shè)備、大型TMR、環(huán)境監(jiān)測和控制系統(tǒng)等60%以上需要進口，對外依存度高。

2.3 生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)水平低

生產(chǎn)企業(yè)普遍規(guī)模較小，企業(yè)研發(fā)設(shè)計人員匱乏、產(chǎn)品設(shè)計水平低，許多企業(yè)無圖紙生產(chǎn)、工藝水平低、產(chǎn)品零件標(biāo)準(zhǔn)化水平低、互換性不高，因而生產(chǎn)成本較高，生產(chǎn)效率偏低。產(chǎn)品小型機械多，大中型機械少；低檔次機械多，高性能機械少；傳統(tǒng)作業(yè)機械多，高性能復(fù)式作業(yè)機械少[9]。

3 養(yǎng)牛業(yè)機械化發(fā)展趨勢

3.1 適度規(guī)?；?/h3>

《農(nóng)業(yè)農(nóng)村部關(guān)于加快畜牧業(yè)機械化發(fā)展的意見》（以下簡稱《意見》）農(nóng)機發(fā)〔2019〕6號提出：“到2025 年，畜禽養(yǎng)殖規(guī)?；蔬_到70%以上，畜牧業(yè)機械化率總體達到50%以上”。調(diào)查顯示，畜禽養(yǎng)殖機械化水平隨著規(guī)模不同而不同，大中型規(guī)模化養(yǎng)殖場及龍頭企業(yè)機械化水平高，已基本實現(xiàn)機械化。而小型和散養(yǎng)戶機械化意愿不強烈，機械化水平較低。目前我國奶牛養(yǎng)殖已基本實現(xiàn)規(guī)?；?0%的目標(biāo)，而肉牛養(yǎng)殖規(guī)?；潭容^低，但是也不是規(guī)模越大越好，適度規(guī)?；B(yǎng)殖是符合我國國情的肉牛養(yǎng)殖方式。

3.2 智能化

智能化是未來畜牧業(yè)高質(zhì)高效發(fā)展的必然選擇?！兑庖姟诽岢觯骸巴七M“互聯(lián)網(wǎng)+”畜牧業(yè)機械化，支持在畜禽養(yǎng)殖各環(huán)節(jié)重點裝備上應(yīng)用實時準(zhǔn)確的信息采集和智能管控系統(tǒng)”；“鼓勵、支持和引導(dǎo)畜牧養(yǎng)殖和裝備生產(chǎn)骨干企業(yè)建立畜禽養(yǎng)殖機械化信息化融合示范場，應(yīng)用畜產(chǎn)品全程可追溯系統(tǒng)”。到2025 年，我國奶牛養(yǎng)殖機械化率將達到80%以上，肉牛養(yǎng)殖機械化率達到50%以上，而未來的機械化必然與智能化結(jié)合得更加緊密，形成更加高效、精準(zhǔn)的現(xiàn)代化養(yǎng)殖系統(tǒng)。智能化養(yǎng)殖場包括牛日糧自動監(jiān)控系統(tǒng)、牛生長發(fā)育自動監(jiān)控系統(tǒng)、牛發(fā)情、精細化管理自動監(jiān)控系統(tǒng)、犢牛自動飼喂控制系統(tǒng)、牛場智能化管理系統(tǒng)、智能環(huán)控系統(tǒng)等。

3.3 精準(zhǔn)化

奶牛精準(zhǔn)化養(yǎng)殖管理系統(tǒng)運用先進成熟的數(shù)字化和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對奶牛繁殖、飼養(yǎng)、疾病控制和產(chǎn)奶整個生產(chǎn)過程的各項指標(biāo)數(shù)據(jù)進行采集、統(tǒng)計、分析,控制奶牛養(yǎng)殖和產(chǎn)奶過程存在的各種潛在問題，通過科學(xué)系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)化的管理，提高產(chǎn)奶能力[10]。根據(jù)對牛的身份信息、體溫、體重、體型、體況、呼吸狀態(tài)、肢蹄運動、站立躺臥、進食行為、發(fā)情行為、社會行為、環(huán)境信息的非接觸式感知，從而對牛進行更精細化的管理，為牛提供更加舒適的外部環(huán)境。例如牛的精準(zhǔn)飼喂針對群體，需要進行精準(zhǔn)分群，分群后的牛群飼料按飼料配方進行配置，并按牛只規(guī)定的采食量進行投料，通過定期監(jiān)測牛只體重和營養(yǎng)評估，及時調(diào)整飼料的配方和采食量，確保牛只不會被過度飼養(yǎng)或者營養(yǎng)不足。環(huán)境控制系統(tǒng)通過正負壓風(fēng)機系統(tǒng)調(diào)節(jié)牛舍溫、濕度變化，當(dāng)牛舍溫度≥20 ℃，濕度≥50%時自動開啟正壓風(fēng)機。

4 推進養(yǎng)牛業(yè)機械化的建議

4.1 職能部門要用好相關(guān)政策

《意見》提出：“加大農(nóng)機購置補貼對畜牧機械裝備的支持力度，重點向規(guī)?；B(yǎng)殖場傾斜，實行應(yīng)補盡補”“支持大型成套畜牧機械融資租賃試點。鼓勵金融機構(gòu)開展權(quán)屬清晰大型畜牧機械裝備抵押貸款”。相關(guān)部門應(yīng)充分用好國家政策的扶持、激勵作用，通過擴大補貼范圍、引進示范、融資貸款等手段，加大養(yǎng)殖戶對畜牧業(yè)機械的引進、推廣積極性，提高肉牛奶牛養(yǎng)殖機械化程度。

4.2 加快畜牧機械化科技創(chuàng)新步伐

《意見》提出：“聚集優(yōu)勢資源，推進產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，組織調(diào)動大專院校和科研院所力量，充分發(fā)揮大型骨干設(shè)施裝備企業(yè)作用，加強畜禽健康養(yǎng)殖與疫病防控工藝、畜禽生理與環(huán)境控制機理、畜禽行為與養(yǎng)殖裝備關(guān)系、新材料和信息化技術(shù)等基礎(chǔ)研究，為突破畜牧業(yè)機械化薄弱環(huán)節(jié)奠定基礎(chǔ)”“通過遴選重大項目、主推技術(shù)等方式，積極爭取財政、科技等部門的立項支持，研發(fā)高效飼草料收獲加工、精準(zhǔn)飼喂、智能環(huán)控、養(yǎng)殖信息監(jiān)測、疫病防控、畜產(chǎn)品智能化采集加工、高效糞污資源化利用、病死畜禽無害化處理和種畜禽生產(chǎn)性能測定等先進機械裝備，加快符合我國國情的綠色智能、立體高效、福利安全的養(yǎng)殖裝備科技創(chuàng)新”。我國畜牧機械技術(shù)水平與歐美發(fā)達國家的差距還比較大，大專院校和科研院所及生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)充分重視畜牧機械科技創(chuàng)新工作，努力攻克“卡脖子”技術(shù)，推動我國畜牧業(yè)機械化向全程全面高質(zhì)高效轉(zhuǎn)型升級。

4.3 增強產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化示范引導(dǎo)作用

《意見》提出：“制定發(fā)布規(guī)?；B(yǎng)殖設(shè)施裝備配套技術(shù)規(guī)范，推進畜種、養(yǎng)殖工藝、設(shè)施裝備集成配套，加強養(yǎng)殖全過程機械化技術(shù)指導(dǎo)，大力推進主要畜種養(yǎng)殖全程機械化”；“組織遴選推介一批率先基本實現(xiàn)養(yǎng)殖全程機械化的規(guī)?；B(yǎng)殖場和示范基地，加強典型示范引導(dǎo)”。畜牧養(yǎng)殖的標(biāo)準(zhǔn)化是推動畜牧生產(chǎn)機械化的一劑良方。應(yīng)不斷強化畜牧業(yè)規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)體系，實行畜牧業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，提高畜牧業(yè)組織化程度、促進畜牧產(chǎn)業(yè)升級換代，以此引導(dǎo)優(yōu)質(zhì)畜牧機械產(chǎn)品的研究和開發(fā)，適應(yīng)畜牧業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖、加工和管理等方面的要求。通過市場調(diào)節(jié)和政策、資金扶持，逐步提高畜牧養(yǎng)殖業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化程度，用標(biāo)準(zhǔn)化手段促進畜產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益的提高，逆向推進機械化進程。

5 結(jié)語

目前，我國自產(chǎn)牛肉和牛奶還不能滿足國內(nèi)消費需求，仍需大量進口，為了應(yīng)對供需矛盾和人力成本的升高，規(guī)?；?、智能化、精準(zhǔn)化是我國養(yǎng)牛業(yè)發(fā)展的必然趨勢；目前我國養(yǎng)牛業(yè)機械化整體水平還不高，還存在關(guān)鍵核心技術(shù)缺失等問題，為了實現(xiàn)到2025 年我國奶牛養(yǎng)殖機械化率達到80%以上，肉牛養(yǎng)殖機械化率達到50%以上的目標(biāo)，應(yīng)充分利用現(xiàn)有政策，加快畜牧機械化科技創(chuàng)新步伐，利用標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化養(yǎng)殖場的示范引導(dǎo)作用，加快新科技成果的應(yīng)用推廣。