栗慧卿，孫志民，鐘波，褚幼暉

（250100 山東省 濟(jì)南市 山東省農(nóng)業(yè)機(jī)械科學(xué)研究院）

0 引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)居民生活水平的提高，對(duì)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(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，2019年我國(guó)牛奶產(chǎn)量為3 201 萬(wàn)t，同比增長(zhǎng)4.1%。而且隨著我國(guó)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(shì)，國(guó)內(nèi)牛奶產(chǎn)量在未來(lái)幾年將不斷增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2026 年產(chǎn)量將達(dá)到4 124 萬(wàn)t[1]。同時(shí)，我國(guó)也是牛肉消費(fèi)大國(guó)，2019 年我國(guó)牛肉產(chǎn)量（胴體基礎(chǔ)）為667 萬(wàn)t，增加23 萬(wàn)t，增長(zhǎng)3.6%[2]，穩(wěn)居世界第三牛肉生產(chǎn)大國(guó)，僅次于美國(guó)（1 228.6 t）和巴西（990 t），全國(guó)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(lái)牛肉消費(fèi)仍然保持穩(wěn)定增長(zhǎng)趨勢(shì)。雖然我國(guó)養(yǎng)牛產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快，但是仍然不能滿足國(guó)內(nèi)需求，每年仍需大量進(jìn)口。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)牛奶消費(fèi)的35%依靠進(jìn)口，牛肉消費(fèi)的30%依靠進(jìn)口。機(jī)械化和規(guī)模化養(yǎng)殖是提高養(yǎng)牛企業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的必然途徑，目前我國(guó)養(yǎng)牛業(yè)機(jī)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(jìn)口，造成養(yǎng)殖成本高、維護(hù)困難等問(wèn)題，未來(lái)，規(guī)?；?、智能化以及精細(xì)化是肉牛奶牛養(yǎng)殖的必然趨勢(shì)，《農(nóng)業(yè)農(nóng)村部關(guān)于加快畜牧業(yè)機(jī)械化發(fā)展的意見(jiàn)》提出畜牧業(yè)機(jī)械化發(fā)展的規(guī)劃和要求，為養(yǎng)牛業(yè)機(jī)械化發(fā)展帶來(lái)機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

1 我國(guó)養(yǎng)牛業(yè)機(jī)械化現(xiàn)狀

1.1 機(jī)械化水平整體不高

由于勞動(dòng)力短缺和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的要求，規(guī)?；蜋C(jī)械化是畜禽養(yǎng)殖行業(yè)的必然趨勢(shì)。我國(guó)在農(nóng)牧業(yè)機(jī)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(guó)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(dá)國(guó)家進(jìn)口，而國(guó)外產(chǎn)品成本高，維護(hù)困難，因此我國(guó)肉牛奶牛養(yǎng)殖機(jī)械化水平整體不高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)奶牛養(yǎng)殖機(jī)械化水平平均60%左右，肉牛養(yǎng)殖機(jī)械化水平平均不到35%，其中飼草料加工環(huán)節(jié)最高，超過(guò)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(chǎng)機(jī)械化水平更低。

1.2 機(jī)械種類

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

1.2.1 飼草料生產(chǎn)與加工機(jī)械

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

1.1.2 飼喂機(jī)械

飼喂機(jī)械包括犢牛飼喂車、TMR飼喂攪拌車、自動(dòng)飼喂傳送帶和飼喂機(jī)器人等，飲水自動(dòng)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(dòng)運(yùn)行和識(shí)別奶牛,為每頭奶牛分別進(jìn)行精準(zhǔn)飼料配送,實(shí)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(guó)產(chǎn)設(shè)備的短板和弱項(xiàng)。飼喂機(jī)械國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)有泰安意美特機(jī)械有限公司等。

1.1.3 擠奶機(jī)械

擠奶機(jī)械包括魚(yú)骨式擠奶機(jī)、并列式擠奶機(jī)、轉(zhuǎn)盤擠奶機(jī)、電子計(jì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。我國(guó)擠奶機(jī)的生產(chǎn)能力和研發(fā)能力相對(duì)比較弱，自主研發(fā)主要在物理機(jī)械研發(fā)及外觀設(shè)計(jì)等領(lǐng)域，關(guān)鍵核心技術(shù)設(shè)備產(chǎn)品的研究相對(duì)較少，如牛奶計(jì)量器、計(jì)步器、乳質(zhì)檢測(cè)魔盒和牧場(chǎng)管理系統(tǒng)等主要依靠國(guó)外進(jìn)口來(lái)完成，超過(guò)1/3 產(chǎn)品通過(guò)組裝生產(chǎn)完成[4]。我國(guó)擠奶機(jī)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(guó)內(nèi)企業(yè)在高技術(shù)含量和高附加值機(jī)型市場(chǎng)份額中的比例[5]。

1.1.4 糞污處理機(jī)械

糞污處理機(jī)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(guó)規(guī)模化牛場(chǎng)清糞方式以刮板和拖拉機(jī)鏟車為主，規(guī)模較小的牛場(chǎng)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(cè)設(shè)備、智能化識(shí)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(guó)外進(jìn)口，約占80%，國(guó)內(nèi)設(shè)備市場(chǎng)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(jī)、撒肥車等。固液分離是當(dāng)前畜禽場(chǎng)糞污處理的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié),但國(guó)內(nèi)關(guān)于畜禽場(chǎng)專業(yè)固液分離設(shè)備的研究較少,如滾軸過(guò)濾式、螺旋擠壓式分離機(jī)和臥螺離心機(jī)等主要靠國(guó)外進(jìn)口滿足需求,目前只有少數(shù)企業(yè)能夠進(jìn)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(cè)設(shè)備

養(yǎng)殖信息監(jiān)測(cè)設(shè)備包括發(fā)情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、體況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、體重監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、產(chǎn)奶量電子計(jì)量、反芻及進(jìn)食監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、智能分群裝置、乳成分及健康智能化監(jiān)測(cè)設(shè)備等。通過(guò)養(yǎng)殖信息監(jiān)測(cè)設(shè)備能夠準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地獲取動(dòng)物的個(gè)體信息、呼吸狀況、體態(tài)體況、運(yùn)動(dòng)狀況等,從而對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)、健康和妊娠狀態(tài)做出客觀評(píng)價(jià),并及時(shí)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(gè)相對(duì)封閉的空間，與外部環(huán)境相比更加復(fù)雜多變，需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各環(huán)境因子的變化，以便于更好地觀察控制畜禽的生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖及健康狀況[8]。通過(guò)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(dòng)控制牛舍LED 燈光組成，正負(fù)壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)可以自動(dòng)調(diào)節(jié)牛舍溫、濕度變化，牧場(chǎng)糞污處理系統(tǒng)可以自動(dòng)清理牛舍的糞污。

2 我國(guó)養(yǎng)牛業(yè)機(jī)械化存在的問(wèn)題

2.1 總體水平不高，發(fā)展還不平衡、不充分

我國(guó)不同地區(qū)、畜種、養(yǎng)殖規(guī)模和生產(chǎn)環(huán)節(jié)機(jī)械化發(fā)展差別較大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020 年我國(guó)奶牛養(yǎng)殖規(guī)?；?00 頭以上）比例達(dá)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(jī)械化水平較高，肉牛養(yǎng)殖機(jī)械化水平低。

2.2 與發(fā)達(dá)國(guó)家水平差距明顯，關(guān)鍵技術(shù)和裝備對(duì)外依存度高

由于養(yǎng)殖規(guī)模及養(yǎng)殖場(chǎng)工藝的千差萬(wàn)別，部分技術(shù)裝備有效供給不足，一些領(lǐng)域“無(wú)機(jī)可用”“無(wú)好機(jī)用”的情況較突出。國(guó)內(nèi)裝備普遍存在穩(wěn)定性差、故障率高等問(wèn)題，特別是智能化、精準(zhǔn)化、環(huán)境監(jiān)測(cè)、體況監(jiān)測(cè)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(cè)和控制系統(tǒng)等60%以上需要進(jìn)口，對(duì)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(jì)人員匱乏、產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平低，許多企業(yè)無(wú)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(jī)械多，大中型機(jī)械少；低檔次機(jī)械多，高性能機(jī)械少；傳統(tǒng)作業(yè)機(jī)械多，高性能復(fù)式作業(yè)機(jī)械少[9]。

3 養(yǎng)牛業(yè)機(jī)械化發(fā)展趨勢(shì)

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(jī)械化發(fā)展的意見(jiàn)》（以下簡(jiǎn)稱《意見(jiàn)》）農(nóng)機(jī)發(fā)〔2019〕6號(hào)提出：“到2025 年，畜禽養(yǎng)殖規(guī)模化率達(dá)到70%以上，畜牧業(yè)機(jī)械化率總體達(dá)到50%以上”。調(diào)查顯示，畜禽養(yǎng)殖機(jī)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(chǎng)及龍頭企業(yè)機(jī)械化水平高，已基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。而小型和散養(yǎng)戶機(jī)械化意愿不強(qiáng)烈，機(jī)械化水平較低。目前我國(guó)奶牛養(yǎng)殖已基本實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?0%的目標(biāo)，而肉牛養(yǎng)殖規(guī)模化程度較低，但是也不是規(guī)模越大越好，適度規(guī)模化養(yǎng)殖是符合我國(guó)國(guó)情的肉牛養(yǎng)殖方式。

3.2 智能化

智能化是未來(lái)畜牧業(yè)高質(zhì)高效發(fā)展的必然選擇。《意見(jiàn)》提出：“推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”畜牧業(yè)機(jī)械化，支持在畜禽養(yǎng)殖各環(huán)節(jié)重點(diǎn)裝備上應(yīng)用實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的信息采集和智能管控系統(tǒng)”；“鼓勵(lì)、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(jī)械化信息化融合示范場(chǎng)，應(yīng)用畜產(chǎn)品全程可追溯系統(tǒng)”。到2025 年，我國(guó)奶牛養(yǎng)殖機(jī)械化率將達(dá)到80%以上，肉牛養(yǎng)殖機(jī)械化率達(dá)到50%以上，而未來(lái)的機(jī)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(chǎng)包括牛日糧自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)、牛生長(zhǎng)發(fā)育自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)、牛發(fā)情、精細(xì)化管理自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)、犢牛自動(dòng)飼喂控制系統(tǒng)、牛場(chǎng)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(yùn)用先進(jìn)成熟的數(shù)字化和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)奶牛繁殖、飼養(yǎng)、疾病控制和產(chǎn)奶整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、統(tǒng)計(jì)、分析,控制奶牛養(yǎng)殖和產(chǎn)奶過(guò)程存在的各種潛在問(wèn)題，通過(guò)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(duì)牛的身份信息、體溫、體重、體型、體況、呼吸狀態(tài)、肢蹄運(yùn)動(dòng)、站立躺臥、進(jìn)食行為、發(fā)情行為、社會(huì)行為、環(huán)境信息的非接觸式感知，從而對(duì)牛進(jìn)行更精細(xì)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(duì)群體，需要進(jìn)行精準(zhǔn)分群，分群后的牛群飼料按飼料配方進(jìn)行配置，并按牛只規(guī)定的采食量進(jìn)行投料，通過(guò)定期監(jiān)測(cè)牛只體重和營(yíng)養(yǎng)評(píng)估，及時(shí)調(diào)整飼料的配方和采食量，確保牛只不會(huì)被過(guò)度飼養(yǎng)或者營(yíng)養(yǎng)不足。環(huán)境控制系統(tǒng)通過(guò)正負(fù)壓風(fēng)機(jī)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(shí)自動(dòng)開(kāi)啟正壓風(fēng)機(jī)。

4 推進(jìn)養(yǎng)牛業(yè)機(jī)械化的建議

4.1 職能部門要用好相關(guān)政策

《意見(jiàn)》提出：“加大農(nóng)機(jī)購(gòu)置補(bǔ)貼對(duì)畜牧機(jī)械裝備的支持力度，重點(diǎn)向規(guī)模化養(yǎng)殖場(chǎng)傾斜，實(shí)行應(yīng)補(bǔ)盡補(bǔ)”“支持大型成套畜牧機(jī)械融資租賃試點(diǎn)。鼓勵(lì)金融機(jī)構(gòu)開(kāi)展權(quán)屬清晰大型畜牧機(jī)械裝備抵押貸款”。相關(guān)部門應(yīng)充分用好國(guó)家政策的扶持、激勵(lì)作用，通過(guò)擴(kuò)大補(bǔ)貼范圍、引進(jìn)示范、融資貸款等手段，加大養(yǎng)殖戶對(duì)畜牧業(yè)機(jī)械的引進(jìn)、推廣積極性，提高肉牛奶牛養(yǎng)殖機(jī)械化程度。

4.2 加快畜牧機(jī)械化科技創(chuàng)新步伐

《意見(jiàn)》提出：“聚集優(yōu)勢(shì)資源，推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，組織調(diào)動(dòng)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(qiáng)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(jī)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(jī)械化薄弱環(huán)節(jié)奠定基礎(chǔ)”“通過(guò)遴選重大項(xiàng)目、主推技術(shù)等方式，積極爭(zhēng)取財(cái)政、科技等部門的立項(xiàng)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(cè)、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(wú)害化處理和種畜禽生產(chǎn)性能測(cè)定等先進(jìn)機(jī)械裝備，加快符合我國(guó)國(guó)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(guó)畜牧機(jī)械技術(shù)水平與歐美發(fā)達(dá)國(guó)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(jī)械科技創(chuàng)新工作，努力攻克“卡脖子”技術(shù)，推動(dòng)我國(guó)畜牧業(yè)機(jī)械化向全程全面高質(zhì)高效轉(zhuǎn)型升級(jí)。

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

《意見(jiàn)》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(jìn)畜種、養(yǎng)殖工藝、設(shè)施裝備集成配套，加強(qiáng)養(yǎng)殖全過(guò)程機(jī)械化技術(shù)指導(dǎo)，大力推進(jìn)主要畜種養(yǎng)殖全程機(jī)械化”；“組織遴選推介一批率先基本實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖全程機(jī)械化的規(guī)模化養(yǎng)殖場(chǎng)和示范基地，加強(qiáng)典型示范引導(dǎo)”。畜牧養(yǎng)殖的標(biāo)準(zhǔn)化是推動(dòng)畜牧生產(chǎn)機(jī)械化的一劑良方。應(yīng)不斷強(qiáng)化畜牧業(yè)規(guī)模化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)體系，實(shí)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(jìn)畜牧產(chǎn)業(yè)升級(jí)換代，以此引導(dǎo)優(yōu)質(zhì)畜牧機(jī)械產(chǎn)品的研究和開(kāi)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(guò)市場(chǎng)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(jìn)畜產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的提高，逆向推進(jìn)機(jī)械化進(jìn)程。

5 結(jié)語(yǔ)

目前，我國(guó)自產(chǎn)牛肉和牛奶還不能滿足國(guó)內(nèi)消費(fèi)需求，仍需大量進(jìn)口，為了應(yīng)對(duì)供需矛盾和人力成本的升高，規(guī)?；⒅悄芑?、精準(zhǔn)化是我國(guó)養(yǎng)牛業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)；目前我國(guó)養(yǎng)牛業(yè)機(jī)械化整體水平還不高，還存在關(guān)鍵核心技術(shù)缺失等問(wèn)題，為了實(shí)現(xiàn)到2025 年我國(guó)奶牛養(yǎng)殖機(jī)械化率達(dá)到80%以上，肉牛養(yǎng)殖機(jī)械化率達(dá)到50%以上的目標(biāo)，應(yīng)充分利用現(xiàn)有政策，加快畜牧機(jī)械化科技創(chuàng)新步伐，利用標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)的示范引導(dǎo)作用，加快新科技成果的應(yīng)用推廣。