朱 凱，呂昕哲，齊 格，張英虎，趙和平，劉光磊＊

1 河北品元生物科技有限公司，河北石家莊 050000

2 行唐縣動(dòng)物衛(wèi)生監(jiān)督所余底分所，河北石家莊 050000

0 引言

科學(xué)奶牛養(yǎng)殖是打造高產(chǎn)奶牛產(chǎn)業(yè)鏈的第一環(huán)節(jié)，是畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分。人們普遍認(rèn)為高產(chǎn)奶牛經(jīng)濟(jì)效益顯著，是一類(lèi)泌乳量、乳脂率和乳蛋白含量高且乳成分均衡的奶牛，具有健壯體況、強(qiáng)烈食欲、發(fā)達(dá)消化系統(tǒng)和泌乳系統(tǒng)。目前，我國(guó)高產(chǎn)奶牛飼養(yǎng)水平不斷提高，乳制品行業(yè)發(fā)展迅速[1]。我國(guó)奶業(yè)積極優(yōu)化豐富乳品供給結(jié)構(gòu)，且規(guī)?；F(xiàn)代化建設(shè)成為主流趨勢(shì)，產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品齊頭并進(jìn)發(fā)展迅速[2]。產(chǎn)量持續(xù)增長(zhǎng)和乳制品多元化發(fā)展的同時(shí)，國(guó)民生活水平、消費(fèi)水平和消費(fèi)意識(shí)不斷提高，促使牛奶產(chǎn)業(yè)更注重產(chǎn)品品質(zhì)[3]。但奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)規(guī)?；l(fā)展，也會(huì)對(duì)環(huán)境造成不利影響，如溫室氣體排放、土壤污染和水體污染等。高產(chǎn)奶?？沙掷m(xù)發(fā)展受多種因素影響，如營(yíng)養(yǎng)因素、繁殖技術(shù)、環(huán)境因素和人工智能技術(shù)等。本文對(duì)影響高產(chǎn)奶牛可持續(xù)發(fā)展的相關(guān)因素和奶牛場(chǎng)規(guī)?；l(fā)展對(duì)環(huán)境造成的影響等研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為生產(chǎn)實(shí)踐中高產(chǎn)奶?？沙掷m(xù)發(fā)展及其對(duì)環(huán)境的控制改良提供理論資料。

1 高產(chǎn)奶牛發(fā)展的影響因素

奶牛產(chǎn)業(yè)總體呈數(shù)量型和外延性增長(zhǎng)。近年來(lái)，隨著奶牛養(yǎng)殖規(guī)?；陌l(fā)展進(jìn)程，中大型牧場(chǎng)快速增加，奶牛生活環(huán)境較大改善，飼養(yǎng)管理技術(shù)不斷提高，牛奶質(zhì)量明顯提升，消費(fèi)者對(duì)國(guó)產(chǎn)奶的關(guān)注度不斷增多[4]。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局和中國(guó)海關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2021年底，我國(guó)牛奶產(chǎn)量3 683 萬(wàn)t，同比增長(zhǎng)率7.1%，接近全球牛奶總產(chǎn)量5%；乳制品凈進(jìn)口385.2 萬(wàn)t，折合原料奶2 229.6 萬(wàn)t（按1∶5.8折算），同比增加18.1%[5]。雖然我國(guó)牛奶產(chǎn)量快速增長(zhǎng)，但仍滿足不了國(guó)民需求，國(guó)外乳制品憑借更低價(jià)格對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)造成沖擊，這表明發(fā)展高產(chǎn)奶牛產(chǎn)業(yè)，降低牛奶成本，提高我國(guó)奶源自給率必要且急需。高產(chǎn)奶牛產(chǎn)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展取決于幾方面，包括飼料品種、奶牛品種改良、奶牛健康高效養(yǎng)殖、奶牛繁育技術(shù)、牛奶品質(zhì)監(jiān)控及營(yíng)養(yǎng)評(píng)估等。

1.1 飼料營(yíng)養(yǎng)因素

飼料是發(fā)展高產(chǎn)奶牛的最需關(guān)注因素?？茖W(xué)合理飼喂奶牛，不僅要滿足奶牛對(duì)能量、蛋白質(zhì)、維生素和礦物質(zhì)的攝入需求，還不能造成營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩。在能量要求方面，若長(zhǎng)期飼喂低能量水平飼料，奶牛體內(nèi)葡萄糖缺乏時(shí)，會(huì)代謝性代償消耗體脂獲得能量，顯著提高血液中非酯化脂肪酸（NEFA）水平。異常代謝途徑不僅影響奶牛正常生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖性能，而且會(huì)使奶牛乳腺中儲(chǔ)存大量脂肪使其泌乳能力下降。在蛋白質(zhì)要求方面，蛋白質(zhì)是奶牛身體中各組織和器官的重要組成成分，缺乏蛋白質(zhì)的日糧無(wú)法滿足高產(chǎn)奶牛對(duì)日糧的營(yíng)養(yǎng)需求，導(dǎo)致乳蛋白含量下降，激素代謝紊亂，影響奶牛健康。在維生素要求方面，奶牛瘤胃微生物可合成部分維生素，以B族微生物為主，但數(shù)量有限，很難滿足高產(chǎn)奶牛正常生產(chǎn)需要，日糧中需添加維生素A和維生素E等脂溶性維生素以維持高產(chǎn)奶牛的生產(chǎn)性能。在礦物質(zhì)要求方面，礦物質(zhì)中的鈣磷含量及鈣磷比例都會(huì)影響奶牛生產(chǎn)性能和繁殖性能，缺鋅、銅、硒等會(huì)影響產(chǎn)奶量，降低公牛生殖力。乳脂率是現(xiàn)代奶牛評(píng)判系統(tǒng)中權(quán)重較高的一個(gè)指標(biāo)，受遺傳和生理及日糧結(jié)構(gòu)影響，日糧中精粗比是影響乳脂率的重要因素，其他影響因素還有采食量以及飼料中蛋白質(zhì)、能量、脂類(lèi)和緩沖劑的含量等。應(yīng)根據(jù)泌乳階段、產(chǎn)奶量、乳脂率、體重等方面設(shè)計(jì)奶牛的全價(jià)日糧[6]。隨著全球氣溫逐漸升高，動(dòng)物熱應(yīng)激效應(yīng)增加。用谷物代替某些飼料可提高飼料利用率，也可給奶牛飼喂脂類(lèi)降低瘤胃中的發(fā)酵熱，減少奶牛瘤胃發(fā)酵產(chǎn)生熱量，維持奶牛瘤胃的健康[7]。

1.2 繁殖技術(shù)

隨著我國(guó)奶牛場(chǎng)數(shù)量的增加和奶牛產(chǎn)奶量的提高，對(duì)奶牛繁殖性能有了更高要求，需采用多種繁殖技術(shù)結(jié)合手段，實(shí)現(xiàn)加速發(fā)展高產(chǎn)奶牛的目標(biāo)。分子育種技術(shù)是分子生物學(xué)與育種相結(jié)合的一種技術(shù)，主要包括分子標(biāo)記輔助選擇（MAS），也稱(chēng)為狹義“分子育種”、基因編輯和轉(zhuǎn)基因。目前在牛育種領(lǐng)域應(yīng)用較多的是狹義“分子育種”，即分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)，基于基因組高密度標(biāo)記信息，直接從基因組水平上篩選優(yōu)質(zhì)基因型，進(jìn)而選擇目的性狀，如高產(chǎn)、長(zhǎng)壽、健康等特征，再通過(guò)人工授精、性控、胚胎移植技術(shù)，實(shí)現(xiàn)分子育種篩選的高產(chǎn)性狀，從根本上縮短優(yōu)質(zhì)基因傳遞時(shí)間間隔，促進(jìn)奶牛群體快速發(fā)展。人工授精技術(shù)是奶牛生產(chǎn)中最常用的繁殖技術(shù)，是同期發(fā)情及同期排卵—定時(shí)輸精技術(shù)的前提[8]。20世紀(jì)90年代，北美和南美首次實(shí)現(xiàn)同期發(fā)情及同期排卵-定時(shí)輸精技術(shù)程序。同期發(fā)情及同期排卵—定時(shí)輸精技術(shù)程序以不同的順序利用GnRH（促性腺激素釋放激素）、PGF2α（前列腺素）和孕酮刺激卵泡、啟動(dòng)黃體溶解并誘導(dǎo)精確排卵時(shí)間。研究表明，同期發(fā)情及同期排卵—定時(shí)輸精技術(shù)能顯著提高泌乳奶牛的繁殖性能[9]。妊娠診斷中，B超檢測(cè)技術(shù)是診斷早孕和判斷孕齡最快速準(zhǔn)確方法，可更直觀了解妊娠期卵巢和子宮變化，早期妊娠診斷主要觀察奶牛羊水，或進(jìn)一步觀察卵泡和黃體，可判定奶牛懷胎天數(shù)，有助于分群飼養(yǎng)管理，有效預(yù)防母牛流產(chǎn)、難產(chǎn)[10]。

1.3 環(huán)境因素

養(yǎng)殖環(huán)境對(duì)奶牛的生產(chǎn)性能有一定影響，影響奶牛整個(gè)生理周期活動(dòng)。良好的養(yǎng)殖環(huán)境在奶牛日常管理中起重要作用。奶牛是恒溫動(dòng)物，最適宜飼養(yǎng)溫度11～23.3 ℃，若超過(guò)此范圍，產(chǎn)奶量會(huì)下降；若低于此范圍，采食量會(huì)下降，乳汁合成較慢，同樣影響產(chǎn)奶量。因此適宜溫度能減少奶牛熱應(yīng)激及冷應(yīng)激，使產(chǎn)奶性能維持在正常水平[11]。相對(duì)濕度在奶牛養(yǎng)殖中是不可忽視的重要因素，適宜濕度會(huì)緩解高溫對(duì)奶牛的不利影響，如降低蹄病患病率或減少熱應(yīng)激，因此牛舍相對(duì)濕度應(yīng)保持55%～75%為宜[12]。奶牛在適宜光照下可促進(jìn)新陳代謝，提高生產(chǎn)性能。長(zhǎng)期處于光照不足的環(huán)境，易患乳房炎，影響產(chǎn)奶量；長(zhǎng)期處于強(qiáng)光條件，缺少黑暗期，生物鐘被打亂，產(chǎn)奶量降低，且易患皮膚病，因此奶牛舍朝向應(yīng)坐北朝南，光照時(shí)間保持15～16 h，光照強(qiáng)度200 Lux左右[12]。聲音也是環(huán)境的一部分，噪音對(duì)奶牛有一定的危害。研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)時(shí)間噪聲會(huì)干擾奶牛的生理機(jī)能和繁殖性能，對(duì)產(chǎn)奶量有明顯影響[13]。從牧場(chǎng)初期建設(shè)角度，應(yīng)全面考慮環(huán)境因素對(duì)奶牛養(yǎng)殖造成的負(fù)面影響，盡可能提供舒適生活環(huán)境。

1.4 人工智能技術(shù)

數(shù)字化信息技術(shù)的快速發(fā)展助力奶業(yè)發(fā)展，養(yǎng)殖設(shè)備的不斷升級(jí)及智能擠奶設(shè)備的推廣應(yīng)用，會(huì)進(jìn)一步改變牛奶產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀。近年來(lái)，我國(guó)數(shù)字化技術(shù)在養(yǎng)殖機(jī)械化中的應(yīng)用越來(lái)越多，奶牛生產(chǎn)環(huán)節(jié)的飼喂、擠奶和糞便清理等設(shè)備通過(guò)接入人工智能技術(shù)，能更精確控制牧場(chǎng)的每個(gè)細(xì)節(jié)，有效控制成本，提高生產(chǎn)效率[14]。人工智能技術(shù)在畜牧業(yè)中的應(yīng)用水平越來(lái)越高，生物識(shí)別技術(shù)包括虹膜識(shí)別、面部識(shí)別及姿態(tài)識(shí)別等，可為每頭奶牛設(shè)立個(gè)體身份標(biāo)識(shí)，并建立牛只個(gè)體電子檔案。通過(guò)這些技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)奶牛行為狀態(tài)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化飼養(yǎng)及疫病防控。這些措施使奶牛生命體征的狀態(tài)跟蹤與預(yù)警更準(zhǔn)確和科學(xué)。

近幾年，大數(shù)據(jù)技術(shù)和人工智能技術(shù)相結(jié)合，推出多種奶牛遠(yuǎn)程智能診斷系統(tǒng)，開(kāi)始在奶牛等畜牧動(dòng)物生產(chǎn)過(guò)程推廣使用，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、奶牛信息分析。例如，通過(guò)運(yùn)動(dòng)量分析、智能項(xiàng)圈的計(jì)步傳感器，配合圖像識(shí)別技術(shù)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，可實(shí)現(xiàn)母牛發(fā)情期監(jiān)測(cè)或疾病監(jiān)測(cè)。準(zhǔn)確探測(cè)牛發(fā)情后，通過(guò)預(yù)設(shè)程序通知養(yǎng)殖人員及時(shí)抓住時(shí)機(jī)配種，提高繁殖效率。通過(guò)運(yùn)動(dòng)量驟變，判斷奶?？赡馨l(fā)生蹄損傷或患病不愿走動(dòng)，牧場(chǎng)獸醫(yī)師收到警示后能及時(shí)進(jìn)場(chǎng)查看牛只狀態(tài)，盡快治療。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外奶牛信息監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展迅速，極大程度提高奶牛養(yǎng)殖信息的監(jiān)測(cè)效率，并基于物聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器視覺(jué)識(shí)別等技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，提高了牧場(chǎng)生產(chǎn)效率[15，16]。

2 高產(chǎn)奶?？沙掷m(xù)性發(fā)展對(duì)環(huán)境的影響

2.1 空氣污染

溫室氣體是氣候變化的主要因素，全球畜禽溫室氣體排放占溫室氣體總量的14.5%[17]，奶牛場(chǎng)溫室氣體排放約占畜禽排放量的20%[18]。奶牛生產(chǎn)中所產(chǎn)生有害氣體主要分兩類(lèi)：一是奶牛在消化過(guò)程通過(guò)打嗝、放屁產(chǎn)生的二氧化碳和甲烷，會(huì)破壞大氣臭氧層，加劇溫室效應(yīng)。二是奶牛排泄物中有甲基硫醇、甲硫醚、低級(jí)脂肪酸、氨、硫化氫、甲烷、二氧化硫及糞臭素等惡臭氣體，會(huì)導(dǎo)致奶牛場(chǎng)附近環(huán)境的空氣質(zhì)量下降，影響奶牛和人類(lèi)健康[19]。甲烷是奶牛養(yǎng)殖中僅次于二氧化碳的一種主要溫室氣體，同等體積甲烷造成的溫室效應(yīng)是二氧化碳的2～30 倍，容易在大氣中積累，目前動(dòng)物生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生的甲烷量已占總排放量的7%左右。甲烷產(chǎn)生與排放不但污染空氣，還導(dǎo)致飼料能量的重大損失，可占飼料總能2%～12%，因此控制甲烷排放不僅可保護(hù)環(huán)境，還可提高飼料轉(zhuǎn)化率，降低飼料成本[19]。

2.2 土壤污染

奶牛集約化養(yǎng)殖過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量富含養(yǎng)分的奶牛糞尿等廢棄物，主要處理方式還是作為有機(jī)肥料排于地表。奶牛糞便、污水中重金屬離子會(huì)堵塞土壤空隙，降低土地的透水性和透氣性，形成阻塞土壤空氣的現(xiàn)象，影響土壤品質(zhì)，造成土地板結(jié)。另外，糞便存在一定量硝酸鹽、亞硝酸鹽和磷酸鹽等鹽分，累積到一定程度，不僅影響植物生長(zhǎng)，導(dǎo)致農(nóng)作物稻穗倒伏、不熟或晚熟等，更嚴(yán)重的是作物中超標(biāo)的有毒物質(zhì)會(huì)影響人和畜禽健康[20，21]。

2.3 水污染

奶牛場(chǎng)每天產(chǎn)生大量污水，污水中含細(xì)菌、寄生蟲(chóng)卵、氮和磷等有害物質(zhì)，若未經(jīng)污水處理系統(tǒng)處理直接排放，則周?chē)w會(huì)被污染。奶牛糞污中氮和磷兩種元素含量較高，若經(jīng)地表水徑流或下滲，可直接導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，發(fā)生紅潮和赤潮等現(xiàn)象，還可能因生命力極強(qiáng)的各種寄生蟲(chóng)卵存在，使人類(lèi)和畜禽患寄生蟲(chóng)病風(fēng)險(xiǎn)增加，此外，奶牛排泄糞尿及養(yǎng)殖場(chǎng)污水中還可能殘留消毒藥液和重金屬鹽類(lèi)，進(jìn)入水體后可在魚(yú)、蝦、蟹體內(nèi)富集甚至致其死亡，嚴(yán)重危害食品安全，威脅人體健康[20～22]。

3 總結(jié)

我國(guó)奶牛產(chǎn)業(yè)現(xiàn)處于由數(shù)量擴(kuò)張向質(zhì)量安全轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時(shí)期，推進(jìn)高奶牛養(yǎng)殖高質(zhì)量發(fā)展至關(guān)重要。影響高產(chǎn)奶牛發(fā)展的因素有很多，如營(yíng)養(yǎng)因素、繁殖技術(shù)、環(huán)境因素和人工智能技術(shù)等，它們不僅直接影響奶牛的健康和繁殖性能，還影響奶牛的產(chǎn)奶量和牛奶的品質(zhì)。奶牛場(chǎng)的規(guī)?；l(fā)展也會(huì)對(duì)環(huán)境帶來(lái)不利影響，如溫室氣體排放、土壤污染和水體污染等。在推進(jìn)高產(chǎn)奶牛的發(fā)展過(guò)程中，不僅要關(guān)注健康養(yǎng)殖，也要關(guān)注其對(duì)環(huán)境的影響，應(yīng)及時(shí)積極采取控制措施，結(jié)合高產(chǎn)奶牛養(yǎng)殖情況不斷優(yōu)化，完成奶牛產(chǎn)量和質(zhì)量雙提升。