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摘要:以内蒙古地区肉羊生产为例,综述基于精准养殖降低饲养员劳动强度、提升肉羊生产效益及福利化水平的相关研究。阐述精准养羊的概念,列举基于智能信息感知的羊只精准养殖中的身份识别、体质量监测、形态评价、行为分析、健康监测及环境监控方面的研究,讨论精准养羊对提升肉羊生产效益和福利化水平的优势,并总结内蒙古地区精准养羊中存在的问题及未来研究的方向。
关键词:肉羊;精准养殖;生产效益;福利化水平;监测管理;研究进展
中图分类号: S826.9+2 文献标志码: A 文章编号:1002-1302(2019)12-0043-05
内蒙古及周边西部地区是我国养羊业的主产区,养羊方式主要以放牧式、放牧兼舍饲式(养殖小区)及全舍饲式存在。传统的放牧饲养方式致使草原大面积退化、资源浪费,且养殖效益低。近年来,为了恢复草原生态平衡及实现草地资源可持续利用,内蒙古及西部地区实行“禁牧、休牧、轮牧”政策,提倡粮改饲,国家也对实行舍饲圈养给予粮食和资金补助,因此利用农业资源发展畜牧业,实施集约化设施养羊成为自治区及西部地区养羊业的发展趋势[1]。但在规模化设施圈养条件下,羊的饲养密度大、活动范围受限、环境调控不到位等,抑制了羊只放牧时的很多行为表现,给羊只的生理与心理健康造成了严重影响[2-3];人工、饲料、粪污处理等成本,对养殖效益提出挑战;食品安全问题及绿色贸易壁垒事件的频发,对养羊管理方式提出更高的要求。同时,提升人口的健康素质、营养素质,提高動物性食品的人均占有率,实现人与资源、人与动物的良性互动,发展高产、优质、高效、安全、生态的生产方式,促进可持续发展,成为集约化养羊业的必然趋势,因此以健康为导向的舍饲精准养羊成为关注的焦点。
1 精准养羊
精准畜牧(precision livestock farming,PLF)主要指利用信息技术对现代畜牧业进行精细的管理,它被定义为使用过程工程的技术对动物进行管理[4]。它同时也被认为是依赖于自动监测动物相关生理过程的一套整合管理系统,是研究以信息技术为核心的高新技术在畜牧业应用中的一个专门领域,代表着畜牧业未来的发展方向[5]。羊属精准畜牧养殖中的大型动物,其经济价值高,与人类营养、健康关系密切,是精准畜牧研究的重点领域之一[6]。
精准养羊(precision sheep management,PSM)中将羊作为个体或小群体进行管理,而非以群体方式进行管理[7]。利用各种传感器持续地获取羊只个体各时段信息,如体温、体质量、行为(站立、趴卧)、饮食(饮水、进食)、情绪、环境参数等指标,应用个体自动识别技术(如射频识别)、大数据技术、专家决策技术等对个体进行生长评估、营养水平评估、情绪预测、疾病诊断等,实现高效率、低成本、福利化的现代生态养羊。
目前,精准养殖在猪、牛的研究中用于疾病的早期预防、生产性能的评估、日粮的精准控制、行为的实时监测、环境的控制等,但是,在羊的领域相应的研究还处在初级阶段,虽然在发声、图像方面已经有一些探索,但是离应用这些技术在舍饲养羊中进行监测和管理还有一段距离。随着劳动力成本的成倍提高,及信息新技术的丰富和普及,精准养羊将赢得更为广阔的发展空间。
2 精准养羊研究现状
羊是哺乳纲偶蹄目家畜。肉羊体型较胖,身体丰满,体毛绵密,头短,具有很强的群居行为,通过头羊和群体内的优胜序列维系群体成员之间的活动。肉用羊喜欢温暖、湿润、全年温差较小的气候。羊的嗅觉比视觉和听觉灵敏,靠嗅觉辨别饮水的清洁度,拒绝饮用污水、脏水。肉羊体型较大,运动空间广、关节多,相较于其他大型动物,更加柔韧灵活,体姿多变,并伴有与心理相关的高级行为。基于羊的特性,国内外学者以精准养殖、提升羊只福利为目标,开展了多方面的研究。
2.1 羊只个体身份识别技术与体质量监测
羊只身份的自动识别是精准养羊中重要的组成部分,是信息采集、分析、决策自动化的技术关键之一。目前,羊只个体身份识别的主要方法包括基于生物特征信息的身份识别和基于承载羊只个体信息的耳标身份识别[8-10],各种识别方法的特点见表1。
对活体羊而言,基于生物特征信息的身份识别特征图像获取较难,且单一的生物特征受各种因素的限制,很难满足羊只个体识别实际应用的需求,且成本高。射频识别(radio-frequency identification,RFID)技术成熟,广泛应用于肉品溯源、畜牧管理等方面,将RFID技术、无线传感器网络(WSN)技术和3G技术融合,能方便地建立基于物联网的肉羊管理平台。
羊只增质量是育肥羊饲养的直接目标,而体质量一般是在早晨空腹进行,用台秤或磅秤测得其质量,将羊蹄绑起来,然后放在秤上称;或抱着羊称,然后减去自质量;或挂称。然而,在羊只称质量过程中保定困难,因此包鹏甲等设计了专门的保定装置[11]。上述测量方式工作量大、效率低、羊的应激反应大,存在人与羊的直接接触。随着内蒙古及西部周边地区实施草原“禁牧”“轮牧”“休牧”及粮改饲等政策,集约化、规模化设施养羊成为趋势,以提高测量效率、节约劳动力为目的的行走中称量设备正被采用,设备以限位通道、称重传感器及计算机处理软件相结合实现体质量自动称量。刘艳秋等将RFID身份识别技术与行走中自动称量结合,设计了活体羊体质量自动采集装置,实现活体羊自动、福利化体质量测量[12]。
2.2 羊只形态测量
羊只形态用于描述羊只在空间尺度上表达的状态,内容集中于生长发育特性、生长发育间相关关系及遗传性能[13]。由于以上的形态值不能直接通过度量得到,而能直接度量的参数只有家畜表型值,因此,常用统计分析方法通过表型值间接评价形态,进而获得羊的生长发育状况及各部位之间的相对发育关系,指导生产、选育[14-15],评估羊只的生长速度、饲料利用率和胴体品质[16],以及预测活羊体质量等[17-20]。其中,常用的表型参数包括长、宽、高和维度4类指标,具体参数有体长、胸宽、胸深、体高、臀高、臀宽、胸围、腹围等[21-26]。