荷蘭奶牛場管理軟件傳感器系統(tǒng)的調(diào)查分析

摘譯/白會新 校/王靚靚

（1東北農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院；2黑龍江省大慶市畜牧獸醫(yī)局）

荷蘭奶牛場管理軟件傳感器系統(tǒng)的調(diào)查分析

摘譯/白會新1,2校/王靚靚2

（1東北農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院；2黑龍江省大慶市畜牧獸醫(yī)局）

為提高奶牛場管理水平，傳感器系統(tǒng)被應(yīng)用于測定奶牛個體的生理、行為和生產(chǎn)特性。近年來，應(yīng)用傳感器系統(tǒng)的奶牛場數(shù)量正在逐年增加。但對于奶牛場是否使用傳感器系統(tǒng)，如何選擇傳感器系統(tǒng)不是很清楚。為此，研究荷蘭奶牛場的專家對目前荷蘭地區(qū)奶牛場應(yīng)用傳感器系統(tǒng)情況進行了綜述。同時，對奶牛場投資或不投資使用傳感器系統(tǒng)的原因進行了分析，并且描述了使用或不使用傳感器系統(tǒng)的奶牛場特征，概述了傳感器系統(tǒng)在日常奶牛管理中的應(yīng)用。

荷蘭；奶牛場；傳感器系統(tǒng)；調(diào)查；投資

為了提高奶牛場的管理水平，傳感器系統(tǒng)被應(yīng)用于測定個體奶牛的生理、行為和生產(chǎn)特性。傳統(tǒng)的傳感器系統(tǒng)定義為：能夠測定奶牛個體生理和行為參數(shù)（涉及到健康和乳腺炎），且能夠?qū)崿F(xiàn)自動化的裝置。最近幾年，傳感器系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)成熟。例如，有的傳感器系統(tǒng)可以檢測牛奶中的脂肪和蛋白質(zhì)含量以及奶牛乳房、肢蹄健康和發(fā)情時間。

最新的傳感器系統(tǒng)可以測定奶牛體重和反芻時間，而具有更多功能的傳感器系統(tǒng)也正在發(fā)展中。當(dāng)前，使用傳感器系統(tǒng)的奶牛場已經(jīng)增加，尤其是自動檢測發(fā)情的傳感器系統(tǒng)。荷蘭大約1/5的奶牛場使用自動發(fā)情檢測傳感器系統(tǒng)。在荷蘭和其它歐洲西北部國家，由于自動擠奶系統(tǒng)的使用，傳感器系統(tǒng)的應(yīng)用正在增長。使用傳感器系統(tǒng)的好處在于，擠奶工人在自動擠奶的過程中并不能準(zhǔn)確判斷奶牛乳房和生鮮乳的異常情況，而自動擠奶系統(tǒng)具有乳腺炎檢測傳感器，可以準(zhǔn)確辨別乳腺炎的發(fā)生。

投資傳感器系統(tǒng)的一個最重要原因是可以降低奶牛場的勞動力。在歐洲西北部國家，勞動力是昂貴的，農(nóng)民正在尋找新的方式去代替體力勞動。發(fā)情檢測傳感器系統(tǒng)只用更少的時間即可判斷出奶牛是否發(fā)情。例如，發(fā)情檢測一般需要觀察奶牛，頻率為每天3 次、每次20 min，而使用發(fā)情檢測傳感器系統(tǒng)可以減少勞動時間。另一個投資傳感器的理由是對疾病和發(fā)情的檢出率較高。一些研究表明，傳感器系統(tǒng)可以檢測80%～85%的奶牛發(fā)情，而農(nóng)民平均檢測奶牛的發(fā)情率大約為55%。第三個投資傳感器的原因是期待使用傳感器后奶牛場有較高的利益回報。應(yīng)用傳感器系統(tǒng)可以幫助奶牛場做出更及時和精明的決策，最終提高奶牛場的收益。

目前，奶牛場可以使用的傳感器系統(tǒng)有很多。但對奶牛場如何選擇傳感器類型以及奶牛場主為什么投資傳感器系統(tǒng)的原因不是很清楚。因此，本文基于荷蘭512 個奶牛場，對目前荷蘭地區(qū)應(yīng)用自動擠奶系統(tǒng)（多頭奶牛共同擠奶的大型機械）和傳統(tǒng)擠奶系統(tǒng)（單頭奶牛擠奶的小型機械）的奶牛場情況進行綜述；調(diào)查奶牛場投資或不投資使用傳感器系統(tǒng)的原因；描述使用或不使用傳感器系統(tǒng)奶牛場的特征，包括奶牛場大小、生鮮乳產(chǎn)量、奶牛場的集約化程度、增長牛群大小、奶牛場主年齡等。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)選擇

2013年10月18日～11月17日，研究者通過E-mail將調(diào)查問卷發(fā)送給1 672 家荷蘭奶牛場，其中532 家奶牛場完成了調(diào)查問卷，但有15 家奶牛場已不再飼養(yǎng)奶牛，5 家奶牛場問卷回答不正確，最終的數(shù)據(jù)由512 家奶牛場反饋信息組成（占答復(fù)率的30.6%），其中202 家奶牛場安裝了傳感器系統(tǒng)，310 家奶牛場未安裝傳感器系統(tǒng)。此外，研究者額外獲得了491 家奶牛場奶牛存欄數(shù)量、奶牛場占地面積和每年交售鮮奶數(shù)量的信息。奶牛場特性描述分析平均數(shù)是基于這491 家奶牛場。

1.2 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)進行二次曲線處理，所有的數(shù)據(jù)編輯和分析均由SAS 9.3軟件進行。奶牛場被分為3 類：沒有傳感器系統(tǒng)的奶牛場、有傳感器系統(tǒng)使用自動擠奶系統(tǒng)的奶牛場和有傳感器系統(tǒng)使用傳統(tǒng)擠奶系統(tǒng)的奶牛場。3 種類型奶牛場的描述性統(tǒng)計和比較采用一般線性模型進行。采用線性判別分析，描述有和無傳感器系統(tǒng)的奶牛場。

2 結(jié)果與討論

2.1 有效奶牛場

此項調(diào)查報告的奶牛場基本信息源于幫助奶牛場分析經(jīng)濟效益的會計中介，因此部分奶牛場主愿意完成提供的相應(yīng)問卷，但也使得相關(guān)信息有一定的偏見性。

2.1.1 奶牛數(shù)量

在調(diào)查的奶牛場中，奶牛存欄數(shù)量（105 頭）比荷蘭奶牛場平均存欄數(shù)量（91 頭）要高，產(chǎn)奶量水平（7 910 kg/頭）比荷蘭奶牛場平均水平（8 217 kg/頭）要低（表1）。在荷蘭，應(yīng)用傳統(tǒng)擠奶系統(tǒng)比應(yīng)用自動擠奶系統(tǒng)的奶牛場有更多的奶牛，可能是由于自動擠奶系統(tǒng)單元進行擠奶的奶牛數(shù)量有限，因此應(yīng)用自動擠奶系統(tǒng)的奶牛場飼養(yǎng)的奶牛數(shù)量不能超出擠奶數(shù)量限制，使得其奶牛場擴大飼養(yǎng)規(guī)模較難。

2.1.2 奶牛平均占地面積

荷蘭奶牛場平均占地面積為52公頃，相當(dāng)于平均每公頃有1.75 頭奶牛、每公頃生鮮乳產(chǎn)量14 380 kg。文中所調(diào)查的奶牛場每公頃土地的奶牛數(shù)量和產(chǎn)奶量略低于全國水平，可能是因為調(diào)查的奶牛場多數(shù)位于荷蘭北部地區(qū)，而這個地區(qū)每公頃奶牛數(shù)量較其它地區(qū)奶牛數(shù)量少。

2.1.3 每周在每頭奶牛上消耗的勞動時間

沒有傳感器系統(tǒng)的奶牛場，農(nóng)民每周需花費在每頭奶牛的總勞動時間平均為1.19 h，而有傳感器系統(tǒng)的奶牛場，該項勞動時間為：配備傳統(tǒng)擠奶系統(tǒng)是0.95 h、配備自動擠奶系統(tǒng)是0.92 h，均顯著低于沒有傳感器系統(tǒng)的奶牛場（表1）。有報道稱，荷蘭安大略湖省的奶牛場受奶牛數(shù)量增加變化的影響，農(nóng)民每周需花費在每頭奶牛的勞動時間為0.77～1.82 h，但這些時間包括與飼喂生產(chǎn)有關(guān)的野外工作。

2.2 傳感器系統(tǒng)配備情況

假設(shè)調(diào)查中沒有反饋信息的奶牛場均未使用傳感器系統(tǒng)，那么該項調(diào)查至少有12%的奶牛場有傳感器系統(tǒng)。同時，調(diào)查結(jié)果顯示，39%的奶牛場至少使用一種傳感器系統(tǒng)，24%的奶牛場使用自動擠奶系統(tǒng)（表1），比Steeneveld等（2012）報道的比例要高，但這并不能代表荷蘭奶牛場安裝傳感器系統(tǒng)的比例。此外，通過調(diào)查，可以推測奶牛場主對采用新技術(shù)提升奶牛場管理更有興趣，應(yīng)用自動擠奶系統(tǒng)或傳感器系統(tǒng)的奶牛場比例高于荷蘭奶牛場的平均水平。

配備自動擠奶系統(tǒng)和傳統(tǒng)擠奶系統(tǒng)的奶牛場利用的傳感器系統(tǒng)類型情況見表2。配備傳統(tǒng)擠奶系統(tǒng)的奶牛場普遍使用測定牛奶顏色和導(dǎo)電性

表1 無傳感器系統(tǒng)、有傳感器系統(tǒng)并配備自動擠奶系統(tǒng)、有傳感器系統(tǒng)并配備傳統(tǒng)擠奶系統(tǒng)奶牛群體特性描述的平均值（標(biāo)準(zhǔn)差）

表2 自動擠奶系統(tǒng)和傳統(tǒng)擠奶系統(tǒng)的奶牛場中應(yīng)用傳感器系統(tǒng)的情況

的傳感器系統(tǒng)，以檢測奶牛乳腺炎。配備自動擠奶系統(tǒng)的奶牛場一般有稱重臺、脂肪和蛋白質(zhì)測定傳感器、牛奶體細(xì)胞數(shù)測定傳感器、牛奶溫度測定傳感器。70%的傳統(tǒng)擠奶系統(tǒng)奶牛場配備傳感器有活度計和奶牛計步器，41%的自動擠奶系統(tǒng)奶牛場有活度計和奶牛計步器。

2.3 奶牛場投資傳感器系統(tǒng)的原因

2.3.1 被迫投資

通過表2可以看出，很多不同類型的傳感器被應(yīng)用于奶牛場。然而，調(diào)查報告分析配備自動擠奶系統(tǒng)的奶牛場通常不愿意在乳腺炎檢測傳感器上進行投資，最后選擇投資這些系統(tǒng)最普遍的原因是銷售人員把這些額外傳感器系統(tǒng)打包銷售給奶牛場，使得自動擠奶系統(tǒng)的銷售價格有所降低。同樣，稱重臺、脂肪和蛋白質(zhì)測定傳感器、牛奶體細(xì)胞數(shù)傳感器和牛奶溫度傳感器能很容易地被打包納入自動擠奶系統(tǒng)中。購買青年奶牛活度計和計步器的原因與前面提到的傳感器被投資的原因相似。

2.3.2 主動投資

泌乳奶牛活度計和計步器被投資的最主要原因是可提高牛奶檢測度，提高奶牛場效益，增強奶牛種群的繁育水平。調(diào)查報告顯示，奶牛場通常愿意投資在活度計和計步器，它們能夠提高發(fā)情檢測性能，在活度計上的投資是有效益的。對于使用傳統(tǒng)擠奶系統(tǒng)的奶牛場主，他們愿意投資于活度計和計步器的原因是可降低勞動力。發(fā)情傳感器被投資，也是因為可以降低勞動力和縮短勞動時間（不用通過對發(fā)情奶牛外觀檢查或?qū)κ茉心膛Ｍ庥^確認(rèn)）。

2.4 奶牛場不投資于傳感器系統(tǒng)的原因

經(jīng)費不足是奶牛場不投資傳感器系統(tǒng)的最重要的原因，奶牛場更傾向于投資到其它事情上（表3），而不是投資到不確定的收益上。這與已有研究報道結(jié)論相一致，即奶牛場主不熟悉可利用的技術(shù)，投資后所獲利益的不確定性是奶牛場不投資傳感器系統(tǒng)的一個重要因素。

2.5 投資和不投資傳感器系統(tǒng)奶牛場的特性分析

通過描述性統(tǒng)計分析，3 種類型的奶牛場間幾乎沒有差異（表1）。安裝傳感器系統(tǒng)的傳統(tǒng)擠奶系統(tǒng)奶牛場與沒有安裝傳感器系統(tǒng)的奶牛場相比，僅奶牛數(shù)量有顯著提高。分析其原因，可能是安裝傳感器系統(tǒng)的奶牛場場主比沒有安裝傳感器系統(tǒng)的奶牛場場主具有更超前的思想。此外，奶牛頭數(shù)越多的奶牛場越需要良好的管理，越需要配備傳感器系統(tǒng)。與沒有傳感器系統(tǒng)奶牛場相比，有傳感器系統(tǒng)的奶牛場每人每周在每頭奶牛上消耗的勞動時間較少，這表明有傳感器系統(tǒng)能夠降低農(nóng)民的勞動時間。

表3 310個荷蘭奶牛牧場主表明不投資傳感器系統(tǒng)的原因

2.6 傳感器系統(tǒng)的應(yīng)用

調(diào)查結(jié)果顯示，約40%的奶牛場從不或只是偶爾使用色度傳感器系統(tǒng)和稱重臺的數(shù)據(jù)，而還有約40%的奶牛場經(jīng)常或每日都使用這些傳感器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。色度傳感器和稱重臺通常是作為自動擠奶系統(tǒng)的打包傳感器，因此這些傳感器的數(shù)據(jù)奶牛場并不太關(guān)心。超50%的奶牛場從不或僅是偶爾使用檢測脂肪、蛋白質(zhì)和牛奶溫度的傳感器系統(tǒng)數(shù)據(jù)。超過3/4奶牛場經(jīng)常或每天使用檢測奶牛體細(xì)胞數(shù)量、導(dǎo)電性、反芻活性和青年牛活力的傳感器。使用最為廣泛的傳感器系統(tǒng)是泌乳奶牛的活度計和計步器系統(tǒng)。

2.7 經(jīng)濟意義

奶牛場投資傳感器系統(tǒng)的主要原因是為了提高奶牛場的經(jīng)濟效益，而不投資傳感器系統(tǒng)的主要原因是因為奶牛場經(jīng)費不足。

此外，傳感器系統(tǒng)的研究目前主要聚焦在傳感器和檢測性能的發(fā)展，但應(yīng)用傳感器是否也能提高奶牛場的技術(shù)參量（例如牛奶產(chǎn)量、初產(chǎn)母牛年齡、產(chǎn)犢間隔、疾病發(fā)生率和奶牛體細(xì)胞數(shù)量）還尚不明確。

3 結(jié)論

通過對512 個荷蘭奶牛場的信息收集，分析得出了奶牛場使用傳感器（310 個奶牛場）和不使用（202 個奶牛場）的情況與原因。

3.1 在所有傳感器系統(tǒng)中，奶牛乳腺炎監(jiān)測和發(fā)情監(jiān)測傳感器是奶牛場應(yīng)用最廣泛的傳感器系統(tǒng)。

3.2 奶牛場投資使用傳感器系統(tǒng)的原因是不同的。其中奶牛乳腺炎檢測傳感器系統(tǒng)通常是打包銷售于自動擠奶系統(tǒng)中，在購買自動擠奶系統(tǒng)時，必須購買。有時這樣購買可以幫助降低自動擠奶系統(tǒng)的價格。而奶牛場在有經(jīng)濟實力的情況下，為了提高檢測率，增加種群繁殖水平，提高奶牛場效益和降低勞動力，都會購買發(fā)情監(jiān)測傳感器系統(tǒng)。

3.3 盡管有傳感器且使用傳統(tǒng)擠奶系統(tǒng)的奶牛場比沒有傳感器且使用傳統(tǒng)擠奶系統(tǒng)的奶牛場有更多的奶牛，但描繪有無傳感器系統(tǒng)的奶牛場所具有的特征卻是較困難的。

3.4 有傳感器系統(tǒng)的奶牛場人員比無傳感器系統(tǒng)的奶牛場人員在每頭奶牛上消耗的勞動時間少。

3.5 無論奶牛場有無傳感器系統(tǒng)，奶牛場主年齡、奶牛場繼承人、牛群的增長速度、每頭奶牛的產(chǎn)奶量、每公頃奶牛數(shù)量和每公頃牛奶產(chǎn)量都沒有不同。C

原文： Steeneveld W，Hogeveen H. Characterization of Dutch dairy farms using sensor systems for cow management. Journal of Dairy Science，2014，98（1）：709-717.

2017-02-07）

白會新（1986-），黑龍江望奎人，博士，畜牧師，主要從事畜禽生產(chǎn)管理。