山東省是奶業大省,2021年鮮奶產量2.88×106t,位列全國第四。近幾年山東省奶牛養殖業由散養向規模化、現代化、集約化和標準化方向快速發展,小型奶牛養殖場的數量迅速減少,奶牛養殖平均規模穩步增長,截至2021年底,全省有奶牛養殖場(區)1477個,平均牛群規模達到429頭,比2016年增長152.35%。2021年底奶牛養殖規模化率達到93%,比全國水平高22.2%,比2016年提高20%。
隨著規模化、集約化的發展,山東省奶牛養殖機械化水平顯著提升,奶牛養殖模式也發生了深刻的變化,信息化技術逐漸被越來越多的牧場采用,對奶牛養殖機械的信息化和智能化的需求日益增加。規模牧場已實現了從“人工喂養”傳統模式到“人管設備、設備喂養”模式的轉變, 正朝著“機器自主學習,智能飼喂”的智慧牧場模式發展。
一、山東奶業機械化現狀
截至2021年底,山東省擁有飼料(草)收獲機6177臺,總動力1.59×105kW;擁有打(壓)捆機6612臺,總動力3.08×104kW;擁有畜牧養殖機械34.6萬臺(套),總動力1.82×105kW;其中飼料(草)加工機械21.3萬臺,飼養機械10.1萬臺(套),擠奶機8735臺,奶牛養殖全程機械化水平名列全國前列。
(一)飼料配制、飼喂環節
山東省奶牛養殖場無論規模大小,在飼料配制、飼喂、推料及剩料收集環節基本實現了機械化,配置青貯飼料取料機或鏟車取料、采用牽引式全混合日糧制備機或固定式全混合日糧制備機加撒料車或自走式全混合日糧制備機進行飼料制備及投喂。
精益管理、節本增效始終是奶牛養殖企業核心競爭力,特別是2020年以來,奶牛飼料價格持續上漲,比較效益下降,傳統粗放的牧場發展模式難以為繼,在奶牛飼料配制環節,奶牛智能化TMR(Total Mixed Rations,全混合日糧的簡稱)中央廚房應運而生。
傳統的TMR,無論是牽引式、自走式還是固定式,都是人工加料,誤差大、設備之間相互銜接存在等待現象,空轉耗能;并且用人多,現場混亂,管理難度大。智能化TMR中央廚房由中央控制系統、精料存儲添加系統、粗飼料添加系統、液體飼料添加系統、攪拌混合系統、成品出料系統和撒料系統組成,設備之間組網運行,各添加系統伺服電機是由中央控制系統精準控制,一是避免了人為操作帶來的誤差。極大提高了日糧制備精準度。在萬頭牧場,每節約1%的飼料,每天就能節約3500元以上。二是杜絕了機械空轉磨損和耗能,大大降低了加工能耗。經過實際測算,加工一批7噸TMR日糧,智能化飼喂中心總耗電30度,折合每噸能耗4.26度,相比傳統的鏟車加料模式,噸料能耗成本節約10元以上。三是提高了效率,減少了用工。以萬頭牧場為例,傳統飼喂模式,上班人員都在10人上下,加上倒班休班人員,總崗位設置在15人左右。而智能化飼喂中心,當班人數僅需5人,崗位總人數配置7~8人即可,并且,工作強度較低和工作時長較短,節約一半的人工,不僅僅是人力成本的節約,關鍵是管理難度大大地降低,真正做到“減員增效”。四是安全可靠。傳統模式下人工操作,叉車的往復、運輸車輛的穿梭、電機的超載,存在諸多安全隱患。智能化TMR中央廚房把多因素不可控的現場變得簡明可控。所有指令都出自中央控制系統,所有機電設備都有可編程邏輯控制器集中控制,少量人員僅在規定的安全區域巡視。
山東東營的某萬頭牧場采用智能化飼喂中心后,每年僅飼料、能耗及人工成本就節約500萬元。
部分奶牛養殖場在犢牛飼喂環節也實現了機械化飼喂,為犢牛提供新鮮、恒溫、定量的牛奶,降低勞動強度50%以上,使犢牛飼養人員有更多的時間觀察犢牛,為犢牛提供更多福利,提高了犢牛的成活率。
(二)擠奶環節
山東省的規模奶牛場擠奶環節全部實現了機械化,均采用奶廳集中擠奶方式,與傳統的人工擠奶相比,機械化擠奶的應用極大地提高了奶牛養殖業的勞動生產效率和鮮奶衛生質量。
存欄在1000頭以下的奶牛場,擠奶機以魚骨式和并列式為主,轉盤式擠奶機主要應用于存欄1000頭以上牧場。魚骨式、并列式和轉盤式擠奶機目前在規模奶牛場的配置率分別為80%、15%和5%。隨著近期一批大型奶牛場的建成及投入使用,尤其是伊利集團在濰坊市籌建的7個萬頭牧場建成后,轉盤式擠奶機的保有量及配置率將顯著提升。目前已有部分牧場開始使用擠奶機器人。
擠奶機器人不僅是擠奶設備,還要對奶質進行檢測。對不符合質量要求的牛奶,自動傳輸到廢奶存儲器,以確保奶的品質和衛生。擠奶機器人還有一個作用,即自動收集、記錄處理奶牛體質狀況、泌乳數量、每天擠奶頻率等數據,并將其傳輸到電腦網絡上。一旦出現異常會自動報警,提高了勞動生產率和牛奶品質,有效降低了奶牛發病幾率,自動擠奶機器人一天24h運行,整個擠奶過程完全不需要人工,節約了成本,提高了產奶量和牧場經濟效益。
(三)清糞環節
規模奶牛場的清糞環節也全部實現了機械化,70%以上的奶牛場采用了自走式清糞機清糞或鏟車清理,20%左右使用刮糞板式清糞機,10%左右使用循環水沖糞。
(四)機械化、信息化融合情況
信息化技術逐漸被越來越多的奶牛養殖場和牧場采用。一些規模養殖場逐漸開始應用專業化的牧場管理信息系統軟件,不但具備牛、人、物、財的統一管理功能,還具備實時數據采集功能,包括與牧場已運行的各種進口或者國產的智能數字化設備(擠奶設備、TMR設備、檢測儀器等)實時連接,雙向通訊。
目前山東省20%左右的在用擠奶機配有流量、pH、電導率等傳感器,能精準地記錄每頭牛的產奶量、奶的pH值、電導率及脂蛋白等指標。通過這些指標可以及早發現奶牛的消化疾病、乳房炎、酮病等疾病,配合分群門及電子項圈或計步器的使用,可以對發情奶牛及早期疾病奶牛進行識別并隔離,提高了牧場的生產管理水平和經濟效益。推進“互聯網+ 奶業裝備”,在奶牛養殖各環節裝備上應用實時準確的信息采集和智能管控系統,促進奶業裝備與信息化技術深度融合是下一步發展的方向。
二、山東奶業機械裝備生產企業情況
山東不僅是奶業大省,還是奶業機械裝備生產制造大省,據不完全統計山東省共有相關生產企業100多家,產品涉及飼草收獲與加工、飼喂、擠奶、牛舍環境控制和糞污處理及利用等奶牛養殖全過程所需機械,有些企業不僅是省內行業龍頭,在全國也是行業翹楚。
泰安意美特機械有限公司能生產青貯飼料取料機、自走式、牽引式及固定式全混合日糧制備機、撒料機、推料機、推料機器人、剩料回收車、墊料拋撒機、清糞機、固態肥拋撒機、液態肥噴施機等十幾種60多個規格型號的奶牛養殖設備。該公司生產的自動推料機器人,通過智能程序能夠均勻地將飼料推送整齊,滿足了奶牛的采食需要。該機采用超聲波導航,能自動避障,每次充電可以連續工作20h,并在電量接近耗盡時自動返回充電樁充電。推料機器人可按設定時間間隔推料,保證了奶牛采食需要,避免了人工不能按時飼喂的情況,有利于奶牛的健康,同時也會間接提高奶牛的繁殖能力和產奶量。
三、山東省奶業機械裝備鑒定及補貼情況
(一)山東省奶業機械裝備鑒定情況
山東省納入農業機械推廣鑒定的奶業機械裝備有青飼料收獲機、青貯取料機、鍘草機、秸稈揉絲機、全混合日糧制備機(11m3以下)、打捆(包膜)機,并承擔全混合日糧制備機(11m3以上)、清糞機的國推鑒定任務。
自2018年以來,山東省農機技術推廣站已完成青飼料收獲機推廣鑒定29項(其中國家支持的推廣鑒定8項)、完成打壓捆機推廣鑒定134項(其中國家支持的推廣鑒定67項)、完成全混合日糧制備機推廣鑒定118項(其中國家支持的推廣鑒定24項)、完成青貯取料機推廣鑒定9項、完成割草機、摟草機、鍘草機、秸稈揉絲機等產品鑒定任務50項。
(二)山東省奶業機械裝備補貼情況
山東省已將青飼料收獲機、割草機、摟草機、打捆(包膜)機、鍘草機、秸稈揉絲機、全混合日糧制備機、擠奶機、貯奶(冷藏)罐、清糞機、糞污固液分離機、糞便翻堆設備、畜禽糞便發酵處理設備等奶牛養殖機械列入農機購置補貼,2015年以來共補貼青飼料收獲機956臺、打(壓)捆機3995臺、全混合日糧制備機356臺、其它飼草料收獲加工機械8336臺;補貼擠奶機66臺、貯奶(冷藏)罐83臺、清糞機102臺、翻堆機102臺, 奶牛養殖相關機械裝備補貼額達到1.27億元,有力地促進山東奶業機械化的發展。
(作者單位:山東省農業機械技術推廣站)