规模化奶牛场节本提质增效关键技术分析

■ 武 瑞 王建发

（1.佳木斯大学生物与农业学院，黑龙江佳木斯 154007；2.农业农村部东北寒区牛病防治重点实验室，黑龙江大庆 163319）

奶业是健康中国、强壮民族不可或缺的产业，是 农业现代化的标志性产业和一二三产业协调发展的战略性产业。2022年，我国奶类产量首次突破4 000万吨大关，位居全球第四；奶牛平均单产9.2 吨，较2021 年增加500 kg；全国存栏百头以上规模养殖比例达到72%，产业素质稳步提升[1]。山东省奶业协会调研报告显示，2021 年前三个季度的公斤奶成本分别为3.63、3.85 元和4.25 元，饲草、饲料、柴油、物流、人工、环保、社会支出等投入持续增加[2]；2023年6月原奶平均收购价为3.8 元，但公斤奶成本上涨至4.2 元，奶牛养殖产业遭遇“奶价下行、成本高涨、经营亏损”的生产困境[3]。2023 年5 月，欧盟奶价为3.59 元/kg、美国为3.13 元/kg，新西兰为2.85 元/kg，分别较去年同期下跌23%、30%和22%，生产成本和销售价格均显著低于我国[4]。

在相对过剩、消费疲软、国际竞争乏力的背景下，规模化奶牛场如何通过科技创新、管理创新突破当前的产业困境进而实现节本提质增效和高质量发展，需要政府、院校和企业深度思考、深入研究和创新实践。自2015 年以来，中国农业科学院北京畜牧兽医研究所与黑龙江、河北、内蒙古、宁夏、山东等五省（区）的高校、农科院、畜牧技术推广部门，共同签署《奶牛提质增效协同创新科技合作协议》，实施奶牛提质增效行动，提高了奶牛单产、饲料转化率和生鲜乳质量安全水平[5]。文章结合我国奶牛提质增效协同创新实践，从饲料精准加工、营养精准调控、疾病精准防控、环境精准管控四个维度对规模化奶牛场达成节本增效提质目标进行分析，以期为我国规模化牧场实现高质量发展提供有益参考。

1 饲料精准加工

1.1 高值饲料原料精准替代

规模化奶牛场运营成本主要是饲料成本，约占总成本55%～65%。受国际贸易、气候异常、粮食安全等因素影响，我国奶牛饲料原料价格，尤其是进口苜蓿、玉米籽实、豆粕等蛋白饲料价格呈逐年上涨态势，致使公斤奶饲料成本持续升高。结合2022 年农业主推技术“奶牛节本增效营养调控与精准养殖关键技术”，建议规模化牧场推广应用以高产奶牛适宜进口苜蓿用量、秸秆草粉替代优质牧草、固态发酵陈化玉米替代常规玉米技术、低蛋白日粮技术为核心的规模化牧场饲草料科学利用技术[6]。其技术要点为：日单产40 kg的高产奶牛，进口苜蓿日喂量控制在2.3 kg/头，全株玉米青贮最大喂量控制在24 kg/头；将优质麦秸、玉米秸加工成草粉颗粒饲喂日单产30 kg 的泌乳奶牛，最大日喂量500 g/头，可替代1.5 kg进口苜蓿；用乳酸菌和酸性蛋白酶发酵陈化玉米籽实后等量替代常规玉米籽实；将泌乳奶牛的日粮粗蛋白水平控制在16%左右，对于日产奶量超过30 kg 的奶牛补饲过瘤胃赖氨酸和蛋氨酸以提高产奶量和乳蛋白含量[6]。通过推广应用高值饲料原料替代技术可以从一定程度上解决进口苜蓿依存度过高、饲用玉米和蛋白饲料原料价格偏高的问题，有望助力规模化牧场实现节本增效。

1.2 饲料原料精准加工工艺

在精饲料加工工艺方面，玉米通过蒸汽压片或轧辊压片可以改变内部晶体结构，可提高肠道淀粉消化率和过瘤胃蛋白比例。杨万进等[7]研究了压片破碎处理对玉米干物质和淀粉瘤胃降解率的影响，证实压片厚度3.00 mm、快慢辊差速比为3∶2 时压片破碎玉米的过瘤胃效果和利用效率显著提高。曹玉伟等[8]报道经蒸汽压片处理的玉米可有效提高其淀粉消化率，加快瘤胃内的发酵速度，改变瘤胃发酵模式，促进瘤胃微生物蛋白合成，有利于维持瘤胃pH 及瘤胃内环境的稳定。在青贮饲料调制工艺方面，青贮饲料发酵是一个复杂的微生态过程，其发酵品质很大程度上取决于青贮发酵过程中微生物的群落结构及其演替过程与代谢产物。商品化青贮添加剂主要可分为同型乳酸菌类、异型乳酸菌类、同型乳酸菌和异型乳酸菌复合剂类、其他菌剂类、好氧性变质抑制剂类（有机酸类、防腐剂类等）、酶制剂、乳酸菌和酶复合制剂类。同型发酵乳酸菌主导青贮发酵阶段，使青贮迅速进入厌氧发酵；异型发酵乳酸菌利用同型乳酸菌代谢产生的乳酸，分解产生具有较强抑菌性能的乙酸和乙二醇，提高青贮营养保存率，提升青贮饲料品质；酸化剂可对腐败菌及有害菌起到抑制或直接杀灭作用，在青贮制作的初期有效预防由于压窖不实或青贮窖漏气导致的局部霉变腐败，并可延缓取料截面的霉变[9]。

2 营养精准调控

奶牛全生命周期营养调控是指根据当地可利用饲草饲料资源，以全生命周期（胎儿期、生长期、育成期、成年期）营养短期和长期效应理论为基础，对日粮配制方案进行优化，构建现代系统营养理论和工程技术体系[10]。基于全生命周期营养特征下的饲草饲料供给协同是奶牛养殖业节本增效和产业竞争力提升的核心要素。

2.1 犊牛精准营养

犊牛包括哺乳期犊牛和断奶犊牛，哺乳期犊牛对固体饲料的消化能力有限，用于维持、生长和发育的养分来源主要为液体饲料，早期断奶犊牛对营养物质的消化吸收仍主要依靠小肠进行。中国农业大学奶牛营养与创新团队研究表明哺乳期代乳粉蛋白质适宜水平集中在21%～27%，开食料适宜蛋白质水平集中在18%～24%，我国规模化牧场开食料蛋白质水平平均值为21.4%；维生素A、D、E 每日需要量分别应为6 600、2 100、125 IU；矿物质锌、钙、磷、铁、铜的需求量可依据体重、日增重、干物质采食量等进行计算，以精确满足哺乳期犊牛的矿物质元素需求量[11]。此外，该团队还证实犊牛出生后立即饲喂高质量初乳可以增加肠道绒毛长度、隐窝深度，促进肠道发育[12]；酵母菌培养物能引起新生犊牛瘤胃内丁酸弧菌属和普氏菌属丰度变化，并促进瘤胃上皮发育[13]。中国农业科学院反刍动物饲料创新团队研究证实代乳品pH 为6.2 时哺乳期犊牛干物质采食量和营养物质利用率为最佳；基础日粮中添加地衣芽孢杆菌可显著提高8 周龄前犊牛的日增重，改善饲料转化率；3月龄犊牛饲喂添加木聚糖酶和纤维素酶的日粮，日增重比对照组增加了7.8%；酵母β-葡聚糖可以降低犊牛直肠中大肠杆菌数量，进而降低犊牛腹泻的发病率；日粮中添加白藜芦醇可显著提高2月龄犊牛日增重[14]。建议规模化牧场通过精确计算各阶段犊牛生长发育需求、抗病营养需求，科学合理设计日粮配方，精准选择饲料添加剂，避免过量添加造成的浪费。

2.2 成年奶牛精准营养

按泌乳周期划分，可将成年奶牛所处阶段分为干奶期、围产期、泌乳早期、泌乳中期、泌乳末期。中国科学院亚热带农业生态研究所围绕奶牛养殖过程中的关键环节，在成年奶牛特定阶段营养调控理论、日粮配制及生命早期营养对后代的长期影响方面开展了大量研究，并取得了显著的实践效应。例如，在围产期奶牛日粮中补充外源性过瘤胃葡萄糖可提高泌乳前期奶牛产奶量10%以上，热应激奶牛日粮中添加16 g/（头·d）水平的L-茶氨酸可使奶牛热应激状况得到有效缓解，奶牛呼吸频率下降8%～10%，产奶量提高4%～10%，泌乳效率提高2%～4%[10]。围产期奶牛要经历妊娠、分娩和泌乳等生理过程，营养代谢模式会发生剧烈变化，亚临床型的高酮血症、高脂血症、低钙血症、低血糖症以及临床型奶牛酮病、脂肪肝、生产瘫痪等疾病时有发生[15]。研究表明，在围产期奶牛日粮中补充外源性过瘤胃葡萄糖可降低高产奶牛酮病发病率、改变肠道内挥发性脂肪酸成分和含量、保障产后奶牛的肠黏膜免疫功能[16]；围产期添加过瘤胃胆碱可提高血浆中极低密度脂蛋白的含量，降低肝内脂肪沉积，从而改善围产期奶牛肝脏健康状态[17]；围产期奶牛饲喂添加阴离子盐日粮（阴阳离子差低于-100 mEq/kg）可以有效降低产后奶牛低钙血症和生产瘫痪的发病率[18]。因此，通过精准营养调控来提高泌乳奶牛的产奶量，降低围产期营养代谢病的发病率，有助于实现成年奶牛养殖增效。

3 疾病精准防控

疾病是制约奶牛养殖效益的重要因素，其中，奶牛结核病和布鲁氏菌病是影响奶牛健康、乳品安全和人类健康的重要人兽共患病；犊牛季节性疾病高发可大幅降低犊牛健康水平，甚至能长期影响奶牛的终生经济效益；器官系统疾病、营养代谢病高发是造成高产奶牛被动淘汰和使用寿命缩短的重要疾病因素。国家奶牛产业技术体系调研显示，2019年我国高产奶牛使用寿命仅为4.4岁（相当于2.5胎），而乳业发达国家高产奶牛使用寿命多在5.7 岁以上（相当于3.7 胎）[19]。能否精准防控奶牛重要疾病，提升牛群健康度，进而降低奶牛被动淘汰率、延长使用寿命、提高总体养殖效益，事关奶业的健康可持续发展。

3.1 奶牛人兽共患病精准防控

国家卫生健康委员会报告法定传染病数据显示，结核病发病数和死亡数高居甲乙类人间传染病第二位，布鲁氏菌病发病数居甲乙类人间传染病第六位，严重危害人民生命健康。农业农村部于2022 年9 月印发《全国畜间人兽共患病防治规划（2022—2030年）》，将牛结核病、布鲁氏菌病列入到8 种重点防控疫病名单，到2030 年时预计实现50%以上的规模奶牛养殖场达到牛结核病净化或无疫标准、70%以上的牛羊种畜场（站）和50%以上的规模奶畜场达到布鲁氏菌病净化或无疫标准[20]。牛结核病的综合防控措施包括坚持预防为主、严格落实监测净化、检疫监管、无害化处理等；布鲁氏菌病防控要继续坚持免疫与净化相结合，全面落实监测排查、强制免疫、消毒灭源、净化无疫、检疫监督、调运监管、疫情处置、宣传培训、效果评估等重点任务[21]。结合上述措施，通过实行全国统防、部门联防，一病一策、精准治理，区域协同、有效防控，有助于实现对奶牛结核病、布鲁氏菌病的科学精准防治。

3.2 犊牛季节性疾病精准防控

犊牛季节性疾病包括犊牛腹泻和犊牛呼吸系统疾病，冬春季节尤其是在北方寒区高发。犊牛腹泻的病原包括牛轮状病毒、冠状病毒、牛病毒性腹泻病毒、大肠杆菌、产气荚膜梭菌、隐孢子虫等。上述病原导致的犊牛腹泻在临床症状、流行病学特征、病理剖检特征较为相似，推荐规模化养殖场参照甘肃省地方标准《犊牛腹泻病防治技术规范》使用荧光定量PCR、酶联免疫吸附试验、细菌分离鉴定、卵囊分离鉴定等方法对上述病原进行精准鉴定，再针对病因和病变特征采用对应的治疗方案进行精准治疗[22]。犊牛呼吸系统疾病（Bovine Respiratory Diseases，BRD）的病原微生物主要包括牛传染性鼻气管炎病毒、牛呼吸道合胞体病毒、牛副流感病毒3 型、牛腺病毒3 型和7 型以及溶血性曼氏杆菌、多杀巴氏杆菌、睡眠嗜组织杆菌、化脓隐秘杆菌和牛支原体等[23]。犊牛患有呼吸系统疾病时会出现精神沉郁、咳嗽、流鼻液、呼吸困难、眼角分泌物增多、体温升高等症状，推荐规模化牧场使用加州大学戴维斯分校开发的“BRD Scoring”手机应用软件对犊牛是否患有呼吸系统疾病及其严重程度进行评估[24]，对于犊牛病毒性呼吸疾病综合征可参照《牛病毒性呼吸疾病综合征的研究》中的检测方法进行病原确认和防控[23]，对于细菌和支原体性呼吸疾病可参照《家畜化脓隐秘杆菌病诊断技术规范》《牛支原体肺炎防控技术规范》等进行诊断和治疗[25-26]。

3.3 奶牛乳房炎精准防控

乳腺是奶牛合成牛奶的唯一场所，具有独特的解剖结构、生理功能和微环境，面临多种致病微生物和损伤因子的威胁。全世界每年仍因奶牛乳腺问题导致高达350 亿美元的经济损失。现有乳腺健康保障策略存在防护目标不精确、风险发现不及时、治疗方案不精准等问题。为提升奶牛乳腺健康水平，在环境卫护环节，推广应用基于机器视觉的牛体卫生状况自动评分设备和应用程序，以精准的卫生状况评估结果指导牛舍和卧床环境管理；在挤奶管护环节，推广应用泌乳奶牛乳头健康状况评价技术规范[27]，研发并应用基于机器视觉的奶牛乳头健康状况自动评估设备和应用程序，以精准的乳头健康状况评估结果指导挤奶设备的维护和挤奶流程的优化，提升奶牛乳头导管的第一道防线作用；在消毒防护环节，针对乳头末端皮肤角化、乳导管未闭等乳头问题，研发并应用新型挤奶后消毒剂，促进角化组织脱落和修复，促进挤奶后乳导管闭合；在早期监护环节，推广应用产奶量数据揭发、DHI 监测数据揭发、流变学揭发自动警报系统，提高乳房炎自动揭发的效率和准确性；在治疗救护环节，推广并应用奶牛细菌性乳房炎精准治疗药物筛选技术规程[28]，提高敏感抗生素筛选的科学性和乳房炎治疗的精准性。

4 环境精准管控

4.1 热应激精准管控

奶牛理想的环境温度为5～20 ℃，当环境温度和相对湿度较高、风速较低、太阳辐射强烈时，奶牛自身产热量和散热量的动态平衡受到破坏，便会发生热应激。牧场可根据NY/T 2363—2013《奶牛热应激评价技术规范》，用牛舍温湿度指数（THI）评价奶牛群体热应激程度[29]。当THI≥68 时，奶牛开始出现热应激，当72≤THI≤79 时，奶牛处于轻度热应激状态；当79＜THI≤88 时，奶牛处于中度热应激状态；当THI＞88 时，奶牛处于重度热应激状态[29]。泌乳期间，中重度热应激可使奶牛产奶量降低25%～40%，采食量降低20%～40%。规模牧场普遍以风机、喷淋配合的方式为奶牛进行降温，但风机反转、风机损坏、风力抵消、喷雾设施损坏等情况时有发生，致使热应激防控效果不佳，严重制约了奶牛养殖经济效益[30]，加强风机—喷淋系统的精准管理、智慧管理有助科学防控奶牛热应激。

4.2 冷应激精准管控

北方寒区冬季挤奶通道/挤奶厅温度偏低，奶牛挤完奶后不能及时返回牛舍，乳头孔黏膜会发生冻伤；当环境温度低于-20 ℃，奶牛站立在运动场时，乳头孔周围皮肤可发生冻伤，造成乳头皮肤形成皱褶/干皮/死皮增多、乳头皮肤水肿增厚，更严重者造成乳头湿性坏死甚至形成冻融性溃疡[31]。国内外普遍选择甘油作为冬季奶牛乳头消毒剂中的防冻剂[32]，但如果甘油成分过高，反而会形成高渗溶液吸收皮肤水分，从而导致皮肤干裂，恶化奶牛乳头皮肤状况[31]。建议北方寒区规模化牧场除对冬季奶厅、回牛通道、牛舍等奶牛经常活动的环境予以改善外，还要根据当地的气候条件和奶牛乳头冻伤发生情况，选择适宜本地牧场应用的冬季奶牛乳头消毒剂，降低或避免因乳头冻伤导致的经济损失。

《中国农业展望报告（2022—2031）》预计，2031年我国牛奶进口量将达到3 596万吨，牛奶自给率将不足65%[33]；中国农业发展战略研究2050 项目研究显示，2050年我国牛奶自给率将降低至51%[34]。因此，除采取上述短期措施外，国家和奶牛养殖优势省份还应聚焦保障未来原奶供应安全和促进民族奶业振兴，从产业政策、区域布局、科技创新等多个角度制定宏观和微观调控政策，进而全面提升养殖企业的养殖热情、提振国产乳制品消费信心、提高民族奶业国际竞争力。