奶牛全價混合飼糧（TMR）優化配方程序設計布局難點的思考

■胡迪先 田作華

(1.貴州大學動物科技學院，貴州貴陽 550025；2.上海交通大學自動化系，上海 220240)

奶牛全價混合飼糧，包括精、青、粗料三部分，英文全名為total mixed ration（簡稱 TMR）。大力提倡并推廣奶牛全價混合飼糧很有意義。眾所周知，奶牛日糧中夏、秋季飼喂青綠飼料為主，冬、春季以干草、秸稈為主，兩者營養價值差異很大，不考慮季節性變化，全年千遍一律采用補加的同一精料補充料配方不符合科學飼養原則。實踐證明，全年分別按季采用全價混合日糧（TMR），同時改變先喂精料再喂青料、粗料的傳統飼喂方法，推行這項配套改革對提高奶牛飼養水平有明顯效果，除了能克服分道飼養方式諸多弊端，減少浪費，增加采食量，減輕工人勞動強度外，還大大降低高產奶牛產褥熱,酸中毒等營養代謝病發生的可能性。據報導，采取這一措施大約還能再提高奶產量 6%～10%。

具體做法是：按配方參數將含水分高的青飼料，多汁料和粗飼料稱重、切碎，再與相應的精料，礦物質和添加劑一起投入TMR攪拌機混合、攪拌，使物料含水率控制在40%～50%，然后取出，分送車間投飼，使奶牛采食精、粗、青飼料比例相對穩定，每一口飼料基本符合標準規定的營養濃度要求。

現在以色列、美國、加拿大、意大利已普遍應用，上海光明荷斯坦牧業有限公司，北京、天津三元乳業有限公司和各地規?；膛鲆舱谥鸩酵茝V（TMR）應用。飼料加工流程的關鍵是選擇并添置TMR攪拌機，意大利的尤尼法斯特（unifast）公司生產的TMR攪拌機在國際上享有盛譽，我國也已開始設計制造這類機械。

采用奶牛全價混合飼糧優化配方程序軟件是推廣普及全價混合日糧的先決條件，與單胃動物和家禽飼料優化配方軟件相比較，設計反芻動物配方確有較大設計難度。它涉及選用相應的飼養標準；數據庫要增添大量適合奶牛飼喂的飼料種類和參數；含水百分數高的飼料營養參數應一律換算成風干為基礎；要因地制宜規范日糧中精、青、粗比例；要框算不同體重、產奶量奶牛每天風干物采食量；由全價混合日糧（TMR）扣除青、粗飼料比例后縮合成精料補充料配方；最后計算投入TMR攪拌機中的精料補充料，鮮青綠飼料（包括青貯料、多汁料），粗料具體數量。

以上各點環環緊扣，互相聯系，缺一不可。只有將這些問題梳理、歸納、排列、綜合，才能形成奶牛全價混合飼糧程序設計所必須的路徑和框圖?，F將多年來我們著手解決這些難點的思路做以介紹，以便供專業同行參考。

1 確定按營養濃度表達的奶牛飼養標準

1986年由農業部批準頒布的奶牛飼養標準（ZBB43007—86）在全國各地奶牛行業實施以來，已取得顯著經濟效益和社會效益，標準對各種牛營養需要表達方式是根據奶牛體重、產奶量每頭每天營養絕對需要量，但奶牛全價混合飼糧優化配方程序設計時需要的是相對需要量(營養濃度）表達方式，而我國奶牛飼養標準(ZBB43007—86)恰好缺乏這一表述。因此，只好暫時借鑒美國NRC標準(目前上海光明荷斯坦牧業有限公司已沿用，據報導：韓國也引用這一標準)，見表1。

需要說明的是：建議配料時產奶牛能量指標統一用產奶凈能，不分別用產奶凈能和維持凈能兩個指標，主要原因是奶牛代謝能轉化為產奶凈能和維持凈能的效率是相近的。也為了配方設計便捷，為設計生長牛配方則建議分別用維持凈能和增重凈能。

2 增添數據庫適合奶牛飼喂的飼料種類和參數（見表2）

表2所列飼料種類和相應參數大部分引自中國農大出版社第二版農業部批準頒布的奶牛飼養標準（ZBB43007—86），另一部分是作者收集和科研積累的資料。有幾點須加以說明：

①非蛋白氮化合物的蛋白當量（即粗蛋白）參數=非蛋白氮含氮量%×6.25（粗蛋白含氮量平均為16%）。非蛋白氮化合物的粗蛋白含量也就是降解蛋白含量。

表1 泌乳奶牛飼糧濃度標準(美國NRC)

②中國農大和國內有關院校、科研院所幾年來，配合協作，投入大量人力物力，通過瘤胃瘺管尼龍袋法測定了相當一部分飼料蛋白的降解率，從而提供了飼料粗蛋白分解為降解和非降解蛋白兩部分寶貴的參數資料。

③新鮮的青飼料、多汁料、青貯料含水量至少45%以上，有的高達80%～90%。水分含量不在同一檔次的飼料是無法進行飼糧配合的，真好比數學上不同分母的兩個數如不通分無法相加一樣。如果把多水分飼料統一按含吸附水12%換算成風干樣，以風干基礎計算營養成分，輸入數據庫，配方運算就水到渠成，順理成章了；與此同時，如將初水值也輸入數據庫，計算機輸出配方時就會同時將青飼料、多汁料、青貯料還原成新鮮的重量打印出來。也因為去掉青、粗料比例，其它原料即自動縮合成100%完整的精料補充料配方。

3 確定奶牛飼糧配方中精、青、粗飼料（按風干基礎）比例分配原則

我們收錄了國內外文獻以及作者歷年來收集到的產奶牛典型日糧，經分析歸納得出下列統計表(見表 3)。

從表3中可以看出：高產、特高產奶牛精料補充料占53%～55%，青、粗料（按風干基礎）占45%～47%，低產奶牛精料補充料占45%～47%，青、粗料（按風干基礎）占53%～55%，從中得出一個規律，即隨著奶產量遞減，精料補充料占比逐步減少，粗料逐漸增加。中產奶牛居兩者之中。當然，如同飼養標準應不斷完善一樣，精、青、粗飼料（按風干基礎）比例也不是一成不變的，動物營養師可以因地制宜考慮實際情況，隨機應變。

參考了上述表格，在設計奶牛全價混合飼糧時可先把青、粗料（按風干基礎）用量在配方中比例“固定”下來，使之成為奶牛全價飼糧的一部分，統一計算營養總量，但不參與其它飼料解方程的優化運算過程，為什么？道理很簡單，如果不加約束把青、粗飼料也放在解方程的優化過程去運算，因青粗飼料單價便宜，或者因其主營養含量過低，計算機會過量選用青粗料或走另一極端，根本棄之不選。這就從根本上破壞了我們企望并設定保持飼糧合理精粗比結構的初衷。

表1（續） 非泌乳奶牛飼糧濃度標準(美國NRC)

“固定”處理方式圖表如下：（配方單位是1 000 kg）

表2 數據庫中列入奶牛飼料原料的種類

4 正確計算奶牛每天風干物采食量

家禽是群飼動物，能根據能量需要滿足程度自行調節進食，可實行隨意采食量。而奶牛實行單飼，要根據體重、日奶產量、乳含脂率…等確定每天每頭風干物采食量。

以下是飼養標準NRC(2001版本)的荷斯坦奶牛干物質采食量計算公式：

干物質采食量（kg/d）

=0.372FCM+0.096 8BW0.75×[1-e-0.192×(WQL+3.67)]；

風干物質采食量(kg/d)=干物質采食量(kg/d)÷（1-12%）；

FCM:含脂率4%的校正標準乳。

式中：

FCM(含脂率4%的校正標準乳)=(0.4+15F)M；

M:未折算標準乳的乳量(kg)；

F:乳中實際含脂率；

BW0.75：奶牛代謝體重；

WQL：泌乳周；

12%：風干物質采食量按含水12%計。

實例：有一條荷斯坦黑白花奶牛,體重400 kg,日產含脂肪百分率3.5%的鮮奶20 kg，處在泌乳第5周，問每天該奶牛風干物質需要量是多少？

表3 奶牛飼糧配方中精、青、粗飼料（按風干基礎）比例

計算方法如下：

第一步：計算4%校正標準乳[0.4+(15±3.5%)]×20=18.5 kg

第二步：計算奶牛風干物質日需量（kg）={[0.372×18.5+0.0968×0.75×lg400]×[1-e-0.192×(5+3.67)]}/(1-12%)

獲得了奶牛全價飼糧配方和奶牛每天風干物采食量參數，最后就能算出產奶牛每天精料補充料，青、粗料具體采食量。從表3得知：

精料補充料占日糧55%，用量為14.31×55%=7.87 kg

禾本科野干草占日糧15%，用量為14.31×15%=2.15 kg

玉米青貯占日糧7%，用量為14.31×7%=1.00 kg

草青刈黑麥占日糧15%，用量為14.31×15%=2.15 kg

葫蘿卜占日糧8%，用量為14.31×8%=1.15 kg

從數據庫中調出新鮮的青飼料、多汁料、青貯料的初水值，按以下公式就能算出產奶牛每天青飼料、多汁料、青貯料新鮮樣本采食量。

鮮樣本重（kg）=風干樣本重（kg）÷（1-初水%）玉米青貯鮮用量重（kg）1÷（1-62%）=2.63草青刈黑麥鮮用量重（kg）2.15÷（1-73%）=7.96

葫蘿卜鮮用量重（kg）1.15÷（1-74%）=4.42

該牛采食精料補充料+干草+鮮青貯料+鮮青料、多汁料總量為：7.87+2.15+2.63+7.96+4.42=25.03 kg。

5 結語

以上構思的路徑能否最終通過算法語言編成奶牛全價混合飼糧程序，很大程度取決于軟件研發科技人員與動物營養師切磋和磨合的程度，以及對構思框圖的理解是否取得共識，這是一次生物學和數學互相滲透，多學科協同攻關的有益嘗試。即使程序編成，也并非完美無瑕，無懈可擊，需要依靠同行指點，不斷加以補充和完善。