饲喂自动化有利于奶牛、牧场和环境
2024 年 1 月 29 日
喂养奶牛是世界各地奶农最重要的任务和日常工作之一。正确的喂养不仅可以保持奶牛的健康和体形，而且还为生产足够数量的优质牛奶奠定了基础。良好的喂养策略是高效产奶的关键。但在如今这个成本不断飞涨和雇佣劳力短缺的时代，使奶农面临保持盈利的重大压力。
我们询问奶农的饲喂策略以及如何平衡他们奶牛场的动物福利、灵活性和可持续性。事实证明，大多数牛奶生产商都清楚自己的目标是什么，但他们目前的喂养技术阻碍了他们充分发挥潜力。
由于市场上优秀的客户反馈，GEA 工程师能够克服其中的许多障碍，并推出了 GEA DairyFeed F4500，这是一款自动驱动饲喂机器人，可以混合和分配饲料，将其推向奶牛，使所有奶牛全天都能摄入新鲜饲料，同时最大限度地减少饲料损失。这些技术为奶农带来了许多优势，例如奶牛更健康、产奶量更高、通过有效分配任务来获得更多时间从事其他任务从而实现更大的灵活性，以及无需在牧场进行任何重建工作即可轻松实施该系统。
牛奶是养活不断增长的世界人口的关键营养来源
联合国估计，到 2022 年底，世界人口将达到 80 亿，到 2050 年将增加到近 100 亿。随着世界人口的不断增长，对高质量食品的需求也在不断增加。牛奶和奶制品是人类营养蛋白质的重要来源，含有人体生命功能所需的全部九种氨基酸。据国际专家网络 IFCN 预测，到 2030 年，乳制品市场将增长 20% 以上。因此，乳制品行业面临的挑战是尽可能以可持续和经济的方式生产牛奶，并确保当今乳制品业务的持久延绵。
安装 GEA 饲喂机器人后，每头奶牛的产奶量从每天 28 升跃升至 36 升。奶牛之间的料槽不再有争夺现象，即使是小母牛也可以轻松获得新鲜饲料，并有机会让它们充分发挥产奶潜力。- Clémence & Luc Poussier，法国
农民面临商业和可持续发展挑战
奶牛场不断尝试优化其成本结构并变得越来越高效。需要密切关注的一个重要投入因素是与喂养相关的成本。根据欧盟委员会的数据，自制和外购饲料约占总运营成本的 60%，因此构成了灵活成本的最大部分。与饲喂活动相关的其他支出（例如电力和劳力）也会增加。此外，过去几个月化肥、谷物和能源的价格大幅上涨，导致牛奶生产成本上升。许多行业面临的另一个趋势是缺乏对农业领域感兴趣的熟练工人。Arla 在英国进行的一项研究显示，80% 寻找新员工的农民收到的反馈很少甚至没有。这一发展代表了投资自动化解决方案的最强劲驱动力之一。
第三，环境法规影响奶牛场的生产方式。“从农场到餐桌战略”是欧洲绿色协议的一部分，旨在到 2050 年实现碳净零。根据国际气候变化委员会的数据，截至 2021 年，全球温室气体 (GHG) 排放量的三分之一来自粮食系统。将范围缩小到动物饲料生产，39% 的温室气体排放量来自奶牛的肠道发酵。
在良好管理的封闭式牧场中，它们的温室气体排放量约占整个牧场系统总温室气体排放量的 45%。食品生产所产生的全球温室气体排放量为每年 17,318 ± 1,675 太克二氧化碳当量，其中 57% 对应于动物性食品（包括牲畜饲料）的生产，29% 对应于植物性食品，14% 对应于其他用途。
“这一总体背景对如何以一种既能让农民盈利又可持续的方式饲养牛提出了巨大的挑战，”GEA 自动饲喂系统主管 Carolina Hennings 解释道。
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GEA 最新自动饲喂技术背后的团队合影。
GEA 以创新技术做出回应
多年来，Hennings 一直与由饲喂专家、工程师以及销售和服务同事组成的多门专业团队合作，应对在分析客户需求时以及农民全面采用新饲喂技术所出现障碍的挑战。毕竟，自动饲喂解决方案已在市场上使用超过 35 年。但除了一些选定的欧洲国家外，与挤奶机器人等其他农业自动化系统相比，其市场渗透率仍然较低。2013 年，只有不到 1% 的欧洲奶牛场配备自动饲喂系统。在接下来的几年里，数字有所上升。农民们表示，在缓慢采用自动饲喂系统技术的背后，牧场需要做出巨大的努力和调整。另一个论点是饲喂系统与其他牛群和牧场管理软件之间缺少连接。复杂性和系统处理也被认为不是非常用户友好。
根据市场上的所有客户反馈，工程师推出了创新的 GEA DairyFeed F4500 系统，该系统结合了动物饲养、机器人和系统监控的最新技术。独立驱动的机器人负责饲料的装载、混合和分配，无论地表条件或坡度如何，都可以在任何牧场实施。
但饲喂机器人如何积极为应对气候变化做出贡献呢？
精确饲喂和制定减少温室气体排放的策略
牧场的饲喂自动化可以帮助牛奶生产商实施他们想要的饲喂策略，并通过多种方式实现生产力目标。1.减少饲喂工作，提高产奶量
过去几十年来，奶牛养殖业出现了一个突出的趋势：在一些国家，每头奶牛的产奶量增加了一倍甚至三倍。例如，在德国，奶牛数量从 1990 年的 640 万头减少到今天的 390 万头。与此同时，每头奶牛的平均产奶量增加了近 50%。越来越少的奶牛养活了更多的人，这主要归功于育种、奶牛健康、饲喂和农场整体效率方面的进步。
科学研究表明，牛奶产量和饲喂策略之间存在明显的联系。饲喂频率、动物分组、饲料和混合质量等参数决定了平均生产率和特殊生产率之间的差异。积极影响：良好的饲喂策略将立即减少每只动物的温室气体排放量。增加每头奶牛的产奶量被认为是降低每公斤牛奶温室气体排放的有效策略。
模型计算表明，当考虑到整个农产品（牛奶和牛肉）的处理时，增加牛奶产量可以对温室气体产生积极影响。示例计算表明，每头奶牛每年的二氧化碳排放量从 9,578 公斤下降到 7,689 公斤，而牛奶产量从每年 6,000 公斤增加到 8,000 公斤。二氧化碳排放量的减少主要是由于肠道发酵、粪便和源自土壤的一氧化二氮的减少。
2.减少工作量，提高灵活性
没有全自动系统的饲喂大约占牧场总工作时间需求的 25%。一项针对平均拥有 120 只动物的欧洲牧场进行的研究显示，与传统饲喂系统相比，使用自动饲喂系统每天可以节省 112.15 分钟。这弥补了劳动时间和成本的显著减少。它还减轻了寻找新工人的负担。结果同时显示，农民们都分享了他们在工作时间上获得了更大的灵活性，同时获得了更准确的牛群饲养优势。
3.更好的奶牛福利，更少的质量损失
推荐的饲喂策略是增加动物白天的饲喂次数。作为反刍动物，奶牛的瘤胃微生物需要拥有良好的环境来最好地消化饲料。瘤胃的理想 pH 值约为 5.5 至 6。瘤胃微生物不能很好地适应 pH 值的变化，维持瘤胃 pH 值的有效方法是全天提供饲料。
饲喂专家 Hennings 解释道：“奶牛也倾向于选择低颗粒食物，因此采食不均衡的饮食，会对瘤胃 pH 值产生负面影响。”因此，合理分配饲料配合量始终是时间问题。一旦将混合口粮分配给动物，营养价值就开始下降。重要的是，奶牛始终能够接触料仓，以保持适当的饲料和营养摄入量。
奶牛场通常的做法是推高饲料，让所有奶牛都能接触到饲料，但这并不能确保为所有奶牛提供的日粮质量良好。研究表明，当日粮分配得更频繁时，奶牛全天获得饲料的机会将更均等。等级较低的奶牛也没有那么频繁地移动，这意味着它们能够更频繁地采食，更容易获得饲料。更频繁的饲喂还表明，奶牛在白天的饲喂时间分布更均匀。
综上所述，对于采用传统饲喂技术的牧场来说，频繁的饲喂似乎是一项需要大量劳力的活动。通过自动化，它只限于一组动物的数量。剩下的唯一挑战是在混合批次中具有足够的饲量以获得均匀的饲料混合物。
我曾经花大量时间喂养我的奶牛，但现在，有了 F4500，这变得容易多了。我可以用最少的时间为它们提供特定的口粮，从小牛到奶牛的四个不同群体。- Johannes Nickel，德国
4.理想的能源选择
最后，能源结构随着自动饲喂系统而改变。数据显示，在传统饲喂环境中，当农民使用搅拌车喂养牛群时，每头牛每年使用 18 升柴油。根据卡尔斯鲁厄理工学院的数据，一升柴油相当于 2.65 公斤二氧化碳。自动饲喂系统使用电力作为能源。巴伐利亚州农业研究中心 2015 年进行的一项研究显示，自动化 GEA MixFeeder 系统每只动物每年消耗 21.36 千瓦时。根据 2020 年的测量，能源结构相当于 336 克二氧化碳当量。以这些值作为拥有 200 头奶牛场的基准，传统饲喂环境中的二氧化碳排放量为每年 9,540 公斤二氧化碳。采用自动饲喂后，每年排放量降至 1,435.4 公斤。
考虑到各国政府努力改善电力能源结构，采用更可持续的能源，可以预见未来几年每千瓦时的二氧化碳排放值将会更低。
实现可持续饲喂策略的自动饲喂解决方案
显然，自动饲喂系统为农民带来了各种好处，其中节省劳力就是一个显著的直接优势。然而，对生产力、能源效率、饲料效率以及减少饲料浪费的长期影响对农场的环境绩效做出了重大贡献。自动饲喂系统可提高盈利能力和可持续性，并符合农业领域更广泛转向绿色技术的趋势。随着政府实施法规并提供补贴以支持环保实践，饲喂自动化技术变得不可或缺。这种方法确保牧场不仅可以增强其经济活力，而且可以在减少农业领域的总体碳足迹方面发挥作用。
