现代奶牛场的机械装备概述

  宋宝治  周国财  冯玉林

上海正宏农牧机械设备有限公司

荷斯坦畜牧科技（上海）有限公司

近些年来，我国各地纷纷建设大、中型现代化牧场和一定规模的奶牛联社小区，还通过组建奶牛合作社，扩大经营规模。在传统老牧场，通过对原有的饲养工艺模式进行技术改造等多种方式多种途径实现规模化机械化。在国家和地方政府的扶持下，我国的奶牛业机械装备、机械化程度正向前迈进。

    我国的国情决定，发展奶牛业机械化应遵循实用性、创新性、经济性、*性的原则。既要选择技术上的*性，更要牧场经济实用，要重视回报的投入产出比。

    针对我国奶牛业的现状，本文就实用机械、设备需求及发展趋势，分饲料加工饲喂，粪尿污水处理利用和挤奶，这奶牛养殖业三大类主要作业作一概述。与同行们商榷。

 一、饲料加工、调制和饲养饲喂机械装备

（一）青贮作业

    青贮饲料是奶牛当家饲料。青贮制作具有工作量大，劳动强度高，季节短时间紧，技术要求高等特点。中国传统的人工作业在掌控作物*收割期，切碎度，压实度，缩短暴露时间，及早封窖等技术节点上往往难以把握，使制作的青贮质量受到很大影响。因此，过去很长一段时期，中国青贮饲料质量在国内外一致评判比较差，前几年几乎所有国外专家到中国对青贮料考察后都大呼可惜，使本来已经很有限的资源造成了很大的直接或间接的浪费。

    其实国内专家们也都了解这一点。人工作业难以达到青贮工艺各技术关键点要求的，同时也明白实现全程机械化是解决上述问题的关键。在以前，由于行业内存在观念问题、资金问题、设备供应问题以及我国牧场规模普遍过小，过于分散，青贮种植土地农田条件差等，使全程机械化过去相当长一段时期难以实现。

    要实现奶牛业青贮作业全程机械化，需装备哪些合适的机械设备？

1、青贮作物联合收割机：在田间快速地一次性完成收割和切碎作业。（见图1）

2、具有自卸功能的运输车辆：用于将切碎的青贮作物由田间运送到青贮现场。由于切碎后的青贮作物比重相对变低，每立方米不到400kg，为了确保运输效率，车厢的形式要适合于装载轻比重切碎青贮原料的特点（见图2），其容量以及装满后重量应达到与牵引机头动力足够相匹配，车辆的数量与联合收割机收割速率相匹配。2005年笔者曾看到某些农场借用大型土方车装运切碎的青贮原料，实属无奈。

 3、推、堆、压实设备：一般使用履带式或加宽的轮式推土机或装载车。将运输车辆倾倒在地上的已切碎青贮作物推、堆， 并在推堆行走同时实现来回碾压，达到填实紧压的目的。（见图3）

4、在*国家，当青贮作物（如麦类）水分偏高时，为了保证更优的青贮质量，采用更完善的工艺流程：新鲜作物割下在田间摊晒----堆垄翻晒----拾起切碎----装车运输----场地推堆压实----封窖。在这里，割下与切碎分两步完成，经数小时晾晒风吹，降低含水率。在工艺流程上增加了一道堆垄翻晒，需增加轮状侧式翻耙机，这种机械在干草晒制时也经常使用。（见图4）

5、发酵成熟青贮饲料取用：可使用铲车，速度快效率高，不足之处能耗成本高，切面不平齐，易发生二次发酵或因露天被雨水浸泡造成较大浪费损失。综合效果较为理想的为青贮（电力）取料机，功效高，取料同时兼有再次切碎功能（见图5），切面整齐平滑平齐，不会发生二次发酵，不会因露天被雨水浸泡造成损失（见图6）,又可同时完成装车。上海正宏公司生产的加强坚固型全液压型青贮取料机取料有200、160、120型三种规格，根据牧场（或TMR的配送中心）规模大小、窖内青贮饲料堆高程度可合理选用。（见图7）

（二）玉米蒸汽压片机械设备

     玉米是奶牛精料补充料的主要品种，其用量占精料补充料的50%上下。国内对籽粒玉米加工传统方式为干粉碎成玉米粉饲喂。据报道，籽粒玉米通过蒸气压片后使用更有价值（见图8）。中国农大孟庆翔教授研究显示，后者比前者提高玉米淀粉消化率15%～20%,全消化道消化率可达99%，玉米蛋白消化率提高9%以上。从而使玉米生产净能（NEm、NEg）值提高15%～18%。

笔者在美国看到的各牧场均使用压片玉米。现在国内饲料加工设备制造厂家也正在研发生产各种不同规格、不同型号的玉米蒸汽压片设备，并正逐步在我国奶牛饲料加工中推广使用，逐步替代传统的干粉碎加工工艺，将对提高玉米利用价值，提高奶牛饲养水准起重要作用。

（三）全混合日粮（TMR）系列机械设备

     TMR是按营养师的日粮配方，将配方中的所有料、草计量放在一起，在搅拌车内揉切、搅拌、充分地混合后饲喂奶牛的一种*的饲喂工艺。达到奶牛采食每一口都能够得到平衡营养。

实行TMR，对提高饲料的利用率，保障瘤胃和机体健康，提高牛奶产量和质量都有较好的效果。在现代化规模牧场，饲养劳动生产率比传统牧场可提高10倍以上。

     推广应用TMR是我国奶牛养殖业又一次里程碑意义的工艺技术进步。其意义可与奶牛技术进步*推广青贮技术、冻精技术、机器挤奶、散栏饲养等相提并论。

     TMR系列设备中，搅拌车（见图9）是核心设备，其他辅助设备同样是*的，主要用于投装料草、饲喂发料（固定式搅拌车时）、料槽管理以及智能化自动化操作管理系统。另外为了提高搅拌车利用率、延长使用寿命、加快搅拌速度，降低制作成本，也有用于对质量一般的长干草预切碎输送的切草机。

    从TMR搅拌车移动性分为两大类：移动式（又分牵引式，自走式）和固定式。

1、牵引式，搅拌车具计量、搅拌、分发功能，其特点饲料原料不动，整套设备移动到待装草、料堆放处，借助其他装料设备装料，搅拌好后整套设备又直接移动到牛舍发料。其主要不足之处，整套机械的移动耗能很高、设备的利用率低，同时牛舍的饲喂通道须具备足够空间的高度和宽度，牧场内道路也需一定坚实度。

牵引式投料称重计量人为因素影响大，其度难以达到。牵引式在操作工人素质较高、能源丰富、价格相对较便宜的国外较多见。所以，国内牧场TMR开始推广时仿用也较多。  

2、自走式TMR车取装料、计量、搅拌和分发为一体，操作方便、速度快，深受喜爱。但由于初次投资大，而且运行能耗成本和维修成本高而暂未被我国普遍接受，无论在老牧场还是新建牧场。

3、固定式，其特点是整套设备固定，饲料原料移动;原料投放及成品出料采用电动快速输送带，（见图10）  制作的TMR由中小功率燃油机为动力的 TMR发料车去牛舍饲喂发料。（见图11-1,11-2）  其实质是，TMR整个流程专业分工而充分发挥设备各自专长、实现各自*功效，实现zui低生产成本的工艺。

固定式优势是初次投资与牵引式方式相差不大、大功率动力使用电，成本低而稳定，设备利用率高，TMR制作成本低，而且在任何条件任何设施的奶牛养殖单位均可使用。

我国现有牧场中拴系饲养以及奶牛小区、小牧场面广量大，广大奶农迫切需要改变现有的饲喂方式而采用*的TMR技术。同时在新建大中型牧场，由于固定式主要动力能源用电，而比用燃油成本低而稳定。也方便与精饲料预加工连接成一个生产线。全程自动化智能化操作管理系统配置方便，（见图12）应用效果好。所以固定式有着很大的市场需求，这已经成为中国现阶段并在今后推广的主流。

     在大中型牧场料槽管理应使用调料推料机具，用小型拖拉机或电瓶动力，结构简单实用效果好。（见图13）

    实际上，在奶牛场用一台小型拖拉机安装多种作业机具，可实现一机多用。（见图14）

在TMR工艺技术应用发展中，全程使用电力能源是节能减排、提高自动化智能化程度、降低成本的新思路，是奶牛业TMR工艺及其装备的发展前景，是业内的期盼。

二、牛粪尿污水处理和利用设备

    养殖业正倡导生态牧场、绿色环保、循环经济的良性模式，其中粪尿污水无害化处理和资源化利用是核心。

    在规模化牧场，每天奶牛粪尿污水产生量很大，如经科学处理，充分利用是一种良好的有机资源。反之，非仅资源浪费，更会对牧场内外环境造成严重污染。

处理奶牛粪尿污水工艺流程可分为四步：收集、输送、处理、利用。涉及的机械设备分属如下

    1、粪尿污水收集：指将散落在牛舍各处的污物收集到一处。的是电动刮粪板。（见图15） 没有噪音，对牛群的行走、饲喂、休息不会带来任何影响。无需人操作,可24小时自动运作而使牛舍始终保持清洁。电动机械刮粪板清粪是我国当前推广和今后发展的方向，其*性、实用性、可靠性及合理的性价比将为我国的牧场接受和推广，国家也以清粪机械类列入农机购置补贴目录。使用电动刮粪板对牛舍地坪的平整度，及纵向坡度有一定要求，方能发挥良好刮净的功效。

    也可以因地制宜使用改装的带括板机具的拖拉机拉刮或推刮，刮板与硬化地面接触部分应使用尼龙或硬质橡胶，既能刮清污物又能保护地坪。在美国看到兼做这类机具的企业，实用又价廉，给牧场带来方便。（见图16）

在泥土的地面上，例运动场，宜采用铁皮制成的刮板机具，效果会更好一些。（见图17）

也有吸粪罐车，集集拢、吸走、运输为一体，工艺上比较简便，使用也方便，问题是初始投资太大，对牛舍内的地坪损坏相对比较大，油耗成本太高，噪音和对牛只骚扰难以避免，普遍推广目前尚有一定难度。（见图18）

2、输送：采用集搅匀、切割撕碎、输送功能为一体的排污泵（见图19），地下管路或渠道，输运应该是理想和方向。

3、粪尿的处理和利用设备

   粪尿的处理和利用是一项很大很科学的工程，不同处理工艺涉及的设备都不同。国内外对粪尿的处理和利用技术主要有固液分离（筛）技术、产沼技术和还田技术。降低处理成本，生态环保和循环经济理念被实践证明是牧场粪尿处理和利用的指导思想。

 笔者看到有一种粪尿的处理和利用的新工艺描述如下：由地下管渠输送汇集的粪污，首*行固液一次筛分，筛分出的纤维固体发酵后作牛床垫料或有机肥，第二次筛分后的固体可制有机肥。（见图20-1）  筛分后的污水，可根据企业经济实力和产业方向实现沼气工程，或是其他无害化处理后还田灌溉。

 当然，不管怎么处理，目前粪尿污水zui终的利用途径实惠的是还田。

 该工艺中涉及的设备有：

（1）      固液筛分（分离）设备：国内现有的固液筛分（分离）设备普遍存在单台处理量小，运行成本高的不足。（见图20-2）

 （2）沼气发酵及净化设施设备和发电机设备：这些设备在国内外都有成熟的产品，规格型号多，可供用户方便选用。发酵设施常见的有地上发酵罐形式，也有全地下池塘式，投资省，效果不差。（见图21） 也有半地下式。（见图22）

 （3）污水灌溉设备：由于大牧场的污水量很大，又受可灌溉土地、灌溉季节、时间等多方面因素的限制，污水的还田技术在国内还没有成熟的方案。国内缺乏大功率大容量率的灌溉设备，急需进行研发推广。欧洲普遍采用的灌溉罐体车只适用于中小型牧场，如全群三千头以下，大牧场需配备其他效率更高的灌溉设备，可参考美国大牧场的污水喷灌方法（见图23）和其他灌溉方案。

 （4 ）固体（包括含水率较高的固体）的运输和施肥需要运输撤肥车，提高粪肥抛撒效率又防止沿路散落滴漏。上海正宏公司在上海市政府有关部门的支持下，已经研制成功的环保型畜粪运输撒肥车，使用效果较理想。（见图24）

三、挤奶机械设备

    我国机器挤奶推广应用相对较早，取得成效。目前已基本普及，设备种类及机型也较丰富。有适用于栓系饲养的手提式的单桶型双桶型、管道式，有适用于散放散栏饲养挤奶厅的鱼骨式、并列式、转盘式等等。

    机器挤奶推广应用到今天，我们要做的是在工艺选定及设备选用时，除性能质量价格外，要研究配置和功能，要讲究以下内容：

1、供应商良好的市场信誉，完善的售后服务系统

2、前后乳区分频式脉动器

3、自动电子计量（精度±2%）

4、电导率自动检测

5、自动奶样采集                             

6、自动脱杯

7、乳头消毒自动喷雾

8、牛只自动识别系统

9、牛群智能化管理

10、牛奶进入奶缸前经过过滤

11、真空噪音80分贝以下

12、自动清洗挤奶系统（含管道及贮奶缸）

13、接触牛奶件无毒无害，符合中国国家食品安全法规

14、自动分群系统

15、反冲清洗设备

16、补料装置（转盘型时）

17凡牛奶接触的所有部件必须光滑，达食品级标准。

18、良好的信誉和售后服务系统

等等

四、中国奶牛业的机械设备的国产化民族化

   我国是奶牛大国，纵观我国目前各地应用的和国内市场上的奶牛业机械，大部分为国外品牌或国外进口,这在推广机械化初期是需要的。但不应该、也不可能是永远的。

   如何在应用国外产品的同时，加强机械原理、构件、材质、零件的消化吸收，重视国产化的研发制造，是摆在国人面前的重要任务。

   国家及地方各级政府将会进一步鼓励开发民族畜牧机械产业，在政策和经费上一定会给予适当扶持。国内机械科研、教育制造相关企事业应抓住这个商机，积极投身到畜牧机械研发制造中来。

相信不久的将来，中国自己研发制造的，适合中国国情的、价廉物美经济实用的、广大奶农买得起用得好的各类畜牧机械设备，不仅国内奶牛业普遍应用，而且出口海外。

（2011.8   dairymansbz@）

本文经王永康研究员，孙荣鑫研究员两位老师的修改指正，特此感谢。