舍饲肉牛最大收益与精料消耗最省的饲料配方模型与计算.pdf
第卷第期北京 农业大 学学报年舍饲肉牛最大收益与精料消耗最省的饲料配方模型与计算裴鑫德生物学院熊易强畜牧 系提要应用优化理论研究了肉牛生产系统的最大收益饲料配方 问题,并根据我国北 方农区舍饲育肥牛的实际,建立了肉牛最大收益饲料配方模型。讨论了肉牛最大收益饲料配方模型的目标函数、约束条件、粗饲料约束因子以及计算翰出,并建立 了计算软件进行了实际计算。应 用我国北方农区肉牛饲料原料,通过最大收益饲料配方模型,给出了计算结果。还讨论并给出了肉牛精料消耗最省的饲料配方模型及其计算。关镇词肉牛,最大收益,精料消耗最低,饲料配方模型计算中图分类号砂降低单位畜禽产品成本,提高饲养业的经济效益是国内外饲养业主要追求目标。要做到这一步关键是降低单位畜禽产品的饲料消耗费用,使消耗饲料成本最低,从而达到收益最大,这是国内外近年重点研究的课题。年熊易强、裴鑫德结合我国产蛋鸡的生产实际在我国首先建立了蛋鸡最大收益饲料配方模型并编制了计算软件实现了计算,但是对于反当动物如何建立最大收益饲料配方模型并实现计算,这是迄今国内尚未解决的问题。年,孟庆翔等采用计算机模拟方法应用线性规划最低成本配方解法给出组营养约束条件下最低成本配 方,然后找出其中单位增重费用最低的配方川,但这种方法是在有限组约束条件下计算比较的,且约束条件中代谢能材五,粗蛋白尸,钙及磷等取值均 为递 增的条件下计算的,因而不是一般的模型。本文在 的基础上进一步研究了反当动物 围栏舍饲肉牛生产体系中最大收益饲料配方的一般模型问题,并参考美国标准及我国围栏舍饲条件下育肥牛的实际建立 了肉牛最大收益饲料配方一般模型,并编制了计算机计算软件,根据我国北方农区常用饲料原料进行了实际计算,解决了舍饲肉牛最大收益饲料配方的计算问题,并讨论了本模型对提高我国肉牛饲养业的经济意义及实际价值。此外,本文还讨论并建立了肉牛精料消耗最省的饲料配方模型及其实际计算。围栏舍饲肉牛大收益饲料配方模型的设计原理在肉牛生产系统中,因动物的生理功能种畜维持、犊牛生长、舍饲育肥等、饲料来源条件包括可提供的精粗饲料的种类与数量等与饲养方式放牧、舍饲、半舍饲等之 不同,肉牛日粮配方中精料与粗料的比例变化甚大,其范围可从粗料到甚至更高的精料。相应地动物则表现为不同的生产水平,例如日增重可从维持 变动到。因此,如何根据生产收稿日期一一 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/系统中的动物、饲料、饲养条件之不同,采取适宜的日粮配合以取得最大经济效益,这对肉牛饲养业的发展关系甚大。因此它是目前国内外肉牛生产的重要研究内容。在这一研究中,作者认为采用最大收益配方原理将有更大经济价值,为便于讨论,本文将范围确定为围栏舍饲育肥牛。关于反当动物的饲养标准,各国的现行体系很不一致。能量体系有以美国的标准包括维持净能与增重净能的净能体系,与英国的代谢能材体系川为代表,根据国内一些实验与研究,净能体系可借用于我国本地牛与引进肉牛的杂交后代蒋洪茂等,程序等,熊易强等。因此本研究采用了的能量标准。在蛋白质营养方面,有传统的粗蛋白尸体系,以及各种“可代谢蛋白质”为基础的新体系。这些新体系在理论上都是考虑了饲料中真蛋白质在瘤 胃的降解与瘤 胃微生物蛋白的合成两个基本方面,但在有关变量与参数的选择上有所不同一。在我国条件下,看来近期尚难于采用并在生产中推广以“可代谢蛋白质”为基础的新体系。故按标准,一方面沿用了粗蛋白体系,一方面纳入了“尿素发酵潜能”及“过瘤胃蛋白质”一等可代谢蛋 白体系的新概念,似是一种折衷或过 渡,对我国肉牛饲料配方有一定参考价值。因此本研究对蛋白质的需要量的约束用表中不同类型牛的蛋白质需要量与相应的之比值表示,钙与磷的需要量也采用与相应的之比值来约束日粮干物质进食量是估计反当动物生产表现十分重要而又很难准确预测的一个变量,它至少明显地受日粮有效能量浓度与粗饲料加工方式的影响,中对进食量的估计同时考虑 了这两方面的因素,仅考虑 了能量浓度以表示,本研 究采用了的推算公式,这些公式基本上可适用于大多数的切草机加工粗饲料条件,但对于以筛孔直径小于的锤片式粉碎机的秸秆的进食量的估计有可能偏低。精粗饲料或淀粉与纤维消化之间的负互作效应是反当动物营 养学引人注 目的一个问题,学术界对此问题看法亦不尽一致汇,本研究假定二者间不存在负互作效应,根据我们最近的试验,忽略这一可能的误差实际是行的。围栏舍饲肉牛最大收益饲料配方模型在前述原理考虑 下,围栏舍饲肉牛最大收益饲料配方模型设计约束条件中关于粗饲料的考虑,由于青贮饲料在我国肉牛饲 养业中应用尚不普遍,而作物秸秆为北方主要农区舍饲围栏肉牛育肥的主要饲料来源,特别是麦秸的氨化处理有很大的应用前景,因此本文研究粗饲料主要以麦秸和氨化麦秸为两种主要成分,精饲料则为北方常用的原料表,为使肉牛生产取得较好经济效益,粗饲料一般不能超过日粮的,但为保证正常的瘤 胃功能,粗饲料一般又以不低于为宜,因此在模型的约束中,我们引进粗饲料 因子这一变量,其约束范围取成,秸秆的值定为,带壳棉籽饼值取,其他精饲料值均取表。关于营养约束,粗蛋 白尸,钙。,有效磷尸均取与维持 净能比值约束,且取,镇则取镇蕊。对食盐及预混料采用 固定形成约束且分别取及,配 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/方中各原料比例之和为,即艺,一,为计算日增重与收益,资料中还需根据本文公式及计算的数据输入增重净能及维持净能与原料单价尸凡表。根据上述设计原理及分析,参照标准及有关公 式,则舍饲肉牛最收益饲料配 方模型为在上述约束条件下取尸一艺,尸尺、产、口、,产、产自月压亡了、了、了、了、一翻一“一一,一一一,一弘一盖一一。”优化目标函数为单位增重所消耗的饲料费用最小,箭其中为肉牛活重,为配合饲料单价,为第种饲料原料比例,尸为第种饲料的单价,为日粮干物质进食量,为维持净能,为增重净能,为日增重,尸尸为单位增重饲料费用,公式是为正常生长条件下中等体型育肥牛设计的,对于代偿生长条件下的中等体型去势小公牛则公式应改为下式,一,礼一趴一一。“,、一二二二,二二二二六六二,八乙由于精料是与猪禽等非反当动物竞争的饲料来源,反当动物营养中还 需要考虑减少精料的消耗量,因此我们要求计算结果中提供单位增重的精料消耗量数据一于是,计算机输 出定 为,尸,材,尸,计算结果与分析三种方 案的最大收益饲料配 方设可购入的饲料原料有玉米、棉籽饼、数皮、豆饼、麦秸、氨化麦秸、石粉、骨粉、食盐及预混料,有关营养成分及单价如表。下面我们就可能出现的给定原料和单价的三种不同方案进行计算表各 原料的曹养成 分单价佑月,亡山几乙亡,心卫月跳原料玉米们棉籽饼介鼓皮豆饼八麦桔,氮化麦枯石粉乃骨粉食盐为预混料。已甘哎匕,曰络。勺,自曰匕,单价元。”任,、,内舟魂,几工口亡,臼,曰一 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/方案一原料取表 中除豆饼以外的全部原料,原料单价如表 中单价所示方案二原料取表 中全部原料,单价取表 中单价万情形方案三原料同第二种方案,单价取表 中单价班的情形以上三种方案均为我国北方农区可能出现的实际情况,根据肉牛最大收益饲料配方模型编制了计算软件并按上述设定的约束条件和 目标函数以及二述三种方案计算机筛选的肉牛最大收益饲料配方见表。三种最大收益饲料配方的营养成分含从及技术经济指标分别列于表,。表三种方案下最大收益饲料配方表三种最大收益饲料配方的营养成分含原料长米了棉籽饼鼓皮了喊饼麦桔氨化麦秸石粉,骨粉,食盐二,力案方案方案了兮养成分方案方案了。预混料。配合饲料单,。、小只方案只几弓五卜乌尸公二表三种大收益饲料配方的技术经济指标技术经济指标方案工方案方案肉牛活重日粮干物质进食量日增重代偿条件下日增重单位增重饲料费用代偿下单位增重饲料费用元一单位增重精料消耗,代偿下单位增重精料消耗由表,知,三种方案最大收益饲料配方在给定约束条件下为方案一饲料配方原料入选的有玉米、棉籽饼、数皮、氨化麦秸及石粉,一,其他营养成分含量均达到最低要求,粗饲料值,这一配方对活重为重的育肥牛预期可达到的技术经济指标为日增重,日粮干物质进食量为,每公斤增重饲料费用为元,每公斤增重精料 消耗为,此配方的配合饲料单价为元。方案二饲料配方原料入选的有玉米、棉籽饼、氨 化麦桔、石粉及骨粉,营养成分含 敏为一,材一,其他尸,尸等均达到约束的最低要求。这一配方对活重为的育肥牛预期可达到的技术经济指标为日增重,每公斤增重饲 料费用为元,旧粮干物质进食量为,每公 斤增重精 料 消耗 为 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/,配合饲料单价为元。方案三配方入选原料同方案二,营养成分含量为一,一。,其他尸,尸等均达到最低要求,粗饲料值一。,此配方对活重为育肥牛预期可达到的技术经济指标为日粮干物质进食量为,日增重为,每公斤增重精料消耗为,每公斤增重饲料费用为元,此配方的配合饲料单价为元。最大收益与最低成本 两种饲并配方的比较为比较方便起见,对上述三种方案下分别固定。,及,其他约束条件不变,目标函数取尸一。名采用“最低成本饲料配方”阁计算的技术经济指标结果与最大收益饲料配方的技术经济指标的比较见表。农大收益饲料配方与固定下的“低成本饲料配方”的技术经济指标的比较方案配方种类元一最大收益最低成本二最低成本二最大收益最低成本,最低成本最大收益最低成本二最低成本一元一之 汀丫、由表计算结果可以看出,肉牛最大收益饲料配方模型计算的“最大收益饲料配方”与目前广泛采用的“最低成本配方”相比有明显的优越性,在方案一中每生产牛 肉最大收益饲料配方饲料消耗费用有可能比最低成本配方的饲料消耗费用节省 即多收益元至元。这相当于一头肉牛每年即可多收益元至元。在方案二中最大收益饲料配方比最低成本饲料配方每生产牛肉饲料消耗费用可节省即多收益元至元,这相当于 一头肉牛每年可多收益元至“元。在方案三中最大收益饲料配方比最低成本饲 料配方每生产牛 肉饲料消耗费用 可节省即多收益元 至元即一头肉牛每年可多收益元至元。这 里最低成本配方是在固定为两种具体值情况下讨论的,但当取其他值时最大收益饲料配方模型的优越性也是 明显的。因为最大收益饲料配方就是肉牛单位增重饲料消耗费用最小的配方。最大收益饲料配方与能 黄指标的关系从表 及表还可以看出,最大收益饲料配方营养成分含量中,及的取值都是偏低的。这说明在我国北方农区肉牛饲料来源条件下,不宜追求高能量指标,否则饲料配方将大量选取精料玉米和棉籽饼或豆饼而少取麦秸和氨化麦秸,造成肉牛单位增重饲料费用增高。虽然这时日增重将提高,但整个经济效益并不高。例如 当取时则在三种情况下饲料配方精料比例均在以上表。在我国目前情况下,精料主要是猪禽饲料来源,从资源利用角度考虑,舍饲肉牛以精料为主的饲养方式也是不合适的。因而从节省精饲料角度考虑最大收益饲料配方的优越性也是 明显的。1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/表舍饲肉牛三种方案的最低成本饲料配方方案一方案立方案毛原料。”一、一一人弋玉米棉籽饼扶皮豆饼麦秸氨化麦秸石粉骨粉食盐预混料配合饲料单价只妻弓几了只精杆消耗最 少的饲料配方模型及分析如果肉牛最大收益饲料配方模型中约束条件不变,而将目标函数改为求精料消耗最小,即求一则得肉牛精料消耗最少的饲料配方模型,通过编制计算软件,经上机计算则可得各经济技术指标,如仍考虑上述三种原料及价格情况,则算得的肉牛精料消耗最少的饲料配方和营养成分含量及各项经济技术指标分别见表,。农三种方案精料消耗少的饲料配方表三种精料消耗最少的饲料配方的营养成分含工 巡一一一二叁二一止选三一一些生营养分方案方案一玉米棉籽饼狱皮豆饼麦秸氨化麦秸石粉骨粉食盐预混料单位价格元一了对百忿了万只污弓忿艺了吕才艺日。艺从表可以看出,精料消耗最少的饲料配 方能 墩供给都较低,与最大收益饲 料配方接近,对方案二 及三 则完全相同。这进一步 说明最大收益饲料配方 从 节省精料角度考虑也是很有 奋义的。由于豆饼价格偏高所以本设计筛选的饲料配方 包括最大收益、最低成本及精料消耗 最少配方都未入选。这提供给我们一 个信息,即在我国北方农区舍饲肉牛精料可以不考虑 价格偏高的豆饼。另外,无论肉牛最大收益饲料配方还是精料消耗最少的饲料配方 在给定的价洛 条件 下,氨 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/化麦秸在配合饲料中比重均占至,而未氨化处理的麦秸则未入选。说明氨化麦秸是北方农区重要的粗饲料,对提高 肉牛饲养的经济效益和节省精饲料有重要作用,应予大力推广。最大收益 饲料配方模型与牛活重的 关系由公式与知,最大收益饲料表,肉牛精料消耗少的饲料配方的技术经济指标技术经济指标洲声尸元尸元之了了芜少方案方案二力案二】内八亡曰配方模型计算的肉牛日增重只与维持净能和增重净能有关而与牛活重无关,因此当或或材一定时筛选的配方对不同体重的肉牛的日增重均相同,又由公式知肉牛日粮干物质进食量与牛活重成正 比,因此单位增重饲料费用尸、与单位增重精料消耗皆随肉牛活重的增大而增大,即同一最大收益饲料配方对不同体重的肉牛饲养的经济效益是不同的,体重小的经济效益优于体重大的,例如,如以表方案一的配方饲养活重为,及的肉牛的各经济技术指标预期结果则见表。表对方案一最大收益饲料配方饲养不同,肉牛的技术经济指标比较牛活重日粮卜物质进食量日增重单位增重饲料费元一单位增重精料消耗之了表说 明,应用最大收益饲料配方对饲养业来说,喂养中等体型左右 的育肥牛比体重大的经济效益更明显。参考文献熊易强,裴鑫德 最大收益饲料配方一最低成本配方的发展北京农业大学学报,裴鑫德,熊易强 饲料配方优化程序一修订单纯形法的应用北京农业大学学报,孟庆翔,熊 易强等计算机模拟优化以氨化秸秆为粗饲料的肉牛饲 养北京农业大学学报,飞,飞,一冯仰廉反当动物蛋 白质需要和饲料蛋 白质评定的新体系见畜禽饲养安徽科技 出版社,1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/裴鑫德编著 线性规划、目标规划及其农业应用 北京科学技术文献出版社,一,。,1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/
