УДК 636/639:636.2.034:51-76
doi: 10.15389/agrobiology.2015.4.467rus
УПРАВЛЕНИЕ ЖИЗНЕННЫМ ЦИКЛОМ ЛАКТИРУЮЩИХ
КОРОВ НА ОСНОВЕ ВЕРОЯТНОСТНО-СТАТИСТИЧЕСКИХ
И ДИНАМИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
И.М. МИХАЙЛЕНКО
Проблема воспроизводства поголовья молочного стада в последнее время становится все более острой. Тенденция к его снижению проявляется повсеместно во всех странах с развитым молочным животноводством, а среднее число лактаций по молочному стаду приближается к трем при генетическом потенциале многих пород скота более десяти лактаций. Для решения этой проблемы давно назрела необходимость привлечения самой современной теоретической базы из многих смежных наук. Целью настоящей работы стало теоретическое обоснование первого, ключевого этапа общей концепции управления состоянием здоровья лактирующих коров, предложенной в нашей предыдущей работе (И.М. Михайленко, 2014). На указанном этапе управление заключается в программировании жизненного цикла животных от первой до последней, экономически целесообразной лактации. При этом минимизируется риск отбраковки животных и затрат на их содержание. Такая задача решается впервые в биологической науке. В статье предложены новые динамические модели пожизненных годовых надоев, отражающие возраст животного и потребление питательных веществ в рационах кормления. Важнейшая особенность решения задачи управления жизненным циклом — введение вероятностно-статистических моделей процессов отбраковки коров по состоянию здоровья. Рассматриваются все возможные физиологические состояния коровы, от нетели до последней лактации, и выявляются все потоки и возможные причины отбраковки дойного стада. Эти модели позволяют оценивать риск от возможных потерь поголовья стада, который минимизируется по составам годовых рационов кормления. Разработан алгоритм решения задачи, формирующий последовательность рационов кормления по всем годам жизненного цикла (стратегии кормления молочного скота), которая обеспечивает заданные параметры воспроизводства молочного стада, а также оптимальное число возможных лактаций и оптимальные годовые надои. За счет решения такой задачи достигается нормированное использование лактирующей коровы, обеспечивающее сохранение ее здоровья, при максимально допустимой рентабельности производства молока. В связи с тем, что индивидуальный подход к кормлению коров служит существенным резервом повышения общей рентабельности молочного стада, задача управления жизненным циклом рассматривается как индивидуально, так и в среднем по стаду. Здесь условием для выбора варианта решения задачи служит наличие средств индивидуального контроля за состоянием здоровья животного и дозированием концентрированных кормов и пищевых добавок. Проблема практической реализации предложенной задачи управления в основном связана с отсутствием данных по полномасштабному зооветеринарному мониторингу молочного стада за 10-12 лет, по которым должна осуществляться идентификация математических моделей и апробация алгоритма, разработанного для управления жизненным циклом лактирующих коров.
Ключевые слова: молочное животноводство, воспроизводство, концепция управления, состояние здоровья, жизненный цикл, лактационный период, алгоритмы управления, математические модели.
NEW PROBABILISTIC STATISTICAL AND DYNAMIC MODELS
TO CONTROL LIFE CYCLE IN LACTING COWS
I.M. Mikhailenko
Reproduction in dairy herds recently has become increasingly important. The tendency to its reduction occurs everywhere in all countries with a developed dairy husbandry. On average, the number of lactations per cow is diminishing and now close to 3 while a genetic potential of many cattle breeds is over 10 lactations. To resolve this issue, a theoretical base should be developed using latest progress in various related sciences. The aim of the present study is the first theoretical justification for a key stage of the general concept of lactating cows’ health management, proposed in our previous paper (I.M. Mikhailenko, 2014). Herein we suggest an approach to programming cow’s life cycle from the first to the last economically reasonable lactation. As a result, the risk of animal culling and unnecessary costs are minimized. The problem is solved for the first time in biological science. Our theory is based on developed dynamic and probabilistic statistical models. At its core, this approach provides a science-based standard of animal feeding for optimized lactation during life cycle. The dynamic models for lifetime annual yields reflect animal age and nutrient intake with diet, and the probabilistic statistical modeling, used to control cows’ culling due to ill health and diseases, is the most important feature of the developed approach to life-cycle control. All physiological states, from a heifer to the last lactation, are considered, and all the flows within the dairy herd and possible causes for culling are identified. These mathematical models allow assessing the risk of possible livestock losses, which are minimized due to optimized annual diet. The developed algorithm allows to specify adjustments in annual feeding rations during the cow’s life cycle (the feeding strategies for dairy cattle), which ensure optimal reproduction rate, optimal number of possible lactation per cow and optimal annual yields. Thus, the use of a lactating cow is normalized resulting in healthy livestock and maximized profitability of milk production. Since the individual approach to cows’ feeding is a substantial reserve for increasing profitability of a dairy herd as a whole, the task of life cycle control is regarded at two levels, for an individual and for the herd on average. For a particular herd, the choice to one of the levels depends on whether there are the means to provide individual health control and dosing concentrated feed and food additives. Practically, the use of proposed mathematical models is mainly limited by lack of long-term (10-12 years) surveys of animal health as depended on the actual diet, since these data are necessary for identification and validation of the algorithms, but an experimental model such as 100-150 cows’ dairy farm, equipped with systems for health monitoring and feed composition control, could improve the situation.
Keywords: dairy husbandry, reproduction, concept of lactating cows’ health control, health, life cycle, lactation period, control algorithms, mathematical modeling.
ФГБУН Агрофизический институт,
|
Поступила в редакцию |
Оформление электронного оттиска
