Точное животноводство: технологии, преимущества и риски

Точное животноводство позволяет фермерам увеличивать производство, расширять свои хозяйства, максимизировать производительность и удовлетворять растущий спрос на продукцию животноводства, одновременно осознавая и неся ответственность за воздействие на окружающую среду.

Последние события выявляют три различных проблемных тенденции в глобальном масштабе. Во-первых, спрос на продукцию животноводства, такую как мясо, яйца и молочные продукты, растет почти экспоненциально в связи с постоянно растущим населением планеты и повышением доступности этих товаров.

Во-вторых, количество животноводов и площадь сельскохозяйственных угодий постоянно сокращаются на протяжении нескольких лет из-за ограниченности доступных земель.

Наконец, растет обеспокоенность по поводу пагубного воздействия животноводства на такие серьезные глобальные проблемы, как глобальное потепление, вырубка лесов и общее ухудшение состояния окружающей среды.

Для решения всех этих проблем, которые все еще находятся на начальной стадии развития в масштабах всей истории животноводства, было предложено жизнеспособное и многообещающее решение.

Что такое домашний скот?

Под домашним скотом подразумеваются одомашненные животные, выращиваемые для получения продуктов питания, волокна, рабочей силы и других товаров. Сюда входят такие животные, как коровы, свиньи, куры, овцы и козы, и многие другие. Домашний скот является неотъемлемой частью сельского хозяйства и играет значительную роль в пищевой промышленности.

Животноводство может осуществляться различными способами, включая свободный выпас, интенсивное или экстенсивное животноводство. Свободный выпас позволяет животным пастись и свободно перемещаться по открытым пастбищам, в то время как интенсивное животноводство предполагает содержание животных в ограниченных пространствах для максимизации производства.

Экстенсивное животноводство — это метод, занимающий промежуточное положение между свободным выпасом и интенсивным животноводством, при котором животным разрешается пастись и свободно передвигаться на специально отведенной территории.

Что такое животноводство?

Животноводство — это практика разведения животных для различных целей, таких как производство продуктов питания, одежды и рабочей силы. К сельскохозяйственным животным относятся крупный рогатый скот, овцы, козы, свиньи, куры и другая домашняя птица.

Во многих частях мира животноводство является неотъемлемой частью экономики и культуры. Например, в Соединенных Штатах животноводческая отрасль ежегодно приносит миллиарды долларов дохода и обеспечивает миллионы рабочих мест.

Существуют различные виды животноводства, в зависимости от выращиваемых животных и цели хозяйства. Некоторые фермеры разводят животных на мясо, молоко или яйца, в то время как другие — на шерсть или другие побочные продукты.

Один из наиболее распространенных видов — разведение мясного скота. Мясной скот выращивают ради мяса, и обычно его разводят на крупных ранчо или фермах. За последние годы мясная промышленность стала все более индустриализированной, и многие фермеры используют откормочные площадки для откорма скота перед убоем.

Другой распространенный вид — молочное животноводство. Фермеры разводят коров для получения молока, которое затем продается переработчикам молока или используется для производства сыра, масла и других молочных продуктов. Молочное животноводство может быть сложным и трудоемким делом, поскольку коров нужно доить дважды в день, каждый день в году.

Птицеводство также является популярным видом деятельности, причем куры — наиболее распространенная порода домашней птицы. Фермеры, занимающиеся разведением кур, выращивают своих птиц ради мяса и яиц, и часто используют методы крупномасштабного производства для повышения эффективности.

Это может оказывать как положительное, так и отрицательное воздействие на окружающую среду. С одной стороны, разведение животных для производства продуктов питания может помочь прокормить растущее население планеты и принести экономическую выгоду фермерам и местным сообществам. С другой стороны, крупномасштабные животноводческие хозяйства могут способствовать загрязнению окружающей среды, вырубке лесов и выбросам парниковых газов.

Что такое точное животноводство?

Точное животноводство (Precision Livestock Farming, PLF) — это инновационный подход, использующий технологии и решения, основанные на данных, для оптимизации производства и управления животноводством.

Это предполагает интеграцию датчиков, систем автоматизации и мониторинга для сбора информации в режиме реального времени о здоровье, поведении животных и условиях окружающей среды.

Эти данные позволяют фермерам принимать обоснованные решения относительно кормов, мер по охране здоровья, репродуктивного здоровья и общего благополучия животных.

Целью программы PLF является повышение производительности, минимизация потерь ресурсов, улучшение благополучия животных и продвижение устойчивых и эффективных методов животноводства.

Технологии точного животноводства

Как и все технологии, технологии автоматизированного орошения постоянно развиваются с каждым днем. Многие из них успешно внедряются на многочисленных фермах по всему миру, в то время как другие находятся на ранних стадиях разработки. Вот несколько примеров технологий автоматизированного орошения, которые применяются сегодня:

1. Автоматизированные системы взвешивания

Поскольку вес является одним из важнейших показателей здоровья животных и продуктивности скота, автоматизированная система взвешивания — это распространенная технология, которая в той или иной форме входит в состав любого приложения для орошения.

Существуют различные виды автоматизированных систем взвешивания, включая ‘весы, на которые можно надеть’ и камеры со встроенным программным обеспечением, которое определяет вес человека на основе анализа изображений и видео с помощью машинного обучения с минимальной погрешностью.

В птицеводстве широко используются весы, на которые можно надеть ножкой, для точного расчета среднего веса, а в свиноводстве и животноводстве применяются датчики, позволяющие пропускать животных через весы.

С другой стороны, измерение веса с помощью анализа изображений и видео является более быстрым, простым и, что более важно, менее инвазивным методом. Информация о весе сельскохозяйственных животных имеет жизненно важное значение для одомашнивания скота.

Например, получив информацию о весе и зафиксировав характеристики корма, можно создать модель, которую можно использовать для прогнозирования и принятия мер по управлению.

2. Недорогой способ регистрации потребления корма и воды.

Для регистрации информации о поведении сельскохозяйственных животных во время кормления и питья используются водомеры и различные типы датчиков потребления корма.

Собранная за определенный период времени информация позволяет выявить историческую тенденцию и ожидаемый уровень потребления корма и воды, что затем может быть использовано для запуска систем раннего предупреждения в случае изменения пищевых и питьевых привычек животных, которое может быть вызвано различными факторами, такими как болезнь или неблагоприятные условия.

3. Решения для обработки изображений

Как уже упоминалось ранее, анализ изображений и видео может автоматически предоставлять практически точную информацию о весе отдельных животных. Однако вес — это лишь один из многих показателей, которые мы можем получить с помощью методов визуализации.

Например, используя технологию 3D-камер и тепловизионную съемку, мы можем изучать поведенческие модели, такие как спаривание и хромота, физиологические состояния, такие как дыхание и температура, тенденции роста, а также факторы окружающей среды, такие как качество туши.

Благодаря возможности получения широкого спектра важных данных и доступной цене, решения для визуализации являются наиболее распространенной формой точного мониторинга животноводства и одним из начальных этапов поэтапного внедрения систем точного мониторинга на ферме.

4. Системы восприятия животных

Датчики Подобно акселерометрам, датчикам давления и температуры, установленным на животных или в их среде обитания и подключенным к сети, создается Интернет вещей (IoT), который является основной предпосылкой интегрированной системы PLF.

Эти датчики, как по отдельности, так и в комбинации, могут использоваться для выявления поведенческих моделей, условий окружающей среды и состояния здоровья животных. Например, датчики, размещенные на ушах, а также на шейных ошейниках крупного рогатого скота и свиней, могут измерять и отслеживать пищевое поведение, жвачку, отел, эструс, а также температуру тела.

Датчики также используются для измерения температуры на ферме и таких параметров аквакультуры, как pH, содержание кислорода и т. д. Важным моментом при использовании датчиков в системах выращивания рыбы в условиях аквакультуры является их дискомфорт или вред для животных.

В целом, датчики реального времени в сочетании с предыдущими данными играют решающую роль в обнаружении заболевания а также вопросы, касающиеся здоровья, и предупреждение заранее.

5. GPS-слежение для масштабных систем

Использование технологий дистанционного зондирования, таких как системы слежения на основе GPS, применимо в системах выпаса скота, где животные занимают большие площади земли.

Их модели передвижения позволяют определить предпочтительные для них пастбища, а данные GPS в режиме реального времени помогают отслеживать их местоположение. Это повышает эффективность выпаса скота и снижает потери скота из-за краж или охоты хищников.

Фактически, GPS-ошейники, надеваемые на хищников, таких как крупные кошки, использовались для создания системы раннего предупреждения в отдаленных районах по всему миру.

В традиционном животноводстве системы GPS-слежения значительно упрощают мониторинг больших стад крупного рогатого скота, создавая виртуальные ограждения, и предоставляют фермерам большое облегчение.

6. Косвенные технологии для измерения выбросов метана

Выбросы парниковых газов в сельском хозяйстве продолжает вносить значительный вклад в общий объем выбросов парниковых газов каждый год. Метан, производимый крупным рогатым скотом и свиньями, составляет основную часть выбросов парниковых газов в сельском хозяйстве.

Технологии измерения выбросов метана у сельскохозяйственных животных — отличный способ сделать животноводческие хозяйства более чувствительными к изменению климата и экологически ответственными.

Однако для отдельных ферм существует не так много подходящих технологий, и среди альтернативных технологий можно выделить камерные системы, метод трассировки SF6, лазерное обнаружение метана, спектроскопию и т. д.

7. Решения для электронной идентификации (ЭИД)

Возможность автоматически измерять состояние, поведение и продуктивность каждого отдельного животного на ферме будет полезна только в том случае, если этих животных можно легко идентифицировать, чтобы их данные можно было вести отдельно и автоматически.

Традиционные методы идентификации скота являются инвазивными и причиняют животным вред, и до сих пор применяются по всему миру.

Однако электронные альтернативы, такие как радиочастотная идентификация (RFID) и усовершенствованные ушные бирки, являются эффективными и автоматизированными, устраняя необходимость в длительной работе по вводу данных и обеспечивая бесперебойный рабочий процесс. Электронная идентификация сохраняет все остальные аспекты точного животноводства. Кроме того, в разных странах она является обязательной.

8. Применение передовых методов анализа данных к большим данным

По мере внедрения все большего количества технологий на животноводческих фермах ежедневно генерируется все больше данных и точек данных, и этот объем продолжает расти в геометрической прогрессии. Для обработки такого объема данных аналитический отдел должен обладать соответствующими возможностями.

Для того чтобы полученные данные можно было использовать для решения актуальных проблем здоровья животных и животноводства, необходимы передовые методы анализа больших данных, а также возможности машинного обучения.

Преимущества точного животноводства

Преимущества PLF многочисленны, и виды преимуществ, которые можно получить от системы PLF, зависят от используемых технологий. Однако к общим преимуществам PLF, которые любая система PLF стремится достичь, относятся:

Улучшение благополучия и здоровья животных: Здоровье животных должно быть в центре внимания не только потому, что здоровье животных влияет на здоровье человека, но и потому, что каждое животное имеет неотъемлемое право на здоровую жизнь в хороших условиях.

Эти системы разделяют данную идею и, используя технологии обнаружения заболеваний и системы раннего предупреждения, работают над улучшением здоровья и благополучия животных.

1. Оптимизация уровней входных ресурсов и максимизация производства.

Метод PLF делает сельскохозяйственные операции более точными. Это означает рациональное использование ограниченных ресурсов в случае затрат. За счет снижения затрат и увеличения общей урожайности животноводческой продукции метод PLF повышает рентабельность животноводства.

Экономические выгоды от применения точного земледелия значительны, и необходимо привлечь к нему больше фермеров для удовлетворения растущих потребностей в животноводческой продукции.

2. Экологические преимущества

Еще одним важным преимуществом системы PLF является снижение воздействия сельскохозяйственной деятельности на окружающую среду. Это одна из основных причин таких экологических проблем, как глобальное потепление и вырубка лесов.

Хотя технологии, позволяющие сократить выбросы метана на фермах, уже внедрены, повышение производительности ферм обеспечивает получение лучших результатов на меньшей площади, что способствует сокращению масштабов вырубки лесов.

3. Сокращение трудозатрат в сельском хозяйстве.

По мере сокращения числа фермеров и увеличения количества животных на ферме, фермеру становится невозможно отслеживать всех животных. Система PLF решает эту проблему, сокращая трудозатраты на ферме и предоставляя фермерам удобный доступ к важной и достоверной информации.

Кроме того, автоматические кормушки, GPS-слежение и т.д. устраняют необходимость во многих сельскохозяйственных рабочих. Сокращение численности сельскохозяйственных рабочих означает, что ферма становится более масштабируемой, а значит, более продуктивной и прибыльной.

4. Риски точного животноводства

Ниже перечислены некоторые проблемы и риски, связанные с PLF:

• Доступность по-прежнему остается серьезной проблемой, связанной с внедрением дорогостоящих технологий на фермах. Хотя исследования показывают, что технологии автоматизированного орошения повышают прибыльность ферм, разнообразие каждой фермы делает этот вопрос требующим тщательного рассмотрения, прежде чем принимать решение о внедрении таких технологий.
• Основной риск PLF заключается в том, что, поскольку система часто интегрирована и автоматизирована, сбой в ней может привести к катастрофическим последствиям, особенно если система полностью автоматизирована.
• Еще один связанный с этим риск возникает, когда единицей измерения животных являются не отдельные особи, а группа особей, например, домашняя птица, где измеряются стада. В таких случаях особые индивидуальные потребности могут быть упущены из виду.
• Использование инвазивных бирок представляет собой риск для благополучия животных и до сих пор применяется во многих методах и технологиях, связанных с паллиативной помощью.

Программа PLF обладает огромным потенциалом в решении современных насущных проблем животноводства, таких как растущий спрос на продукцию животноводства, сокращение числа фермеров, ограниченность земельных ресурсов и экологические проблемы.

Для отдельного фермера это в первую очередь означает два важных преимущества: увеличение объемов производства и прибыльности, а также возможность посвятить ограниченное время только важным задачам.

Компания PLF располагает проверенными и доступными на коммерческой основе технологиями, которые могут быть внедрены отдельными фермерами в соответствии с их потребностями.

Более того, благодаря стремительному развитию технологий и анализу больших данных, точное животноводство обещает будущее, в котором продовольственная безопасность будет обеспечена наряду с благополучием животных.

Часто задаваемые вопросы

1. Как животноводство влияет на изменение климата?

Это оказывает значительное влияние на изменение климата посредством различных механизмов. Во-первых, это способствует выбросам парниковых газов, прежде всего метана и закиси азота, образующихся в результате кишечной ферментации, утилизации навоза и использования синтетических удобрений.

Это также приводит к обезлесиванию, поскольку земли расчищаются под пастбища и кормовые культуры, что снижает способность лесов поглощать углерод. Кроме того, интенсивное использование воды, энергии и других ресурсов в животноводстве еще больше усугубляет изменение климата.

2. Как фермер пересчитывал свой скот?

Фермер подсчитывал свой скот различными методами, в зависимости от обстоятельств и размера стада. Один из распространенных подходов — визуальный подсчет животных путем обхода или проезда по пастбищу или сараю.

В крупных хозяйствах фермеры могут использовать специализированные инструменты, такие как электронные ушные бирки или RFID-технологии, которые позволяют автоматически отслеживать и подсчитывать животных. Кроме того, некоторые фермеры могут полагаться на ручные системы учета для отслеживания рождений, смертей и перемещений, чтобы поддерживать точный учет своего поголовья скота.