应用自动化健康监测系统提高奶牛健康状况和牧场管理水平

所属分类:行业资讯

在安乐福第一届牧场智能管理国际会议上,美国康奈尔大学Julio Giordano博士主要从牧场奶牛健康监管存在的挑战、自动化健康监测系统(AHMS)在奶牛健康问题上的应用和AHMS应用效果评估这三个方面展开了精彩分享。

应用自动化健康监测系统提高奶牛健康状况和牧场管理水平      1.牧场奶牛健康监管存在的挑战,自动化监测智能管理系统应运而生

疾病会降低奶牛的生存和生产性能,影响奶牛的福利和牧场的盈利能力。

绝大多奶牛在泌乳初期都会面临各种健康问题,需要牧场花费大量的财力和人力来识别、治疗和照顾这些患病奶牛。

然而,随着专业人员的日益稀缺、劳动力成本的进一步增加和奶牛场规模的不断扩大,平均分配到每头奶牛身上的人员和时间较少,牧场的运营管理压力也与日俱增。

因此,各牧场每头奶牛的检查频率、监测疾病参数指标、劳动力需求等方面存在巨大差异。其中:

在检查频率方面,每头新产牛检查2次及以上的比例达到36%,检查1次的比例为59%,不检查的比例为5%;

在疾病评估类型方面,100%的牧场都进行胎衣不下、阴道分泌物和产后瘫痪疾病的监测,64%的牧场会对粪便和眼睛进行感官性监测,而只有11%的牧场会监测奶量下降情况;

在辅助方式方面,体温计、直肠触诊、听诊器和酮试剂的使用比率分别为38%、76%、67%和9%。

应用自动化健康监测系统提高奶牛健康状况和牧场管理水平

左:Scott et al., (unpublished)

右:Espadamala et al., (2015)

目前,这些监测程序存在多方面的问题:主观因素差异影响,花费专业人员大量时间,成本过高等。

在此背景下,通过非侵入性技术对奶牛个体和群体的健康进行自动化监测的智能管理系统应运而生,它能够改善人工揭发/管理程序的效率,实现一致性和客观性更高的评估,改进疾病诊断的准确性和及时性,同时减少对牛正常行为的干扰,以提高牧场的经营管理效率。

2.自动化健康监测系统(AHMS)识别奶牛健康问题方面的性能表现

近些年,AHMS已逐渐在牧场得到扩大应用。但是,关于其能识别有疾病迹象奶牛、发现的时间以及相关参数变化趋势的研究数据非常少。

因此,康奈尔大学奶牛生物学与管理实验室最近在商业化牧场开展了一系列研究,主要基于奶牛群体生产性能表现,来评估一些商业AHMS的实际应用效果。

2.1基于反刍及活动量的AHMS—SCR

发情-反刍系统(SCR)安装在奶牛颈部左侧,大概在左耳下方20cm处,其可以记录反刍、活动量和健康指数得分等原始数据,根据该数据可以监测奶牛的代谢疾病包括:胎衣不下(RP)、产后瘫痪(MF )、酮病(KET)、皱胃移位(DA)、消化疾病(IND)、子宫炎(METR)和乳腺炎(MAST)。

应用自动化健康监测系统提高奶牛健康状况和牧场管理水平

2.2如何发出预警

那SCR是怎样识别以上疾病并发出预警的呢?其是通过一系列内部算法对奶牛个体的反刍与活动量数据进行加工处理,生成单个奶牛的健康指数得分(HIS:0到100任意数值)。当HIS为100分时,表明该奶牛具有理想的反刍和活动量模式,而当其小于86分时,则表明此奶牛存在健康问题。

应用自动化健康监测系统提高奶牛健康状况和牧场管理水平

2.3监测灵敏度

基于健康指数得分(HIS),系统对单项代谢及消化疾病监测灵敏度在89%-98%之间,其中皱胃移位(DA 98%)的灵敏度最高,其次是酮病(KET 91%),最后是消化疾病(IND 89%)。综合而言,在代谢及消化疾病方面监测灵敏度高达93%。灵敏度之所以会出现差异,主要与病症对奶牛的影响程度相关。例如,与KET相比,DA对奶牛健康的危害性更大,且DA很可能是KET的继发疾病,这无疑会对临床确诊前几天的评估参数产生影响。

应用自动化健康监测系统提高奶牛健康状况和牧场管理水平

Stangaferro et al.,2016(JDS 99:7395-7410)

整体而言,对于患MET奶牛的监测灵敏度为55%。但当根据子宫炎的严重程度分开分析时,发现基于HIS监测灵敏度取决于其严重程度。基于目前MET对奶牛反刍和活动量影响的有限生理知识,我们推测当子宫炎全身感染而非仅发生于子宫内时,这些参数的变化趋势会发生更加剧烈的变化。此外,与健康奶牛和HI-(HIS≥86)的牛只相比,MET预警HI+(HIS<86)牛只的淘汰率翻倍。

应用自动化健康监测系统提高奶牛健康状况和牧场管理水平

Stangaferro et al.,2016(JDS 99:7422-7433)

应用自动化健康监测系统提高奶牛健康状况和牧场管理水平

Stangaferro et al.,2016(JDS 99:7422-7433)

系统对于监测乳房炎的灵敏度因病原体的不同而不同,整体而言能达到58%,其中针对大肠杆菌引起的乳房炎的监测灵敏度最高(81%),其次为革兰氏阳性菌(49%)。

应用自动化健康监测系统提高奶牛健康状况和牧场管理水平

Stangaferro et al.,2016(JDS 99:7411-7421)

2.4监测准确率

将牧场常见疾病(DA、KET、IND、METR和MAST)纳入AHMS分析系统,生成的HIS对于监测疾病具有很高的准确性,其特异性高于97%,假阳性率低于2.4%。最小化假阳性预警事件是奶牛AHMS一个重要属性,以避免疾病预警报告中误入健康奶牛。

应用自动化健康监测系统提高奶牛健康状况和牧场管理水平

2.5疾病预警的提前天数

与奶牛临床确诊相比,SCR会提前多长时间发出健康预警呢?综合评估疾病奶牛日反刍时间、日活动量及健康指数评分在临床确诊(-5至+5天)前后的变化趋势,发现这三个指标都是在临床确诊前5天开始出现下降,并在前后1d时达到最低点,这意味着奶牛在临床确诊前5天已开始出现疾病迹象。此外,在这三个指标开始出现下降时,奶牛疾病迹象并没有反映在产奶量上。因此,奶牛的日反刍时间、日活动量及健康指数评分对疾病的敏感度高于产奶量指标。

应用自动化健康监测系统提高奶牛健康状况和牧场管理水平

3.AHMS在牧场应用的可行性评估

康奈尔大学奶牛生物学与管理实验室研究对比了基于AHMS系统与传统管理系统对牛群健康、淘汰率、泌乳性能和繁育性能管理的影响,经数据分析发现:与传统管理相比,无论在识别RP、KET、DA、IND和MAST等代谢及消化疾病方面,还是在监测产奶量数据以及自动发情揭发/定时输精配种牛比例或首次输精受胎率方面,采用AHMS系统都能达到相同的管理效果。同时,还能在减少对健康牛只干扰的情况下,识别重点牛只多次监测,提高管理效率。

应用自动化健康监测系统提高奶牛健康状况和牧场管理水平

Perez et al.,(unpublished)

总结来说:

AHMS监测灵敏度:在代谢及消化疾病方面高达93%;在子宫炎方面,因其严重程度而异;在乳房炎方面,因病原体的不同而不同。

AHMS监测准确率:具有很高的特异性,假阳性低于2.4%。

AHMS预警提前天数:与临床确诊相比,系统会提前5d发出疾病迹象预警。

AHMS可行性评估:与传统管理系统相比,AHMS在奶牛健康、泌乳性能及繁育性能管理方面,能取得更加高效的管理结果。

相关研究原文:

https://www.journalofdairyscience.org/article/S0022-0302(16)30394-0/fulltext

https://www.journalofdairyscience.org/article/S0022-0302(16)30395-2/fulltext

https://www.journalofdairyscience.org/article/S0022-0302(16)30404-0/fulltext

文丨王封霞

排版 | 李佳琦

  • 我的微信
  • 这是我的微信扫一扫
  • weinxin
  • 我的今日头条账号
  • Dairyman养牛
  • weinxin

发表评论

:?: :razz: :sad: :evil: :!: :smile: :oops: :grin: :eek: :shock: :???: :cool: :lol: :mad: :twisted: :roll: :wink: :idea: :arrow: :neutral: :cry: :mrgreen: