奶牛鼻吸式呼吸面罩實際應用。受訪者供圖

“只要給奶牛戴上這個面罩，我們可以實時監(jiān)測奶牛的血氧飽和度，判斷是否發(fā)生高原反應，并根據(jù)個體需要調(diào)節(jié)吸氧。”近日，在第二十四屆中國北京國際科技產(chǎn)業(yè)博覽會上，一款動物智能穿戴設備引起了廣泛關注。

這是中國科學院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所（以下簡稱中科院亞熱帶生態(tài)所）與西藏自治區(qū)科研院所和企業(yè)一起，為攻克西藏奶牛高原病共同研發(fā)的重要成果。

十余年來，中科院亞熱帶生態(tài)所科技援藏，解決了奶牛抗高原病世界性難題，并且研發(fā)出智能監(jiān)測設備，讓科技成果轉化為現(xiàn)實生產(chǎn)力，給高原農(nóng)牧民帶去致富的希望，為西藏地區(qū)鄉(xiāng)村振興寫下濃墨重彩的一筆。

突破關鍵技術，降低死亡率

“青稞、牦牛和酥油是西藏的生活必需品。其中，酥油是從牛奶乳脂里提煉出來的，所以當?shù)貙τ谂Ｄ痰男枨罅烤薮蟆！敝锌圃簛啛釒鷳B(tài)所研究員周傳社在接受《中國科學報》采訪時表示。

然而，本土牛體況小，平均每頭牛每天產(chǎn)兩斤奶，如此低的產(chǎn)奶量根本無法滿足西藏地區(qū)的實際需求。

“在此背景下，西藏自‘十二五’開始大規(guī)模引入?yún)^(qū)外高產(chǎn)的良種奶牛，主要品種為荷斯坦奶牛和娟姍牛。但由于高海拔、低氧等一系列因素導致引進奶牛出現(xiàn)高原反應，嚴重影響奶牛生產(chǎn)效益。”西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學院畜牧獸醫(yī)研究所（以下簡稱區(qū)農(nóng)科院畜牧所）所長巴桑旺堆告訴《中國科學報》。

在引入一年半以后，荷斯坦奶牛死亡率17.4%，犢牛死亡率為35%；娟姍牛死亡率11%，犢牛死亡率高達85%以上。

與此同時，“受地理環(huán)境和氣候條件影響，加上飼養(yǎng)管理水平限制，引進的良種奶牛生產(chǎn)性能普遍低下，荷斯坦奶牛日均產(chǎn)奶量約8公斤，娟姍牛日均產(chǎn)奶量約5公斤，還不到內(nèi)地奶牛單產(chǎn)水平的一半。”巴桑旺堆說。

同樣是牛，為什么西藏地區(qū)的牦牛和黃牛就沒有高原反應呢？

“‘一方水土養(yǎng)一方人’，所以我們認為它們采食的飼草料里可能有特殊功能性成分發(fā)生功效。在結合本地功能性植物分析后，我們從紅景天植物里提取到了一種叫‘紅景天苷’的活性成分。”周傳社說。

僅依靠“紅景天苷”提取物可不行，研究團隊將功能型氨基酸、復合微生物添加劑以及植物提取物等作為原料，按照一定比例復配，研發(fā)出抗高原病飼料添加劑。

周傳社介紹，這款產(chǎn)品主要通過提高機體免疫力、紅細胞運氧能力以及機體造血功能，抑制機體炎癥反應，維持奶牛胃腸道微生物區(qū)系平衡來達到預防和治療奶牛高原病的目的。

根據(jù)西藏地區(qū)氣候特點，該研究團隊制定出具有針對性的技術方案，即每年5月~9月，每頭奶牛每天飼喂20克抗高原病飼料添加劑，10月至次年4月份，每頭奶牛每天飼喂40克抗高原病飼料添加劑，應用效果顯著。

結果表明，牛場荷斯坦奶牛死亡率降低至10%左右，日均產(chǎn)奶量為15.90公斤，顯著高于西藏地區(qū)平均水平8公斤；娟姍牛死亡率降低至4%，日均產(chǎn)奶量為13.61公斤。

“奶牛高原病一直是世界性難題，嚴重制約了當?shù)啬虡I(yè)發(fā)展。我們研發(fā)的技術突破了高原病這一關鍵障礙，取得了很好的成效，有助于推動西藏地區(qū)奶業(yè)高質量發(fā)展。”中科院亞熱帶生態(tài)所所長譚支良在接受《中國科學報》采訪時說。

實時監(jiān)測，智慧養(yǎng)殖

高原病存在“發(fā)現(xiàn)難、預防難、監(jiān)測難、后期治療難”的“四難”問題，但預防疾病永遠要比治療更重要。

研究團隊意識到，研發(fā)出能實時監(jiān)測奶牛生理狀況的智能監(jiān)測設備，對高原病的防治具有重要意義。

“這是一款載體設備，但如何把它固定在牛身上可不是一件易事。”周傳社說，從最開始固定在牛耳朵上，再到脖子上，效果都有所欠缺。“現(xiàn)在，我們已經(jīng)研發(fā)到第四代產(chǎn)品，是一種穿戴式設備，像呼吸面罩一樣固定在頭上。”

這款穿戴一體設備能夠實時監(jiān)測奶牛生理狀態(tài)，該設備集奶牛血氧飽和度、心率、血流灌注實時監(jiān)測和吸氧治療于一體。

“高原病早發(fā)現(xiàn)早治療，效果才更好。血氧飽和度高低可反映機體的缺氧程度，當血氧飽和度降到一定閾值時，這款智能設備會及時發(fā)出預警，并根據(jù)實際需求為奶牛提供鼻吸式吸氧，實現(xiàn)早期干預治療，從而降低發(fā)病率和死亡率。”區(qū)農(nóng)科院畜牧所副研究員李斌告訴《中國科學報》。

此外，研究團隊還拓展了奶牛運動、體溫以及發(fā)情等監(jiān)測，并能夠通過4G數(shù)據(jù)傳輸，實時將奶牛生理狀況傳輸至移動終端，實現(xiàn)了對高原奶牛健康狀況的遠距離實時監(jiān)測，以達到早發(fā)現(xiàn)、早預防、早治療的目的，徹底解決高原病的“四難”問題。

周傳社介紹，這款設備已經(jīng)在西藏地區(qū)四個牧場將近5000頭奶牛身上進行了規(guī)模化驗證，認可度非常高，正在西藏進行大規(guī)模推廣。

值得一提的是，科研團隊根據(jù)實時監(jiān)測的數(shù)值，對每只奶牛的身體狀況和生命體征有詳細了解后，會將牧場的奶牛進行分群，通過不同的飼料添加梯度以及添加時間，實現(xiàn)科學地監(jiān)測和管理。

“與普遍情況下的混養(yǎng)相比，這樣的做法可以大大降低牧場的養(yǎng)殖成本，按需科學分配，也會提高牛群的產(chǎn)奶效益。”周傳社說。

中共中央、國務院印發(fā)的《鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略規(guī)劃（2018—2022年）》中指出，要大力發(fā)展草食畜牧業(yè)，做大做強民族奶業(yè)。在李斌看來，團隊研發(fā)的這些成果是發(fā)展智慧畜牧業(yè)重要的一環(huán)，前景廣闊。

促進農(nóng)牧民增收

“西藏沒有高精尖產(chǎn)業(yè)，草牧業(yè)仍是西藏地區(qū)鄉(xiāng)村振興和產(chǎn)業(yè)興旺的重要突破口。”譚支良指出。

但從西藏地區(qū)草牧業(yè)發(fā)展外部背景來看，在國家生態(tài)安全屏障建設（生態(tài)紅線）與西藏自身糧食安全（糧食紅線）“雙紅線”壓力下，全區(qū)能夠為飼草生產(chǎn)配套的土地資源，尤其是耕地資源十分有限。

另一方面，飼草嚴重短缺、草畜不平衡仍然是當前乃至未來長期面臨的首要問題。“本土大多為低質的粗飼料，養(yǎng)殖效益低，而從外部購入飼料的物流成本占到整個飼料成本的一半以上。”周傳社說。

在研究團隊看來，這種外部“雙高壓”與內(nèi)部矛盾緊繃的困境是導致西藏地區(qū)草牧業(yè)發(fā)展緩慢的主要原因。

“促進當?shù)夭菽翗I(yè)發(fā)展，讓農(nóng)牧民增收，是我們一個非常重要的工作內(nèi)容。”譚支良表示。

那么，如何有效拓展西藏農(nóng)牧民增收空間和途徑？“當務之急是提高綜合養(yǎng)殖效益。”周傳社回答。

自2011年開始，中科院亞熱帶生態(tài)所開展飼料資源開發(fā)利用研究，對西藏地區(qū)常用飼草飼料資源黑麥草、葦狀羊茅、蘆葦、燕麥草、紫花苜蓿，以及農(nóng)作物秸稈包括玉米秸稈、青稞秸稈、油菜秸稈、豌豆秸稈、小麥秸稈進行了營養(yǎng)價值評定，最終認定葦狀羊茅和玉米秸稈是適合西藏地區(qū)畜牧養(yǎng)殖的兩種粗飼料。

在西藏地區(qū)原有的飼料基礎上，科研團隊還進一步對西藏地區(qū)奶牛配方進行優(yōu)化調(diào)整，得到適合西藏地區(qū)奶牛健康養(yǎng)殖的飼料配方。

“把抗高原病飼料添加劑和飼料配方結合起來應用，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。”李斌說。

團隊利用研究成果在西藏泉峰高標準奶牛養(yǎng)殖基地累計推廣奶牛3000余頭，使得牛場泌乳奶牛從平均單產(chǎn)3.5噸提高到平均單產(chǎn)5噸，達到西藏地區(qū)奶牛單產(chǎn)領先水平；為該養(yǎng)殖基地每年新增利潤300余萬元，對促進農(nóng)牧民增收具有重要作用。

“下一步，我們將通過合作繼續(xù)攻克一些奶牛高原適應性方面的難題。另外還要把適宜于生態(tài)草牧業(yè)的核心關鍵技術，用西藏地區(qū)農(nóng)牧民能夠接受的方式進行推廣和示范。并對畜種適應性機理基礎性研究進一步凝練和提升，用科技支撐西藏草牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展。”譚支良表示。

張晴丹