随着世界人口的增长和城市化进程的加快，畜牧业尤其是生猪养殖业的可持续发展面临着严峻考验。我国作为畜牧业大国，饲料资源短缺、劳动力老化等问题日益突出。如何确保动物获得精准营养，提高生产效率，降低生产成本，进而推动养殖业的少人化、无人化和环境友好型发展，这成为摆在科研人员面前的重大难题。
我国高度重视畜牧业的发展，要求加快发展现代畜牧业。这一背景下，中国农业大学农业农村部饲料工业中心数据库团队深耕猪营养数学模型与猪智能精准饲喂的研究，在生猪养殖领域取得了累累硕果，为我国精准畜牧业的高质量发展做出了卓越的贡献。
勇破困局：聚焦精准畜牧业，助力生猪养殖的高质量发展
当前，我国畜牧业在发展过程中，大量存在着饲料资源短缺、人畜争粮矛盾、行业劳动力断层等问题，这就严重制约着畜牧业的可持续发展。中国农业大学农业农村部饲料工业中心数据库团队的骨干成员张帅教授认为，想要从源头上解决以上这些问题，从而增强畜牧业弹性、效率和可持续性，根本途径就是要发展精准畜牧业。精准畜牧业涉及到动物科学、数据科学、信息科学等多学科的研究内容，是解决我国生猪养殖产业痛点的核心方向。其发展瓶颈在于动物营养学基础数据积累不足，饲料营养价值与动物营养需要量数据长期依赖国外模型，导致生产效率受限。因此，我国畜牧领域研究者急需采用创新方法和技术，突破传统研究方法的数据采集局限，构建符合国情的精准决策体系，推动养殖业向节粮高效、智能无人、环境友好方向转型，实现产业弯道超车。
面对这些严峻挑战，中国农业大学农业农村部饲料工业中心数据库团队聚焦精准畜牧业，全身心投入到猪营养数学模型与精准饲喂的基础研究中。团队完成了猪常用饲料原料有效养分特别是有效能量的评定，以及不同生长阶段商品猪营养需要量的评估；创建了饲料原料有效能和猪能量需要量动态预测的数学模型，构建起符合我国生产实际的饲料营养价值数据库，还开发了免费向公众开放的国产化数据库应用网络平台系统。这些成果为我国生猪养殖精准畜牧业在供、需、喂三个环节提供了基础数据、模型和软件平台支持，支撑了第三版《中国猪营养需要》国家标准的修订，荣获中国农学会“神农中华农业科技进步奖一等奖”。面对中美贸易争端和生猪产能扩张，团队构建的数据库成为饲用玉米豆粕减量替代技术方案的核心，获农业农村部重点推荐，并入选主推技术。农业农村部随后投入上亿元资金支持数据库的完善建设，这标志着饲料行业数据本土化的重大转变。
科研硕果：攻坚克难实现精准饲喂，成就卓著见证不懈追求
在生猪养殖领域，通过多年的科研耕耘，中国农业大学农业农村部饲料工业中心数据库团队取得了丰硕的成果。针对猪的智能化精准饲喂，团队在方法学、算法模型和软硬件方面展开了创新探索。在方法学方面，提出基于心率监测和红外热成像的猪净能低成本测定法，以及生物电阻抗猪体成分无损快速检测法，将饲料原料营养价值评估及营养需求量预测成本降低至少100倍。在算法模型方面，首次运用机器学习于猪营养领域，建立了适用于饲料净能值分类预测、猪饲养标准分类预测的机器学习模型，以及预测猪生长性能的人工神经网络模型，显著提高了准确性，并利用可解释机器学习算法解析关键因素及其互作效应。为应对数据量有限的问题，团队还探索了基于条件生成对抗神经网络等生成式算法的动物营养数据增强算法。这些研究成果为生猪养殖业的智能化转型提供了有力的技术支撑，为推动整个畜牧业的可持续发展注入了新的活力。
面对“双碳”目标下生猪养殖业环境效应数据不清的问题，中国农业大学农业农村部饲料工业中心数据库团队采用全生命周期评价模型，评估常用蛋白饲料原料及不同能量体系配方对猪肉生产环境效应的影响，并探索多目标饲料配方算法，从而为发展环境友好型生猪养殖提供了基础数据与工具支持。在软硬件方面，团队依托所建立的数据模型，基于GLM大语言模型框架创新性地建立了全球首个生成式的饲料配方软件系统，使我国饲料配方师有了自己专业领域的“ChatGPT”，为国产化饲料配方软件的推广提供了新思路，也减少了对外部产品的依赖。在智能精准饲喂设备研发方面，团队结合高光谱摄像头、光学摄像头、生物电阻抗仪等设备，探索饲料有效养分和猪营养需要量的动态预测模型及实时快速检测技术。依托大语言模型技术的饲料配方系统，实现定制化饲料配方和精准饲喂。这些成就彰显了我国在生猪养殖智能化领域的创新能力，为全球畜牧业向绿色低碳转型树立了典范。
产学研教深度融合：培养复合型人才，多方共绘美好蓝图
在探索生猪养殖业高质量发展路径的过程中，产学研、产教的深度融合，以及科研后备人才的培养是当中的重要组成部分。中国农业大学农业农村部饲料工业中心数据库团队与企业合作研发的“育肥猪精准营养技术体系”已经通过规模化验证，已成功研制出行业首套育肥猪动态营养数据采集系统及首台育肥猪精准营养饲喂设备，两项技术均填补了行业空白。经国家饲料工程技术研究中心及多地规模化猪场对比试验显示，该技术体系较传统饲喂模式能降低饲料消耗12%以上。在河间市孟景养殖场的实际应用中，猪群每公斤增重成本下降1.2元，经济效益显著提升。为加速成果转化，2025年2月，团队联合产业链优秀企业组建了宁波普睿森营养科技有限公司，并获得当地政府大力支持。该企业将构建“研发-中试-推广”全链条服务体系，计划三年内全国建立30个技术示范中心。此技术突破标志着我国生猪养殖从粗放管理向数字化精准饲养的重大转型，对保障粮食安全、促进养殖业提质增效具有重要战略意义。
为了培养知农爱农的现代生猪养殖领域复合型人才，打造养猪学科的“第二课堂”，帮助当代畜牧学子快速成长成才，团队骨干成员张帅教授联合猪营养与饲料方向的青年教师、研究生和本科生于2018年发起成立“青年i猪联盟”。该联盟得到了行业院士专家和企业等的指导和支持，目前已发展成融合专业认知、理论教学、学术交流、产业服务、顶岗实习和职业发展“六位一体”的功能性育人平台。以“青年i猪联盟”为代表的育人平台模式，现已在国内20余所涉农院校推广，相关活动受到了35斗等行业新媒体的关注报道。这些实践构建起产学研教深度融合的创新教育生态，为我国现代生猪养殖领域提供了有力的人才保障。
未来，在国家相关政策的支持和指导下，期待更多的科研人才投身于生猪养殖的研究工作，以更加饱满的热情和更加创新的思维砥砺前行，持续实现该领域的科技创新，为精准畜牧业的高质量发展和乡村振兴的宏伟蓝图添砖加瓦。（马霞）
