奶牛鼻吸式呼吸面罩实际应用。受访者供图
“只要给奶牛戴上这个面罩，我们可以实时监测奶牛的血氧饱和度，判断是否发生高原反应，并根据个体需要调节吸氧。”近日，在第二十四届中国北京国际科技产业博览会上，一款动物智能穿戴设备引起了广泛关注。
这是中国科学院亚热带农业生态研究所（以下简称中科院亚热带生态所）与西藏自治区科研院所和企业一起，为攻克西藏奶牛高原病共同研发的重要成果。
十余年来，中科院亚热带生态所科技援藏，解决了奶牛抗高原病世界性难题，并且研发出智能监测设备，让科技成果转化为现实生产力，给高原农牧民带去致富的希望，为西藏地区乡村振兴写下浓墨重彩的一笔。
突破关键技术，降低死亡率
“青稞、牦牛和酥油是西藏的生活必需品。其中，酥油是从牛奶乳脂里提炼出来的，所以当地对于牛奶的需求量巨大。”中科院亚热带生态所研究员周传社在接受《中国科学报》采访时表示。
然而，本土牛体况小，平均每头牛每天产两斤奶，如此低的产奶量根本无法满足西藏地区的实际需求。
“在此背景下，西藏自‘十二五’开始大规模引入区外高产的良种奶牛，主要品种为荷斯坦奶牛和娟姗牛。但由于高海拔、低氧等一系列因素导致引进奶牛出现高原反应，严重影响奶牛生产效益。”西藏自治区农牧科学院畜牧兽医研究所（以下简称区农科院畜牧所）所长巴桑旺堆告诉《中国科学报》。
在引入一年半以后，荷斯坦奶牛死亡率17.4%，犊牛死亡率为35%；娟姗牛死亡率11%，犊牛死亡率高达85%以上。
与此同时，“受地理环境和气候条件影响，加上饲养管理水平限制，引进的良种奶牛生产性能普遍低下，荷斯坦奶牛日均产奶量约8公斤，娟姗牛日均产奶量约5公斤，还不到内地奶牛单产水平的一半。”巴桑旺堆说。
同样是牛，为什么西藏地区的牦牛和黄牛就没有高原反应呢？
“‘一方水土养一方人’，所以我们认为它们采食的饲草料里可能有特殊功能性成分发生功效。在结合本地功能性植物分析后，我们从红景天植物里提取到了一种叫‘红景天苷’的活性成分。”周传社说。
仅依靠“红景天苷”提取物可不行，研究团队将功能型氨基酸、复合微生物添加剂以及植物提取物等作为原料，按照一定比例复配，研发出抗高原病饲料添加剂。
周传社介绍，这款产品主要通过提高机体免疫力、红细胞运氧能力以及机体造血功能，抑制机体炎症反应，维持奶牛胃肠道微生物区系平衡来达到预防和治疗奶牛高原病的目的。
根据西藏地区气候特点，该研究团队制定出具有针对性的技术方案，即每年5月~9月，每头奶牛每天饲喂20克抗高原病饲料添加剂，10月至次年4月份，每头奶牛每天饲喂40克抗高原病饲料添加剂，应用效果显著。
结果表明，牛场荷斯坦奶牛死亡率降低至10%左右，日均产奶量为15.90公斤，显著高于西藏地区平均水平8公斤；娟姗牛死亡率降低至4%，日均产奶量为13.61公斤。
“奶牛高原病一直是世界性难题，严重制约了当地奶业发展。我们研发的技术突破了高原病这一关键障碍，取得了很好的成效，有助于推动西藏地区奶业高质量发展。”中科院亚热带生态所所长谭支良在接受《中国科学报》采访时说。
实时监测，智慧养殖
高原病存在“发现难、预防难、监测难、后期治疗难”的“四难”问题，但预防疾病永远要比治疗更重要。
研究团队意识到，研发出能实时监测奶牛生理状况的智能监测设备，对高原病的防治具有重要意义。
“这是一款载体设备，但如何把它固定在牛身上可不是一件易事。”周传社说，从最开始固定在牛耳朵上，再到脖子上，效果都有所欠缺。“现在，我们已经研发到第四代产品，是一种穿戴式设备，像呼吸面罩一样固定在头上。”
这款穿戴一体设备能够实时监测奶牛生理状态，该设备集奶牛血氧饱和度、心率、血流灌注实时监测和吸氧治疗于一体。
“高原病早发现早治疗，效果才更好。血氧饱和度高低可反映机体的缺氧程度，当血氧饱和度降到一定阈值时，这款智能设备会及时发出预警，并根据实际需求为奶牛提供鼻吸式吸氧，实现早期干预治疗，从而降低发病率和死亡率。”区农科院畜牧所副研究员李斌告诉《中国科学报》。
此外，研究团队还拓展了奶牛运动、体温以及发情等监测，并能够通过4G数据传输，实时将奶牛生理状况传输至移动终端，实现了对高原奶牛健康状况的远距离实时监测，以达到早发现、早预防、早治疗的目的，彻底解决高原病的“四难”问题。
周传社介绍，这款设备已经在西藏地区四个牧场将近5000头奶牛身上进行了规模化验证，认可度非常高，正在西藏进行大规模推广。
值得一提的是，科研团队根据实时监测的数值，对每只奶牛的身体状况和生命体征有详细了解后，会将牧场的奶牛进行分群，通过不同的饲料添加梯度以及添加时间，实现科学地监测和管理。
“与普遍情况下的混养相比，这样的做法可以大大降低牧场的养殖成本，按需科学分配，也会提高牛群的产奶效益。”周传社说。
中共中央、国务院印发的《乡村振兴战略规划（2018—2022年）》中指出，要大力发展草食畜牧业，做大做强民族奶业。在李斌看来，团队研发的这些成果是发展智慧畜牧业重要的一环，前景广阔。
促进农牧民增收
“西藏没有高精尖产业，草牧业仍是西藏地区乡村振兴和产业兴旺的重要突破口。”谭支良指出。
但从西藏地区草牧业发展外部背景来看，在国家生态安全屏障建设（生态红线）与西藏自身粮食安全（粮食红线）“双红线”压力下，全区能够为饲草生产配套的土地资源，尤其是耕地资源十分有限。
另一方面，饲草严重短缺、草畜不平衡仍然是当前乃至未来长期面临的首要问题。“本土大多为低质的粗饲料，养殖效益低，而从外部购入饲料的物流成本占到整个饲料成本的一半以上。”周传社说。
在研究团队看来，这种外部“双高压”与内部矛盾紧绷的困境是导致西藏地区草牧业发展缓慢的主要原因。
“促进当地草牧业发展，让农牧民增收，是我们一个非常重要的工作内容。”谭支良表示。
那么，如何有效拓展西藏农牧民增收空间和途径？“当务之急是提高综合养殖效益。”周传社回答。
自2011年开始，中科院亚热带生态所开展饲料资源开发利用研究，对西藏地区常用饲草饲料资源黑麦草、苇状羊茅、芦苇、燕麦草、紫花苜蓿，以及农作物秸秆包括玉米秸秆、青稞秸秆、油菜秸秆、豌豆秸秆、小麦秸秆进行了营养价值评定，最终认定苇状羊茅和玉米秸秆是适合西藏地区畜牧养殖的两种粗饲料。
在西藏地区原有的饲料基础上，科研团队还进一步对西藏地区奶牛配方进行优化调整，得到适合西藏地区奶牛健康养殖的饲料配方。
“把抗高原病饲料添加剂和饲料配方结合起来应用，取得了良好的经济效益和社会效益。”李斌说。
团队利用研究成果在西藏泉峰高标准奶牛养殖基地累计推广奶牛3000余头，使得牛场泌乳奶牛从平均单产3.5吨提高到平均单产5吨，达到西藏地区奶牛单产领先水平；为该养殖基地每年新增利润300余万元，对促进农牧民增收具有重要作用。
“下一步，我们将通过合作继续攻克一些奶牛高原适应性方面的难题。另外还要把适宜于生态草牧业的核心关键技术，用西藏地区农牧民能够接受的方式进行推广和示范。并对畜种适应性机理基础性研究进一步凝练和提升，用科技支撑西藏草牧业可持续发展。”谭支良表示。
张晴丹
来源： 《中国科学报》
