Молочное животноводство — это класс сельского хозяйства , предназначенный для длительного производства молока , которое перерабатывается (либо на ферме , либо на молочном заводе, любой из которых может называться молочным ) для последующей продажи молочного продукта . Молочное животноводство имеет историю, восходящую к эпохе раннего неолита , примерно в седьмом тысячелетии до нашей эры, во многих регионах Европы и Африки. До 20 века доение на небольших фермах производилось вручную. Начиная с начала 20-го века, доение осуществлялось на крупных молочных фермах с использованием таких инноваций, как роторные доильные залы , доильные конвейеры и автоматические доильные системы , которые были коммерчески разработаны в начале 1990-х годов.
Методы консервации молока улучшились с появлением в конце 19 века технологии охлаждения , которая включала охлаждение прямого испарения и пластинчатый теплообменник. Эти методы охлаждения позволили молочным фермам сохранить молоко за счет уменьшения его порчи из-за роста бактерий и влажности .
Во всем мире ведущие молочные отрасли во многих странах, включая Индию , США , Китай и Новую Зеландию, являются важными производителями, экспортерами и импортерами молока. С конца 20-го века общий объем производства молока во всем мире в целом увеличился: по данным ФАО, в 2017 году было произведено около 827 884 000 тонн молока .
Вызывает серьезную обеспокоенность количество отходов молочной промышленности, возникающих в результате удаления навоза и загрязнения воздуха , вызванного газом метаном . Также было отмечено, что роль отрасли в выбросах парниковых газов в сельском хозяйстве влечет за собой экологические последствия . Были приняты различные меры для контроля количества фосфора , выделяемого молочным скотом . Использование rBST также вызывает споры. Молочное животноводство в целом подвергается критике со стороны активистов по защите животных из-за проблем со здоровьем, возникающих у молочных коров в результате интенсивного животноводства .
Хотя любое млекопитающее может производить молоко, коммерческие молочные фермы обычно представляют собой одновидовые предприятия. В развитых странах молочные фермы обычно состоят из высокопродуктивных молочных коров . Другие виды, используемые в коммерческом молочном животноводстве, включают коз , овец , водяных буйволов и верблюдов . В Италии растет популярность ослиных молочных ферм , которые производят альтернативный источник молока для младенцев. [1]
Хотя крупный рогатый скот был одомашнен еще 12 000 лет назад в качестве источника пищи и в качестве вьючных животных, самые ранние свидетельства использования домашних коров для производства молочных продуктов относятся к седьмому тысячелетию до нашей эры – эпохе раннего неолита – на северо-западе Анатолии. [2] Молочное животноводство развивалось в других частях мира в последующие века: в шестом тысячелетии до нашей эры в Восточной Европе, в пятом тысячелетии до нашей эры в Африке и в четвертом тысячелетии до нашей эры в Великобритании и Северной Европе. [2]
Примерно в прошлом веке появились более крупные фермы, специализирующиеся только на молочных продуктах. Крупномасштабное молочное животноводство жизнеспособно только там, где либо требуется большое количество молока для производства более долговечных молочных продуктов, таких как сыр , масло и т. д., либо существует значительный рынок людей, у которых есть деньги на покупку молока, но нет коров для них. собственный. В 1800-х годах фон Тюнен утверждал, что вокруг города имеется радиус около 100 миль, где такое снабжение свежим молоком было экономически жизнеспособным.
.jpg/1280px-Melken_auf_Farm_Gunsteling,_Namibia_(2017).jpg)
Централизованное молочное животноводство в нашем понимании развивалось преимущественно вокруг деревень и городов, жители которых не могли иметь собственных коров из-за отсутствия пастбищ. Рядом с городом фермеры могли подзаработать, заведя дополнительных животных и продавая молоко в городе. Молочные фермеры утром наполняли бочки молоком и привозили его на рынок на фургоне. До конца 19 века доение коров производилось вручную. В Соединенных Штатах в некоторых северо-восточных штатах и на западе существовало несколько крупных молочных предприятий, в которых участвовало до нескольких сотен коров, но нельзя было ожидать, что отдельный дояр будет доить более дюжины коров в день. Преобладали мелкие операции.
Для большинства стад доение проводилось в помещении два раза в день, [3] в сарае , где скот был привязан за шею веревками или удерживался на месте стойками . Кормление могло происходить одновременно с доением в коровнике, хотя большая часть молочного скота выпасалась в дневное время между дойками. Такие примеры этого метода молочного животноводства трудно найти, но некоторые из них сохранены как исторические места, позволяющие заглянуть в минувшие дни. Один из таких экземпляров, который открыт для этого, находится в Национальном побережье Пойнт-Рейес . [4]
Молочное животноводство было частью сельского хозяйства на протяжении тысячелетий. Исторически это была часть небольших, разнообразных ферм. Примерно в прошлом веке появились более крупные фермы, занимающиеся производством молочной продукции. Крупномасштабное молочное животноводство жизнеспособно только там, где либо требуется большое количество молока для производства более долговечных молочных продуктов, таких как сыр, масло и т. д., либо существует значительный рынок людей, имеющих наличные деньги для покупки молока, но нет коров для них. собственный. Молочные фермы были лучшим способом удовлетворить спрос.
Первые доильные машины были продолжением традиционных доильных ведер. Устройство для раннего доения помещалось на обычное ведро для молока и устанавливалось на полу под коровой. После дойки каждой коровы ведро сбрасывали в накопительный резервуар. Они были введены в начале 20 века.
В результате появилась подвесная доярка Surge. Перед доением корову вокруг поясницы коровы надевали большой широкий кожаный ремень, называемый сурсинглом. Доильный аппарат и сборный бак подвешивались под коровой на ремне. Это нововведение позволило корове естественным образом передвигаться во время процесса доения, вместо того, чтобы стоять совершенно неподвижно над ведром на полу.
Следующим новшеством в области автоматического доения стал молокопровод, появившийся в конце 20 века. При этом используется постоянная труба возврата молока и вторая вакуумная труба, которая окружает коровник или доильный зал над рядами коров, с быстрозакрываемыми входными отверстиями над каждой коровой. Устранив необходимость в контейнере для молока, доильное устройство уменьшилось в размерах и весе до такой степени, что оно могло висеть под коровой, удерживаясь только за счет всасывающей силы доильных сосков на вымени коровы . Молоко втягивается в трубу возврата молока с помощью вакуумной системы, а затем под действием силы тяжести поступает к вакуумному прерывателю молочного цеха, который помещает молоко в резервуар для хранения. Система трубопроводов значительно сократила физический труд при доении, поскольку фермеру больше не нужно было носить с собой огромные тяжелые ведра молока от каждой коровы.
Трубопровод позволил длине коровника продолжать увеличиваться и расширяться, но в какой-то момент фермеры начали доить коров большими группами, заполняя коровник от половины до одной трети стада, доить животных, а затем опорожнять и снова наполнять коровник. сарай. Поскольку размеры стада продолжали увеличиваться, доильный зал превратился в более эффективный.
Инновации в доении были направлены на механизацию доильного зала (известного в Австралии и Новой Зеландии как «коровник»), чтобы максимально увеличить количество коров на одного оператора, что упростило процесс доения, позволяя доить коров, как на конвейере, и снизить физическую нагрузку на фермера, поставив коров на платформу немного выше человека, доящего коров, чтобы избежать необходимости постоянно наклоняться. На многих старых и небольших фермах все еще есть коровники с привязными или привязными стойлами, но во всем мире большинство коммерческих ферм имеют доильные залы.
В залах «елочка» и «параллельные» дояры обычно доят один ряд за раз. Дояр перемещает ряд коров со двора в доильный зал и доит каждую корову в этом ряду. После того, как все доильные аппараты убраны из доильного ряда, дояр отпускает коров на корм. Затем на освободившуюся сторону загружается новая группа коров, и процесс повторяется до тех пор, пока не будут доены все коровы. В зависимости от размера доильного зала, который обычно является узким местом, количество коров в рядах может составлять от четырех до шестидесяти одновременно. Преимущества доильного зала «елочка» заключаются в простоте обслуживания, долговечности, стабильности и повышенной безопасности для животных и людей по сравнению со стойлом на привязи [5] . Считается, что первый навес «елочка» был построен в 1952 году фермером из Гордонтона . [6]
.jpg/1280px-2014-07-25_Melkkarussel_-_Hemme_Milch_(5).jpg)
В ротационных доильных залах коров загружают в доильный зал по одной, пока все это вращается по кругу. Один дояр стоит возле входа в доильный зал и заранее обмакивает соски в вымя, чтобы предотвратить попадание бактерий. Следующий дояр ставит аппарат на корову, чтобы начать доение. К тому времени, когда платформа завершит почти полный оборот, корова закончит доение, и аппарат автоматически отключится. Последняя доярка обмакивает свои соски, чтобы защитить их, прежде чем вернуться в загон. Как только этот процесс будет завершен, корова выйдет из доильного зала и вернется в коровник. Роторные коровники, как их называют в Новой Зеландии, появились в 1980-х годах [7] [8] , но они дороги по сравнению с коровниками «елочка» – более старым новозеландским стандартом. [9]
Чрезмерное доение после того момента, когда вымя перестает выделять молоко, может быть вредным для животного. Следовательно, процесс доения включает в себя не только использование доярки, но и наблюдение за процессом, чтобы определить, когда животное выдоено и следует убрать доярку. Хотя доильные залы позволили фермеру доить намного больше животных гораздо быстрее, это также увеличило количество животных, за которыми фермер должен одновременно следить. Система автоматического снятия была разработана для снятия доильного аппарата с коровы, когда поток молока достигает заданного уровня, освобождая фермера от необходимости внимательно следить за более чем 20 или более животными, доящимися одновременно. [ нужна цитата ]
В 1980-х и 1990-х годах были разработаны и внедрены роботизированные системы доения (в основном в ЕС). Тысячи этих систем сейчас находятся в штатном режиме. В этих системах корова имеет высокую степень автономии и может свободно выбирать время доения в течение дня (могут применяться некоторые альтернативы, в зависимости от решения по движению коров, используемого на уровне фермы). Эти системы, как правило, ограничиваются интенсивно управляемыми системами, хотя исследования продолжают приспосабливать их к потребностям выпаса скота и разрабатывать датчики для автоматического определения здоровья и плодовитости животных. Каждый раз, когда корову заходят в доильный аппарат, ее кормят концентратами, а ее ошейник сканируется для регистрации данных о продуктивности.
Прохладная температура была основным методом продления свежести молока. Когда были изобретены ветряные мельницы и колодезные насосы, одним из первых их применений на ферме, помимо обеспечения водой самих животных, было охлаждение молока, чтобы продлить срок его хранения до тех пор, пока оно не будет транспортировано на городской рынок .
Естественно холодная подземная вода будет непрерывно перекачиваться в охлаждающую ванну или чан. В эту охлаждающую ванну были помещены высокие металлические контейнеры емкостью десять галлонов, наполненные только что полученным молоком, которое, естественно, теплое. Этот метод охлаждения молока был популярен до появления электричества и охлаждения .
Первоначально оборудование использовалось для охлаждения бидонов с молоком, которые наполнялись путем доения вручную . Эти банки помещали в охлажденную водяную баню, чтобы отвести тепло и сохранить их прохладными до тех пор, пока их нельзя будет транспортировать в пункты сбора. По мере того, как были разработаны более автоматизированные методы употребления молока, ручное доение было заменено, и, как следствие, бидон для молока был заменен охладителем молока. «Ледяные банки» были первым типом охладителей молока. Это был сосуд с двойными стенками, со змеевиками испарителя и водой, расположенной между стенками внизу и по бокам резервуара. Для отвода тепла от змеевиков испарителя использовался небольшой холодильный компрессор. В конечном итоге вокруг змеевиков накапливается лед, пока он не достигает толщины около трех дюймов вокруг каждой трубы, и система охлаждения отключается. Когда начинается операция доения, для снижения температуры поступающего молока до температуры ниже 5 градусов необходимы только мешалка для молока и насос циркуляции воды, который прогоняет воду по льду и стальным стенкам резервуара.
Этот метод охлаждения хорошо подходил для небольших молочных заводов, однако был довольно неэффективен и не мог удовлетворить все возрастающую потребность в охлаждении более крупных доильных залов. В середине 1950-х годов охлаждение с прямым расширением впервые было применено непосредственно к охладителю молока. В этом типе охлаждения используется испаритель, встроенный непосредственно во внутреннюю стенку резервуара для хранения, для отвода тепла от молока. Прямое расширение способно охлаждать молоко с гораздо большей скоростью, чем предыдущие охладители типа ледяной банки, и сегодня до сих пор является основным методом охлаждения емкостей на предприятиях малого и среднего размера.
Еще одним устройством, которое внесло значительный вклад в качество молока, является пластинчатый теплообменник (ПТО). В этом устройстве используется ряд специально разработанных пластин из нержавеющей стали с небольшими промежутками между ними. Молоко пропускают между всеми остальными наборами тарелок, а между остальными тарелками пропускают воду для отвода тепла от молока. Этот метод охлаждения позволяет отвести большое количество тепла от молока за очень короткое время, тем самым резко замедляя рост бактерий и тем самым улучшая качество молока. Грунтовые воды являются наиболее распространенным источником охлаждающей среды для этого устройства. Молочные коровы потребляют примерно 3 галлона воды на каждый галлон надоя молока и предпочитают пить слегка теплую воду, а не холодную грунтовую воду. По этой причине PHE могут привести к значительному улучшению качества молока, снижению эксплуатационных расходов молочников за счет снижения холодильной нагрузки на его охладитель молока и увеличению производства молока за счет снабжения коров источником свежей теплой воды.
Пластинчатые теплообменники также получили развитие в результате увеличения размеров поголовья молочных ферм в США. По мере того, как молочник увеличивает размер своего стада, он также должен увеличивать вместимость своего доильного зала, чтобы получить дополнительное молоко. Увеличение размеров доильных залов привело к огромному увеличению производительности молока и потребности в охлаждении. Сегодняшние более крупные фермы производят молоко со скоростью, которую холодильные системы прямого испарения на охладителях молока не могут своевременно охладить. В этом случае ПТО обычно используются для быстрого охлаждения молока до желаемой температуры (или близкой к ней) до того, как оно попадет в резервуар для хранения молока. Обычно грунтовые воды по-прежнему используются для первоначального охлаждения и доведения температуры молока до температуры от 55 до 70 °F (от 13 до 21 °C). Добавляется вторая (а иногда и третья) секция ПТО для отвода оставшегося тепла смесью охлажденной чистой воды и пропиленгликоля . Эти системы охлаждения могут быть оснащены испарителями большой площади и высокими скоростями потока охлажденной воды для охлаждения больших потоков молока.
Доильные аппараты автоматически удерживаются на месте с помощью вакуумной системы, которая снижает давление окружающего воздуха с 15 до 21 фунта на квадратный дюйм (от 100 до 140 кПа) вакуума. Вакуум также используется для вертикального подъема молока через шланги небольшого диаметра в приемную банку. Молокоподъемный насос перекачивает молоко из приемной банки по трубам из нержавеющей стали большого диаметра, через пластинчатый охладитель, а затем в охлаждаемый резервуар .
Молоко извлекается из вымени коровы с помощью гибких резиновых оболочек, известных как вкладыши или надувания, которые окружены жесткой воздушной камерой. Во время процесса доения в воздушную камеру накачивается пульсирующий поток окружающего воздуха и вакуума. Когда окружающий воздух попадает в камеру, вакуум внутри надувания заставляет надувание сжиматься вокруг соска коровы, выдавливая молоко из соска аналогично тому, как рот теленка массирует сосок. Когда в камере снова создается вакуум, гибкая резиновая накачка расслабляется и раскрывается, готовясь к следующему циклу сжатия.
Среднестатистической корове требуется от трех до пяти минут, чтобы дать молоко. Некоторые коровы быстрее или медленнее. Медленно доящим коровам может потребоваться до пятнадцати минут, чтобы слить все молоко. Хотя скорость доения не связана с качеством молока, производимого коровой, она влияет на управление процессом доения. Поскольку большинство дояров доят крупный рогатый скот группами, дояр может обрабатывать только группу коров со скоростью самой медленно доящей коровы. По этой причине многие фермеры группируют коров, которые медленно доятся, чтобы не подвергать стрессу коров, которые быстрее доятся.
Экстрагированное молоко проходит через сито и пластинчатые теплообменники , прежде чем попасть в резервуар, где его можно безопасно хранить в течение нескольких дней при температуре примерно 40 °F (4 °C). В заранее оговоренное время прибывает молоковоз и перекачивает молоко из цистерны для транспортировки на молочный завод, где оно будет пастеризовано и переработано во многие продукты . Частота вывоза зависит от производственных и складских мощностей молочного завода; Крупные молочные предприятия будут забирать молоко один раз в день.
Молочная отрасль – это постоянно развивающийся бизнес. Практика управления меняется с появлением новых технологий и правил, которые продвигают отрасль к повышению экономической и экологической устойчивости . Стратегии управления также можно условно разделить на интенсивные и экстенсивные системы. Экстенсивные системы работают на основе философии низких затрат и низкой производительности, тогда как интенсивные системы применяют философию высоких затрат и высокой производительности. Эти философии, а также доступные технологии, местные правила и условия окружающей среды проявляются в различном управлении питанием, жильем, здоровьем, воспроизводством и отходами.
Большинство современных молочных ферм делят животных на разные единицы содержания в зависимости от их возраста, потребностей в питании, репродуктивного статуса и состояния производства молока. [10] Группа коров, которые в настоящее время лактируют, то есть дойное стадо, часто управляется наиболее интенсивно, чтобы убедиться, что их рацион и условия окружающей среды способствуют производству как можно большего количества высококачественного молока. На некоторых фермах дойное стадо разделяется на доильные ряды, представляющие собой группы животных с разными потребностями в питании. [10] Та часть взрослого стада, которая находится в период покоя перед рождением следующего теленка, называется сухостойными коровами, потому что их не доят. [10] Всех животных-самок, которые еще не родили первого теленка, называют телками. Они вырастут и займут место старых животных в дойном стаде, поэтому их иногда обычно называют ремонтным стадом. [10]
Системы содержания молочного скота сильно различаются по всему миру в зависимости от климата, размера молочного скота и стратегий кормления. Жилье должно обеспечивать доступ к корму, воде и защиту от соответствующих условий окружающей среды. Одной из проблем содержания крупного рогатого скота являются экстремальные температуры. Тепловой стресс может снизить плодовитость и надои молока у крупного рогатого скота. [11] Обеспечение тени — очень распространенный метод снижения теплового стресса. Сараи также могут включать вентиляторы или туннельную вентиляцию в архитектуру конструкции сарая. [12] Чрезмерно холодные условия, хотя и редко смертельные для крупного рогатого скота, приводят к увеличению потребностей в энергии для поддержания и, таким образом, к увеличению потребления корма и снижению надоев молока. [13] В зимние месяцы, когда температура достаточно низкая, молочный скот часто содержат в сараях, которые согреваются коллективным теплом их тел.
Обеспечение кормами также является важной особенностью молочного содержания. Молочные фермы на пастбищах представляют собой более обширный вариант, когда коров выгоняют пастись на пастбище, когда позволяет погода. Часто рацион необходимо дополнять, если сохраняются плохие условия на пастбищах. Беспривязные коровники и открытые площадки представляют собой варианты интенсивного содержания, где корм скоту подается в любое время года. Коровники с свободным стойлом спроектированы таким образом, чтобы коровы могли свободно выбирать, когда им кормить, отдыхать, пить или стоять. В зависимости от климата это могут быть как полностью закрытые, так и открытые сараи. Зоны отдыха, называемые свободными стойлами, представляют собой разделенные кровати, застеленные чем угодно, от матрасов до песка. В проходах между рядами ларьков пол часто делают из рифленого бетона. Большинство коровников выходят на открытые загоны, которыми скот может свободно пользоваться, если позволяет погода. Открытые площадки – это грунтовые площадки со построенными навесными конструкциями и бетонной площадкой, куда доставляется корм.
Жизнь на молочной ферме вращается вокруг доильного зала. Каждая лактирующая корова посещает доильный зал не реже двух раз в день для доения. В проектирование доильных залов и доильных аппаратов было вложено невероятное количество инженерных разработок. Эффективность имеет решающее значение; каждая секунда, сэкономленная при доении одной коровы, составляет часы для всего стада.
В настоящее время доение осуществляется почти исключительно машинным способом, хотя на большинстве предприятий по-прежнему необходимы специалисты-люди. Самый распространенный доильный аппарат называется кластерным доильным аппаратом. Этот доильный аппарат состоит из четырех металлических чашек (по одному на сосок), каждый из которых покрыт резиной или силиконом. Кластер прикреплен как к системе сбора молока, так и к пульсирующей вакуумной системе. Когда вакуум включен, он вытягивает воздух между внешней металлической чашкой и соской, вытягивая молоко из соски. Когда вакуум выключается, соска может наполниться молоком. В большинстве доильных систем доильный аппарат должен прикреплять доильный аппарат к каждой корове, но машина определяет, когда корова полностью доена, и сбрасывает ее самостоятельно. [10]
Каждый раз, когда корова входит в доильный зал, необходимо выполнить несколько действий, чтобы обеспечить качество молока и здоровье коровы. Во-первых, вымя коровы необходимо очистить и продезинфицировать, чтобы предотвратить как загрязнение молока, так и инфекции вымени. Затем доильный специалист должен проверить каждый сосок на наличие признаков инфекции, наблюдая за первой струей молока. Во время этого процесса, называемого снятием соска, доильный специалист ищет любые изменения цвета или неровности, указывающие на мастит — инфекцию молочной железы коровы . Молоко от коровы, больной маститом, не может попасть в грудное молоко, поэтому фермеры должны следить за тем, чтобы зараженное молоко не смешивалось с молоком здоровых коров и чтобы корова получала необходимое лечение. Если корова прошла осмотр на мастит, доильный аппарат прикрепит к ней доильный аппарат. Кластер будет работать до тех пор, пока корова не будет полностью доена, а затем отключится. Молоко сразу проходит через систему охлаждения, а затем в большой охлаждаемый резервуар для хранения, где оно остается до тех пор, пока его не заберет грузовик-рефрижератор. Прежде чем корову выпустят из доильного стойла, ее соски в последний раз дезинфицируют, чтобы предотвратить заражение. [10]
Корм для скота на сегодняшний день является одной из самых больших статей расходов для производителей молочной продукции, независимо от того, обеспечивается ли он землей, которую они выпасают, или выращенным или приобретенным урожаем. [14] Производители молочной продукции на пастбищах тратят много времени и усилий на поддержание своих пастбищ и, таким образом, на корм своему скоту. Методы управления пастбищами, такие как вахтовый выпас , распространены в молочном производстве. На многих крупных молочных предприятиях, поставляющих корм для скота, есть специальный диетолог, который отвечает за составление рационов с учетом здоровья животных, производства молока и экономической эффективности. Для достижения максимальной продуктивности рационы должны составляться по-разному в зависимости от скорости роста, молочной продуктивности и репродуктивного статуса каждого животного.
Крупный рогатый скот относят к жвачным из-за удивительного строения его пищеварительного тракта. Их симбиотические отношения с микробами, населяющими ферментационную камеру желудка, рубец , позволяют им выживать на кормах невероятно низкого качества. Рубец — это микроэкосистема внутри каждой молочной коровы. Для оптимального пищеварения среда рубца должна быть идеальной для микробов. Таким образом, работа диетолога для жвачных животных заключается в том, чтобы кормить микробы, а не корову.
Потребности крупного рогатого скота в питании обычно делятся на потребности в содержании, которые зависят от веса коровы; и требования к производству молока, которые, в свою очередь, зависят от объема молока, производимого коровой. Пищевая ценность каждого доступного корма используется для составления рациона, который наиболее экономично удовлетворяет все потребности в питательных веществах. Примечательно, что крупный рогатый скот должен получать рацион с высоким содержанием клетчатки, чтобы поддерживать надлежащую среду для микробов в рубце. Фермеры обычно сами выращивают корм для своего скота. Выращиваемые культуры могут включать кукурузу , люцерну , тимофеевку , пшеницу , овес , сорго и клевер . Эти растения часто обрабатывают после сбора урожая, чтобы сохранить или улучшить питательную ценность и предотвратить порчу. Посевы кукурузы, люцерны, пшеницы, овса и сорго часто подвергаются анаэробной ферментации для получения силоса . Многим культурам, таким как люцерна, тимофеевка, овес и клевер, после скашивания дают высохнуть в поле, прежде чем их тюкуют в сено .
Чтобы увеличить энергетическую плотность рациона, скот обычно кормят зерновыми. Во многих регионах мира молочные рационы также обычно включают побочные продукты из других сельскохозяйственных секторов. Например, в Калифорнии крупный рогатый скот обычно кормят шелухой миндаля и семенами хлопка. [15] Скармливание побочных продуктов может снизить воздействие на окружающую среду других сельскохозяйственных секторов, не допуская попадания этих материалов на свалки. [15]
Чтобы удовлетворить все свои потребности в питательных веществах, коровы должны съедать весь свой рацион. К сожалению, как и у людей, у крупного рогатого скота есть любимая еда. Чтобы скот не выборочно поедал наиболее желательные части рациона, большинство из них производят кормление общим смешанным рационом (TMR). В этой системе все компоненты корма перед подачей скоту тщательно перемешиваются в автобетоносмесителе. Различные TMR часто готовятся для групп коров с разными потребностями в питании. [16]
Телят-самки, рожденные на молочной ферме, обычно выращиваются в качестве ремонтного поголовья, чтобы заменить более старых коров, которые уже недостаточно продуктивны. Жизнь молочной коровы представляет собой цикл беременности и лактации, начинающийся в период полового созревания. Время проведения этих мероприятий очень важно для производственной мощности молочного завода. Корова не будет давать молока, пока не родит теленка. Следовательно, время первого осеменения, а также всего последующего осеменения важно для поддержания уровня производства молока. [10]
Большинство производителей молочной продукции стремятся получить ремонтную телочку, которая родит первого теленка и таким образом присоединится к дойному стаду в свой второй день рождения. Поскольку период беременности коровы составляет немногим более 9 месяцев, это означает, что корову необходимо осеменить в возрасте 15 месяцев. Поскольку процесс разведения неэффективен, большинство производителей стремятся сначала оплодотворить телок в возрасте от 12 до 14 месяцев. Прежде чем телку можно будет осеменять, она должна достичь половой зрелости и состояния тела, необходимого для успешного вынашивания теленка. Половое созревание крупного рогатого скота во многом зависит от веса, среди других факторов. [17] Тёлки голштинской породы достигают половой зрелости при средней массе тела от 550 до 650 фунтов. [17] Меньшие породы крупного рогатого скота, такие как Джерси, обычно достигают половой зрелости раньше и имеют меньший вес. [18] При типичных условиях питания телки голштинской породы достигают половой зрелости в возрасте 9–10 месяцев. О правильном состоянии тела для разведения также во многом судят по весу. Телки голштинской породы весом около 800 фунтов обычно могут выносить здорового теленка и относительно легко рожать. [17] Таким образом, телки смогут родить и присоединиться к дойному стаду до своего второго дня рождения. [18]
Половое созревание совпадает с началом эстрального цикла . Эстральные циклы — это повторяющиеся гормональные и физиологические изменения, происходящие в организме большинства самок млекопитающих, которые приводят к овуляции и развитию подходящей среды для роста эмбриона и плода. Корова считается полиэстральной , что означает, что у нее будут продолжаться регулярные эстральные циклы до самой смерти, если цикл не будет прерван беременностью. [18]
У коров полный эстральный цикл длится 21 день. Чаще всего производители молочных продуктов рассматривают эстральный цикл как начало, когда корова готова к размножению. Эта короткая фаза, продолжающаяся всего около суток, также известна как течка или, в просторечии, течка. На этом этапе у коровы часто происходят некоторые изменения в поведении, включая повышенную активность и вокализацию. Самое главное, во время течки она будет стоять на месте, когда на нее садится другая корова или бык. [18]
В Соединенных Штатах искусственное осеменение (ИИ) является очень важным репродуктивным инструментом, используемым на молочных предприятиях. ИИ — это процесс, при котором управляющие молочными фермами или ветеринары намеренно доставляют сперму в матку коровы. Быки «сдают» сперму на конном заводе, но при использовании этого метода между коровой и быком никогда не происходит физического контакта. [19]
Этот метод осеменения быстро завоевал популярность среди производителей молочной продукции по нескольким причинам. Молочных быков общеизвестно опасно содержать на обычном молочном предприятии. ИИ также позволяет ускорить генетическое улучшение молочного стада, поскольку каждый молочный фермер имеет доступ к сперме генетически более совершенных производителей. Кроме того, было доказано, что ИА снижает распространение венерических заболеваний в стаде, что в конечном итоге может привести к проблемам с рождаемостью. Многие производители также считают, что это более экономично, чем содержание быка. С другой стороны, искусственный интеллект требует более интенсивного управления воспроизводством стада, а также больше времени и опыта. Обнаружение течки становится зависимым от наблюдения в отсутствие быков. Для правильного осеменения коровы требуется значительный опыт, а высокое качество спермы имеет большое значение. В конечном счете, поскольку производство молочной продукции уже было отраслью, требующей интенсивного управления, ее недостатки затмеваются преимуществами искусственного интеллекта для многих производителей молочной продукции. [19]
Большинство коров носят одного теленка. Беременность длится в среднем от 280 до 285 дней или чуть меньше 9 с половиной месяцев. [18]
После рождения теленка корова начинает лактировать. Лактация обычно продолжается до тех пор, пока корову доят, но продуктивность будет неуклонно снижаться. Фермеры-молочники прекрасно знакомы со структурой производства молока и тщательно рассчитывают время следующего осеменения коров, чтобы максимизировать производство молока. Закономерность лактации и беременности известна как лактационный цикл.
В течение 20 дней после отела корову называют свежей. На этом этапе производство молока быстро увеличивается, но состав молока также значительно отличается от остальной части цикла. Это первое молоко, называемое молозивом, богато жирами, белками, а также материнскими иммунными клетками. [20] Это молозиво обычно не продается на коммерческой основе, но оно чрезвычайно важно для раннего питания телят. Возможно, самое главное, он передает теленку пассивный иммунитет до того, как его иммунная система полностью разовьется. [10]
Следующие 30–60 дней лактационного цикла характеризуются пиком выработки молока. Количество молока, производимого в день в этот период, значительно варьируется в зависимости от породы и отдельной коровы в зависимости от ее физического состояния, генетики, здоровья и питания. [10] В этот период физическое состояние коровы ухудшится, поскольку корова будет использовать запасы своего организма для поддержания такого высокого уровня надоя. Потребление пищи коровой также увеличится. После пика лактации уровень производства коровьего молока будет медленно снижаться в течение оставшейся части лактационного цикла. Производитель часто занимается вязкой коровы вскоре после того, как она выйдет из пика продуктивности. Некоторое время потребление коровами пищи будет оставаться высоким, а затем начнет снижаться до уровня, существовавшего до лактации. После пика выработки молока состояние ее тела также будет постепенно восстанавливаться. [10]
Производители обычно продолжают доить корову до тех пор, пока ей не останется два месяца до родов, а затем они ее высушивают. Предоставление корове перерыва на последних стадиях беременности позволяет ее молочной железе регрессировать и повторно развиваться, ее тело восстанавливается, а теленок нормально развивается. Ухудшение физического состояния коровы означает, что она не будет такой же продуктивной в последующих циклах доения. Снижение здоровья новорожденного теленка отрицательно скажется на качестве ремонтного стада. [10] Также имеются данные о том, что повышенная скорость пролиферации клеток молочной железы происходит во время засушливого периода, что важно для поддержания высокого уровня продуктивности в последующих циклах лактации. [21]
Если измерять фосфор, объем отходов 5000 коров примерно равен населению муниципалитета с населением 70 000 человек. [22] В США молочные предприятия с поголовьем более 1000 коров соответствуют определению CAFO (концентрированное кормление животных) Агентства по охране окружающей среды (EPA) и подпадают под действие правил EPA. [23] Например, в долине Сан-Хоакин в Калифорнии был создан ряд молочных заводов в очень крупных масштабах. Каждое молочное предприятие состоит из нескольких современных доильных комплексов, работающих как единое предприятие. Каждый доильный зал окружен комплексом из 3 или 4 коровников, вмещающих 1500 или 2000 голов крупного рогатого скота. Некоторые из крупных молочных заводов запланировали по такому расположению 10 или более рядов коровников и доильных залов, так что общее производство может включать до 15 000 или 20 000 коров. Процесс доения на этих молочных заводах аналогичен процессу доения на небольших молочных фермах с одним доильным залом, но повторяется несколько раз. Размер и концентрация крупного рогатого скота создают серьезные экологические проблемы, связанные с обработкой и утилизацией навоза , что требует значительных площадей пахотных земель (соотношение 5 или 6 коров на акр или несколько тысяч акров для молочных ферм такого размера) для разбрасывания и распыления навоза. или метановые варочные котлы площадью несколько акров . Загрязнение воздуха метаном , связанное с утилизацией навоза , также является серьезной проблемой. В результате предложения по развитию молочных заводов такого размера могут быть спорными и вызвать существенное сопротивление со стороны защитников окружающей среды , включая Сьерра-клуб и местных активистов. [24] [25]
Потенциальное воздействие крупных молочных заводов было продемонстрировано, когда на молочной ферме, где содержалось 5000 коров, в северной части штата Нью-Йорк произошел массовый разлив навоза, заразивший 20-мильный (32-километровый) участок реки Блэк-Ривер и унесший жизни 375 000 рыб. 10 августа 2005 года обрушилась лагуна для хранения навоза , в результате чего 3 000 000 галлонов США (11 000 000 л; 2 500 000 имп галлонов) навоза попали в Блэк-Ривер. Впоследствии Департамент охраны окружающей среды Нью-Йорка потребовал выплатить молочной ферме пакет компенсации в размере 2,2 миллиона долларов. [22]
При правильном обращении молочные и другие отходы животноводства благодаря содержанию питательных веществ ( N, P, K ) становятся отличным удобрением, способствующим росту сельскохозяйственных культур, увеличению органического вещества в почве и улучшению общего плодородия почвы и характеристик почвы . Большинство молочных ферм в Соединенных Штатах обязаны разработать планы управления питательными веществами для своих ферм, чтобы помочь сбалансировать поток питательных веществ и снизить риски загрязнения окружающей среды. Эти планы побуждают производителей контролировать все питательные вещества, поступающие на ферму в виде кормов, фуража , животных, удобрений и т. д., а также все питательные вещества, выходящие с фермы в виде продуктов, урожая, животных, навоза и т. д. [26] Например, прецизионный подход к Кормление животных приводит к меньшему перекармливанию питательными веществами и последующему снижению выделения питательных веществ, таких как фосфор, в окружающую среду. В последние годы диетологи осознали, что потребности в фосфоре гораздо ниже, чем считалось ранее. [27] Эти изменения позволили производителям молочной продукции сократить количество фосфора, скармливаемого коровам, при этом уменьшив загрязнение окружающей среды. [28]
Поддерживать более высокие надои молока можно, добавляя коровам гормоны роста , известные как рекомбинантный BST или rBST, но это спорно из-за его воздействия на здоровье животных и, возможно, человека. Европейский Союз, Япония, Австралия, Новая Зеландия и Канада запретили его использование из-за этих опасений. [ нужна цитата ]
Однако в США такого запрета не существует, но rBST не используется на молочных фермах. Большинство переработчиков молочной продукции, если не все, не принимают молоко с rBST. [29] Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США заявляет, что не было обнаружено «существенной разницы» между молоком от обработанных и необработанных коров [30] , но, исходя из опасений потребителей, несколько покупателей и торговых посредников молока решили не покупать молоко, произведенное с использованием rBST. . [31] [32] [33]
Практика производства молочных продуктов на промышленных фермах подверглась критике со стороны активистов по защите животных . [34] [35] Некоторые из упомянутых этических жалоб в отношении молочного производства включают то, как часто молочный скот должен оставаться беременным, отделение телят от их матерей, как содержится молочный скот, а также экологические проблемы, связанные с молочным производством.
Для производства молока требуется, чтобы корова находилась в период лактации , что является результатом того, что корова родила теленка. Цикл осеменения, беременности, родов и лактации, за которым следует «сухой» период продолжительностью около двух месяцев (от сорока пяти до пятидесяти дней) перед отелом, который позволяет ткани вымени регенерировать. Сухой период, выходящий за рамки этого временного интервала, может привести к снижению выработки молока при последующей лактации. [36]
Важной частью молочной промышленности является отлучение телят от материнского молока после трех дней необходимого молозива [37] , что позволяет собирать произведенное молоко. На некоторых молочных заводах для этого телятам дают заменитель цельного молока, вырабатываемого коровой. [37] Заменитель молока обычно представляет собой порошок, который поставляется в больших пакетах и добавляется в определенное количество воды, а затем скармливается теленку через ведро, бутылку или автоматическую кормушку.
Заменители молока классифицируются по трем категориям: источник белка, уровень белка/жира (энергии) и лекарства или добавки (например, витамины и минералы). [38] Белки для заменителя молока поступают из разных источников; более выгодные и более дорогие [39] все молочные белки (например, сывороточный белок — побочный продукт сырной промышленности) и альтернативные белки, включая сою, животную плазму и пшеничный глютен. [38] Идеальные уровни жира и белка в заменителе молока составляют 10–28% и 18–30% соответственно. [38] Чем выше уровень энергии (жира и белка), тем меньше стартового корма (корма, который дают молодым животным) будет потреблять животное. Отъем может происходить, когда теленок потребляет не менее двух фунтов стартового корма в день и находится на стартере не менее трех недель. [39] В последние годы стоимость заменителя молока выросла на 15–20 долларов США за мешок, поэтому раннее отъем является экономически решающим фактором для эффективного содержания телят. [40]
Общие заболевания, поражающие молочных коров, включают инфекционные заболевания (например, мастит , эндометрит и пальцевый дерматит ), метаболические заболевания (например, молочную лихорадку и кетоз ) и травмы, вызванные окружающей средой (например, поражения копыт и скакательных суставов). [41]
Хромота обычно считается одной из наиболее серьезных проблем благополучия животных для молочного скота , [41] [42] [43] [44] и лучше всего определяется как любое отклонение, которое заставляет животное менять свою походку. [45] Это может быть вызвано рядом источников, включая инфекции тканей копыта (например, грибковые инфекции, вызывающие дерматит) и физические повреждения, вызывающие синяки или повреждения (например, язвы или кровоизлияния в копыте). [44] Особенности жилья и управления, распространенные на современных молочных фермах (такие как бетонные полы в коровниках, ограниченный доступ к пастбищам и неоптимальная конструкция стойл), были определены как факторы риска, способствующие инфекциям и травмам. [46]
По оценкам, в 2014 году на молоко пришлось 18% выбросов парниковых газов в сельском хозяйстве . [47]
В мире существует множество различий в структуре производства молочной продукции. Многие страны, являющиеся крупными производителями, потребляют большую часть этой продукции внутри страны, в то время как другие (в частности, Новая Зеландия) экспортируют значительную часть своей продукции. Внутреннее потребление часто осуществляется в виде жидкого молока, тогда как основная часть международной торговли приходится на переработанные молочные продукты , такие как сухое молоко . [ нужна цитата ]
Доение коров традиционно было трудоемкой операцией и до сих пор остается в менее развитых странах. Небольшим фермам нужно несколько человек, чтобы доить и ухаживать всего за несколькими десятками коров, хотя для многих ферм этими работниками традиционно являются дети фермерской семьи, что привело к появлению термина « семейная ферма ». [ нужна цитата ]
Достижения в области технологий в основном привели к радикальному пересмотру определения «семейных ферм» в промышленно развитых странах, таких как Австралия, Новая Зеландия и США. Поскольку фермы с сотнями коров производят большие объемы молока, более крупные и более эффективные молочные фермы более способны выдерживать резкие изменения цен на молоко и работать прибыльно, в то время как «традиционные» семейные фермы обычно не имеют капитала или доходов другого более крупного масштаба. фермы делают. Распространенное общественное мнение о том, что крупные корпоративные фермы вытесняют более мелкие, как правило, является заблуждением, поскольку многие мелкие семейные фермы расширяются, чтобы воспользоваться преимуществами эффекта масштаба , и объединяют бизнес, чтобы ограничить юридические обязательства владельцев и упростить такие вещи, как управление налогами. [ нужна цитата ]
До появления крупномасштабной механизации в 1950-х годах содержание дюжины дойных коров для продажи молока было прибыльным. Теперь, чтобы быть прибыльными, большинство молочных ферм должны доить более ста коров одновременно, а другие коровы и телки ждут, чтобы их «освежили», чтобы присоединиться к доильному стаду. В Новой Зеландии средний размер стада увеличился со 113 коров в сезоне 1975–76 годов до 435 коров в сезоне 2018–19 годов. [48]
Во всем мире крупнейшим производителем коровьего молока являются США , [49] крупнейшим экспортером коровьего молока является Новая Зеландия , [50] [51] и крупнейшим импортёром — Китай . [52] В 2013 году Европейский Союз , в состав которого входят 27 стран-членов, произвел 158 800 000 метрических тонн (156 300 000 длинных тонн; 175 000 000 коротких тонн) [53] (96,8% коровьего молока), больше, чем любой политико - экономический союз.
Канадская молочная промышленность является одним из четырех секторов, на которые распространяется система управления поставками , национальная основа сельскохозяйственной политики, которая координирует спрос и предложение посредством контроля производства и импорта, а также механизмов ценообразования, предназначенных для предотвращения дефицита и излишков, чтобы обеспечить фермерам справедливую норму прибыли. и доступ канадских потребителей к высококачественным, стабильным и безопасным поставкам этих чувствительных продуктов. [54] Система управления поставками молока представляет собой «федеративную политику провинции» с четырьмя руководящими агентствами, организациями и комитетами: Канадской комиссией по молочным продуктам, Канадским комитетом по управлению поставками молока (CMSMC), региональными пулами молока и провинциальными советами по маркетингу молока. [55] : 8 Система управления поставками молочной продукции находится в ведении федерального правительства через Канадскую молочную комиссию (CDC), которая была создана в 1966 году и состоит в основном из молочных фермеров, и управляет системой управления поставками молочной продукции для 12 000 молочных ферм Канады. [56] Федеральное правительство участвует в управлении поставками через CDC в управлении импортом и экспортом. [57] Канадский комитет по управлению поставками молока (CMSMC) был создан в 1970 году как орган, ответственный за мониторинг темпов производства молока и установление национальной квоты на долю рынка (MSQ) для промышленного сырого молока. [58] : 31 [59] Система управления поставками была утверждена в 1972 году Законом об агентствах по производству сельскохозяйственной продукции. [54] Управление поставками обеспечивает стабильные цены на молоко для фермеров без колебаний на рынке. [60] Цены основаны на спросе на молоко по всей стране и объеме его производства. Чтобы открыть новую ферму или увеличить производство, необходимо приобрести дополнительную долю в SMS, известную как «Квота». в этом случае фермеры должны оставаться в пределах или ниже суммы «квоты», долю которой они купили. Каждая провинция Канады имеет свой собственный предел квоты, основанный на спросе на рынке. [59] [61] Существует ограничение на квоту стран, известное как общая квота в месяц. В 2016 году общий объем производства сливочного жира в месяц составил 28 395 848 кг. [62]
В Соединенных Штатах пять крупнейших молочных штатов (в порядке общего объема производства молока); Калифорния, [64] Висконсин , Нью-Йорк, Айдахо и Техас. [65] Молочное животноводство также является важной отраслью промышленности во Флориде , Миннесоте , Огайо и Вермонте . [66] В Соединенных Штатах насчитывается 40 000 молочных ферм. [67]
В Пенсильвании 8500 ферм с 555 000 дойных коров. Молоко, произведенное в Пенсильвании, приносит годовой доход около 1,5 миллиарда долларов США. [68]
Цены на молоко рухнули в 2009 году. Сенатор Берни Сандерс обвинил Dean Foods в контроле 40% молочного рынка страны. Он обратился к Министерству юстиции США с просьбой провести антимонопольное расследование. [69] Dean Foods заявляет, что покупает 15% сырого молока в стране. [70] В 2011 году федеральный судья одобрил выплату 30 миллионов долларов 9000 фермерам на северо-востоке страны . [71]
Размер стада в США варьируется от 1200 на Западном побережье и Юго-Западе , где крупные фермы являются обычным явлением, до примерно 50 на Среднем Западе и Северо-Востоке, где земельная база является существенным ограничивающим фактором размера стада. Средний размер стада в США составляет около ста коров на ферму, но средний размер составляет 900 коров, при этом 49% всех коров проживают на фермах, насчитывающих 1000 и более коров. [72]
