3.2 Оптимизация кормового рациона и повышения продуктивности скота

Успешное развитие животноводства во многом зависит от рациональной организации кормовой базы предприятия. Данная организация является основой увеличения поголовья скота и повышения его продуктивности.

В настоящее время ставится вопрос о составлении кормовых рационов с учетом не только энерге­тического, белкового и макроэлементного, но и их аминокис­лотного и микроэлементного состава. Рационы должны пол­ностью удовлетворять потребность животных в питательных веществах и быть экономичными. Рацион, который удовлетво­рял бы зоотехническим и экономическим требованиям, можно составить только с помощью математических методов и ЭВМ.

Для успешного развития животноводства важное значение имеет организация кормовой базы. В себестоимости продукции животноводства затраты на корма занимают наибольший удельный вес (более 50%). Поэтому одним из основных путей снижения себестоимости животноводческой продукции является удешевление рационов кормления при высокой их питательной ценности.

Организация кормления сельскохозяйственных животных является важнейшим зоотехническим мероприятием. Для его изучения используют показатели уровня и качества кормления. Расход кормов определяется отдельно по каждому виду или группе в физической массе, а общий их размер – в кормовых единицах. Полноценное кормление сельскохозяйственных животных зависит не только от количества скармливаемых кормов, но и в большей мере от их качества. К общим качественным признакам можно отнести питательность кормов, которая выражается прежде всего в количестве содержащегося в них переваримого протеина и углеродов.

Животные должны получать полноценные рационы, сбалансированные по содержанию кормовых единиц, переваримого протеина, каротина и других элементов питания, а также аминокислот и микроэлементов. Кормовые рационы должны не только полностью удовлетворять потребности животных в питательных веществах, но и быть наиболее дешевыми, т.е. оптимальными.

Накопленный опыт в процессе экспериментирования пока­зал, что применение методов линейного программирования для расчета кормовых рационов дает высокий экономический эф­фект. Объясняется это тем, что между количеством питатель­ных веществ, потребляемых животными, и количеством продук­ции, получаемой от них, существует прямая линейная зависи­мость, по крайней мере, в некоторых пределах.

На основе базовой модели оптимизации кормового рациона можно решить следующие задачи: оптимизация кормового рациона; расчет оптимальных кормовых смесей с учетом всех ингредиентов; оптимального плана использования кормов.

Наша задача формулируется следующим образом: из имеющихся в хозяйстве кормов, содержащих известное количество пита­тельных веществ. Необходимо составить такой рацион кормле­ния, который бы полностью удовлетворял требованиям по со­держанию в нем питательных веществ и соотношению отдель­ных видов кормов, а также был бы самым дешевым.

Задача. Разработаем числовую экономико-математическую модель оптимизации суточного кормового рациона на стойловый период для дойной коровы живой массой 400 кг, суточным удоем 10 кг молока, при содержании жира 4,0%. Для получения заданной продуктивности необходимо, чтобы в рационе содержалось кормовых единиц не менее 11,7 кг, переваримого протеина 1221 г и каротина 450 мг. Критерий оптимальности - минимальная стоимость кормового рациона. Согласно зоотехническим допустимым нормам кормления животных границы содержания кормов в рационе следующее:

- концентрированные – 1,1-3 кг;

- грубые – 5-12 кг;

- силос – 10-20 кг;

Удельный вес соломы в грубых кормах должен быть не более 20 кг.

Рассмотрим содержание питательных веществ, которые представлены в таблице 13.

Таблица 13– Содержание питательных веществ в кормах и стоимость 1 кг, руб.

Корма	Содержание в 1 кг корма			Стоимость 1 кг корма, руб.
	Кормовых единиц, кг	Переваримого протеина, г	Каротина, мг
Х1-Концентраты	1	160	2	4,55
Х2-Сено	0,45	48	11	0,59
Х3-Сенаж	0,30	33	10	0,66
Х4-Солома	0,2	10	4	0,37
Х5-Силос многолетних трав	0,17	15	15	0,30
Х6-Силос однолетних трав	0,18	28	18	0,25

Рацион должен удовлетворять потребность коровы во всех питательных веществах и иметь минимальную себестоимость, т.е. определить оптимальный кормовой рацион при минимальной себестоимости.

Разработка экономико-математической модели

Основные переменные обозначают корма и кормовые добавки. Обозначим количество килограммов корма в кормовом рационе, следующими символами:

Х₁ - количество концентратов в рационе, кг

Х₂ – количество сена в рационе, кг

Х₃ – количество сенажа в рационе, кг

Х₄ – количество соломы в рационе, кг

Х₅ – количество силоса многолетних трав в рационе, кг

Х₆ – количество силоса однолетних трав в рационе, кг

Запишем систему ограничений. Основными ограничениями в данной модели будут условия по балансам всех питательных веществ: кормовых единиц, переваримого протеина и каротина.

Система ограничений.

I. Блок ограничений по содержанию питательных веществ в рационе

1. Кормовых единиц, кг:

1х1 + 0,45х2 + 0,30х3 + 0,2 х4 + 0,17 х5 + 0,18х6 ≥ 11,7 кг к. ед.

2. Переваримого протеина, г

160х1 + 48х2 + 33х3 + 10х4 + 15х5 + 28х6 ≥ 1221 г

3. Каротина, мг

2х1 + 11х2 + 10х3 + 4х4 + 15х5 + 18х6 ≥ 450 мг

II. Блок ограничений по содержанию отдельных групп кормов в рационе:

1. Концентрированные корма, min

х1≥ 1,1

2. Концентрированные корма, max

х1 ≤ 3

3. Грубые корма, min

х2 + х3 + х4 ≥ 5

4. Грубые корма,max

х2 + х3 + х4≤ 12

4. Силос, min

х5 + х6≥10

5. Силос, max

х5 + х6≤ 20

III. Блок ограничений по удельным весам отдельных видов кормов, кг

1. По соломе в грубых кормах

х4≤ 0,20 (х2 + х3 + х4)

х4 – 0,20х2 – 0,20х3 -0,20х4 ≤ 0

0,8х4 – 0,20х2 – 0,20х3 ≤ 0

Целевая функция (minстоимость рациона в денежных единицах)

Z = 4,55х1 + 0,59х2 + 0,66х3 + 0,37х4 + 0,3х5 + 0,25х6 → min

Анализ полученных результатов.

I. Оптимальный комовой рацион

В кормовой рацион должны войти следующие корма: концентраты – 3 кг; сено – 11 кг; сенаж – 0,9 кг; силос многолетних трав– 15,6 кг; силос однолетних трав – 4,3 кг. При этом стоимость рациона будет минимальной и равна 26,58 рублей.

II. Анализ невыгодных кормов

В рацион невыгодно включать солому, каждый ее килограмм увеличивает стоимость рациона на 0,4 рубля.

III. Анализ содержания питательных веществ в рационе

1. Кормовые единицы вошли в рацион строго по норме (не выше), увеличение их на 1 кг приведет к увеличению стоимости рациона на 0,36 руб.

2. Переваримого протеина в рационе содержится выше нормы на 176,8 гр.

3. Каротин вошел в рацион строго по норме, увеличение его приведет к увеличению стоимости рациона на 0,015 рублей.

IV. Анализ отдельных групп кормов в рационе

1. Концентраты вошли в рацион по максимальной границе, их выгодно увеличивать, при увеличении их на 1 кг стоимость рациона снизится на 4, 9 руб.

2. Грубые корма также вошли в рацион по максимальной границе, при их увеличении стоимость рациона снизится на 0,92 рубля

3. Силос вошел в рацион по максимальной границе, при его увеличении на 1 кг, стоимость рациона снизится на 0,6 руб.5.

V. Анализ отдельных видов кормов

1. Солома вошла в рацион меньше максимальной заданной границы на 2,4 кг

Стоимость фактического рациона кормления коров определим в таблице 14.

Таблица 14 – Стоимость рациона кормления в расчете на одну корову

Корма	Фактический рацион			Оптимальный рацион				Отклонения
	Кол-во, кг	Цена, руб/кг	Стоимость, руб		Кол-во, кг	Цена, руб/кг	Стоимость, руб		Кол-во, кг	Стоимость, руб.
Концентраты	4	4,55	18,2		3	4,55	13,65		-1	-4,55
Сено	3	0,59	1,8		11	0,59	6,49		8	4,69
Сенаж	10	0,66	6,6		0,9	0,66	0,6		-9,1	-6
Солома	3	0,37	1,1		-	-	-		-3	-1,1
Силос многолетних трав	10	0,30	3		15,6	0,30	4,68		5,6	1,68
Силос однолетних трав	10	0,25	2,5		4,3	0,25	1,1		-5,7	-1,4
Итого	40	-	33,2		34,8	-	26,58		-5,2	-6,62

Таким образом, соблюдая все зоотехнические допустимые нормы, кормления животных, границы содержания кормов в рационе стоимость оптимального рациона составляет 26,58 рублей. Стоимость же фактического рациона кормления стада составляет 33,2 рубля, что больше оптимальной стоимости на 6, 62 рубля.

Оптимизация кормового рациона позволит сократить затраты на корма для общего поголовья коров. Рассчитаем эффект:

1. 26,58 * 180 = 4784,4 рубля –стоимость рациона в сутки

2. 4784,4 * 365 = 1746,3 тыс. руб. – затраты на корма при оптимизированном кормовом рационе в год

3. 5976 * 365 = 2181,24 тыс. руб. – затраты на корма при фактическом рационе в год

4. 2181,24 – 1746,3 = 434,94 тыс. руб. – экономический эффект.

Оптимизировав кормовой рацион коров, предприятие получит значительную экономию денежных средств в размере 434,94 тыс. руб.