中國牛用上“中國芯”

一頭奶牛能發掘出多少意想不到的產奶潛能？

2000年，中國奶牛年單產僅為2605公斤/頭，3頭奶牛產奶量才相當於奶業發達國家1頭牛的產奶量，整體水平與奶業發達國家有上百年差距；2024年，中國部分高產牧場奶牛年單產達14噸/頭，已超越絕大多數奶業發達國家。原奶的蛋白質、脂肪、體細胞數、菌落總數等核心指標的總體水平優於歐盟標準，中國牛奶已經是世界級品質。伊利原奶的菌落總數更是遠優於歐盟標準，實現了劃時代的進步。中國僅用約20年時間就走完了乳業發達國家上百年走過的路，在奶牛生產性能方面和他們齊頭並進。

20年跨越百年差距，這一趕超背後藴藏着來自“中國芯”的動力。

本土奶牛開啓國產“基因體檢”

奶業產量提高、品質提升的根本是奶牛種羣改良培育，而這離不開全基因組檢測技術。全基因組檢測能獲得精準育種值，加速遺傳進展，降低近親繁殖危害，降低牛羣中有害基因頻率，培養特色牛羣以適應消費市場新需求和奶牛飼養新技術。

然而，採用全基因組檢測技術耗時長、單價貴，不利於牧場大面積推廣。歐美等國家通過研發奶牛基因檢測和遺傳評估等功能芯片，成功降低了檢測成本，提升了檢測效率。但我國在此領域缺乏自主研發和創新，國產化程度低。“基因檢測芯片依賴國外，除了需要支付高額檢測費用外，還面臨着育種資源遺傳信息泄露的風險。”國家乳業技術創新中心奶牛繁育與養殖技術研究中心執行主任李喜和説。

針對這一痛點，李喜和帶領團隊開發出具有自主知識產權的系列基因芯片——“高產、抗病、長生產期”奶牛特殊性狀基因檢測芯片與奶牛胚胎基因組遺傳評估芯片。採用該系列基因芯片進行基因檢測，效率比全基因組測序提升4倍以上，成本僅為其1/5。

李喜和介紹，基因芯片類似流行病毒快檢試劑盒，只要把奶牛的樣本組織塗抹到試劑盒上，就會與芯片上記錄的奶牛繁殖、健康、生產壽命、飼料轉化率、乳蛋白量、乳脂量、體細胞數等性狀信息發生反應並呈現出不同顏色，快速出具能否高產、優產的診斷。

中國牛用上“中國芯”，中國奶牛育種技術和繁育形成了“芯片檢測-智能選配-精準繁育”閉環，國外良種奶牛種源與繁育關鍵技術“卡脖子”問題相繼被突破。

李喜和介紹説，國家乳業技術創新中心目前圍繞本土化“中國奶牛”新品系培養，正在研究推出系列功能強化基因檢測芯片，推進奶牛種源自主可控和種業科技自立自強，支撐產業高質量發展。

在牧場實驗室解析遺傳“指紋”

奶牛產奶能力主要取決於其父母——種公牛對奶牛羣體遺傳改良貢獻率超過75%，種母牛對生產性能提升貢獻率超過40%，高分公牛和金牌母牛結合的“女兒”往往單產更高、原奶品質更優異。

2024年12月，由賽科星奶牛核心育種場培育的荷斯坦種公牛在農業農村部全國畜牧總站乳用公牛遺傳評估的1022頭中，包攬全國前三，前十中佔據六席。全國遺傳評估排名前100奶牛種公牛中，超過30%來自賽科星，賽科星參賽種公牛綜合育種值達到國際先進水準。

賽科星研究院育種中心主任孫偉介紹説，綜合育種值是通過對種公牛後裔的遺傳基因信息和生產性能數據進行綜合計算得出數值，旨在篩選出遺傳性能出色的種公牛。綜合育種值高的種公牛，其“女兒”單產大概率更高，原奶的蛋白質、脂肪、體細胞數和菌落總數等核心指標可能更加優異。

優質種母牛羣體規模小，限制了中國奶牛的種源供給能力。“美國育種核心羣規模超過80萬頭，而我國由於起步晚，數量遠少於美國。”孫偉説，“只有加速構建中國奶牛全基因組育種體系，藉助智能育種技術進行基因解碼，才有可能在種業上縮短差距。”

2015年開始，孫偉把實驗室建到牧場，依託全國96座規模化牧場、60餘萬頭奶牛建立奶牛育種大數據平台，對每一頭奶牛進行品種登記、性能測定、體型鑑定等，收集基礎數據，建立健康檔案、生產檔案、家族檔案，並從中篩選出遺傳評定優異、遺傳血統純正、生產性能拔尖、體型外貌俊朗的優秀種母牛進行全基因組測序。

在海量基因數據中挑出決定乳蛋白量、乳脂量、體細胞分、體型總分、肢蹄和泌乳系統等性狀的基因，難如大海撈針。孫偉帶領團隊開發基於機器學習的遺傳評估算法，成功解析世界優良奶牛品種與中國區域牛羣品系遺傳指紋，成功將種公牛選育週期從6年縮短至2年。

奶牛繁育的核心目標是性別控制，即儘可能實現“想生女兒就生女兒”。孫偉帶領團隊在國內建成首個“胚胎工程-基因組篩選”產業化平台，開展高產奶牛性控胚胎技術的大規模應用。2021至2024年間，團隊累計生產高產奶牛性控胚胎6萬餘枚，在全國7個省份的30多個規模化奶牛場開展胚胎移植超過5萬枚，平均受胎率50%以上，各項核心指標均達到國際先進水平。

過去十年間，賽科星開發了1-3代奶牛性控凍精。和國外同行相比，生產效率提升3倍、生產成本降低70%，突破了配種胎次受限的應用瓶頸，繁育後代性控準確率達到94%，後代母犢成年後平均年單產提升300公斤，產業化應用的經濟與社會效益顯著。

“牛管家”精準感知服務

傳統牧場往往面臨人工依賴度高、設備分散、數據割裂等問題，基於芯片智能化的精準養殖如同一位不眠不休又智慧敏鋭的“牛管家”，貫穿奶牛採食、產奶、配種、健康管理等全流程提供精準服務，開啓了從個體感知到系統決策的全鏈路精細化管理。

在優然敕勒川生態智慧牧場，奶牛帶着耳標、套着項圈，這些智能設備中安裝了與遠程終端系統相連的微型芯片，即時記錄奶牛的生命體徵數據，做到全程信息化管控飼養監護。

帶有身份識別號的耳標可以監測採食次數和奶量；項圈則像智能手環，可以準確獲取奶牛的活動量、頭部動作和採食的頻次等數據，耳標加項圈的組合就像是一套身體管家，監測奶牛的反芻、睡眠質量，甚至可以判斷髮情期，為奶牛繁殖效率和產奶量提供關鍵信息。

除了奶牛本身佩戴的智能設備外，牧場內配備的水霧噴淋、風扇等智能設施，都會根據牛舍內温度、濕度、光照等空間環境情況全自動運行，什麼時候開風扇通風，什麼時候噴淋、開啓多久，噴淋水霧與風扇如何科學結合進行降温，都可以精準實施、輕鬆操作，為奶牛提供舒適愜意的飼養環境。

“我們自主開發的‘伊起牛·智慧牧業生態系統’實現了AI技術的突破和跨越。”伊利奶牛科學研究院畜牧主任工程師劉琪介紹，數智化的加持讓奶牛養殖更便捷、更科學、更精準，AI技術開發應用也是牧場節本提質增效的最有效路徑。用户輸入每一個問題，系統都將給出精準解答和解決方案，而在答案的背後，是伊利以數十年積累的超過1000萬頭奶牛數據和500億條生產記錄數據資產為基礎，通過部署“YILI-AI”私有化大語言模型AI智能體，並依託智能視覺系統、大語言模型、智能算法與自主決策三大核心技術路徑，構建覆蓋奶牛養殖技術與管理運營全領域的智慧養殖體系，可謂“奶牛養殖業DeepSeek”。

據統計，在AI技術的應用下，今年上半年伊利合作牧場奶牛日單產提升1.66公斤、綜合管理成本降低0.31元/公斤奶。而同步落地的原奶智能物流平台通過“雙中台”賦能，優化運輸里程9.3%，年降本超千萬元，全程保障原奶新鮮度。全面AI技術的部署實現了從經驗驅動向數據驅動轉型、從被動響應向主動預警升級、從人工分析向智能決策跨越的轉型實踐，不僅為行業提供可複製的智能化範本，更以“增效”“節本”雙目標重構我國奶業核心競爭力。