肉雞動態(tài)生長仿真模型的研究

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1、肉雞動態(tài)生長仿真模型的研究蔡輝益中國農(nóng)科院飼料研究所國家飼料工程技術(shù)中心caihuiyi@mail.caas.net.cn01068975110一、前言養(yǎng)殖企業(yè)的經(jīng)濟效益與很多因素有關.因素相互作用的復雜性使得人們想準確預測生產(chǎn)效率或生產(chǎn)系統(tǒng)的長期利潤成為夢想利用數(shù)學模型把這些概念和知識轉(zhuǎn)變成數(shù)學公式并和先進的計算機技術(shù)相結(jié)合用于企業(yè)（一）、生長模型概述1、模型的定義將動物營養(yǎng)學、生理學、數(shù)學及計算機技術(shù)相結(jié)合，得到聯(lián)系實際的能在一定程度上反映動物生理的數(shù)學積分方程或由此而產(chǎn)生的計算機程序。模型是一系列基于生物學反應的

2、數(shù)學公式，用于預測一定的營養(yǎng)和環(huán)境條件下動物的生理學反應。模型的固有特征是對實際條件的提煉、模擬并闡述主要對象的數(shù)量關系。2模型的分類2.1經(jīng)驗和機制模型經(jīng)驗模型-----主要著眼于描述，是建立在大量觀察值的基礎之上，反映兩個或多個變量之間相互關系的模型，通常是回歸方程和擬合曲線。經(jīng)驗模型很少有什么限制，對于一給定的數(shù)據(jù)集，總能找到一個經(jīng)驗模型，其擬合效果要比機制模型好。2模型的分類機制模型---則是對變異因素和系統(tǒng)的機理等進行詳細描述，通常被許多假設或理論限制得很嚴，難以建立，即使有較多的參數(shù)可供調(diào)試，也是一樣。歸根結(jié)底

3、，每個機理模型最終都是建立在經(jīng)驗之上的。靜態(tài)模型是不含時間變量的模型。在這類模型中，系統(tǒng)行為隨時間變化的任何改變都略而不計。當前所建立的大部分營養(yǎng)需要模型都是靜態(tài)模型。靜態(tài)模型不能反映時間維度的變化，只能用于確定某一確定時刻系統(tǒng)的狀態(tài)。世界上的一切事物都是以一定速度在變化的，因此靜態(tài)模型只能是一個近似式。2.2靜態(tài)和動態(tài)模型動態(tài)模型則含時間變量t，它與靜態(tài)模型相比復雜得多。它通常表述因變量隨時間變化而發(fā)生的變化，在某個時間點上，系統(tǒng)的變化率有可能為零，這時就變?yōu)橐粋€靜態(tài)模型。由于動物生長過程就是隨時間的增長而變化的過程，因

4、此動態(tài)模型適于描述和預測動物的生長。2.2靜態(tài)和動態(tài)模型2.3確定和隨機模型確定模型經(jīng)過數(shù)學公式的計算只能產(chǎn)生一個結(jié)果.隨機模型考慮了變異因素的概率分布，可產(chǎn)生一個結(jié)果范圍。當不確定因素多時，采用隨機模型就非常重要3.1變量3.2參數(shù)和常數(shù)3模型的要素3.3微分方程微分方程描述模型中的狀態(tài)變量如何因時間而變化。動態(tài)確定性模型由描述這些狀態(tài)變量如何隨時間變化的一階微分方程組成，微分方程的個數(shù)與狀態(tài)變量的個數(shù)相同。典型的用于動態(tài)確定性模型的一次微分方程等于所有輸入之和減去輸出之和。3模型的要素生物學模型只是一個真實系統(tǒng)的大概描

5、述，很難準確描述在所有環(huán)境條件下系統(tǒng)的行為。評價的目的是檢查一定條件下模型的可利用性。在一定的環(huán)境條件下模型預測準確并不說明它在任何環(huán)境下都是正確的，但是，其可應用的環(huán)境越廣，其預測能力越強。4.模型的評價（二）、動物生長模型的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國外發(fā)展現(xiàn)狀Pettigrew(1989)提出的模型包含了能量、蛋白質(zhì)的利用過程，涉及到營養(yǎng)代謝的生化規(guī)定。近年來大量工作致力于子模塊的研究，如瘤胃飼料通過的數(shù)學模型、脂肪代謝模型、奶牛乳腺模型、瘤胃發(fā)酵模型、豬的能耗模型和腎臟動態(tài)模型等，這些模型的建立為更高水平的生長模型的建立打下堅

6、實的基礎，推動了動物模型的發(fā)展。國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀蔡輝益(1995):家禽模型的發(fā)展綜述馮定遠（1997）:肉雞靜態(tài)模型李德發(fā)(2001):豬靜態(tài)模型（三）、常用的生長模型1、經(jīng)驗模型：一直以來，研究者在研究一種描述生長和時間之間關系的數(shù)學模型。常見的有：Robertson方程：W=A/(1+exp(-KA(t-In(A-W0)/(KA))Gompertz方程:W=Woexp(L/K)(1-exp(-Kt)其中，W是活重，T是日齡，Wo是初生重。2、機制模型最經(jīng)常被參考的模型是WhittemoreandFawcett(1976)

7、所提出的模型，這個模型描述了生長豬體增重和胴體組成與飼料采食量、飼料組成、環(huán)境溫度之間的函數(shù)關系。其中心環(huán)節(jié)是蛋白質(zhì)的沉積。MoughanandBlack(1986)也提出了具有相似概念的生長豬模型。（四）、生長模型的輸出結(jié)果動物生長模型的輸出結(jié)果包括:體蛋白質(zhì)、體脂肪、體灰分和水分的重量；模擬養(yǎng)殖結(jié)束時動物活重、羽毛重、料重比等。本試驗是假設在環(huán)境條件適宜、營養(yǎng)成分平衡且隨意采食充分、動物無疾病應激的條件下所測得的蛋白質(zhì)日沉積量可作為體蛋白日沉積上限的一種合理近似。試驗1、　理想飼養(yǎng)環(huán)境和營養(yǎng)平衡日糧條件下肉雞最大體蛋白

8、日沉積量本試驗選用了200只AA肉仔雞進行飼養(yǎng)和屠宰試驗，模擬了體重與體蛋白之間關系的異速方程Y=aXb和描述體重與日齡關系的Gompertz方程。通過兩個方程的結(jié)合得到了體蛋白與日齡之間關系的方程Pdmax≈Pd=C*a*b*EBWb*In(A/EBW)，以確定體蛋白的沉積上限。試驗1、　理想飼養(yǎng)環(huán)境