Mô hình toán học trong chăn nuôi lợn ở Việt Nam

1. Đặt vấn đề 

Ngành công nghiệp chăn nuôi lợn theo mô hình trang trại ngày càng phát triển ở Viet Nam. Để giúp các chủ trang trại tự đánh giá năng suất và hiệu quả sản xuất chăn nuôi lợn của mình, nghiên cứu này đã mô hình hóa một số quá trình sản xuất bằng các công thức toán học để làm tiêu chuẩn cho hoạt động sản xuất kinh doanh.

Một số mô hình phi tuyến tính ứng dụng trong chăn nuôi đã được giới thiệu bởi Kiều Minh Lực (1998). Trong đó, một số ứng dụng cụ thể trên vật nuôi bao gồm: Mô hình sinh trưởng của bò vàng Việt Nam (Kiều Minh Lực, 2001); Mô hình sinh trưởng của lợn cái hậu bị thuần và lai giữa hai giống Landrace và Yorkshire (Kiều Minh Lực, 2005). Các mô hình sinh trưởng ở lợn cũng được Shull (2013) nghiên cứu và mô tả khá chi tiết.

2. Phương pháp nghiên cứu

Trên cơ sở nguồn số liệu từ thực tiễn chăn nuôi ở Việt Nam, nghiên cứu này ướm thử các mô hình toán học để mô tả quá trình biến thiên của các biến số về trọng lượng cơ thể theo thời gian và hệ số chuyển hóa thức ăn chăn nuôi theo trọng lượng cơ thể lợn.

Các thông số của các mô hình toán học được tính bằng phương pháp tuyến tính (linear model) hoặc phương pháp phi tuyến tính (nonlinear model) trên phần mêm SAS (Statistical Analysis System). Độ chính xác của mô hình được tính bằng bình phương tương quan giữa giá trị thực và giá trị tính toán được bằng mô hình.

3. Kết quả

3.1. Mô hình sinh trưởng của lợn

Quá trình sinh trưởng của lợn được mô hình hóa bằng quy luật thay đổi về khối lượng cơ thể theo ngày tuổi. Mô hình sinh trưởng tổng quát có dạng, công thức [1]:

Trong đó y là trọng lượng lợn hơi tương ứng với ngày tuổi t và m, a, k là các thông số của mô hình, b là hệ số hiệu chỉnh có thể được thay đổi tuy thuộc vào thực tế của mỗi trang trại.

Thông số của mô hình được tính theo các giai đoạn phát triển và trình bày trong Bảng 1, hệ số hiệu chỉnh ở Bảng 2 và mô hình đường cong sinh trưởng ở Hình 1.

Bảng 1. Thông số mô hình sinh trưởng ở lợn

Bảng 2. Hệ số hiệu chỉnh mô hình sinh trưởng ở lợn

3.2. Hộ số chuyển hóa thức ăn (FCR) ở lợn

Hệ số chuyển hóa thức ăn (feed convertion ratio, FCR) được định nghĩa là mức tiêu tốn thức ăn chăn nuôi để sản xuất 1 kg lợi hơi.

Ở các giai đoạn sinh trưởng khác nhau, vật nuôi có khả năng hấp thu và chuyển hóa chất dinh dưỡng thành sản phẩm thịt khác nhau. Giá trị FCR được mô hình hóa theo 2 giai đoạn phát triển khác nhau như sau:

Giai đoạn dưới 84 kg thể trọng, công thức [2]:

Giai đoạn từ 84 kg thể trọng, công thức [3]:

Trong đó, y là chi phí thức ăn chăn nuôi cho 1 kg tăng khối lượng cơ thể lợn (FCR) từ khi cai sữa 5 kg đến trọng lượng cơ thể x kg.

Mô hình biểu diễn mối quan hệ giữa hệ số chuyển hóa thức ăn theo trọng lượng sống của lợn được minh họa ở Hình 2.

3.3. Tổng chi phí thức ăn chăn nuôi sử dụng để sản xuất 1 kg lợn hơi, bao gồm chi phí thức ăn để sản xuất lợn con cai sữa

Trong trường hợp người chăn nuôi lợn thịt bao gồm cả chăn nuôi lợn nái sinh sản, thì có thể ước tính hiệu quả chăn nuôi của toàn bộ hệ thống để sản xuất ra 1 kg lợn hơi.

Tổng chi phí thức ăn chăn nuôi để sản xuất 1 kg lợn hơi đã bao gồm chi phí thức ăn để sản xuất lợn con cai sữa được tính theo hai giai đoạn:

Giai đoạn dưới 54 kg thể trọng, công thức [4]:

Giai đoạn từ 54 kg thể trọng, công thức [5]:

Trong đó, y là tổng chi phí thức ăn chăn nuôi, đã bao gồm thức ăn chăn nôi để sản xuất lợn con cai sữa, để sản xuất 1 kg lợn hơi ở trọng lượng cơ thể x kg.

3.4. Tổng khối lượng thức ăn tiêu thụ đến xuất bán

Mô hình sau sẽ giúp người chăn nuôi tính toán tổng khối lượng thức ăn chăn nuôi tiêu thụ để đạt trọng lượng lợn hơi xuất bán nào đó. Mô hình được tính theo 3 giai đoạn như sau:

Giai đoạn cai sữa đến 53kg thể trọng, công thức [6]:

Giai đoạn sau 53 kg đến 95 kg thể trọng, công thức [7]:

Giai đoạn sau 95 kg thể trọng, công thức [8]:

Trong đó, y là tổng lượng thức ăn chăn nuôi tiêu thụ tính bằng kg để đạt khối lượng cơ thể lợn x kg.

4. Kết luận

Quá trình sinh trưởng và hệ số chuyển hóa thức ăn của vật nuôi thay đổi theo thời gian dưới dạng phi tuyến tính và có thể mô hình hóa bằng các mô hình toán học.

Người chăn nuôi có thể sử dụng các mô hình trên để dự báo, lập kế hoạch cũng như đánh giá, so sánh kết quả chăn nuôi của mình hoặc cho các mục đích khác.

Tất cả các mô hình trên đã được lập trình thành phần mềm ứng dụng PigModel và sử dụng miễn phí.

Giá trị tính toán được từ mô hình là một biến liên tục. Do vậy, có thể đánh giá chính xác tại tất cả các thời điểm sản xuất.

Độ chính xác (R²) đối với mô hình sinh trưởng là 0,94, và đối với mô hình hệ số chuyển hóa thức ăn là 0,98.

Kiều Minh Lực

Tài liệu tham khảo

Kiều Minh Lực (1998). Mô hình phi tuyến tính ứng dụng trong chăn nuôi. Thống kê toán học ứng dụng trong chăn nuôi, Tài liệu tập huấn, trang 39. Viện KHKTNN Miền Nam.

Kiều Minh Lực, Phạm Hồ Hải, Lê Phan Dũng, Nguyễn Minh Trí và Võ Tiên Phong (2001).  Thước dây đo khối lượng bò thịt nội địa (Tạp chí Chăn nuôi, Hội Chăn nuôi Việt Nam, 7: 6-7).

Kiều Minh Lực, Lê Vũ Thụy Ly và Võ Thịt Tuyết (2005). Đường cong tăng trưởng của heo cái hậu bị thuần và lai giữa hai giống Landrace và Yorkshire. (Tạp chí Chăn nuôi, Hội Chăn nuôi Việt Nam, 7: 4-6.

Shull Caleb Michael (2013). Modeling growth of pigs related to heavy weights. Dissertation Submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy in Animal Sciences in the Graduate College of the University of Illinois at Urbana-Champaign, 2013 Urbana, Illinois.