

酪農は、牛乳を長期的に生産し、それを加工(農場または乳製品工場で行われ、どちらも乳製品工場と呼ばれる)して最終的に乳製品を販売する農業の一種です。酪農の歴史は、紀元前7千年紀頃の新石器時代初期にまで遡り、ヨーロッパやアフリカの多くの地域で行われていました。20世紀以前は、小規模農場で手作業で搾乳が行われていました。20世紀初頭から、大規模な酪農場で搾乳が行われるようになり、1990年代初頭に商業的に開発されたロータリーパーラー、搾乳パイプライン、自動搾乳システムなどの革新技術が導入されました。
牛乳の保存方法は、19世紀後半に冷蔵技術が登場して以来、大きく進歩しました。冷蔵技術には、直接膨張式冷凍機やプレート式熱交換器などが含まれます。これらの冷却方法により、酪農家は細菌の増殖や湿気による腐敗を抑え、牛乳を保存することが可能になりました。
世界的に見ると、インド、米国、中国、ニュージーランドなど多くの国の主要な酪農産業は、牛乳の重要な生産国、輸出国、輸入国としての役割を果たしています。20世紀後半以降、世界の牛乳生産量は概して増加傾向にあり、FAOによると2017年には約8億2788万4000トンの牛乳が生産されました。
酪農産業が排出する廃棄物の量については、糞尿処理やメタンガスによる大気汚染などから、大きな懸念が持たれています。農業における温室効果ガス排出における酪農産業の役割も、環境への影響を示唆していると指摘されています。乳牛の排泄するリンの量を抑制するために、さまざまな対策が講じられてきました。rBSTの使用も物議を醸しています。酪農全般は、集約的な畜産によって乳牛に引き起こされる健康問題のため、動物福祉活動家から批判されています。
哺乳類であればどの種でも乳を出すことはできますが、商業酪農場は通常、単一種の経営です。先進国では、酪農場は通常、高乳量乳牛で構成されています。商業酪農で利用される他の種には、ヤギ、ヒツジ、スイギュウ、ラクダなどがあります。イタリアでは、人間の乳児向けの代替ミルク源を生産するために、ロバの酪農場の人気が高まっています。[ 1 ]

牛は12,000年前には食料源や荷役動物として家畜化されていたが、乳製品生産に家畜牛を使用した最古の証拠は、紀元前7千年紀(新石器時代初期)のアナトリア北西部に見られる。[ 2 ]酪農はその後数世紀にわたって世界の他の地域で発展した。紀元前6千年紀には東ヨーロッパ、紀元前5千年紀にはアフリカ、紀元前4千年紀にはイギリスと北ヨーロッパで酪農が始まった。[ 2 ]
ここ100年ほどで、酪農のみを専門とする大規模農場が出現した。大規模酪農が成り立つのは、チーズやバターなどの保存性の高い乳製品の生産に大量の牛乳が必要な場合か、牛乳を買うお金はあるものの牛を飼っていない人々の市場が相当数存在する場合に限られる。1800年代、経済学者のヨハン・ハインリヒ・フォン・チューネンは、都市を中心とした半径約100マイルの範囲であれば、こうした新鮮な牛乳の供給が経済的に成り立つと主張した。


現在私たちが理解しているような集中型酪農は、主に村や都市の周辺で発展しました。そこでは、放牧地が不足していたため、住民は自分で牛を飼うことができませんでした。町の近くでは、農家は追加の家畜を飼育し、町で牛乳を販売することで副収入を得ることができました。酪農家は朝に樽に牛乳を詰め、荷馬車で市場に運びました。19世紀後半までは、牛の搾乳は手作業で行われていました。アメリカ合衆国では、北東部のいくつかの州や西部に数百頭もの牛を飼育する大規模な酪農場がいくつか存在しましたが、一人の搾乳者が1日に12頭以上の牛を搾乳することは期待できませんでした。小規模な酪農場が主流でした。
ほとんどの群れでは、搾乳は1日に2回、牛舎の中で行われ、[ 3 ]牛は首をロープで縛られるか、スタンチョンで固定されていました。搾乳と同時に牛舎で給餌を行うこともありましたが、ほとんどの乳牛は搾乳の合間に放牧されていました。このような酪農方法の例を見つけるのは難しいですが、いくつかは過去の時代を垣間見ることができる史跡として保存されています。その一例として、ポイント・レイエス国立海岸があります。[ 4 ]
酪農は何千年もの間、農業の一部であり続けてきました。歴史的には、小規模で多様な農場の一部でした。ここ100年ほどで、酪農生産に特化した大規模農場が出現しました。大規模酪農が成り立つのは、チーズやバターなどの保存性の高い乳製品の生産に大量の牛乳が必要な場合、または牛乳を購入する資金はあるものの牛を所有していない人々の市場が相当数存在する場合に限られます。酪農場は、こうした需要を満たす最良の方法でした。

最初の搾乳機は、従来の搾乳バケツを拡張したものでした。初期の搾乳装置は、通常の牛乳バケツの上に取り付けられ、牛の下の床に置かれました。牛一頭ずつ搾乳が終わると、バケツの中身は貯蔵タンクに排出されました。これらは20世紀初頭に導入されました。
これが発展して、サージ吊り下げ式搾乳器が誕生しました。牛の搾乳に先立ち、サージングルと呼ばれる幅広の革製のストラップを牛の腰に巻き付けます。搾乳装置と集乳タンクは、このストラップから牛の足元に吊り下げられます。この革新的な設計により、牛は床に置かれたバケツの上でじっと立っている必要がなくなり、搾乳中に自然に動き回ることができるようになりました。
自動搾乳における次の革新は、20世紀後半に導入されたミルクパイプラインでした。これは、牛舎または搾乳室の牛の列の上を囲むように設置された、固定式のミルク戻りパイプと2本目の真空パイプを使用し、各牛の上にはクイックシール式の入口ポートが設けられています。ミルク容器が不要になったことで、搾乳装置はサイズと重量が縮小し、牛の下に吊り下げられるほどになり、搾乳器の乳首が牛の乳房に吸い付く力だけで支えられるようになりました。ミルクは真空システムによってミルク戻りパイプに吸い上げられ、重力によってミルクハウスの真空ブレーカーに流れ込み、貯蔵タンクに送られます。パイプラインシステムにより、農家は各牛から大きな重いミルクバケツを運ぶ必要がなくなったため、搾乳の肉体労働が大幅に軽減されました。
パイプライン方式のおかげで牛舎の長さはどんどん伸びて拡張できたが、ある時点から農家は牛をまとめて搾乳するようになった。牛舎に群れの半分から3分の1を詰め込み、搾乳した後、牛舎を空にして再び牛を詰めるという方法である。牛の群れの規模が拡大し続けるにつれて、この方法はより効率的な搾乳室へと発展していった。

搾乳における革新は、搾乳室(オーストラリアとニュージーランドでは「牛舎」として知られている)の機械化に重点が置かれ、作業員一人当たりの牛の数を最大化することで搾乳プロセスを効率化し、まるで組み立てラインのように牛を搾乳できるようにし、また、牛を搾乳する人の少し高い位置にあるプラットフォームに乗せることで、常に腰をかがめる必要がなくなり、農家の身体的負担を軽減した。多くの古い小規模農場では、今でも繋ぎ飼い式またはスタンチョン式の牛舎が使われているが、世界的に見ると、商業農場の大多数は搾乳室を備えている。
ヘリンボーン式およびパラレル式の搾乳パーラーでは、搾乳者は通常、一度に 1 列ずつ搾乳します。搾乳者は、待機ヤードから搾乳パーラーに牛の列を移動させ、その列の牛を 1 頭ずつ搾乳します。搾乳した列からすべての搾乳機が取り外されたら、搾乳者は牛を飼料に戻します。次に、空いた側に新しい牛のグループが積み込まれ、すべての牛の搾乳が終わるまでこのプロセスが繰り返されます。通常ボトルネックとなる搾乳パーラーのサイズに応じて、これらの牛の列は一度に 4 頭から 60 頭までになることがあります。ヘリンボーン式パーラーの利点は、メンテナンスが容易で、耐久性があり、安定しており、繋ぎ飼い式と比較して動物と人間の安全性が向上していることです。[ 5 ]最初のヘリンボーン式小屋は、1952 年にゴードントンの農家によって建てられたと考えられています。[ 6 ]

ロータリー式搾乳室では、牛は1頭ずつ回転する搾乳室に乗せられます。搾乳係の1人が搾乳室の入り口付近に立ち、乳房の乳頭を消毒液に浸して細菌の侵入を防ぎます。次の搾乳係が搾乳機を牛に取り付けて搾乳を開始します。搾乳台がほぼ1回転すると、牛の搾乳は終了し、搾乳機は自動的に取り外されます。最後の搾乳係は、牛舎に戻る前に乳頭を消毒液に浸して保護します。このプロセスが完了すると、牛は搾乳室から出て牛舎に戻ります。ニュージーランドではロータリー式牛舎と呼ばれ、1980年代に始まりました[ 7 ] [ 8 ]が、ニュージーランドの旧来の標準であるヘリンボーン式牛舎に比べて高価です[ 9 ] 。
乳房から乳が出なくなった後も搾乳を続けると、動物に害を及ぼす可能性があります。そのため、搾乳作業には搾乳器を取り付けるだけでなく、搾乳が完了したタイミングを見計らって搾乳器を取り外すよう監視することも必要です。搾乳室での作業は、農家がより多くの動物をより迅速に搾乳することを可能にしましたが、同時に監視しなければならない動物の数も増加しました。自動取り外しシステムは、乳の流れがあらかじめ設定されたレベルに達したときに牛から搾乳器を取り外すように開発され、同時に搾乳されている20頭以上の動物を注意深く監視するという農家の負担を軽減しました。
1980年代から1990年代にかけて、ロボット搾乳システムが開発され、導入されました(主にEU)。現在、数千台のシステムが日常的に稼働しています。これらのシステムでは、牛は日中、自由に搾乳時間を選択できます(農場レベルで使用されている牛の移動方法によっては、いくつかの選択肢が適用される場合があります)。これらのシステムは一般的に集約的な管理が行われているシステムに限られていますが、放牧牛のニーズに適合させ、動物の健康状態や繁殖能力を自動的に検出するセンサーを開発するための研究が続けられています。牛が搾乳ユニットに入るたびに濃厚飼料が与えられ、生産データを記録するために首輪がスキャンされます。

低温は、牛乳の鮮度を延ばすための主な方法であった。風車や井戸ポンプが発明されたとき、農場での最初の用途の一つは、家畜に水を与えることに加えて、牛乳を冷却して保存期間を延ばし、町の市場に輸送されるまでの間、牛乳を新鮮に保つことであった。
自然に冷たい地下水は、冷却槽またはタンクに絶えず汲み上げられていました。自然に温かい搾りたての牛乳を入れた、背の高い10ガロン(約38リットル)の金属製容器が、この冷却槽に入れられました。この牛乳冷却方法は、電気や冷蔵技術が普及する以前は広く行われていました。
当初、冷蔵は手搾りで詰められた牛乳缶を冷却するために使用されていました。これらの缶は、熱を取り除き、集荷施設に輸送できるまで冷たく保つために、冷却された水槽に入れられました。より自動化された搾乳方法が開発されるにつれて、手搾りは廃止され、その結果、牛乳缶はバルクミルククーラーに置き換えられました。最初のタイプのバルクミルククーラーはアイスバンクでした。これは、タンクの底と側面の壁の間に蒸発器コイルと水が配置された二重壁の容器です。小型の冷凍コンプレッサーを使用して、蒸発器コイルから熱を取り除きました。氷は最終的にコイルの周りに蓄積され、各パイプの周囲に約3インチの厚さに達すると、冷却システムが停止します。搾乳作業が開始されると、流入する牛乳を5℃(41°F)以下に下げるために、牛乳攪拌機と、氷とタンクの鋼鉄の壁を通して水を循環させる水循環ポンプのみが必要になります。
この冷却方法は小規模酪農場ではうまく機能しましたが、効率が悪く、大規模搾乳施設の冷却需要の増加に対応できませんでした。1950年代半ば、直接膨張式冷凍装置が初めてバルクミルククーラーに直接適用されました。このタイプの冷却は、貯蔵タンクの内壁に直接組み込まれた蒸発器を利用して牛乳から熱を除去します。直接膨張式は、初期の氷式クーラーよりもはるかに速い速度で牛乳を冷却することができ、現在でも中小規模の酪農場ではバルクタンク冷却の主要な方法となっています。
牛乳の品質向上に大きく貢献しているもう一つの装置は、プレート式熱交換器(PHE)です。この装置は、間隔を狭くした特殊なステンレス鋼板を複数枚使用しています。牛乳はプレートの1枚おきにプレート間を流れ、残りのプレート間には水が流れて牛乳から熱を取り除きます。この冷却方法により、牛乳から大量の熱を非常に短時間で除去できるため、細菌の増殖を大幅に抑制し、牛乳の品質を向上させることができます。この装置の冷却媒体として最も一般的なのは地下水です。乳牛は牛乳1ガロンあたり約3ガロンの水を消費し、冷たい地下水よりも少し温かい水を好みます。そのため、PHEを使用することで、牛乳の品質を大幅に向上させ、バルクミルククーラーの冷蔵負荷を軽減することで酪農家の運営コストを削減し、牛に新鮮な温水を供給することで牛乳生産量を増やすことができます。
プレート式熱交換器は、米国における酪農場の牛群規模の拡大に伴い進化を遂げてきました。酪農家が牛群の規模を拡大するにつれて、追加の牛乳を搾乳するために搾乳室の容量も拡大する必要があります。搾乳室の規模拡大は、牛乳の処理量と冷却需要の大幅な増加につながっています。今日の大規模農場では、バルクミルククーラーの直接膨張式冷凍システムでは適時に冷却できない速度で牛乳を生産しています。この場合、バルクミルクタンクに到達する前に、牛乳を目的の温度(またはそれに近い温度)まで急速に冷却するために、プレート式熱交換器が一般的に使用されます。通常、地下水は、牛乳を55~70 °F(13~21 °C)にするための初期冷却に使用されます。プレート式熱交換器の2番目(場合によっては3番目)のセクションが追加され、冷却された純水とプロピレングリコールの混合物で残りの熱を除去します。これらの冷却システムは、大きな蒸発器表面積と高い冷水流量を組み込むことで、大量の牛乳を冷却できるように設計することができる。
搾乳機は、周囲の空気圧を1平方インチあたり15~21ポンド(100~140kPa )まで下げる真空システムによって自動的に所定の位置に保持されます。この真空は、小径ホースを通して牛乳を垂直に持ち上げ、受入缶に送り込むためにも使用されます。ミルクリフトポンプは、受入缶から大径のステンレス鋼パイプを通して牛乳を吸い上げ、プレートクーラーを通過させた後、冷蔵バルクタンクに送ります。
乳搾りは、ライナーまたはインフレーションと呼ばれる柔軟なゴム製の鞘を、硬い空気室で囲んだ装置を用いて行われます。搾乳中は、インフレーションの空気室に周囲の空気と真空が脈動しながら流れ込みます。空気室に周囲の空気が流入すると、インフレーション内部の真空によってインフレーションが乳頭の周りで収縮し、子牛が乳頭を口でマッサージするのと同様の方法で乳頭から乳を絞り出します。空気室に再び真空がかかると、柔軟なゴム製のインフレーションは弛緩して開き、次の搾乳サイクルに備えます。
平均的な牛は、乳を出すのに3~5分かかります。牛によって乳の出方は異なります。乳の出が遅い牛は、乳を出すのに15分かかることもあります。搾乳速度は牛が生産する乳の質とは関係ありませんが、搾乳作業の管理には影響します。ほとんどの搾乳者は牛をグループで搾乳するため、搾乳者は最も乳の出の遅い牛の速度に合わせてしか牛のグループを処理できません。そのため、多くの酪農家は、乳の出の速い牛にストレスを与えないように、乳の出の遅い牛をグループ分けします。
搾乳された牛乳は、ストレーナーとプレート式熱交換器を通過した後、タンクに送られます。タンク内では、約 4 ℃(40 °F)で数日間安全に保管できます。あらかじめ決められた時間に、牛乳運搬車が到着し、タンクから牛乳を汲み上げて乳製品工場へ運びます。工場では、牛乳は低温殺菌され、様々な製品に加工されます。集荷の頻度は、乳製品工場の生産能力と保管能力によって異なります。大規模な乳製品工場では、1日に1回集荷が行われます。
酪農業界は常に進化し続けるビジネスです。経営手法は、新たな技術や規制の導入に伴い変化し、業界は経済的および環境的な持続可能性の向上を目指しています。経営戦略は、大きく集約型システムと粗放型システムに分けられます。粗放型システムは低投入・低産出の理念に基づいて運営されるのに対し、集約型システムは高投入・高産出の理念を採用します。これらの理念に加え、利用可能な技術、地域の規制、環境条件によって、栄養、飼育環境、健康管理、繁殖、廃棄物処理といった経営手法に違いが生じます。
現代の酪農場のほとんどでは、年齢、栄養ニーズ、繁殖状態、乳生産状態に応じて、動物を異なる管理単位に分けています。[ 10 ]現在授乳中の牛のグループである搾乳群は、可能な限り多くの高品質の牛乳を生産するのに適した食事と環境条件を確保するために、最も集中的に管理されることがよくあります。一部の農場では、搾乳群はさらに搾乳ストリングに分けられ、これは栄養ニーズの異なる動物のグループです。[ 10 ]次の子牛を出産する前の休養期間にある成牛群のセグメントは、搾乳されていないため乾乳牛と呼ばれます。[ 10 ]まだ最初の子牛を出産していないすべての雌動物は未経産牛と呼ばれます。その一部は成長して搾乳群の年長の動物の代わりになるため、一般的には代替群と呼ばれることがあります。[ 10 ]他の子牛、およびほとんどの雄の子牛は余剰乳牛とみなされ、子牛肉などの食肉用に屠殺されるか、農場で殺処分される。[ 11 ]
乳牛の飼育システムは、気候、酪農場の規模、給餌戦略によって世界中で大きく異なります。飼育施設は、飼料、水へのアクセス、および関連する環境条件からの保護を提供する必要があります。牛の飼育における問題の一つは、極端な温度です。熱ストレスは、牛の繁殖能力と乳生産量を低下させる可能性があります。[ 12 ]日陰を提供することは、熱ストレスを軽減するための非常に一般的な方法です。牛舎の構造にファンやトンネル換気を組み込むこともあります。[ 13 ]過度に寒い状態は、牛にとって致命的になることはまれですが、維持エネルギー要求量の増加を引き起こし、その結果、飼料摂取量の増加と乳生産量の減少につながります。[ 14 ]気温が十分に低い冬の間、乳牛は、集団の体温で暖められる牛舎の中にいることがよくあります。
飼料の供給も酪農施設の重要な要素です。放牧型酪農は、天候が許せば牛を牧草地に放牧させる、より広範な選択肢です。牧草の状態が悪い状態が続く場合は、飼料を補給する必要があることがよくあります。フリーストール牛舎とオープンロットは、年間を通して牛に飼料が供給される集約的な飼育方法です。フリーストール牛舎は、牛が餌を食べたり、休んだり、水を飲んだり、立ったりする時間を自由に選べるように設計されています。気候に応じて、完全に囲われた牛舎にも、開放型の牛舎にもなります。フリーストールと呼ばれる休息エリアは、マットレスから砂まで様々なものが敷かれた仕切りのあるベッドです。ストールの列の間の通路の床は、溝付きのコンクリートでできていることが多いです。ほとんどの牛舎は屋根のない囲い場に面しており、牛は天候が許せば自由にそこで過ごすことができます。オープンロットは、日よけ構造物と飼料が供給されるコンクリートパッドを備えた土の区画です。

酪農場の生活は搾乳室を中心に回っています。授乳中の牛は、搾乳のために少なくとも1日に2回は搾乳室を訪れます。搾乳室と搾乳機の設計には、驚くべきほどの高度な技術が投入されています。効率性は極めて重要であり、1頭の牛の搾乳で節約できる1秒が、群れ全体では数時間もの時間を節約することにつながります。
搾乳は現在ではほぼ完全に機械で行われているが、ほとんどの施設では人間の技術者が依然として不可欠である。最も一般的な搾乳機はクラスターミルカーと呼ばれる。このミルカーは、ゴムまたはシリコンで裏打ちされた4つの金属製カップ(乳頭ごとに1つ)で構成されている。クラスターは、ミルク収集システムと脈動真空システムの両方に接続されている。真空がオンになると、外側の金属カップとライナーの間から空気が吸い出され、乳頭からミルクが吸い出される。真空がオフになると、乳頭にミルクが再び満たされる機会が与えられる。ほとんどの搾乳システムでは、搾乳技術者が各牛にクラスターを取り付ける必要があるが、機械は牛の搾乳が完了したことを感知し、自動的に取り外す。[ 10 ]
牛が搾乳室に入るたびに、牛乳の品質と牛の健康を確保するためにいくつかの手順が必要です。まず、牛乳の汚染と乳房の感染を防ぐために、牛の乳房を洗浄・消毒する必要があります。次に、搾乳技術者は、最初の乳の流れを観察して、各乳頭に感染の兆候がないか確認します。この乳頭の搾乳と呼ばれる工程では、搾乳技術者は、乳房炎(牛の乳腺の感染症)を示す変色や塊がないかを確認します。乳房炎の牛の牛乳は人間の母乳供給に入らないため、農家は感染した牛乳が健康な牛の牛乳と混ざらないように、また牛が必要な治療を受けられるように注意しなければなりません。牛が乳房炎の検査に合格したら、搾乳技術者は搾乳クラスターを取り付けます。クラスターは牛の搾乳が完全に終わるまで作動し、その後取り外されます。牛乳はすぐに冷却システムを通って大型の冷却貯蔵タンクに送られ、冷蔵牛乳トラックに回収されるまでそこに保管されます。牛が搾乳台から解放される前に、感染を防ぐために乳頭が最後にもう一度消毒される。[ 10 ]
酪農家にとって、牛の飼料は、放牧地から供給されるか、栽培または購入した作物から供給されるかにかかわらず、最も大きな支出の 1 つです。[ 15 ]放牧ベースの酪農家は、牧草地、ひいては牛の飼料の維持に多くの時間と労力を費やしています。輪作放牧などの牧草地管理技術は、酪農生産では一般的です。牛に餌を与える多くの大規模酪農場には、動物の健康、乳生産、およびコスト効率を考慮して飼料を配合する専任の栄養士がいます。生産性を最大化するには、各動物の成長速度、乳生産、および繁殖状態に応じて、飼料を異なる方法で配合する必要があります。
牛は反芻動物(偶蹄目反芻亜目)に分類されます。これは、胃のルーメンと呼ばれる器官で植物性食品を発酵させる微生物との共生関係のおかげで、質の低い植物性食品からも栄養素を摂取できるためです。ルーメンは、乳牛の体内に存在するまさに微小生態系です。最適な消化のためには、ルーメン内の環境が微生物にとって理想的なものでなければなりません。したがって、反芻動物栄養士の仕事は、牛ではなく微生物に栄養を与えることなのです。
牛の栄養要求は通常、牛の体重に依存する維持要求と、牛が生産する乳量に依存する乳生産要求に分けられます。入手可能な各飼料の栄養成分を使用して、最も費用対効果の高い方法ですべての栄養ニーズを満たす飼料が配合されます。特に、牛はルーメン微生物の適切な環境を維持するために、繊維質の多い飼料を与えられる必要があります。農家は通常、牛のために自分で飼料を栽培します。栽培される作物には、トウモロコシ、アルファルファ、チモシー、小麦、オート麦、ソルガム、クローバーなどがあります。これらの植物は、栄養価を維持または向上させ、腐敗を防ぐために、収穫後に加工されることがよくあります。トウモロコシ、アルファルファ、小麦、オート麦、ソルガムは、サイレージを作るために嫌気性発酵されることがよくあります。アルファルファ、チモシー、オート麦、クローバーなどの多くの作物は、刈り取った後、干し草に梱包される前に畑で乾燥させる。
牛の飼料のエネルギー密度を高めるために、一般的に穀物が与えられています。世界の多くの地域では、乳牛の飼料には他の農業部門の副産物も一般的に含まれています。たとえば、カリフォルニアでは、牛にアーモンドの殻や綿実が一般的に与えられています。[ 16 ]副産物を飼料として与えることで、これらの材料が埋立地に送られるのを防ぎ、他の農業部門の環境への影響を軽減することができます。[ 16 ]
牛は必要な栄養をすべて摂取するために、与えられた飼料をすべて食べなければなりません。残念ながら、人間と同じように、牛にも好きな食べ物があります。牛が食事の中で最も好ましい部分だけを選んで食べるのを防ぐため、ほとんどの生産者は完全混合飼料(TMR)を与えています。このシステムでは、飼料のすべての成分が混合トラックでよく混合されてから牛に届けられます。栄養要求が異なる牛のグループごとに、異なるTMRが用意されることがよくあります。[ 17 ]
酪農場で生まれた雌の子牛は、通常、生産性が十分でなくなった老齢の牛の代わりとなる代替牛として育てられます。乳牛の生涯は、思春期から始まる妊娠と授乳のサイクルです。これらの出来事のタイミングは、酪農場の生産能力にとって非常に重要です。牛は子牛を産むまで乳を生産しません。したがって、最初の交配のタイミングとその後のすべての交配のタイミングは、乳生産レベルを維持するために重要です。[ 10 ]
ほとんどの酪農家は、代替雌牛が2歳の誕生日に最初の仔牛を産み、搾乳群に加わることを目指しています。牛の妊娠期間は9か月強なので、雌牛は15か月までに人工授精されなければなりません。繁殖プロセスは非効率的なため、ほとんどの生産者は雌牛を12~14か月で最初に繁殖させることを目指しています。雌牛が繁殖するには、性的に成熟し、仔牛を無事に産むのに適切な体格に達しなければなりません。牛の性成熟は、他の要因の中でも体重に大きく左右されます。[ 18 ]ホルスタイン雌牛は、平均体重が550~650ポンドで性成熟に達します。[ 18 ]ジャージーなどの小型の牛の品種は、通常、より軽い体重でより早く性成熟に達します。[ 19 ]通常の栄養条件下では、ホルスタイン種の雌牛は生後9~10ヶ月で性成熟に達します。繁殖に適した体格も、主に体重によって判断されます。ホルスタイン種の雌牛は、通常、体重が約800ポンドであれば、健康な子牛を妊娠し、比較的容易に出産することができます。[ 18 ]このようにして、雌牛は2歳の誕生日を迎える前に出産し、搾乳群に加わることができます。[ 19 ]
思春期は発情周期の開始と一致する。発情周期とは、ほとんどの哺乳類の雌の体内で起こるホルモンおよび生理学的変化の繰り返しであり、排卵と胚および胎児の成長に適した環境の発達につながる。牛は多発情動物と考えられており、妊娠によって周期が中断されない限り、死ぬまで規則的な発情周期を繰り返す。[ 19 ]
牛の完全な発情周期は21日間続きます。一般的に、酪農家は発情周期を、牛が交配を受け入れる状態になったときに始まると説明します。この約1日しか続かない短い期間は、発情期または口語的にはヒートとも呼ばれます。この期間中、牛は活動の増加や鳴き声の増加など、いくつかの行動変化を示すことがよくあります。最も重要なのは、発情期には、他の牛や雄牛に乗りかかられても動かないことです。[ 19 ]
米国では、人工授精(AI)は酪農施設で使用される非常に重要な繁殖手段です。AIは、酪農管理者または獣医師が意図的に精子を雌牛の子宮に注入するプロセスです。種雄牛は種畜牧場で精子を「提供」しますが、この方法を使用する際には雌牛と雄牛の間に物理的な接触は一切ありません。[ 20 ]
この人工授精法は、いくつかの理由から酪農家の間で急速に普及しました。平均的な酪農施設では、乳牛用の雄牛を飼育するのは非常に危険です。また、AIは、すべての酪農家が遺伝的に優れた種雄牛の精子を利用できるため、乳牛群の遺伝的改良を加速させることも可能にします。さらに、AIは、最終的に繁殖障害につながる牛群内の性感染症の蔓延を抑制することが示されています。多くの生産者は、雄牛を飼育するよりも経済的であると考えています。一方で、AIは、牛群のより集中的な繁殖管理と、より多くの時間と専門知識を必要とします。雄牛がいない場合、発情の検出は観察に頼ることになります。雌牛に適切に人工授精するにはかなりの専門知識が必要であり、高品質の精子は貴重です。最終的に、酪農生産はすでに管理集約型の産業であるため、多くの酪農家にとって、AIの欠点は利点に比べれば取るに足らないものです。[ 20 ]
ほとんどの牛は一度に1頭の子牛を妊娠します。妊娠期間は平均280~285日、つまり9ヶ月半弱です。[ 19 ]
子牛が生まれると、母牛は授乳を開始します。授乳は通常、搾乳が続く限り続きますが、乳量は徐々に減少していきます。酪農家は乳生産のパターンを熟知しており、乳生産量を最大化するために、次の繁殖時期を慎重に計画します。授乳と妊娠のパターンは、授乳サイクルとして知られています。
分娩後20日間は、牛は「新鮮牛」と呼ばれます。この期間中、乳量は急速に増加しますが、乳の組成もサイクルの他の期間とは大きく異なります。初乳と呼ばれるこの最初の乳は、脂肪、タンパク質、および母体の免疫細胞が豊富です。[ 21 ]この初乳は通常市販されていませんが、子牛の初期栄養にとって非常に重要です。おそらく最も重要なことは、子牛の免疫システムが完全に発達する前に、受動免疫を子牛に伝えることです。[ 10 ]
授乳サイクルの次の 30 ~ 60 日間は、乳生産量がピークに達する時期です。この期間の 1 日あたりの乳生産量は、牛の体調、遺伝、健康状態、栄養状態によって、品種や個々の牛によって大きく異なります。[ 10 ]この期間中、牛は高い乳生産量を維持するために体内の貯蔵エネルギーを利用するため、体調が悪化します。牛の飼料摂取量も増加します。乳生産量のピークが過ぎると、牛の乳生産量は授乳サイクルの残りの期間で徐々に減少します。生産者は、ピーク生産が終わった直後に牛を繁殖させることがよくあります。しばらくの間、牛の飼料摂取量は高いままですが、その後、授乳前のレベルまで減少し始めます。乳生産量のピークが過ぎると、牛の体調も徐々に回復します。[ 10 ]
生産者は通常、分娩の2か月前まで搾乳を続け、その後乾乳させる。妊娠後期に牛に休息を与えることで、乳腺が退縮して再発達し、体調が回復し、子牛が正常に発育する。牛の体調が悪化すると、その後の乳期の生産性が低下する。生まれたばかりの子牛の健康状態が悪化すると、後継牛群の質に悪影響を及ぼす。[ 10 ]また、乾乳期には乳腺細胞の増殖率が上昇し、それがその後の泌乳期の生産レベルを高く維持するために不可欠であるという証拠もある。[ 22 ]
リンで測定すると、5,000頭の牛の排泄物は、人口70,000人の自治体の排泄物とほぼ同等です。[ 23 ]米国では、1,000頭を超える牛を飼育する酪農場は、EPAの定義するCAFO(集中型動物飼育施設)に該当し、EPAの規制の対象となります。[ 24 ]例えば、カリフォルニア州のサンホアキンバレーでは、非常に大規模な酪農場が数多く設立されています。各酪農場は、単一の事業として運営される複数の近代的な搾乳施設で構成されています。各搾乳施設は、1,500頭または2,000頭の牛を収容する3つまたは4つの放牧舎に囲まれています。大規模な酪農場の中には、この配置で10以上の放牧舎と搾乳施設を計画しているところもあり、事業全体で15,000頭または20,000頭もの牛を飼育している場合があります。これらの酪農場の搾乳プロセスは、搾乳室が1つしかない小規模な酪農場と似ていますが、それを数回繰り返します。牛の規模と密度は、糞尿の処理と処分に関連する重大な環境問題を引き起こし、糞尿の散布と分散のために広大な農地(1エーカーあたり5~6頭の牛、つまりこの規模の酪農場では数千エーカー)または数エーカーのメタン消化槽が必要になります。糞尿管理に関連するメタンガスによる大気汚染も大きな懸念事項です。その結果、この規模の酪農場を開発する提案は物議を醸し、シエラクラブや地元の活動家を含む環境保護主義者からの大きな反対を引き起こす可能性があります。[ 25 ] [ 26 ]
大規模酪農場の潜在的な影響は、ニューヨーク州北部の5,000頭規模の酪農場で大規模な糞尿流出事故が発生した際に実証された。この事故により、ブラック川の20マイル(32km )区間が汚染され、37万5,000匹の魚が死んだ。2005年8月10日、糞尿貯蔵池が崩壊し、300万ガロン(1100万リットル、250万英ガロン)の糞尿がブラック川に流出した。その後、ニューヨーク州環境保護局は、酪農場に対して220万ドルの和解金を支払うよう命じた。[ 23 ]
適切に管理すれば、乳牛やその他の家畜の廃棄物は、その栄養素含有量( N、P、K )により、作物の成長を促進し、土壌有機物を増加させ、土壌の全体的な肥沃度と耕作特性を改善する優れた肥料になります。米国のほとんどの酪農場は、栄養素の流れのバランスを取り、環境汚染のリスクを軽減するために、農場の栄養管理計画を作成することが義務付けられています。これらの計画は、生産者に、飼料、牧草、動物、肥料などとして農場に持ち込まれるすべての栄養素と、製品、作物、動物、糞尿などとして農場から出るすべての栄養素を監視することを奨励しています。 [ 27 ]例えば、動物の給餌に対する精密なアプローチは、栄養素の過剰給餌を減らし、リンなどの栄養素の環境への排出を減少させます。近年、栄養学者は、リンの必要量が以前考えられていたよりもはるかに低いことを認識しています。[ 28 ] これらの変化により、酪農家は環境汚染を減らしながら、牛に与えるリンの量を減らすことができるようになりました。[ 29 ]
組換え型BST (rBST)と呼ばれる成長ホルモンを牛に投与することで、乳生産量を増やすことは可能であるが、動物、ひいては人間の健康への影響が懸念されるため、議論の的となっている。欧州連合、日本、オーストラリア、ニュージーランド、カナダは、こうした懸念からその使用を禁止している。
しかし、米国ではそのような禁止は存在しないが、rBSTは酪農場では使用されていない。ほとんどすべての乳製品加工業者は、rBST入りの牛乳を受け入れない。[ 30 ]米国食品医薬品局は、処理された牛と処理されていない牛の牛乳の間に「有意な差」は見つかっていないと述べているが[ 31 ]、消費者の懸念に基づき、いくつかの牛乳購入者と再販業者はrBSTを使用して生産された牛乳を購入しないことを選択している。 [ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]
工場式畜産環境での酪農生産は、動物福祉活動家から批判されている。[ 35 ] [ 36 ]酪農生産に関する倫理的な苦情として挙げられているものには、乳牛が妊娠している期間の長さ、子牛と母親の分離(母牛と子牛の分離と呼ばれる)、乳牛の飼育方法、酪農生産に関する環境問題などがある。
乳の生産には、牛が授乳期にあることが必要であり、これは牛が子牛を出産した結果である。人工授精、妊娠、分娩、授乳のサイクルに続き、分娩前に約2か月(45~50日)の「乾乳」期間があり、これにより乳房組織が再生される。この期間外に乾乳期があると、その後の授乳期の乳生産量が減少する可能性がある。[ 37 ]
酪農産業の重要な部分の一つは、必要な初乳を3日間摂取した後、子牛を母親の乳から離し、生産された乳を収集することです。 [ 38 ]一部の酪農場では、これを実現するために、子牛に代用乳を与えます。代用乳は、牛が生産する全乳の代替品です。[ 38 ] 代用乳は一般的に粉末状で、大きな袋に入っており、正確な量の水に加えて、バケツ、哺乳瓶、または自動給餌器で子牛に与えます。
代用乳は、タンパク質源、タンパク質/脂肪(エネルギー)レベル、および薬剤または添加物(ビタミンやミネラルなど)の 3 つのカテゴリーに分類されます。[ 39 ] 代用乳のタンパク質はさまざまな供給源から得られます。より好ましい高価なもの[ 40 ]全乳タンパク質(チーズ産業の副産物であるホエイタンパク質など)と、大豆、動物血漿、小麦グルテンなどの代替タンパク質があります。[ 39 ] 代用乳の脂肪とタンパク質の理想的なレベルは、それぞれ 10 ~ 28% と 18 ~ 30% です。[ 39 ] エネルギーレベル(脂肪とタンパク質)が高いほど、子牛が摂取するスターター飼料(若い動物に与えられる飼料)は少なくなります。子牛が 1 日に少なくとも 2 ポンドのスターター飼料を摂取し、少なくとも 3 週間スターター飼料を摂取している場合、離乳を行うことができます。[ 40 ] 近年、代用乳の価格は1袋あたり15~20米ドルに上昇しており、早期離乳は子牛の効果的な管理にとって経済的に非常に重要である。[ 41 ]
乳牛によく見られる病気には、感染症(乳房炎、子宮内膜炎、趾間皮膚炎など)、代謝性疾患(乳熱、ケトーシスなど)、環境による損傷(蹄や飛節の病変など)がある。[ 42 ]
跛行は、乳牛にとって最も重要な動物福祉問題の一つと一般的に考えられており、[ 42 ] [ 43 ] [ 44 ] [ 45 ]動物の歩行を変えるあらゆる異常として定義するのが最も適切である。[ 46 ]跛行は、蹄組織の感染症(皮膚炎を引き起こす真菌感染症など)や打撲や病変を引き起こす物理的損傷(蹄の潰瘍や出血など)を含む多くの原因によって引き起こされる可能性がある。[ 45 ] 現代の酪農場で一般的な飼育および管理の特徴(コンクリートの牛舎の床、放牧地へのアクセス制限、最適ではないベッドストール設計など)は、感染症や怪我の危険因子として特定されている。[ 47 ]移動性スコアリングシステムは、牛の跛行を評価するために一般的に使用され、隣接する危険因子を評価するためのスコアリングシステムと組み合わせて使用される。[ 46 ]
世界の乳製品生産パターンには大きなばらつきがある。多くの主要生産国は生産量の大部分を国内で消費する一方、ニュージーランドなど一部の国は生産量の大部分を輸出している。国内消費は主に液体牛乳の形をとるが、国際貿易の大部分は粉ミルクなどの加工乳製品である。
牛の搾乳は伝統的に労働集約的な作業であり、発展途上国では今でもそうだ。小規模農場では、わずか数十頭の牛の搾乳と世話に数人の人手が必要となるが、多くの農場では、これらの従業員は伝統的に農家の子供たちであり、それが「家族経営農場」という言葉の由来となっている。
技術の進歩は、オーストラリア、ニュージーランド、米国などの工業化された国々で「家族経営農場」の根本的な再定義をもたらした。数百頭の牛を飼育し、大量の牛乳を生産する大規模で効率的な酪農場は、牛乳価格の激しい変動にも耐え、収益を上げやすい一方、「伝統的な」家族経営農場は、一般的に他の大規模農場のような資産や収入を持っていない。大規模な企業農場が小規模農場に取って代わるという一般的な認識は、多くの小規模家族経営農場が規模の経済を利用するために規模を拡大し、所有者の法的責任を制限し、税務管理などを簡素化するために事業を法人化しているため、一般的に誤解である。家族経営農場から、家畜の日常的な管理を行う従業員を雇用する農場への移行は、農場における農家の義務と役割を変えた。大規模農場の発展が、財務管理、リーダーシップ、人事問題に焦点を当てた戦略にどのような要求を課すかについて、新たな疑問が生じている。[ 49 ]
1950年代に大規模な機械化が進む前は、牛乳を販売するために12頭の乳牛を飼育することは利益を生むものでした。現在では、ほとんどの酪農場は利益を出すために一度に100頭以上の牛を搾乳する必要があり、他の牛や未経産牛は「出産」を待って搾乳群に加わります。ニュージーランドでは、平均的な牛群の規模は1975~76年のシーズンの113頭から2018~19年のシーズンには435頭に増加しました。[ 50 ]
世界最大の牛乳生産国は米国[ 51 ]、最大の牛乳輸出国はニュージーランド[ 52 ] [ 53 ]、最大の輸入国は中国[ 54 ]である。現在の27の加盟国を有する欧州連合は、2013年に1億5880万メトリックトン(1億5630万ロングトン、1億7500万ショートトン)(96.8%が牛乳)を生産し[ 55 ]、これはどの政治経済連合よりも多い。
カナダの酪農産業は、供給管理システムの下にある 4 つのセクターの 1 つです。供給管理システムは、不足や過剰を防ぎ、農家に公正な収益率を保証し、カナダの消費者がこれらのデリケートな製品の高品質で安定した安全な供給にアクセスできるように設計された生産および輸入管理と価格メカニズムを通じて供給と需要を調整する国家農業政策の枠組みです。[ 56 ]牛乳供給管理システムは、カナダ酪農委員会、カナダ牛乳供給管理委員会 (CMSMC)、地域牛乳プール、州の牛乳マーケティング委員会の 4 つの管理機関、組織、委員会を持つ「連邦州政策」です。[ 57 ] : 8酪農供給管理システムは、1966 年に設立され、主に酪農家で構成されるカナダ酪農委員会(CDC) を通じて連邦政府によって管理されており、カナダの 12,000 の酪農場の酪農供給管理システムを管理しています。[ 58 ]連邦政府は、輸入と輸出の管理において、CDC を通じて供給管理に関与しています。[ 59 ]カナダ牛乳供給管理委員会 (CMSMC) は、牛乳の生産率を監視し、工業用生乳の全国市場シェア割当(MSQ)を設定する責任を負う機関として 1970 年に設立されました。 [ 60 ] : 31 [ 61 ]供給管理システムは、1972 年に農産物機関法によって認可されました。[ 56 ]供給管理は、市場の変動なしに農家の牛乳の価格を一定に保ちます。[ 62 ]価格は、全国的な牛乳の需要と生産量に基づいて決定されます。新しい農場を始めたり、生産量を増やしたりするには、SMS へのシェアを「割当」と呼ばれる形で購入する必要があります。この場合、農家は購入した「割当」の量以下に抑えなければなりません。カナダの各州は、市場の需要に基づいて独自の割当上限を設定しています。[ 61 ] [ 63 ]各国の割り当てには、月間総割り当てと呼ばれる上限があります。2016年の月間バター脂肪生産総量は28,395,848 kgでした。[ 64 ]

アメリカ合衆国では、牛乳生産量が多い上位5州は、総牛乳生産量順に、カリフォルニア州[ 66 ] 、ウィスコンシン州、ニューヨーク州、アイダホ州、テキサス州[ 67 ]です。酪農は、フロリダ州、ミネソタ州、オハイオ州、バーモント州でも重要な産業です[ 68 ]。アメリカ合衆国には4万軒の酪農場があります[ 69 ] 。


ペンシルベニア州には8,500の農場があり、555,000頭の乳牛が飼育されている。ペンシルベニア州で生産される牛乳は、年間約15億米ドルの収益を生み出している。[ 70 ]
2009年に牛乳価格が暴落した。バーニー・サンダース上院議員は、ディーン・フーズが国内の牛乳市場の40%を支配していると非難した。彼は米国司法省に独占禁止法違反の調査を要請した。[ 71 ]ディーン・フーズは、国内の生乳の15%を購入していると述べている。[ 72 ] 2011年、連邦判事は北東部の9,000人の農家に対し3,000万ドルの和解金を支払うことを承認した。[ 73 ]
米国の牛群規模は、大規模農場が一般的な西海岸と南西部では1,200頭から、土地面積が牛群規模の大きな制限要因となっている中西部と北東部では約50頭まで幅があります。米国の平均的な牛群規模は農場あたり約100頭ですが、中間値は900頭で、全牛の49%は1,000頭以上の牛を飼育する農場にいます。[ 74 ]
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