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较清洁的猪栏可减少尿液和粪便污染，并降低氨气排放，改善卫生状况和室内空气质量。本研究旨在训练并鼓励猪只在指定的小区域内排尿，该区域被称为猪厕所（pig toilet），以实现更清洁的栏舍。该厕所设计通过安装于厕所地板下方的液体体积传感器自动检测排尿，并在猪于厕
较清洁的猪栏可减少尿液和粪便污染，并降低氨气排放，改善卫生状况和室内空气质量。本研究旨在训练并鼓励猪只在指定的小区域内排尿，该区域被称为猪厕所（pig toilet），以实现更清洁的栏舍。该厕所设计通过安装于厕所地板下方的液体体积传感器自动检测排尿，并在猪于厕所内排尿后给予食物奖励，以实现自动化训练。研究选用24头12周龄生长猪，在四个带有户外活动区的实验栏内进行为期4周的训练。其中两个栏配置开放式、易于进入的厕所，另两个栏配置带有隔板的封闭式厕所。所有厕所均位于舍内。训练期结束后，对各栏进行7天视频录像分析。在观察期第4天，猪只被允许进入户外活动区。研究人员共识别并分析了1040次排泄事件。结果表明，与封闭式厕所相比，开放式厕所的厕内排尿率（79%对54%）和排粪率（44%对17%）均更高。然而，封闭式厕所在提供奖励时可提供更好的保护，猪只间的顶替行为发生次数较低。开放户外活动区后，大部分排泄行为转移至户外区域。仅有2头猪表现出学会通过使用厕所排尿以获得食物奖励的迹象。大多数猪似乎并未学会使用厕所，部分猪只则学会了在未排泄的情况下获取奖励（即欺骗系统）。本研究初步表明，猪只有可能通过自动化方式被训练使用厕所。因此，厕所设计需进一步改进以提高可进入性并减少攻击性互动，同时奖励机制应可靠地惠及执行了目标行为的个体。
**《动物》期刊论文解读：基于自动化奖励系统的生长猪如厕训练初步研究**
**1. 研究背景与目的**
现代猪舍中，尿液中的尿素在粪便脲酶和地面细菌的作用下转化为氨气，导致猪舍氨排放量约占欧洲养猪业总排放量的一半，严重加剧土壤酸化和生态系统富营养化。从源头减少粪污污染面积是控制氨排放的首选策略。猪具有远离休息、采食和活动区域排泄的天性，若能引导猪只在限定的小面积区域（即“猪厕所”）内排泄，不仅可大幅缩小污染面积，还可减少漏缝地板面积，从而允许使用长秸秆等垫料，改善猪只活动与躺卧舒适度，并降低臭味排放。然而，以往研究虽已提出依靠声音、味道或奖励进行猪厕所训练的概念，但自动训练装置尚未获得成功验证，较封闭的如厕设计也因可进入性差、奖励发放时受同伴干扰等问题无法稳定发挥训练效果。为此，本研究在前期原型基础上进一步开发了开放式与封闭式两种自动猪厕所，旨在评估：①通过自动奖励排尿并结合人工奖励排粪，能否训练生长猪使用指定厕所，以及停止奖励后如厕行为是否消退；②开放与封闭式厕所结构对训练效果的影响；③开放户外活动区后，对厕所使用的影响。
**2. 研究的关键技术方法**
研究在荷兰某猪场于2021年冬季开展，选取24头约49.8 kg的长白猪，分4栏，每栏6头，公母均衡，设2栏开放式与2栏封闭式厕所。厕所装有基于电导率原理的液体体积传感器，可检测通过滤板进入集液容器的尿液；检测到约20 mL尿液后，处理器自动触发信号灯和螺旋送料器，发放葡萄糖与柠檬糖果混合物（约10 g）作为奖励。排粪由观察员在上午9:00-12:00手动触发奖励。训练持续4周，第4周通过BORIS软件进行7天视频行为学分析，记录排泄事件、奖励获取、厕所进出及时长，并对关闭/开放户外区和停奖前后的行为进行对比。此外还记录了气候数据、系统故障及奖励发放正误判次数。
**3. 主要研究结果**
*3.1 排泄频率与模式*
7天共记录361次排尿和679次排粪。白天排泄高峰出现在08:00-09:00、13:00-14:00和16:00-17:00，三个小时合计占白天排泄总量50%以上。母猪白天排尿频率显著高于公猪（4.6±1.7次对3.0±1.5次，p=0.03），排粪频率无显著性别差异。厕所平均访问时长为68±98秒，其中发生排泄时较长（116±184秒），未排泄时较短（53±75秒）。
*3.2 封闭式与开放式厕所：两种设计间的权衡*
开放式厕所的平均访问次数高于封闭式（12.3±8.1次/猪·白天对8.5±5.1次/猪·白天）；厕内排尿比例（79.2%对53.9%）和厕内排粪比例（44.4%对16.6%）也均高于封闭式。然而，封闭式厕所中奖励被同伴追赶、顶替或咬走的情况极少（1.5%），而开放式厕所达20%。封闭式厕所需经90度转弯进入，活动受限是访问次数低的主要原因；开放式厕所更易从躺卧区直接进入，但奖励发放时更容易发生位移竞争。两种设计在训练可进入性与奖励保护性上存在明显的权衡关系。
*3.3 开放户外活动区的影响*
从第4天中午开放户外活动区后，室内排尿由平均3.8±0.5次/猪·白天降至0.7±0.4次，厕内排尿由2.5±0.7次降至0.5±0.4次；室内排粪由8.4±1.4次降至0.1±0.1次，厕内排粪由2.5±1.5次降至0.1±0.1次。绝大多数排泄转向户外，说明户外是猪只更偏好的排泄区，奖励的强化作用难以抵消猪对特定排泄位置的强烈偏好。这也使得停止奖励后对两组排泄行为的对比效果因室内排泄量过低而不明确。
*3.4 个体猪只行为分析*
奖励获取数在各栏及个体间差异很大。在24头猪中仅2头猪（栏4的1号猪和栏2的4号猪，均位于开放式厕所栏）贡献了69%的厕内排尿，并在开放户外区后仍维持厕内排尿。当停止奖励后，栏2的4号猪厕所排尿减少，而奖励持续的栏4的1号猪厕内排尿仍保持。这提示这两头猪可能已建立排尿与奖励之间的关联，但样本量过小，仅为初步证据。
*3.5 排尿与排粪之间的时间间隔*
当户外区关闭时，共记录564个排尿-排粪事件对和236个排粪-排尿事件对。约80%的排粪发生在排尿后1小时内，而60%的排尿发生在排粪后1小时内；3分钟内发生另一种排泄的概率约30%。猪只通常在排尿奖励后平均116秒内已离开厕所，因此奖励排尿位置对排粪位置选择的影响可能有限。
**4. 讨论与结论**
讨论部分指出：①开放式厕所在训练获取期更具优势，而封闭式厕所能提供防止干扰的保护，建议未来可设计先开放后逐步围合的厕所结构；②厕所位置应设在猪只自然偏好排泄的地方，如户外区，若设在躺卧或采食区，偶然排泄太少难以触发强化；③系统可靠性需提高，本研究中16%的厕内排尿未被检测到，假阳性奖励126次，且高湿环境导致奖励粘连或延迟掉落，破坏了训练中的刺激-反应衔接；④部分猪只出现“欺骗行为”，如频繁查看食碗、追赶刚获奖励的同伴甚至撞击厕所隔板以获得残余奖励；⑤因奖励排尿对排粪间隔的直接影响不大，未来需要研发可同时自动检测并奖励排粪的装置。研究结论认为，生长猪存在被自动训练使用猪厕所的可能性，初步证据主要来自开放式厕所设计，但必须在提高可进入性、减少同伴位移干扰、确保奖励发放对目标个体的可靠性和排他性方面进一步改进厕所设计与系统性能。该研究由Zhenpeng Hu、Fei Xie、Marc Bracke、Chaoyuan Wang、Peter Groot Koerkamp和Andre Aarnink共同完成，发表于《animal》期刊。
