A dynamic programming model for optimising feeding and slaughter decisions regarding fattening pigs

Costs of purchasing new piglets and of feeding them until slaughter are the main variable expenditures in pig fattening. They both depend on slaughter intensity, the nature of feeding patterns and the technological constraints of pig fattening, such as genotype. Therefore, it is of interest to examine the effect of production technology and changes in input and output prices on feeding and slaughter decisions. This study examines the problem by using a dynamic programming model that links genetic characteristics of a pig to feeding decisions and the timing of slaughter and takes into account how these jointly affect the quality-adjusted value of a carcass. The model simulates the growth mechanism of a pig under optional feeding and slaughter patterns and then solves the optimal feeding and slaughter decisions recursively. The state of nature and the genotype of a pig are known in the analysis. The main contribution of this study is the dynamic approach that explicitly takes into account carcass quality while simultaneously optimising feeding and slaughter decisions. The method maximises the internal rate of return to the capacity unit. Hence, the results can have vital impact on competitiveness of pig production, which is known to be quite capital-intensive. The results suggest that producer can significantly benefit from improvements in the pig's genotype, because they improve efficiency of pig production. The annual benefits from obtaining pigs of improved genotype can be more than €20 per capacity unit. The annual net benefits of animal breeding to pig farms can also be considerable. Animals of improved genotype can reach optimal slaughter maturity quicker and produce leaner meat than animals of poor genotype. In order to fully utilise the benefits of animal breeding, the producer must adjust feeding and slaughter patterns on the basis of genotype. The results suggest that the producer can benefit from flexible feeding technology. The flexible feeding technology segregates pigs into groups according to their weight, carcass leanness, genotype and sex and thereafter optimises feeding and slaughter decisions separately for these groups. Typically, such a technology provides incentives to feed piglets with protein-rich feed such that the genetic potential to produce leaner meat is fully utilised. When the pig approaches slaughter maturity, the share of protein-rich feed in the diet gradually decreases and the amount of energy-rich feed increases. Generally, the optimal slaughter weight is within the weight range that pays the highest price per kilogram of pig meat. The optimal feeding pattern and the optimal timing of slaughter depend on price ratios. Particularly, an increase in the price of pig meat provides incentives to increase the growth rates up to the pig's biological maximum by increasing the amount of energy in the feed. Price changes and changes in slaughter premium can also have large income effects. Key words: barley, carcass composition, dynamic programming, feeding, genotypes, lean, pig fattening, precision agriculture, productivity, slaughter weight, soybeansLihasikojen ruokinnalla, teurastuksella ja perimällä on suuri vaikutus sianlihantuotannon kilpailukykyyn. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, miten ruokintateknologiassa, sikojen perinnöllisissä kasvuominaisuuksissa ja lihamarkkinoilla tapahtuvat muutokset vaikuttavat sikapaikan vuosituottoon, sikojen ruokintaan ja teurastuksen ajoitukseen. Tutkimuksessa käytettiin joustavaa dynaamisen ohjelmoinnin mallia, jolla optimoidaan sikojen ruokinta ja teurastus eri tilanteissa. Tutkimuksessa kehitetyn mallin tuottamilla ruokintasuosituksilla päästään korkeimpaan pääoman tuottoon sikapaikkaa kohden, mikä on pääomaintensiivisessä sikataloudessa yksi keskeisimmistä kilpailukykyä edistävistä tekijöistä. Tutkimuksessa käytetty optimointitapa on kansainvälisesti ottaen uusi sikatalouteen sovellettuna. Tutkimus pohjautuu MTT:ssä tehtyihin kasvukokeisiin, joissa selvitettiin sikojen syöntikykyä. Kokeen pohjalta simuloitiin perimältään erityyppisten sikojen kasvua ja eri ruokintavaihtoehtojen vaikutusta kasvuun ottamalla huomioon perimän, ruokinnan ja teurastuksen vaikutukset sian ruhon arvoon. Jäljiteltävänä oli muun muassa tuotantosikaloissa yleisesti käytetty kaksivaiheruokinta ja sikojen täsmäruokinta. Rehuna käytettiin ohran, soijarouheen ja aminohappotäydennyksen seosta, jonka määrä ja koostumus optimoitiin täsmäruokinnassa jokaiselle kasvatuspäivälle erikseen maksimoimalla sikapaikan tuotto. Eläinjalostuksella mittavat hyödyt Sikojen kasvuvaiheen mukaan tarkennettu täsmäruokinta nosti sikapaikan tuottoa noin kaksi euroa vuodessa. Suurimman kohennuksen tuottaja kuitenkin sai satsaamalla perimältään nopeakasvuisiin ja vähärasvaisiin porsaisiin. Ne voivat nostaa sikapaikan tuottoa yli 20 euroa vuodessa, verrattuna hidaskasvuisiin ja helposti rasvoittuviin sikoihin. Sianjalostuksen tuottavuusparannukset hyödyttävät sianlihan tuotantoa vuosittain jopa miljoonilla euroilla. Sikaloissa yleisesti käytetyllä liemiruokinnalla sikojen ruokintaa on teknisesti mahdollista tarkentaa niiden kasvuvaiheen mukaan jopa päivittäin. Tutkimustulosten mukaan tuottajan kannattaakin ryhmitellä lihasiat tasoryhmiin, joiden yksilöllistä ruokintaa muutetaan jatkuvasti noin sadan päivän pituisen kasvatuskauden aikana. Siat voidaan jakaa ryhmiin sukupuolen, rehun syöntikyvyn ja ruhon rasvoittumisherkkyyden perusteella. Jos sikaerän sisällä on suurta perinnöllistä vaihtelua, kuten usein on, perimän mukainen ruokinta ja teurastus voi tuottaa useita lisäeuroja vuodessa per sikapaikka. Hyötyjä tuottaa erityisesti sikojen teuraslaadun tasaantuminen. Näin saatava tuotonlisä on merkittävä, kun sikalassa on satoja tai tuhansiakin sikapaikkoja. Paljon valkuaista ja vähän energiaa tuo laatulisää Tulokset osoittavat, että lihasialle kannattaa antaa rajoitetusti energiaa, mutta riittävästi valkuaista sen biologisen enimmäispäiväkasvun saavuttamiseksi. Näin sika kasvaa lihaksikkaaksi ja vähärasvaiseksi, jolloin teurastamo maksaa ruhosta laatulisää. Tulosten mukaan lihan hinnoittelulla voidaan ohjata lihan tarjontaa tehokkaasti, sillä vähärasvaisen tai painavan ruhon tuottaminen vaatii pitkän kiertoajan. Lisäksi tuottajat näyttävät hyötyvän lihan laatuhinnoittelun kannustavista ominaisuuksista enemmän täsmäruokintaa kuin perinteistä kaksivaiheruokintaa käyttäessään