基于传感器的分析方法：研究处于初次许可准备阶段的年轻温血种马的行为时间分配

《Applied Animal Behaviour Science》：Sensor-based analysis of behaviour time budgets in young warmblood stallions entering initial preparation for licensing

本研究利用活动传感器和深度神经网络分析29匹2岁温血种马在群养与单养系统下的行为模式差异，涵盖进食、休息、活动等行为及不同季节（6-8月与10-12月）的影响。结果显示群养马活动同步性更强，日间活动时间占比显著高于单养马（P<0.01），且冬季单养马静止时间增加可能与日照缩短相关。结论证实群养系统通过增强社交互动和空间利用提升马匹福利，传感器技术为行为量化提供有效工具。

　　
该研究聚焦于评估年轻温血种马在不同饲养系统（集体饲养与单独马厩）及季节（夏季与冬季）下的行为模式与时间分配差异，通过传感器技术结合深度神经网络分析，为优化马匹福利管理提供科学依据。

### 研究背景与核心问题
传统上，评估马匹行为模式主要依赖人工视频观察，存在主观性强、数据采集不连续等问题。近年来，传感器技术因其客观性和持续监测优势，已在动物行为研究中广泛应用。然而，关于集体饲养与单独饲养对成年马行为同步性及时间分配的影响仍存在争议。特别是种马在准备 licensing（种马执照评估）阶段的特殊需求，使其成为研究行为适应性的理想对象。

研究团队针对24-30月龄的种马（29匹样本）展开为期12周的跟踪实验，重点考察：
1. 集体饲养与单独马厩对行为时间分配的影响
2. 季节变化（6-8月 vs. 10-12月）对行为模式的调节作用
3. 深度学习模型在动物行为识别中的适用性

### 关键发现与数据分析
#### （一）基础行为时间分配
所有马匹均符合典型物种行为模式：约50%时间用于进食，30-38%休息，14-18%活跃。但存在显著组间差异：
- **进食行为**：T1-Group（集体饲养夏季组）与T1-Ind（单独马厩夏季组）日均进食时间（51%）显著高于T2-Ind（冬季单独组，45%），可能与冬季光照缩短（5-7小时 vs 夏季9-10小时）导致的采食效率下降相关。
- **休息行为**：集体饲养马匹（T1-Group）日均休息时间（30%）显著低于单独组（T1-Ind 35%，T2-Ind 38%），但冬季组休息时间增加可能与低温导致的能量保存机制有关。
- **运动行为**：集体饲养马匹在户外活动时间（日均18%）显著高于单独组（14-17%），且存在更强的群体同步运动行为（相关系数达0.84）。

#### （二）空间场景行为差异
1. **马厩环境**：
- 集体饲养马匹表现出更强的社会互动特征，其进食、休息和运动行为的相关系数（r）分别达到0.83、0.86和0.84，显著高于单独组（0.47-0.57）
- 独立马厩马匹日均站立警觉行为（SAL）达5%，高于集体组（3%），可能与空间限制导致的焦虑有关

2. **运动场行为**：
- 集体组日均活动距离（905米/小时）仅为单独组的52%（1429-1754米/小时），表明空间限制会显著降低马匹自主运动量
- 独立组马匹站立警觉时间（5%）是集体组的1.67倍，说明个体化饲养易引发持续性紧张状态

#### （三）季节效应分析
冬季组（T2-Ind）表现出：
- 进食时间减少15%，与冬季日照时间缩短（平均减少4小时）及采食效率下降相关
- 立体休息时间增加8%，可能与低温环境下的代谢调节有关
- 站立警觉行为达5%，显著高于夏季组（3%），反映季节变化对神经内分泌系统的影响

### 技术创新与应用价值
研究采用ActiGraph GT9X Link活动传感器与GNSS定位器的组合监测方案：
1. **传感器配置**：佩戴于颈部位置的三轴加速度计与高精度GPS记录器，实现每秒50次采样
2. **行为识别算法**：基于深度学习的神经网络模型（DNN）可区分12种细分行为（如Eating from ground, Recumbency等），分类准确率达98.7%
3. **同步性分析**：采用皮尔逊相关系数评估群体行为同步性，发现集体饲养组的行为同步指数（r）较单独组提高42%

该技术方案成功解决了传统行为记录法中存在的以下问题：
- 长时间监测的疲劳问题（单次连续监测达24小时）
- 空间移动的轨迹追踪精度（GPS定位误差<5米）
- 细微行为识别（如鼻地面触行为识别准确率91.3%）

### 福利管理启示
研究为马匹饲养管理提供重要参考：
1. **空间设计标准**：
- 集体饲养密度建议≤3匹/200㎡，可维持行为同步性指数＞0.7
- 单独马厩需配置≥3.6×4.3㎡空间，并增加30%外活动时间

2. **光照调控策略**：
- 冬季日照不足时，集体饲养可维持日均进食时间＞45%
- 需增加夜间照明（建议照度100-200lux）以补偿光照缺失

3. **运动干预方案**：
- 集体组每日需保证≥2小时自由运动（建议分区运动场≥42×55米）
- 单独组可通过智能马厩系统（自动门+环境传感器）模拟群体行为

### 研究局限与展望
当前研究存在以下局限性：
1. 缺乏冬季集体饲养组（T2-Group）对照，难以量化季节与饲养系统的交互效应
2. 未记录社交互动细节（如打斗、舔毛等），可能影响行为同步性评估
3. 气温数据未纳入分析，需结合热成像技术监测体温调节行为

未来研究可拓展方向：
- 开发多模态传感器融合系统（整合体温、汗液成分监测）
- 建立行为同步性分级标准（建议参考ISO 34401动物福利评价体系）
- 研究行为模式与种马繁殖性能的关联性（如精子质量与运动同步性）

### 结论
本研究证实：
1. 集体饲养可通过增强社会互动（相关系数提升42%）改善种马福利状态
2. 季节光照差异（6-10小时）可导致采食行为时间波动达15%
3. 深度学习模型在行为识别中展现出优于传统算法（准确率提升23%）的技术优势

建议在实际应用中采用"季节适应性饲养方案"：夏季集体饲养密度控制在2.5匹/200㎡，冬季单独饲养需配备自动光照系统（每日补充≥4小时光照），并保证每日≥3小时自由运动时间。该研究成果已通过德国动物实验伦理委员会（AZ:2347-05-2022-G）审核，为欧洲温血种马标准化饲养提供了新的技术规范。