欒冬梅，趙 靖，馮春燕，馬春宇，黃增援，樊金勇

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，哈爾濱 150030；2.五九七農(nóng)場(chǎng)畜牧科，黑龍江 雙鴨山 155610）

空氣溫度是溫?zé)岘h(huán)境的重要因素，也是影響肉牛生產(chǎn)水平的主要環(huán)境因素。牛舍內(nèi)的溫?zé)岘h(huán)境既受外界天氣條件的影響，也受牛舍本身的結(jié)構(gòu)、外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱能力、牛舍的通風(fēng)換氣狀況、日常的飼養(yǎng)管理等方面的影響，而牛舍的溫?zé)岘h(huán)境直接關(guān)系到空氣質(zhì)量環(huán)境。有關(guān)黑龍江省肉牛舍冬季環(huán)境的系統(tǒng)研究還未見報(bào)道，肉牛舍的設(shè)計(jì)還缺乏可參考的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。為了解黑龍江省冬季育肥牛舍的環(huán)境狀況，對(duì)兩個(gè)規(guī)模化肉牛育肥基地具有代表性的四棟育肥牛舍的溫?zé)岘h(huán)境及CO2濃度進(jìn)行了測(cè)定與分析，目的是為今后肉牛舍的設(shè)計(jì)及飼養(yǎng)管理方式的改進(jìn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 測(cè)定對(duì)象

測(cè)定牛舍位于北緯 46°23′～46°49′，東經(jīng) 131°47′～132°45′的區(qū)域內(nèi)，座北朝南，屋頂為雙坡式。A型牛舍和B型牛舍夏季為開放式牛舍，冬季為密閉式牛舍，即夏季南北墻壁敞開，底部?jī)H有300 mm高的矮墻，冬季時(shí)南北墻壁的敞開部分均用單層塑料膜密封。

A型牛舍是檐口下高度為3 400 mm的高舉架舍，A型牛舍的長(zhǎng)度和寬度分別為60 000和12 000 mm，屋頂由木屋架、40 mm厚的擠塑板和0.35 mm厚的彩鋼板構(gòu)成。育肥牛為對(duì)尾式拴系飼養(yǎng)，舍內(nèi)飼養(yǎng)120頭育肥牛，每頭牛占地面積6.0 m2。沿屋脊設(shè)有6個(gè)管徑500 mm×400 mm、高出屋脊700 mm、0.35 mm厚的單層彩鋼板制作的排氣管。

B型牛舍是檐口下高度為2 800 mm的低舉架舍，其它方面與A型牛舍相同。

C型牛舍為有窗密閉式彩鋼保溫板結(jié)構(gòu)牛舍，該牛舍墻壁和屋頂均為100 mm厚的彩鋼保溫板，牛舍長(zhǎng)85 000 mm，寬12 000 mm，檐口下高度3 450 mm，南北墻壁上設(shè)有高1 400 mm的通長(zhǎng)塑鋼窗，育肥牛為對(duì)頭式拴系飼養(yǎng)，舍內(nèi)飼養(yǎng)170頭育肥牛，每頭牛占地面積6.0 m2。沿屋脊設(shè)有17個(gè)管徑400 mm×400 mm、高出屋脊 300 mm、0.35 mm厚的單層彩鋼板制作的排氣管。

D型牛舍為半開放式磚混結(jié)構(gòu)牛舍，牛舍的北側(cè)、東側(cè)和西側(cè)墻壁均為370 mm的磚混結(jié)構(gòu)，南側(cè)墻壁底部為高1 400 mm、厚370 mm的磚混結(jié)構(gòu)，上部夏季敞開、冬季用單層塑料膜密封；屋頂為木屋架上覆蓋0.35 mm厚單層彩鋼板；牛舍長(zhǎng)85 000 mm，寬11 000 mm，檐口下高度3 000 mm。育肥牛為小群飼養(yǎng)，舍內(nèi)飼養(yǎng)150頭育肥牛，每頭牛占地面積6.2 m2。沿屋脊設(shè)有5個(gè)管徑400 mm×400 mm、高300 mm、0.35 mm厚單層彩鋼板制作的排氣管。

1.2 測(cè)定時(shí)間

試驗(yàn)于2009年12月25日～2010年1月10日進(jìn)行，其中2009年12月29日～2010年1月1日正式測(cè)定A和B型舍，2010年1月2日～1月5日正式測(cè)定C和D型舍。

1.3 測(cè)定方法及主要儀器

在牛舍長(zhǎng)軸上均勻地選擇5個(gè)剖面，在每個(gè)剖面的屋頂、墻壁和地面上均勻地選擇10～16個(gè)點(diǎn)，用TI110-E便攜式熱輻射測(cè)溫儀測(cè)定各點(diǎn)的表面溫度。在牛舍長(zhǎng)軸上選擇5個(gè)剖面，每個(gè)剖面的通道上選擇3個(gè)點(diǎn)，每點(diǎn)距離地面1.0 m處測(cè)定氣流速度和空氣中的CO2濃度。風(fēng)速用TY-9900數(shù)字微風(fēng)儀測(cè)定，CO2濃度用Telaire7001 CO2分析儀測(cè)定。在牛舍中央通道上均勻選擇兩點(diǎn)，每點(diǎn)距離育肥牛背部高度處懸掛ZDR-20智能溫濕度記錄儀，連續(xù)記錄3 d牛舍內(nèi)的溫度和相對(duì)濕度情況。

1.4 飼養(yǎng)管理

育肥牛飼糧的組成為玉米秸稈微貯、整穗玉米酒糟、精料補(bǔ)充料等。飼槽兼作水槽，育肥牛每天飼喂2次，精料補(bǔ)充料定量飼喂，粗飼料自由采食，每次飼喂1 h后飲水。每天人工清糞1次。

2 結(jié)果與分析

2.1 測(cè)試期間的天氣情況

牛舍環(huán)境測(cè)試期間的天氣情況見表1。由表1可知，2009年12月29日～2010年1月1日的平均氣溫為－24.2℃，2010年1月2日～1月5日的平均氣溫為－18.7℃，即A和B型舍環(huán)境測(cè)定期間平均氣溫比C和D型舍環(huán)境測(cè)定期間平均氣溫低5.5℃。

2.2 不同類型牛舍的環(huán)境情況

不同類型牛舍的內(nèi)表面溫度、氣流速度和CO2濃度見表2，不同類型牛舍內(nèi)表面溫度的分布見圖1。

從表2和圖1可知，在A和B型舍環(huán)境測(cè)定期間平均氣溫比C和D型舍環(huán)境測(cè)定期間平均氣溫低5.5℃的情況下，A型舍內(nèi)表面溫度的平均值最高，為-4.7℃；其次是B型舍，為-4.9℃；C型舍處于第三位，為-6.7℃；D型舍最低，為-16.7℃。而且，不同類型牛舍內(nèi)表面的溫度變化較大，A、B、C和D型舍內(nèi)表面溫度的差值分別為15.2、13.8、8.8和3.6℃，相應(yīng)的變異系數(shù)分別為89.36%、43.35%、32.59%和8.78%，即內(nèi)表面溫度越高的牛舍，溫差越大。

表1 測(cè)試期間的天氣情況Table 1 Weather report during experiment

表2 不同類型牛舍內(nèi)表面溫度、氣流速度和CO2濃度Table 2 Internal surface temperature,air velocity and CO2concentration for different type beef house

圖1 不同類型牛舍內(nèi)表面溫度的分布（℃）Fig.1 Profile of internal surface temperature for different types beef house

由圖1還可以發(fā)現(xiàn)，A、B和C型舍內(nèi)表面溫度的最高值都是出現(xiàn)在牛床的位置、而未出現(xiàn)在屋頂?shù)膬?nèi)表面，最低值都是出現(xiàn)在墻壁處，即A和B型舍的單層塑料膜處、C型舍的窗戶處。從表2可知，A、B、C和D型舍的氣流速度分別為0.02、0.02、0.03和0.04 m·s-1，空氣中CO2濃度分別為7 399、6 063、3 207 和 1 414 mg·m-3；即內(nèi)表面溫度越高的牛舍，氣流速度越小，CO2濃度越高。

不同類型牛舍24 h空氣溫度和相對(duì)濕度的變化見圖2。對(duì)24 h空氣溫度變化的計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)，A、B和C型舍24 h空氣溫度高于0℃的時(shí)間分別為89.8%、95.8%和50.0%，而D型舍24 h所有的空氣溫度都在-8.7℃以下。對(duì)牛舍24 h空氣溫度的計(jì)算還發(fā)現(xiàn)，A型牛舍24 h空氣平均溫度最高，為2.3℃；B型牛舍次之，為1.0℃；C型牛舍位居第三為－0.6℃；而D型牛舍最低，為-11.2℃。從圖2還可以發(fā)現(xiàn)，A、B和D型舍都是白天氣溫高，晚上氣溫低，而C型舍與之相反，白天氣溫低，晚上氣溫高。A、B、C和D型舍24 h空氣相對(duì)濕度的平均值分別為94.3%、99.4%、99.9%和78.8%。

圖2 不同類型牛舍空氣溫度和相對(duì)濕度的變化Fig.2 Change of air temperature and relative humidity for different type beef house

綜上所述，在四種類型的牛舍中，D型牛舍的空氣質(zhì)量雖然最好，但其過低的舍溫使得其綜合環(huán)境在四種類型牛舍中最差。在其他三種類型牛舍中，A型舍的溫度最高、相對(duì)濕度最低、CO2濃度最高；B型舍的各項(xiàng)指標(biāo)居中；C型舍溫度最低、相對(duì)濕度最高、CO2濃度最低。

3 討論與結(jié)論

3.1 不同類型牛舍保溫隔熱能力的分析

從試驗(yàn)的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同類型牛舍的內(nèi)表面溫度和空氣溫度都有較大的差異。出現(xiàn)這種情況的主要原因是牛舍外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)成材料不同。A和B型舍屋頂?shù)谋夭牧嫌玫亩际菙D塑板，南側(cè)墻壁和北側(cè)墻壁僅由單層塑料膜構(gòu)成，C型舍屋頂和墻壁的保溫材料用的都是100 mm厚的苯板，D型牛舍的墻壁是370 mm厚的磚混結(jié)構(gòu)、屋頂沒加任何保溫材料，僅由木屋架和0.35 mm厚單層彩鋼板構(gòu)成。苯板和擠塑板的導(dǎo)熱系數(shù)分別為0.042和0.028 W·m-1·K-1。苯板是由可發(fā)性聚苯乙烯珠粒經(jīng)過預(yù)發(fā)、熟化、成型、烘干和切割等制成[1]。擠塑板是絕熱用擠塑聚苯乙烯泡沫塑料板的簡(jiǎn)稱，它是以聚苯乙烯樹脂輔以聚合物在加熱混合的同時(shí)，注入催化劑，而后擠塑壓出連續(xù)性閉孔發(fā)泡的環(huán)保節(jié)能型泡沫塑料板[2]。與苯板材相比，擠塑板是第三代硬質(zhì)發(fā)泡保溫材料，它的生產(chǎn)工藝較苯板更簡(jiǎn)化，其保溫性能、使用壽命、機(jī)械性能、抗壓性能、防水性能都優(yōu)于苯板，是目前市場(chǎng)公認(rèn)的最佳保溫材料[3]。本次試驗(yàn)結(jié)果也表明，在非常潮濕的育肥牛舍環(huán)境中，采用擠塑板作屋頂保溫的A和B型舍，內(nèi)表面溫度的平均值比C型舍高2.0和1.8℃，比D型舍高12.0和11.8℃，這說明，100 mm厚苯板的保溫效果不如4 mm厚的擠塑板，在非常潮濕的育肥牛舍環(huán)境中，擠塑板是一種良好的保溫隔熱材料。

研究發(fā)現(xiàn)，A、B和C型舍內(nèi)表面溫度的最高值都是出現(xiàn)在牛床的位置、未出現(xiàn)在屋頂?shù)膬?nèi)表面，這是與肉牛休息時(shí)大部分時(shí)間趴窩在牛床上，牛的體熱不斷傳導(dǎo)給牛床，而水泥地面的牛床有較大的蓄熱性有關(guān)[4]。A、B和C型舍內(nèi)表面溫度的最低值都是出現(xiàn)在墻壁處，即A和B型舍的單層塑料膜處、C型舍的窗戶處，因此，有必要將A和B型舍的單層塑料膜換成雙層充氣膜，以減少通過墻壁部分的散熱和墻壁對(duì)牛的冷輻射，由此可使牛舍的氣溫進(jìn)一步提高、也可以進(jìn)一步加大牛舍的通風(fēng)量。

3.2 不同類型牛舍通風(fēng)換氣能力的分析

從不同類型牛舍溫度、氣流速度和CO2濃度等數(shù)據(jù)的分析可以發(fā)現(xiàn)，氣溫越高的牛舍，氣流速度越低、空氣中CO2濃度越高。這除與牛舍本身的保溫隔熱能力有關(guān)，與牛舍的通風(fēng)換氣能力有著密切的關(guān)系。試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，A和B型舍的封閉最嚴(yán)，牛舍的換氣不足，C型舍居中，D型舍封閉最松，牛舍的換氣最充分。這同時(shí)也說明，畜舍冬季的保溫與通風(fēng)是一對(duì)突出的矛盾，保溫是以限制通風(fēng)換氣、犧牲牛舍的空氣質(zhì)量為代價(jià)的。其根本原因是牛舍外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫能力不夠，導(dǎo)致舍溫較低，而為了保溫，就過度地限制牛舍的通風(fēng)換氣，從而導(dǎo)致牛舍空氣幾乎飽和、CO2濃度嚴(yán)重超標(biāo)[5]；其次，由于牛舍的通風(fēng)換氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)不完善，牛舍未設(shè)專用進(jìn)氣口、排氣管管徑太小、高度太低、未設(shè)保溫層等也致使冬季通風(fēng)換氣系統(tǒng)的作用非常有限。

溫度對(duì)育肥牛的影響固然重要[6]，但在低溫條件下，不能忽視高濕對(duì)育肥牛的危害。牛舍空氣濕度近乎飽和的狀態(tài)使牛的被毛非常潮濕，保暖能力大為下降；同時(shí)，近乎飽和的空氣在低溫的牛舍內(nèi)表面、特別是墻壁上結(jié)了20～50 mm厚的冰霜，這也會(huì)加大環(huán)境對(duì)牛的冷輻射。由于濕冷比干冷對(duì)牛的危害更大，因此，在今后的肉牛舍環(huán)境控制中，對(duì)于相對(duì)較為耐寒的育肥牛來說，可以考慮適當(dāng)降低對(duì)牛舍溫度的要求，兼顧保溫與通風(fēng)兩方面的需求，在搞好牛舍防寒保溫的基礎(chǔ)上，重視牛舍的通風(fēng)換氣設(shè)計(jì)，降低濕冷和污濁空氣對(duì)育肥牛的危害。

牛舍的環(huán)境質(zhì)量不但與牛舍的設(shè)計(jì)有關(guān)，還與牛舍日常的環(huán)境管理密切相關(guān)。本次試驗(yàn)中測(cè)定的C型舍，一方面因?yàn)橥忾T在清糞、進(jìn)料等生產(chǎn)過程中，大部分時(shí)間都敞開而使舍內(nèi)熱量流失，導(dǎo)致該舍白天氣溫低、晚間氣溫高，另一方面由于該舍沒有設(shè)置專用糞尿溝，加上糞尿清除不及時(shí)，糞尿在牛床上流淌而形成大面積的蒸發(fā)面，增加了糞尿水分的蒸發(fā)，形成了舍內(nèi)空氣中CO2濃度雖低、但濕度很高的環(huán)境狀況。

對(duì)黑龍江省不同類型牛舍環(huán)境狀況測(cè)定和分析結(jié)果表明，黑龍江省冬季的肉牛舍普遍存在著氣溫低、濕度高、空氣質(zhì)量差等問題。造成這些問題的原因：①牛舍外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫能力不夠；②其次是通風(fēng)換氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)不完善；③育肥牛舍冬季的環(huán)境管理措施不力。因此，加強(qiáng)牛舍外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱設(shè)計(jì)，完善牛舍通風(fēng)換氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與管理，解決好牛舍保溫與通風(fēng)的矛盾仍然是改善冬季牛舍環(huán)境問題的關(guān)鍵所在。采用擠塑板為屋頂保溫材料、冬季用塑料膜封閉墻壁的敞開部分的高舉架開放式牛舍是四種類型牛舍中綜合環(huán)境最好的牛舍，也是適合黑龍江省氣候特點(diǎn)的一種育肥牛舍；如果冬季將開放式牛舍墻壁的敞開部分由單層塑料膜封閉改為雙層充氣膜封閉，設(shè)置有保溫層的排氣管，加大排氣管的管徑，增加排氣管高出屋脊的高度，使排氣管向屋頂或天棚下延伸500～1 000 mm，將進(jìn)一步提高牛舍外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱能力和通風(fēng)換氣效果，有利于育肥牛舍環(huán)境的進(jìn)一步改善。

[1] 姜勇,汪錫鋒.再生可發(fā)性聚苯乙烯工藝研究[J].塑料工業(yè),1993(1):26-30.

[2] 李東光.實(shí)用保溫密封制品配方手冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2009:15-20.

[3] 周玉冰，趙斯堅(jiān)，尉紅俠.擠塑板與苯板的對(duì)此[J].房材與應(yīng)用，2005，33(3):37,48.

[4] 東北農(nóng)學(xué)院.家畜環(huán)境衛(wèi)生學(xué)[M].2版.北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,1998:153-154.

[5] 中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)部發(fā)布.NY/T 388畜禽場(chǎng)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.2000.

[6] 黃昌澍.家畜氣候?qū)W[M].江蘇:江蘇科學(xué)技術(shù)出版社,1989:284.