孟妍君，秦仕達(dá)，趙 靖，欒冬梅

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱150030）

犢牛自身免疫機(jī)制不健全，組織器官?zèng)]有發(fā)育完善，對(duì)外界的適應(yīng)能力弱，因而為犢牛提供適宜的畜舍類型和生活環(huán)境，有利于提高犢牛的健康水平，減少犢牛的發(fā)病率及死亡率。但是，目前許多奶牛場(chǎng)仍采用群養(yǎng)群飼的粗放式管理，犢牛舍飼密度大，管理困難，如果墊草更換、糞污清理不及，造成舍內(nèi)濕度過大、有害氣體及致病微生物濃度過高等問題。為了更有效地管理犢牛，避免犢牛之間相互舔舐，造成交叉感染，采用單欄飼養(yǎng)的新型犢牛島來培育犢牛，有利于飼養(yǎng)員觀察每頭犢牛的情況，以保障犢牛的福利［1］。一般的犢牛島為開放式，島內(nèi)溫度與外界氣溫相差不大，導(dǎo)致犢牛島在寒冷地區(qū)的冬季無法使用。陳晨［2］針對(duì)黑龍江省冬季的氣候特點(diǎn)，采用保溫材料制作了一種密閉型保溫犢牛島，雖然犢牛島內(nèi)的環(huán)境指標(biāo)和犢牛的生長性能優(yōu)于傳統(tǒng)犢牛舍，但差異均未達(dá)到顯著水平。趙靖等［2］對(duì)密閉型犢牛島做了改進(jìn)，為犢牛島增設(shè)了運(yùn)動(dòng)場(chǎng)，并將運(yùn)動(dòng)場(chǎng)用雙層塑料膜覆蓋以提高犢牛島的溫度。雖然在平均氣溫為-28.6℃的天氣條件下，犢牛島休息區(qū)的氣溫達(dá)到-1.0℃，但由于通風(fēng)不良，犢牛島內(nèi)的空氣質(zhì)量較差，而且生產(chǎn)操作困難。因此，寒冷地區(qū)犢牛島的設(shè)計(jì)仍需改進(jìn)。

利用溫室效應(yīng)提高環(huán)境溫度的日光溫室最早出現(xiàn)設(shè)施園藝中，早在1954年，日本就開始在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用聚乙烯（PVC）薄膜和太陽輻射能，保證蔬菜作物在冬季能正常生長發(fā)育［3］。20世紀(jì)80年代末，有學(xué)者提出將日光溫室技術(shù)應(yīng)用到畜禽養(yǎng)殖業(yè)中，利用太陽能提高舍溫。據(jù)王春香［4］報(bào)道，在飼養(yǎng)管理沒有調(diào)整的情況下，僅將牛舍改造成日光增溫畜舍，單產(chǎn)水平較上年提高10%，原因是減少冷熱應(yīng)激對(duì)奶牛造成的影響。董紅敏等［5］對(duì)塑料暖棚舍的使用效果進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，使用暖棚畜舍可使舍溫提高10～20℃。

將犢牛島設(shè)置在溫室型犢牛舍內(nèi)，可以使?fàn)倥u應(yīng)用在更加寒冷的地區(qū)。本研究通過測(cè)定不同氣溫條件下溫室型犢牛舍的溫?zé)岘h(huán)境，為今后溫室型犢牛舍的設(shè)計(jì)及應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與時(shí)間

溫室型犢牛舍位于哈爾濱市某奶牛場(chǎng)，于2011年12月20日到2012年3月20日，對(duì)溫室型犢牛舍內(nèi)的空氣溫度、相對(duì)濕度、空氣速度和有害氣體濃度進(jìn)行測(cè)定。

1.2 溫室型犢牛舍

溫室型犢牛舍坐北朝南、向東偏轉(zhuǎn)10°，舍長18.15 cm，寬6.2 m，屋脊高度為3.5 m。犢牛舍前側(cè)采用雙層塑料膜，兩層膜之間的距離為0.2 m，屋頂后坡采用雙層彩鋼板中間夾0.12 m厚的聚苯乙烯泡沫板，端墻與后側(cè)墻體均采用無機(jī)玻璃鋼保溫板，玻璃鋼保溫板中間夾0.2 m厚的聚苯乙烯泡沫板作為保溫材料。另外，在犢牛舍的后墻外設(shè)置了0.5 m厚、1.8 m高的草垛。采用流入排出式的自然通風(fēng)，通風(fēng)換氣系統(tǒng)包括設(shè)置在兩側(cè)端墻上的進(jìn)氣口和屋脊上的排氣管，進(jìn)氣管和排氣管的框架均由角鋼焊接而成，管的保溫材料是彩鋼板中間夾5 cm厚的苯板。溫室型犢牛舍內(nèi)設(shè)置10個(gè)犢牛島，采用單列式布置。島內(nèi)鋪設(shè)10 cm左右厚的墊草。

1.3 溫室型犢牛舍的環(huán)境管理

犢牛舍前側(cè)的塑料膜部分由棉被覆蓋，采用電動(dòng)卷簾機(jī)控制棉簾的卷起和放下。試驗(yàn)期間晴天時(shí)棉簾卷起時(shí)間為8∶00～14∶30，陰天時(shí)棉簾卷起時(shí)間為10∶00～13∶00。根據(jù)每天的天氣情況調(diào)整進(jìn)氣管、排氣管內(nèi)調(diào)節(jié)板的開啟時(shí)間和角度以控制犢牛舍的通風(fēng)量，進(jìn)而控制犢牛舍內(nèi)的溫度、濕度和空氣質(zhì)量。

1.4 犢牛舍環(huán)境測(cè)定指標(biāo)與方法

1.4.1 空氣溫度、相對(duì)濕度和風(fēng)速的測(cè)定 通過查詢中國天氣網(wǎng)，記錄試驗(yàn)期間當(dāng)?shù)孛刻煺c(diǎn)的空氣溫度、空氣濕度和氣流速度。

利用溫濕度自動(dòng)記錄儀（LGR-WSD20），測(cè)定試驗(yàn)期間溫室型犢牛舍的空氣溫度和相對(duì)濕度。將溫濕度記錄儀放置在犢牛島運(yùn)動(dòng)區(qū)內(nèi)，感應(yīng)探頭位于犢牛背部高度，以此代表溫室型犢牛舍的空氣溫度和空氣濕度。溫濕度記錄儀數(shù)據(jù)采集的間隔為1.0 h。

利用熱球式電風(fēng)速計(jì)（QDF-2B），在溫室型犢牛舍距離地面1.2 m處均勻選擇9點(diǎn)，于每日的07∶00、13∶00和19∶00，測(cè)定氣流速度，以其平均值代表舍內(nèi)的氣流速度。

對(duì)試驗(yàn)期間外界空氣溫度的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，日平均氣溫最低為-22℃，日平均氣溫最高為2℃。通過對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，可以獲取外界天氣晴朗、日平均氣溫分別為（-20±1）、（-15±1）和（-10±1）℃天氣條件下，溫室型犢牛舍的空氣溫度、相對(duì)濕度和氣流速度的變化情況。統(tǒng)計(jì)過程中，每種天氣條件下選取3 d的數(shù)據(jù)，并以其平均值代表溫室型犢牛舍的空氣溫度、相對(duì)濕度和氣流速度。

1.4.2 有害氣體的測(cè)定 利用便攜式二氧化碳分析儀（Telaire7001）測(cè)定犢牛舍中CO2濃度。在溫室型犢牛舍的長軸上均勻選擇3個(gè)剖面，每個(gè)剖面的通道上均勻選擇3個(gè)點(diǎn)，距牛床表面0.5 m處測(cè)定CO2濃度。利用采樣器（BCY-Ⅱ）、NH3檢氣管（105SD）和H2S檢氣管（120SE）測(cè)定犢牛舍中NH3和H2S濃度，測(cè)定位置與CO2測(cè)定位置相同。（-20±1）、（-15±1）和（-10±1）℃三種外界溫度下，選取3 d數(shù)據(jù)，以平均值代表所測(cè)氣體濃度。

1.4.3 透光率測(cè)定 采用數(shù)字照度計(jì)（ST-80）測(cè)定溫室型犢牛舍內(nèi)的光照強(qiáng)度，并計(jì)算溫室型犢牛舍的透光率。在溫室型犢牛舍的飼喂通道上均勻選擇5個(gè)點(diǎn)，測(cè)定位點(diǎn)距離塑料膜1.0 m、距地面1.2 m。測(cè)量時(shí)若發(fā)現(xiàn)測(cè)定點(diǎn)處于陰影下，可以該點(diǎn)為圓心，在直徑0.5 m的圓周范圍內(nèi)作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整［5］。在舍外選擇周圍無遮擋物的空地，測(cè)定與犢牛舍內(nèi)測(cè)定點(diǎn)平行且等高處的照度。選擇晴朗的天氣進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定時(shí)間為9∶00～14∶00，每隔1 h測(cè)量一次，以各點(diǎn)的平均值代表溫室型犢牛舍的透光率。

1.5 數(shù)據(jù)處理

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用使用Excel 2003進(jìn)行整理、制圖和統(tǒng)計(jì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫室型犢牛舍空氣溫度和相對(duì)濕度

根據(jù)中國天氣網(wǎng)提供的數(shù)據(jù)，連續(xù)記錄了3個(gè)月環(huán)境測(cè)定期間的天氣條件，測(cè)定期間外界空氣溫度最低值為-27℃，最高為6℃，平均氣溫為-13.7℃，其中環(huán)境溫度為（-20±1）、（-15±1）和（-10±1）℃時(shí)的天氣條件見表1。

表1 犢牛舍環(huán)境測(cè)定的天氣條件Table 1 Weather condition measured in the calf barn

不同外界氣溫條件下犢牛舍空氣溫度的變化見圖1。由圖1可知，當(dāng)外界平均氣溫為（-10±1）℃時(shí)，溫室型犢牛舍全天的空氣溫度均高于0℃，最高溫度達(dá)到17.0℃，平均為6.7℃；外界平均氣溫為（-15±1）℃時(shí)，舍內(nèi)24 h空氣的最高溫度為16.5℃，最低溫度為-4.1℃，平均2.1℃；外界平均氣溫為（-20±1）℃時(shí)，舍內(nèi)全天最高空氣溫度為13.9℃，最低溫度為-6.8 ℃，平均溫度為-0.6℃。不同外界氣溫下，犢牛舍內(nèi)的溫度變化趨勢(shì)一致，均表現(xiàn)為從8∶00開始，犢牛舍氣溫開始上升，13∶00～14∶00期間，氣溫達(dá)到最高值，隨后氣溫下降，大約第二天凌晨6∶00舍溫達(dá)到最低值。所不同的是，外界氣溫為（-10±1）℃時(shí)，犢牛舍增溫快，降溫緩，舍溫波動(dòng)幅度小于（-15±1）℃和（-20±1）℃時(shí)。而試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，即使外界氣溫在（-20±1）℃條件下，舍溫低于-5℃的時(shí)間也只持續(xù)了4～5 h。

圖1 外界平均氣溫為（-10±1）、（-15±1）和（-20±1）℃時(shí)犢牛舍空氣溫度的變化Fig.1 Variation of temperature in the calf barn as average outdoor temperatures ranging from（-10±1），（-15±1）to（-20±1）℃

犢牛舍內(nèi)氣溫與舍外氣溫的回歸關(guān)系見圖2。犢牛舍內(nèi)氣溫與舍外氣溫的回歸方程：Y＝0.934x＋16.066。式中：Y為舍內(nèi)溫度（℃）；X為舍外溫度（℃）。經(jīng)過顯著性分析發(fā)現(xiàn)，兩者相關(guān)系數(shù)R2達(dá)極顯著水平（P＜0.01），即犢牛舍內(nèi)氣溫與舍外氣溫存在極顯著的相關(guān)性。從關(guān)系式還可以看出，溫室型犢牛舍氣溫比外界氣溫平均高16.066℃，而舍外氣溫每下降1℃，犢牛舍內(nèi)氣溫下降0.9341℃。

不同外界氣溫條件下犢牛舍內(nèi)濕度的變化情況見圖3。從圖3可見，不同氣溫下犢牛舍內(nèi)相對(duì)濕度的變化趨勢(shì)相近，9∶00開始下降，12∶00～14∶00降到較低的水平，隨后開始上升，20∶00～8∶00維持在一個(gè)相對(duì)較高且穩(wěn)定的水平。外界平均氣溫為（-10±1）、（-15±1）和（-20±1）℃時(shí)，24 h空氣的平均相對(duì)濕度分別為64.1%、59.5%和58.2%。計(jì)算發(fā)現(xiàn)，每天大約8 0%的時(shí)間犢牛舍內(nèi)的相對(duì)濕度在55%～80%。

圖2 舍內(nèi)氣溫與舍外氣溫的回歸關(guān)系Fig.2 Regression relationship between indoor temperature and outdoor temperature

2.2 溫室型犢牛舍的氣流速度

不同外界氣溫下犢牛舍內(nèi)的氣流速度見表2。從表2可以看出，不同外界氣溫下犢牛舍內(nèi)的平均氣流速度在0.04～0.05 m／s，從氣流速度的最低值和最高值可以看出，犢牛舍不同位置氣流速度的波動(dòng)較小，說明犢牛舍中氣流的分布比較均勻。不同外界氣溫條件下，溫室型犢牛舍內(nèi)均未檢測(cè)到H2S和NH3，所以表中為不同外界氣溫條件下犢牛舍內(nèi)的CO2濃度。不同外界氣溫下，犢牛舍內(nèi)CO2的濃度差異不大，范圍為2 434～2 528 mg／m3。

圖3 外界平均氣溫為（-10±1）、（-15±1）和（-20±1）℃時(shí)犢牛舍相對(duì)濕度的變化Fig.3 Variation of relative humidity in the calf barn as average outdoor temperature ranging from（-10±1），（-15±1）to（-20±1）℃

表2 不同外界氣溫下犢牛舍的氣流速度和CO2的濃度Table 2 Air velocity and concentration of carbon dioxide in the calf barn with different outdoor temperature

2.3 溫室型犢牛舍的透光率

犢牛舍的透光率隨時(shí)間的變化較大。14︰00時(shí)的透光率最大，達(dá)到94.41%，9︰00～14︰00的平均透光率為75.91%。

3 討 論

畜舍內(nèi)的氣溫取決于畜舍獲得的熱量和散失的熱量。獲得的熱量越多、散失的熱量越少，畜舍的氣溫越高，反之，畜舍的氣溫越低。本試驗(yàn)中，溫室型犢牛舍沒有設(shè)置采暖設(shè)備，由于犢牛體重小，可感散熱少，犢牛的產(chǎn)熱對(duì)提高畜舍溫度的作用甚微，因而犢牛舍內(nèi)的熱量主要來自太陽輻射。由于溫室型犢牛舍的屋頂與墻體保溫隔熱性能良好，且采用間距0.2 m的雙層塑料膜覆蓋，因而溫室型犢牛舍的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)具有很好的隔熱性能［7］。由于溫室型犢牛舍既有太陽輻射的增溫作用，又有外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫作用，溫室型犢牛舍的溫?zé)岘h(huán)境達(dá)到了良好的效果。通過本次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，即使在舍外平均氣溫為（-20±1）℃時(shí)，溫室型犢牛舍內(nèi)的平均氣溫也達(dá)到了-0.6℃，在外界平均氣溫為（-10±1）℃和（-15±1）℃時(shí)，其舍內(nèi)的平均氣溫更是達(dá)到了6.7℃和2.1℃。

哺乳期犢牛適宜溫度范圍為13～25℃，生產(chǎn)溫度界限為5～32℃［8］，但在干燥、無風(fēng)的環(huán)境下，哺乳期的犢?？梢阅褪?8～-13℃的低溫［9］。另外，臨界溫度還受飼養(yǎng)水平，動(dòng)物周圍的空氣運(yùn)動(dòng)，動(dòng)物姿勢(shì)（站立或趴臥）以及地板類型的影響［11］。Webster等［10］研究了犢牛在不同類型牛床上的臨界溫度，發(fā)現(xiàn)在干燥稻草上趴臥的犢牛，其臨界溫度要比在木板牛床趴臥的犢牛低5℃，這相當(dāng)于鋪設(shè)稻草的牛床溫度要比鋪設(shè)木板的牛床高出5℃。本試驗(yàn)中，溫室型犢牛舍舍內(nèi)空氣干燥（相對(duì)濕度58.2%～64.1%），風(fēng)速也只有0.04～0.05 m／s，而且鋪設(shè)了10 cm的墊草，在舍外平均氣溫為（-20±1）℃時(shí)，舍內(nèi)的平均氣溫也達(dá)到了-0.6℃，因此，溫室型犢牛舍內(nèi)的溫度環(huán)境，在外界氣溫（-20±1）℃以上的氣候條件下，均可滿足哺乳犢牛的需要。

由溫室型犢牛舍內(nèi)的氣溫與舍外氣溫的回歸關(guān)系式可以推斷，當(dāng)舍外氣溫降到-25℃時(shí)，舍內(nèi)氣溫將會(huì)降到-7.28℃，無法滿足哺乳犢牛對(duì)溫度的需求。對(duì)于冬季平均氣溫短期內(nèi)低于-25℃的地區(qū)，可適當(dāng)?shù)夭膳⒃黾訜嵩?，以滿足犢牛的需要；對(duì)于冬季平均氣溫較長時(shí)間低于-25℃的地區(qū)，則應(yīng)該進(jìn)一步提高畜舍外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱能力。

適宜的空氣濕度是保證犢牛健康發(fā)育的必要條件。畜舍的適宜濕度范圍為55%～80%［11］。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，外界平均氣溫為（-10±1）、（-15±1）和（-20±1）℃時(shí)，犢牛舍內(nèi)的平均相對(duì)濕度分別為64.1%、59.5%和58.2%，且差異不顯著（P＞0.05）。因此，溫室型犢牛舍的濕度基本上滿足哺乳犢牛的需要。

冬季畜舍的通風(fēng)換氣是為了引進(jìn)舍外的新鮮空氣，排出舍內(nèi)多余的水汽、塵埃、有害氣體和微生物。畜舍內(nèi)的氣流速度、濕度、CO2、NH3和H2S等均可反映畜舍的通風(fēng)換氣狀況。從試驗(yàn)的測(cè)定結(jié)果來看，空氣質(zhì)量的各項(xiàng)指標(biāo)均符合國家環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)規(guī)定［11］，說明溫室型犢牛舍的通風(fēng)換氣系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了冬季排出犢牛舍內(nèi)水汽和有害氣體、提供新鮮空氣、改善空氣質(zhì)量的目的，能夠滿足犢牛的需要。溫室型犢牛舍的通風(fēng)系統(tǒng)為流入排出式，由位于端墻上的進(jìn)氣口和位于屋頂上的排氣管組成，兩側(cè)端墻各設(shè)置一個(gè)進(jìn)氣口，為避免冷風(fēng)直接吹向犢牛，進(jìn)氣口高于犢牛所在的位置，并且進(jìn)氣口與排氣管底端的高度差為1.0 m，這對(duì)于加強(qiáng)進(jìn)、排氣口之間的“煙囪效應(yīng)”，引進(jìn)舍外的新鮮空氣，排出舍內(nèi)的污濁空氣都起到積極的作用［1］。

本試驗(yàn)盡管已經(jīng)采用了雙層塑料膜覆蓋來減少溫室型犢牛舍的散熱，但塑料膜還是犢牛舍散熱的主要部位［7］，而雙層充氣膜可以起到更好的保溫作用［12］。因此，在今后溫室型犢牛舍的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)考慮采用雙層充氣膜。此外，應(yīng)采用保溫效果更好的棉簾以提高夜間犢牛舍的溫度，使溫室型犢牛舍的環(huán)境更有利于哺乳犢牛的生長發(fā)育。

4 結(jié) 論

在外界平均氣溫-20℃以上的天氣條件下，保溫良好、換氣充分的溫室型犢牛舍，其舍內(nèi)的溫?zé)岘h(huán)境和空氣質(zhì)量環(huán)境完全可以滿足哺乳犢牛的需要。

當(dāng)外界平均氣溫低于-25℃后，該溫室型犢牛舍內(nèi)的氣溫將低于哺乳犢牛的下限臨界溫度。

［1］ 趙 婧，于 濛，洪藝珊，等.寒區(qū)犢牛島的設(shè)計(jì)及使用效果初探［J］.畜牧科學(xué)，2012（6）：66-68.

［2］ 陳 晨.北方寒冷地區(qū)犢牛島的設(shè)計(jì)制作及其使用效果的研究［D］.哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2007：12-33.

［3］ 徐啟江，池春玉，高奎星，等.日光節(jié)能溫室在設(shè)施園藝中的發(fā)展趨勢(shì)［J］.黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2000（4）：47-49.

［4］ 王春香.東北地區(qū)日光增溫牛舍應(yīng)用體會(huì)［J］.中國奶牛，2010（2）：52-53.

［5］ 董紅敏，劉以連，楊其長.北方塑料暖棚飼養(yǎng)畜禽技術(shù)［J］.中國農(nóng)業(yè)氣象，1993，1（4）：43-44.

［6］ 張 輝.談?wù)勂胀ㄐ退芰蠝厥彝腹饴实臏y(cè)定方法［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備，2004（5）：55-56.

［7］ 欒冬梅，齊 賀，趙 靖，等.寒區(qū)溫室型犢牛舍的設(shè)計(jì)與應(yīng)用效果［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2013，29（14）：195-202.

［8］ 王慶鎬.家畜環(huán)境衛(wèi)生學(xué)［M］.北京：農(nóng)業(yè)出版社，1989：135.

［9］ Mitchell C D.Calf Housing Handbook［M］.Scottish：Scottish Farm Buildings Investigation Unit，1975：13-14.

［10］ Webster A J F，Gordon J G，McGregor R.The cold tolerance of beef and dairy type calves in the first weeks of life［J］.Animal Production，1978，26（1）：85-92.

［11］ 中華人民共和國農(nóng)業(yè)部.NY／T 388-1999畜禽場(chǎng)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1999.

［12］ 李以翠.溫室雙層充氣膜覆蓋的研究［D］.北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，2000.