文/陳 健 顧憲紅＊ 彭丹丹

（1 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所；2 河南科技大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院）

北京市是我國(guó)重要的牛奶消費(fèi)地，被列為國(guó)家重點(diǎn)扶持的大城市郊區(qū)乳業(yè)優(yōu)勢(shì)發(fā)展地區(qū)[1]。隨著當(dāng)前京津冀奶業(yè)一體化協(xié)同發(fā)展模式的創(chuàng)新，其奶牛業(yè)的健康發(fā)展對(duì)京津冀甚至全國(guó)的奶牛業(yè)發(fā)展起到引領(lǐng)、帶動(dòng)和促進(jìn)的作用。北京地區(qū)80%的奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)牛舍為開放式或半開放式牛舍，奶牛養(yǎng)殖受外部自然氣象條件影響較大[2]。影響奶牛產(chǎn)奶量的主要因素包括奶牛品種、營(yíng)養(yǎng)和飼養(yǎng)管理、生理因素和飼養(yǎng)環(huán)境、疾病管理等。其中，溫?zé)岘h(huán)境和空氣質(zhì)量是重要的環(huán)境因素，前者影響牛舍內(nèi)的溫濕指數(shù)，從而影響奶牛自身的熱調(diào)節(jié)，后者隨著奶牛飼養(yǎng)密度的增加及排泄物的分解而發(fā)生改變，進(jìn)而影響奶牛的健康及福利水平。

本試驗(yàn)通過測(cè)量北京市典型泌乳牛舍內(nèi)外冬季不同時(shí)間段的溫?zé)岘h(huán)境因素（溫度、相對(duì)濕度、風(fēng)速）和空氣質(zhì)量指標(biāo)（PM2.5、PM10、NH3、CO2）的變化，為北京市郊區(qū)奶牛舍的設(shè)計(jì)、奶牛養(yǎng)殖環(huán)境的改善和奶牛福利水平的提高提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)牛舍

該試驗(yàn)在北京市順義區(qū)中地種畜良種奶?？萍紙@進(jìn)行，該奶牛場(chǎng)共有5 棟泌乳牛舍，且5 棟泌乳牛舍的結(jié)構(gòu)和布局完全一樣，隨機(jī)選取其中1 幢進(jìn)行測(cè)定。試驗(yàn)牛舍為雙坡屋頂開放式泌乳牛舍，牛舍長(zhǎng)260 m，寬27 m，牛舍最高處距離地面8 m，最低處距離地面4.5 m。牛舍內(nèi)有5 條通道，飼喂通道兩側(cè)各有1 排對(duì)頭式雙列臥床，每列牛舍內(nèi)的采食通道和清糞通道寬3 m（圖1），飼喂通道寬5 m。牛舍的南面為開放式，北面裝有塑料卷簾，該卷簾在冬季放下，用于擋風(fēng)保暖，其它季節(jié)都卷起，牛舍西面有一條擠奶通道。通過本課題組2016年對(duì)北京各個(gè)地區(qū)的62 家牛場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，泌乳牛舍為開放式和半開放式的牛場(chǎng)比例達(dá)90%以上[3]，開放式的牛舍結(jié)構(gòu)和布局與本試驗(yàn)所選擇的牛舍相似或相同，因此本試驗(yàn)所選牛舍可以作為北京市郊區(qū)奶牛場(chǎng)的典型牛舍。

圖1 牛舍立剖面結(jié)構(gòu)圖

圖 2 泌乳牛舍溫?zé)岘h(huán)境和空氣質(zhì)量測(cè)量點(diǎn)示意圖

1.2 奶牛的飼養(yǎng)管理

牛舍內(nèi)自由臥床為橡膠墊，墊料為稻殼，通道地面為混凝土凹槽地面，糞便用自動(dòng)刮糞機(jī)清除。該舍內(nèi)飼喂高產(chǎn)荷斯坦奶牛約500頭，每天07：00、14：00、19：00用TMR日糧攪拌車對(duì)該舍奶牛喂料。奶牛每天擠奶3 次，擠奶時(shí)間段為07：10-09：10、14：40-16：30、21：20-23：00。奶牛自由采食、自由飲水，除了采食和擠奶，奶牛大部分時(shí)間在臥床上躺臥。11：00、12：00-13：00、14：00-15：00、16：00-17：00、18：00-19：00。每個(gè)時(shí)間段的測(cè)定指標(biāo)為牛舍內(nèi)外的溫度、相對(duì)濕度、風(fēng)速、PM2.5、PM10、NH3、CO2。各指標(biāo)采樣點(diǎn)如圖2所示，1、3、4、6測(cè)點(diǎn)位于臥床上，距離牛舍兩邊端墻均為50 m；2、5測(cè)點(diǎn)位于牛舍中部臥床上；7、8測(cè)點(diǎn)位于飼喂通道上，距離端墻上門60 m；9、10測(cè)點(diǎn)位于牛舍縱向中間外，距離牛舍南北兩側(cè)面1 m。泌乳牛舍內(nèi)的南面即向陽面為1、2、3共3 個(gè)測(cè)點(diǎn)位置，北面即背陰面為4、5、6共3 個(gè)測(cè)點(diǎn)位置，飼喂通道為7、8共2 個(gè)測(cè)點(diǎn)位置。測(cè)定高度為奶牛站立時(shí)頭部所在高度，距離地面1.5 m。各指標(biāo)在每1 個(gè)采量點(diǎn)每個(gè)測(cè)量時(shí)段連續(xù)測(cè)量3 次，取均值。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)天氣預(yù)報(bào)選擇北京地區(qū)冬季7 天穩(wěn)定的典型冬季天氣條件進(jìn)行測(cè)定，具體測(cè)定日期為2017年1月11～17日。每天測(cè)定的時(shí)間段為08：00-09：00、10：00-

1.4 試驗(yàn)儀器與設(shè)備

溫度和相對(duì)濕度測(cè)量使用testo 625手持式溫濕度儀（德國(guó)德圖）；風(fēng)速測(cè)量使用testo 425手持式風(fēng)速計(jì)（德國(guó)德圖）；PM 2.5和PM 10測(cè)量采用微電腦激光粉塵儀（北京綠林創(chuàng)新數(shù)碼科技有限公司LD-5C系列）；NH3濃度測(cè)量用多氣體檢測(cè)儀（美國(guó)英思科公司MX6 IBRID）；CO2濃度測(cè)量利用testo 535 二氧化碳測(cè)量?jī)x（德國(guó)德圖）。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

利用Excel 2010對(duì)各個(gè)指標(biāo)7 天的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。用SPSS 20.0對(duì)不同時(shí)間段和不同位置的數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素ANOVA方差分析，并用Duncan's法進(jìn)行多重比較；對(duì)舍內(nèi)和舍外數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)分析。以P＞0.05為差異不顯著，以p＜0.05為差異顯著，以p＜0.01 為差異極顯著，數(shù)據(jù)表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。

2 結(jié)果

2.1 泌乳牛舍內(nèi)溫?zé)嵋蛩睾涂諝猸h(huán)境指標(biāo)的日變規(guī)律

由表1可知，泌乳牛舍內(nèi)的溫度隨時(shí)間的變化先升高后降低，在08：00-09：00時(shí)間段最低，14：00-15：00時(shí)間段最高；相對(duì)濕度先降低后升高，08：00-09：00時(shí)間段最高；14：00-15：00和16：00-17：00兩個(gè)時(shí)段風(fēng)速顯著高于其它時(shí)段風(fēng)速（p＜0.05）；PM2.5、PM10、NH3和CO2濃度在18：00-19：00時(shí)段顯著高于其它時(shí)間段（p＜0.05）。

2.2 泌乳牛舍內(nèi)不同位置的溫?zé)嵋蛩睾涂諝猸h(huán)境指標(biāo)的變化

由表2可知，牛舍內(nèi)的PM 2.5和PM 10各位置間無顯著性差異（P＞0.05）。向陽面的溫度極顯著高于向陰面（p＜0.01）；向陽面的相對(duì)濕度顯著低于其它位置（p＜0.05）；向陽面的風(fēng)速極顯著高于其它位置（p＜0.01）；向陰面的NH3濃度極顯著高于其它位置（p＜0.01）；向陽面的CO2濃度極顯著低于其它位置（p＜0.01）。

表1 泌乳牛舍內(nèi)不同時(shí)段溫?zé)嵋蛩睾涂諝猸h(huán)境指標(biāo)

表2 泌乳牛舍內(nèi)不同位置的溫?zé)嵋蛩睾涂諝猸h(huán)境指標(biāo)

2.3 泌乳牛舍內(nèi)外的溫?zé)嵋蛩睾涂諝猸h(huán)境指標(biāo)的變化

由表3可知，泌乳牛舍內(nèi)外的PM 2.5、PM 10無顯著性差異（P＞0.05）。舍內(nèi)的溫度極顯著高于舍外（p＜0.01）；舍內(nèi)的相對(duì)濕度顯著高于舍外（p＜0.05）；舍外的風(fēng)速顯著高于舍內(nèi)（p＜0.05）；舍內(nèi)的NH3和CO2濃度顯著高于舍外（p＜0.05）。

表3 泌乳牛舍內(nèi)外溫?zé)嵋蛩睾涂諝猸h(huán)境指標(biāo)

3 討論

3.1 泌乳牛舍內(nèi)不同時(shí)段的溫?zé)岘h(huán)境和空氣環(huán)境指標(biāo)

3.1.1 牛舍內(nèi)不同時(shí)段溫度和相對(duì)濕度的變化

空氣溫度是影響家畜健康和生產(chǎn)性能的首要溫?zé)嵋蛩豙4]。在沒有降溫和保暖設(shè)施的牛舍中，牛舍內(nèi)溫度主要是由牛體自身產(chǎn)熱、太陽輻射、牛舍通風(fēng)換氣等綜合決定。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)環(huán)境溫度低于-5 ℃時(shí)，奶牛的產(chǎn)奶量和生理機(jī)能均受到明顯影響，出現(xiàn)冷應(yīng)激反應(yīng)[5]。牛舍內(nèi)的空氣濕度主要來自于家畜的呼吸、牛舍潮濕地面、糞尿和墊料等?？諝鉂穸葧?huì)影響奶牛體表水分蒸發(fā)，阻礙牛體散熱，干擾牛體熱調(diào)節(jié)。

本試驗(yàn)所測(cè)的牛舍為開放式，舍內(nèi)溫度和相對(duì)濕度的變化受外界溫?zé)岘h(huán)境影響比較大。對(duì)牛舍內(nèi)的溫?zé)岘h(huán)境測(cè)定發(fā)現(xiàn)，溫度在14：00-15：00時(shí)間段較高，在08：00-09：00較低。整體變化趨勢(shì)與舍外自然變化規(guī)律一致，在所測(cè)的時(shí)段里，奶牛未受到冷應(yīng)激的影響。

3.1.2 牛舍內(nèi)不同時(shí)段風(fēng)速的變化

牛舍內(nèi)的風(fēng)速可對(duì)牛體熱平衡產(chǎn)生影響，并且其影響程度受氣溫的制約。試驗(yàn)所測(cè)牛舍內(nèi)的風(fēng)速在14：00-15：00和16：00-17：00兩個(gè)時(shí)段高于其它時(shí)段。不同時(shí)段的風(fēng)速小于1 m/s，均未超過畜禽場(chǎng)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[6]。

3.1.3 牛舍內(nèi)不同時(shí)段粉塵的變化

除牛舍建筑類型和飼養(yǎng)工藝之外，舍內(nèi)溫濕度、風(fēng)速、清糞方式以及奶牛行為等[7]均可能會(huì)對(duì)舍內(nèi)空氣環(huán)境中的粉塵濃度造成影響。奶牛舍內(nèi)粉塵數(shù)量與乳腺炎存在顯著的正相關(guān)[8]。溫度和濕度對(duì)空氣環(huán)境中的粉塵濃度有著直接的影響，高溫更容易使飼料粉末、糞末以及塵土懸浮于空中[9]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，18：00-19：00時(shí)間段牛舍內(nèi)粉塵濃度（PM 2.5、PM 10）大于其它時(shí)段，但整體都小于2 mg/m3，符合畜禽場(chǎng)的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[6]，并未達(dá)到危害水平。

3.1.4 牛舍內(nèi)不同時(shí)段NH3的變化

NH3無色，具有刺激性氣味，比重較小，主要來源于厭氣菌分解糞便、飼料與墊料中含氮有機(jī)物[10]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，18：00-19：00時(shí)間段的NH3濃度高于其它時(shí)段，NH3濃度最高為2.47 mg/m3，根據(jù)畜禽場(chǎng)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[6]，NH3最高上限為20 mg/m3，表明該牛舍NH3濃度在冬季符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。

3.1.5 牛舍內(nèi)不同時(shí)段CO2的變化

牛舍內(nèi)的CO2主要來自奶牛的呼吸和糞便的代謝。若牛舍內(nèi)CO2濃度較高，說明畜舍通風(fēng)不良，導(dǎo)致氧氣含量下降、其它有害氣體含量增高。本試驗(yàn)結(jié)果表明，CO2濃度在18：00-19：00明顯高于白天其它時(shí)段，但是遠(yuǎn)低于畜禽場(chǎng)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的最高上限2 946 mg/m3[6]。

通過對(duì)牛舍內(nèi)空氣環(huán)境指標(biāo)測(cè)定發(fā)現(xiàn)，粉塵、NH3、CO2濃度在18：00-19：00時(shí)間段高于其它時(shí)段，變化規(guī)律和李保明等[10]研究的結(jié)果相似。主要是因?yàn)樵摃r(shí)段奶?；顒?dòng)量相比白天小，大部分牛都在對(duì)頭式的臥床上躺著進(jìn)行反芻。同時(shí)，由于該時(shí)段風(fēng)速較小，牛舍內(nèi)的空氣流動(dòng)變差，導(dǎo)致該時(shí)段的空氣質(zhì)量指標(biāo)變高。

3.2 泌乳牛舍內(nèi)不同位置的溫?zé)嵋蛩睾涂諝猸h(huán)境指標(biāo)

該類型牛舍的向陽面平均溫度要比向陰面高，但該位置的風(fēng)速較大，牛舍內(nèi)整體的溫?zé)岘h(huán)境對(duì)奶牛的影響不會(huì)因?yàn)槲恢貌煌霈F(xiàn)較大差異。由于向陰面的溫度較低，牛舍地面上的糞便、尿液及其它液體由于天氣作用會(huì)結(jié)冰，自動(dòng)刮糞機(jī)不能及時(shí)的清除，同時(shí)牛舍北面的塑料卷簾會(huì)在該季節(jié)放下，向陰面的空氣流動(dòng)變差，從而導(dǎo)致向陰面的NH3、CO2濃度較高。

3.3 泌乳牛舍內(nèi)外的溫?zé)嵋蛩睾涂諝猸h(huán)境指標(biāo)

對(duì)牛舍內(nèi)外溫?zé)岘h(huán)境和空氣質(zhì)量的測(cè)量可知，在所測(cè)的時(shí)段，牛舍內(nèi)的溫度比牛舍外的溫度高，牛舍內(nèi)的風(fēng)速比牛舍外的風(fēng)速小。雖然由于牛舍內(nèi)奶牛的活動(dòng)及其它原因?qū)е屡Ｉ醿?nèi)的NH3、CO2濃度較牛舍外的高，但都低于畜禽場(chǎng)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。說明該類型的牛舍在冬季會(huì)起到一定的防寒作用，牛舍內(nèi)的空氣質(zhì)量對(duì)奶牛的影響較小。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)通過對(duì)北京地區(qū)典型開放式奶牛舍冬季溫?zé)嵋蛩睾涂諝猸h(huán)境指標(biāo)的測(cè)定發(fā)現(xiàn)：在所測(cè)的時(shí)段里牛舍內(nèi)的奶牛未處于冷應(yīng)激狀態(tài)；該牛舍內(nèi)的粉塵、NH3和CO2的濃度符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，但18：00-19：00時(shí)間段牛舍內(nèi)的空氣質(zhì)量比其它時(shí)段差。牛舍內(nèi)溫度高于舍外，表明該開放式牛舍在冬季具有一定的防寒作用。