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(kāi)放式或半開(kāi)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(guò)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)。
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(kāi)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(kāi)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(guò)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(kāi)放式和半開(kāi)放式的牛場(chǎng)比例達(dá)90%以上[3],開(kāi)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
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(chē)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(mén)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(yáng)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。
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-
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)。
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。
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)。
由表2可知,牛舍內(nèi)的PM 2.5和PM 10各位置間無(wú)顯著性差異(P>0.05)。向陽(yáng)面的溫度極顯著高于向陰面(p<0.01);向陽(yáng)面的相對(duì)濕度顯著低于其它位置(p<0.05);向陽(yáng)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(yáng)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)
由表3可知,泌乳牛舍內(nèi)外的PM 2.5、PM 10無(wú)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)
3.1.1 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(méi)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(yáng)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(lái)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(kāi)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(guò)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(lèi)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(wú)色,具有刺激性氣味,比重較小,主要來(lái)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(lái)自奶牛的呼吸和糞便的代謝。若牛舍內(nèi)CO2濃度較高,說(shuō)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(guò)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。
該類(lèi)型牛舍的向陽(yáng)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。
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(shuō)明該類(lèi)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。
本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)北京地區(qū)典型開(kāi)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(kāi)放式牛舍在冬季具有一定的防寒作用。