周英昊，毛森，武震鋼，許翊冉，于濱，張久德

（1.承德市農(nóng)林科學(xué)院，承德 067000；2.豐寧縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，豐寧 068350 ）

近年來(lái)，河北省奶牛產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，奶牛場(chǎng)通風(fēng)、降溫、消毒、擠奶、TMR、糞污收集和處理、智能監(jiān)控等配套設(shè)備日趨完善[1]，養(yǎng)殖規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化程度不斷提高。但河北省地形復(fù)雜，各地區(qū)氣候差異較大，奶牛舍設(shè)計(jì)不規(guī)范、建筑結(jié)構(gòu)不合理、建筑材料不適宜、環(huán)境控制不理想等問(wèn)題依然突出。河北省奶牛產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)高效養(yǎng)殖崗位成員對(duì)全省各地區(qū)的188個(gè)奶牛場(chǎng)進(jìn)行了實(shí)地走訪或問(wèn)卷調(diào)查，將調(diào)研樣本按照夏季熱應(yīng)激重點(diǎn)區(qū)域和冬季冷應(yīng)激重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行了劃分，對(duì)泌乳牛舍建筑類型及其配套設(shè)施進(jìn)行了客觀分析，旨在為河北省不同區(qū)域奶牛場(chǎng)泌乳牛舍的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)及其配套設(shè)施的選取提供參考。

1 調(diào)研樣本情況

2018年5～7月份，筆者所在團(tuán)隊(duì)對(duì)河北省承德、張家口、保定、石家莊、廊坊、唐山、衡水、邢臺(tái)、邯鄲、滄州、定州11個(gè)市188個(gè)奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)（奶牛存欄規(guī)模在110～23 000頭不等）的泌乳牛舍建筑類型及配套設(shè)施進(jìn)行重點(diǎn)調(diào)研，其中對(duì)47家奶牛場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地走訪，對(duì)141家奶牛場(chǎng)進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查。

參照顏志輝[2]對(duì)我國(guó)冬季冷應(yīng)激重點(diǎn)區(qū)域和夏季熱應(yīng)激嚴(yán)重區(qū)域的劃分和曹祥會(huì)[3]對(duì)河北省主要極端氣候分布的研究，將本次調(diào)研樣本按照夏季熱應(yīng)激嚴(yán)重區(qū)域和冬季冷應(yīng)激嚴(yán)重區(qū)域進(jìn)行了劃分。本次調(diào)研中42個(gè)奶牛場(chǎng)位于河北省北部山區(qū)的張家口、承德地區(qū)，該區(qū)域冬季嚴(yán)寒，夏季涼爽，晝夜溫差較大，屬于冬季冷應(yīng)激嚴(yán)重區(qū)域；其余146個(gè)奶牛場(chǎng)位于華北平原的保定、石家莊、廊坊、唐山、衡水、邢臺(tái)、邯鄲、滄州、定州等地，該區(qū)域夏季高溫炎熱，冬季寒冷，屬于夏季熱應(yīng)激嚴(yán)重區(qū)域。調(diào)研樣本詳細(xì)情況如表1所示。

表1 河北省奶牛場(chǎng)調(diào)研樣本情況

2 河北省冷、熱應(yīng)激嚴(yán)重區(qū)域泌乳牛舍建筑結(jié)構(gòu)

2.1 建筑類型

圖1 河北省泌乳牛舍建筑類型及所占比例

如圖1所示，河北省冷應(yīng)激嚴(yán)重區(qū)域的泌乳牛舍以全封閉有窗舍和半開(kāi)放舍為主，全封閉有窗牛舍相較于開(kāi)放式牛舍，舍內(nèi)的小氣候條件更穩(wěn)定，更利于冬季防寒保暖；半開(kāi)放舍三面有墻，通常南面開(kāi)放，敞開(kāi)側(cè)設(shè)有圍欄，采光較好，為加強(qiáng)保溫，冬季一般在敞開(kāi)側(cè)加裝保溫材料；該地區(qū)仍有極少數(shù)規(guī)模小、建場(chǎng)早的奶牛場(chǎng)采用棚舍建筑，保溫效果極差，冬季奶牛長(zhǎng)期處于寒冷狀態(tài)，嚴(yán)重影響產(chǎn)奶性能。高玉紅等[4]研究認(rèn)為，牛舍的建筑形式對(duì)舍內(nèi)的溫濕環(huán)境影響很大，全封閉有窗牛舍冬季保溫性能優(yōu)于半開(kāi)放式牛舍，但相對(duì)濕度較高，需要加強(qiáng)通風(fēng)，以及時(shí)排除水汽和渾濁氣體；河北省寒冷地區(qū)夏季奶牛處于輕度熱應(yīng)激狀態(tài)，冷應(yīng)激地區(qū)同樣要重視奶牛防暑。筆者認(rèn)為，冷應(yīng)激嚴(yán)重區(qū)域泌乳牛舍設(shè)計(jì)關(guān)鍵是要解決冬季牛舍保溫與換氣問(wèn)題，同時(shí)兼顧夏季牛舍防暑降溫。

河北省熱應(yīng)激地區(qū)的泌乳牛舍以棚舍和半開(kāi)放舍為主，幾乎沒(méi)有全封閉牛舍。棚舍具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便、建造成本低、通風(fēng)效果好、舍內(nèi)外溫差小等多方面優(yōu)點(diǎn)，利于夏季奶牛防暑和牛舍降溫。陳健等[5]通過(guò)對(duì)北京市典型開(kāi)放式牛舍研究表明，開(kāi)放式牛舍因舍內(nèi)的空氣流動(dòng)和隔熱作用，可一定程度上緩解奶牛的熱應(yīng)激。但棚舍也有幾乎無(wú)法阻止輻射熱，不能形成穩(wěn)定的小氣候，易受風(fēng)、雨、雪、遮陽(yáng)等環(huán)境因素的影響等缺點(diǎn)，該地區(qū)部分奶牛場(chǎng)通過(guò)增設(shè)卷簾或在棚舍兩側(cè)覆蓋保溫材料等方式兼顧冬季防寒保溫。筆者認(rèn)為，熱應(yīng)激嚴(yán)重地區(qū)泌乳牛舍設(shè)計(jì)關(guān)鍵是要解決夏季牛舍降溫問(wèn)題，同時(shí)兼顧冬季保溫。泌乳牛舍設(shè)計(jì)必須根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蜻x擇適宜的建筑類型。

2.2 屋頂類型

圖2 河北省泌乳牛舍屋頂類型及所占比例

如圖2所示，河北省冷、熱應(yīng)激嚴(yán)重區(qū)域泌乳奶牛舍均多為普通雙坡屋頂，該屋頂具有跨度大、冬季保溫和夏季隔熱性能好、造價(jià)相對(duì)較低、適用于不同規(guī)模的牛群等多方面優(yōu)點(diǎn)，因此在河北各地區(qū)得到廣泛使用。出于冬季防寒保溫考慮，河北省冷應(yīng)激嚴(yán)重區(qū)域泌乳牛舍屋頂通常不設(shè)通風(fēng)屋脊或通氣縫，冬季晚上牛舍封閉，水汽和有毒有害氣體不易排出。出于隔熱考慮，河北省熱應(yīng)激嚴(yán)重區(qū)域多數(shù)牛舍防熱嚴(yán)密，屋頂亦不設(shè)通風(fēng)屋脊或通氣縫。筆者認(rèn)為，屋頂設(shè)計(jì)必須根據(jù)各地氣候條件合理選擇，應(yīng)兼顧保溫與通風(fēng)，促進(jìn)牛舍冬季換氣。在調(diào)研樣本中鐘樓式牛舍也占一定比例，其是在雙坡屋頂上開(kāi)雙側(cè)或單側(cè)天窗，具有散熱、散濕、通風(fēng)和采光效果好的優(yōu)點(diǎn)，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用料多，成本高，不利于在全省范圍內(nèi)推廣應(yīng)用。

2.3 屋頂材料

河北省約95%泌乳牛舍屋頂選用彩鋼保溫夾芯板或單層彩鋼板下安裝保溫隔熱板等復(fù)合板，極少數(shù)奶牛舍屋頂還在使用單層彩鋼板或石棉瓦等單層板。復(fù)合板因具有輕質(zhì)高強(qiáng)、保溫隔熱和防火防水性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用，其夾芯或保溫材料主要包括聚苯乙烯樹(shù)脂、聚異氰脲酸酯、酚醛泡沫、巖棉、玻璃棉、聚氨脂等。鄭萬(wàn)萍等[6]分析認(rèn)為，單層彩鋼板熱阻過(guò)低，不宜作為屋頂材料。鄧?yán)姷萚7]試驗(yàn)表明，采用單層彩鋼板屋頂?shù)呐锸脚Ｉ岣魺嵝阅懿?，其夏季和冬季的溫?zé)岘h(huán)境對(duì)奶牛不適宜。欒冬梅等[8]對(duì)哈爾濱市某牛場(chǎng)冬季彩鋼保溫夾芯板奶牛舍保溫效果研究表明，彩鋼保溫夾芯板牛舍保溫性能好，但舍內(nèi)相對(duì)濕度較高，應(yīng)用時(shí)應(yīng)結(jié)合保溫、換氣多方面環(huán)境因素綜合考慮。

河北省約30%泌乳牛舍屋頂裝有透明采光帶。據(jù)研究，正確選擇牛舍朝向，合理確定采光帶面積，不僅能增加舍內(nèi)采光，夏季可有效避免陽(yáng)光直射牛舍造成溫度過(guò)高引起的熱應(yīng)激，冬季既可促進(jìn)牛舍增溫，又能使地面干燥。

3 河北省冷、熱應(yīng)激嚴(yán)重區(qū)域泌乳牛舍通風(fēng)降溫設(shè)備

圖3 河北省泌乳牛舍通風(fēng)降溫設(shè)備及所占比例

如圖3所示，河北省冷應(yīng)激嚴(yán)重區(qū)域約90%泌乳牛舍有通風(fēng)降溫設(shè)備，主要包括大吊扇、風(fēng)機(jī)、噴淋裝置、濕簾等，其中大多數(shù)泌乳牛舍采用風(fēng)機(jī)或風(fēng)機(jī)+噴淋方式降溫。該區(qū)域泌乳牛舍夏季主要以自然通風(fēng)為主，同時(shí)輔助機(jī)械通風(fēng)，以加快溫度控制和空氣流通，達(dá)到降溫的效果。冬季奶牛舍外溫度通常很低，冀北壩上部分地區(qū)最低氣溫甚至能達(dá)到-40℃以下，舍內(nèi)基本無(wú)采暖措施，僅靠晚上封閉牛舍保溫，多數(shù)牛舍無(wú)法換氣，不利于奶牛健康。為兼顧牛舍保溫和通風(fēng)換氣，筆者認(rèn)為該區(qū)域新建牛舍應(yīng)考慮設(shè)計(jì)冬季最小通風(fēng)量，可在側(cè)墻安裝通風(fēng)小窗或在屋頂增加通風(fēng)帽等通風(fēng)結(jié)構(gòu)，有條件牛場(chǎng)牛舍內(nèi)可適當(dāng)取暖，加速牛舍冷熱交換，利于廢氣從屋頂排出，但應(yīng)注意防止牛群直接接觸冷空氣，引起嚴(yán)重冷應(yīng)激。

河北省熱應(yīng)激嚴(yán)重區(qū)域約98%泌乳牛舍有通風(fēng)降溫設(shè)備，有兩種以上（含兩種）降溫設(shè)備的牛舍占比達(dá)80%，其中多數(shù)牛舍采用風(fēng)機(jī)+噴淋方式降溫，部分牛舍采用風(fēng)機(jī)+濕簾或風(fēng)機(jī)+噴淋+濕簾方式降溫。有文獻(xiàn)報(bào)道稱，風(fēng)機(jī)、噴淋系統(tǒng)、濕簾系統(tǒng)均能有效緩解奶牛熱應(yīng)激，改善奶牛產(chǎn)奶性能[9～11]。通過(guò)噴淋系統(tǒng)給牛體進(jìn)行噴淋后，利用風(fēng)機(jī)加速空氣流通，奶牛皮膚上的水汽化帶走體熱，從而達(dá)到給牛體降溫的效果。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，為降低噴淋對(duì)奶牛臥床的影響，部分奶牛場(chǎng)在擠奶通道或待擠區(qū)設(shè)置噴淋裝置，每日在奶牛擠奶前后噴淋4～6次，降溫效果顯著。濕簾系統(tǒng)同樣利用水分蒸發(fā)原理，通過(guò)在牛舍兩端墻上安裝的低壓大流量風(fēng)機(jī)及濕簾的共同協(xié)作，使舍外未飽和的空氣通過(guò)水份蒸發(fā)帶走熱量，進(jìn)入舍內(nèi)的空氣溫度降低，從而達(dá)到降溫目的。據(jù)部分牛場(chǎng)反映，牛舍濕簾+風(fēng)機(jī)方式降溫效果一般，奶牛體感溫度沒(méi)有明顯下降，傅春泉等[12]認(rèn)為，只有綜合考慮牛舍結(jié)構(gòu)、牛舍高度、窗戶比例、屋頂隔熱措施、冷風(fēng)機(jī)功率、通風(fēng)方式等因素，濕簾冷風(fēng)機(jī)的降溫效果才能得以保障。

許多奶牛場(chǎng)在牛舍兩邊、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、擠奶通道、奶廳周圍搭建遮陽(yáng)棚，同時(shí)增加場(chǎng)區(qū)綠植面積，對(duì)夏季奶牛的防暑降溫也可起到重要作用，但筆者認(rèn)為應(yīng)注意遮陽(yáng)棚和綠植高度不能影響自然通風(fēng)，同時(shí)保證最大程度地減輕太陽(yáng)輻射的影響。

雖然全省大部分奶牛舍內(nèi)都配有通風(fēng)降溫設(shè)備，但部分奶牛場(chǎng)在設(shè)備的選擇上仍存在一定盲目性，行業(yè)內(nèi)仍沒(méi)有針對(duì)各地氣候條件差異提出合理的設(shè)備選擇建議。筆者認(rèn)為，在遇極端熱應(yīng)激的天氣時(shí)，奶牛場(chǎng)應(yīng)結(jié)合實(shí)際，有針對(duì)性地選擇環(huán)境調(diào)控方式，既要保證牛舍內(nèi)適宜的濕度，又要促進(jìn)牛舍室內(nèi)外的空氣循環(huán)，使其受冷均勻，只有達(dá)到“空調(diào)式”降溫效果，才能真正有效緩解奶牛熱應(yīng)激。

4 河北省泌乳牛舍其他配套設(shè)施

4.1 清糞設(shè)施

河北省奶牛場(chǎng)主要清糞方式為清糞車清糞、刮板清糞，分別占比約78%和18%，仍有4%奶牛場(chǎng)還在采用

傳統(tǒng)的鐵锨、板鍬的人工清糞方式。清糞車清糞，可大幅降低勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省勞動(dòng)力，提高清糞效率，但其投入、運(yùn)行維護(hù)成本較高，個(gè)別部件因糞便粘集易發(fā)生故障且不易維修，工作時(shí)噪音較大，影響奶牛生產(chǎn)性能。目前，全省越來(lái)越多的奶牛場(chǎng)選擇刮板清糞，在完成相同清糞工作量時(shí)，刮板清糞的運(yùn)行成本僅是清糞車清糞的四分之一，且清糞效果優(yōu)于清糞車清糞[13]。刮板清糞雖一次性投入成本高，但其自動(dòng)化程度較高，可能將是全省奶牛產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展的主流方向。

4.2 糞污處理設(shè)施

河北省約25%奶牛場(chǎng)建有干濕分離系統(tǒng)，可將糞便與污水分離，污水經(jīng)過(guò)處理后回用為沖洗水，糞便則經(jīng)發(fā)酵、烘干或曬干后，回填臥床或用作發(fā)酵工程；約15%奶牛場(chǎng)建有沼氣池，可將糞污直接發(fā)酵制成沼氣；5%左右奶牛場(chǎng)同時(shí)建有干濕分離系統(tǒng)和沼氣池。全省55%奶牛場(chǎng)缺乏糞污處理設(shè)施，通常牛糞的處理方式為：在貯糞池或貯糞場(chǎng)發(fā)酵后直接還田，用于蔬菜、花卉等專用有機(jī)肥生產(chǎn)或用作牛床墊料，用于蘑菇生產(chǎn)或蚯蚓養(yǎng)殖。筆者認(rèn)為，奶牛養(yǎng)殖企業(yè)如能結(jié)合自身規(guī)模和行業(yè)發(fā)展要求，合理選擇糞污處理和資源化利用方式，不僅能有效減少養(yǎng)殖環(huán)節(jié)對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞，還可取得一定的經(jīng)濟(jì)效益。

4.3 臥欄

河北省約90%泌乳牛舍內(nèi)裝有臥欄。臥欄是專為奶牛設(shè)計(jì)的獨(dú)立場(chǎng)所，可為奶牛提供清潔、舒適的休息環(huán)境，但不少奶牛場(chǎng)奶牛上床率不高。郭建軍等[14]分析認(rèn)為，河北省部分奶牛場(chǎng)未根據(jù)本場(chǎng)奶牛實(shí)際體況設(shè)計(jì)臥床，臥床過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短、不舒適，奶牛不愿上床，且容易將糞便排到床上。泌乳牛舍內(nèi)臥欄的設(shè)置、臥欄長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)需要依據(jù)奶牛體位空間、頭部空間、前沖空間以及隔欄的型式來(lái)設(shè)計(jì)[15]。

4.4 臥床墊料

如圖4所示，河北省泌乳牛舍牛床墊料主要有沙子、發(fā)酵或曬干的牛糞、木屑（鋸末）、稻麥草、谷（稻）殼、橡膠墊等，大多數(shù)墊料厚度在12cm以上。河北省大多數(shù)奶牛場(chǎng)采用沙子作為臥床墊料。沙子具有松軟、滲透性強(qiáng)、不易滋生細(xì)菌、來(lái)源廣泛等諸多優(yōu)點(diǎn)，但其投入成本較高，奶牛場(chǎng)減少臥床內(nèi)沙子的添加次數(shù)和添加量的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，臥床的舒適程度難以維持。河北省內(nèi)越來(lái)越多的奶牛場(chǎng)將干濕分離后的糞便曬干或者發(fā)酵，作為墊料回填到臥床中，既使糞污得以資源化利用，又可以降低墊料成本。金曉東等[16]研究認(rèn)為，相較于沙土和橡膠墊，干燥的牛糞用做臥床墊料更為理想，但應(yīng)注意日常管理，牛糞應(yīng)充分發(fā)酵、晾干并定期消毒，防止細(xì)菌滋生。

圖4 河北省泌乳牛舍臥床墊料種類及所占比例

4.5 頸枷

河北省約90%泌乳牛舍內(nèi)裝有頸枷，主要為雙開(kāi)自鎖式或者單開(kāi)自鎖式。頸枷可根據(jù)奶牛采食、體檢、免疫、授精、妊檢、治療、去角、產(chǎn)犢等實(shí)際需要，在奶牛采食時(shí)，靈活開(kāi)合，有效固定，能顯著降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。自鎖頸枷設(shè)備一般由頸枷活動(dòng)桿、活動(dòng)立桿、活動(dòng)擋板、配套報(bào)卡、螺栓和銷軸等組成。不同生長(zhǎng)階段的奶牛，建議使用不同規(guī)格的頸枷，如成母牛頸枷、大育成牛頸枷、小育成牛頸枷、斜杠頸枷等。

4.6 飲水槽

河北省幾乎全部泌乳牛舍都采用自動(dòng)補(bǔ)水飲水槽，約80%牛舍飲水槽有保溫或電加熱功能，水溫可控制在10℃以上，這對(duì)提高乳產(chǎn)量、提升乳品質(zhì)、改善奶牛福利起到積極作用。

4.7 照明設(shè)備

河北省全部泌乳牛舍都裝有照明設(shè)備，少數(shù)牛舍照明設(shè)備安裝位置、數(shù)量不合理，夜間舍內(nèi)照明不足，可能不利于奶牛產(chǎn)奶性能的發(fā)揮。有研究表明，通過(guò)人工增加光照使產(chǎn)奶期奶牛每天的光照時(shí)間達(dá)到15h，可提高奶牛產(chǎn)奶量、增加粗飼料采食量、提高奶牛養(yǎng)殖的經(jīng)濟(jì)效益[17]。

4.8 TMR

河北省全部奶牛場(chǎng)均采用TMR飼喂，主要包括固定式TMR車、牽引或移動(dòng)TMR車，少數(shù)奶牛場(chǎng)同時(shí)配備

TMR飼喂智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可通過(guò)數(shù)字傳感及物聯(lián)技術(shù)監(jiān)控配料、飼喂過(guò)程，基本實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)配方、配料、圈舍管理和精準(zhǔn)化飼養(yǎng)，向智能化方向跨越。

5 小結(jié)

通過(guò)對(duì)河北省泌乳牛舍及其配套設(shè)施調(diào)研發(fā)現(xiàn)，夏季熱應(yīng)激嚴(yán)重區(qū)域和冬季冷應(yīng)激嚴(yán)重區(qū)域泌乳牛舍的建筑類型及配套設(shè)施存在一定差異，還存在不盡合理的地方。各地區(qū)應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂驐l件、奶牛對(duì)環(huán)境需要及奶牛場(chǎng)養(yǎng)殖實(shí)際，科學(xué)規(guī)范設(shè)計(jì)奶牛舍，合理選擇環(huán)境控制設(shè)備，以期為奶牛健康、高效養(yǎng)殖提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。