黑龍江省不同類型肉牛舍冬季環境的研究

欒冬梅，趙 靖，馮春燕，馬春宇，黃增援，樊金勇

（東北農業大學動物科學技術學院，哈爾濱 150030；2.五九七農場畜牧科，黑龍江 雙鴨山 155610）

空氣溫度是溫熱環境的重要因素，也是影響肉牛生產水平的主要環境因素。牛舍內的溫熱環境既受外界天氣條件的影響，也受牛舍本身的結構、外圍護結構的保溫隔熱能力、牛舍的通風換氣狀況、日常的飼養管理等方面的影響，而牛舍的溫熱環境直接關系到空氣質量環境。有關黑龍江省肉牛舍冬季環境的系統研究還未見報道，肉牛舍的設計還缺乏可參考的基礎數據。為了解黑龍江省冬季育肥牛舍的環境狀況，對兩個規模化肉牛育肥基地具有代表性的四棟育肥牛舍的溫熱環境及CO2濃度進行了測定與分析，目的是為今后肉牛舍的設計及飼養管理方式的改進提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 測定對象

測定牛舍位于北緯 46°23′～46°49′，東經 131°47′～132°45′的區域內，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，底部僅有300 mm高的矮墻，冬季時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厚的彩鋼板構成。育肥牛為對尾式拴系飼養，舍內飼養120頭育肥牛，每頭牛占地面積6.0 m2。沿屋脊設有6個管徑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構牛舍，該牛舍墻壁和屋頂均為100 mm厚的彩鋼保溫板，牛舍長85 000 mm，寬12 000 mm，檐口下高度3 450 mm，南北墻壁上設有高1 400 mm的通長塑鋼窗，育肥牛為對頭式拴系飼養，舍內飼養170頭育肥牛，每頭牛占地面積6.0 m2。沿屋脊設有17個管徑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構牛舍，牛舍的北側、東側和西側墻壁均為370 mm的磚混結構，南側墻壁底部為高1 400 mm、厚370 mm的磚混結構，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85 000 mm，寬11 000 mm，檐口下高度3 000 mm。育肥牛為小群飼養，舍內飼養150頭育肥牛，每頭牛占地面積6.2 m2。沿屋脊設有5個管徑400 mm×400 mm、高300 mm、0.35 mm厚單層彩鋼板制作的排氣管。

1.2 測定時間

試驗于2009年12月25日～2010年1月10日進行，其中2009年12月29日～2010年1月1日正式測定A和B型舍，2010年1月2日～1月5日正式測定C和D型舍。

1.3 測定方法及主要儀器

在牛舍長軸上均勻地選擇5個剖面，在每個剖面的屋頂、墻壁和地面上均勻地選擇10～16個點，用TI110-E便攜式熱輻射測溫儀測定各點的表面溫度。在牛舍長軸上選擇5個剖面，每個剖面的通道上選擇3個點，每點距離地面1.0 m處測定氣流速度和空氣中的CO2濃度。風速用TY-9900數字微風儀測定，CO2濃度用Telaire7001 CO2分析儀測定。在牛舍中央通道上均勻選擇兩點，每點距離育肥牛背部高度處懸掛ZDR-20智能溫濕度記錄儀，連續記錄3 d牛舍內的溫度和相對濕度情況。

1.4 飼養管理

育肥牛飼糧的組成為玉米秸稈微貯、整穗玉米酒糟、精料補充料等。飼槽兼作水槽，育肥牛每天飼喂2次，精料補充料定量飼喂，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 結果與分析

2.1 測試期間的天氣情況

牛舍環境測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型舍環境測定期間平均氣溫比C和D型舍環境測定期間平均氣溫低5.5℃。

2.2 不同類型牛舍的環境情況

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

從表2和圖1可知，在A和B型舍環境測定期間平均氣溫比C和D型舍環境測定期間平均氣溫低5.5℃的情況下，A型舍內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，不同類型牛舍內表面的溫度變化較大，A、B、C和D型舍內表面溫度的差值分別為15.2、13.8、8.8和3.6℃，相應的變異系數分別為89.36%、43.35%、32.59%和8.78%，即內表面溫度越高的牛舍，溫差越大。

表1 測試期間的天氣情況Table 1 Weather report during experiment

表2 不同類型牛舍內表面溫度、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還可以發現，A、B和C型舍內表面溫度的最高值都是出現在牛床的位置、而未出現在屋頂的內表面，最低值都是出現在墻壁處，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空氣溫度和相對濕度的變化見圖2。對24 h空氣溫度變化的計算可以發現，A、B和C型舍24 h空氣溫度高于0℃的時間分別為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。對牛舍24 h空氣溫度的計算還發現，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還可以發現，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型牛舍的空氣質量雖然最好，但其過低的舍溫使得其綜合環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、相對濕度最低、CO2濃度最高；B型舍的各項指標居中；C型舍溫度最低、相對濕度最高、CO2濃度最低。

3 討論與結論

3.1 不同類型牛舍保溫隔熱能力的分析

從試驗的結果發現，不同類型牛舍的內表面溫度和空氣溫度都有較大的差異。出現這種情況的主要原因是牛舍外圍護結構的構成材料不同。A和B型舍屋頂的保溫材料用的都是擠塑板，南側墻壁和北側墻壁僅由單層塑料膜構成，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厚的磚混結構、屋頂沒加任何保溫材料，僅由木屋架和0.35 mm厚單層彩鋼板構成。苯板和擠塑板的導熱系數分別為0.042和0.028 W·m-1·K-1。苯板是由可發性聚苯乙烯珠粒經過預發、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稱，它是以聚苯乙烯樹脂輔以聚合物在加熱混合的同時，注入催化劑，而后擠塑壓出連續性閉孔發泡的環保節能型泡沫塑料板[2]。與苯板材相比，擠塑板是第三代硬質發泡保溫材料，它的生產工藝較苯板更簡化，其保溫性能、使用壽命、機械性能、抗壓性能、防水性能都優于苯板，是目前市場公認的最佳保溫材料[3]。本次試驗結果也表明，在非常潮濕的育肥牛舍環境中，采用擠塑板作屋頂保溫的A和B型舍，內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境中，擠塑板是一種良好的保溫隔熱材料。

研究發現，A、B和C型舍內表面溫度的最高值都是出現在牛床的位置、未出現在屋頂的內表面，這是與肉牛休息時大部分時間趴窩在牛床上，牛的體熱不斷傳導給牛床，而水泥地面的牛床有較大的蓄熱性有關[4]。A、B和C型舍內表面溫度的最低值都是出現在墻壁處，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牛的冷輻射，由此可使牛舍的氣溫進一步提高、也可以進一步加大牛舍的通風量。

3.2 不同類型牛舍通風換氣能力的分析

從不同類型牛舍溫度、氣流速度和CO2濃度等數據的分析可以發現，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，與牛舍的通風換氣能力有著密切的關系。試驗過程中發現，A和B型舍的封閉最嚴，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。這同時也說明，畜舍冬季的保溫與通風是一對突出的矛盾，保溫是以限制通風換氣、犧牲牛舍的空氣質量為代價的。其根本原因是牛舍外圍護結構的保溫能力不夠，導致舍溫較低，而為了保溫，就過度地限制牛舍的通風換氣，從而導致牛舍空氣幾乎飽和、CO2濃度嚴重超標[5]；其次，由于牛舍的通風換氣系統設計不完善，牛舍未設專用進氣口、排氣管管徑太小、高度太低、未設保溫層等也致使冬季通風換氣系統的作用非常有限。

溫度對育肥牛的影響固然重要[6]，但在低溫條件下，不能忽視高濕對育肥牛的危害。牛舍空氣濕度近乎飽和的狀態使牛的被毛非常潮濕，保暖能力大為下降；同時，近乎飽和的空氣在低溫的牛舍內表面、特別是墻壁上結了20～50 mm厚的冰霜，這也會加大環境對牛的冷輻射。由于濕冷比干冷對牛的危害更大，因此，在今后的肉牛舍環境控制中，對于相對較為耐寒的育肥牛來說，可以考慮適當降低對牛舍溫度的要求，兼顧保溫與通風兩方面的需求，在搞好牛舍防寒保溫的基礎上，重視牛舍的通風換氣設計，降低濕冷和污濁空氣對育肥牛的危害。

牛舍的環境質量不但與牛舍的設計有關，還與牛舍日常的環境管理密切相關。本次試驗中測定的C型舍，一方面因為外門在清糞、進料等生產過程中，大部分時間都敞開而使舍內熱量流失，導致該舍白天氣溫低、晚間氣溫高，另一方面由于該舍沒有設置專用糞尿溝，加上糞尿清除不及時，糞尿在牛床上流淌而形成大面積的蒸發面，增加了糞尿水分的蒸發，形成了舍內空氣中CO2濃度雖低、但濕度很高的環境狀況。

對黑龍江省不同類型牛舍環境狀況測定和分析結果表明，黑龍江省冬季的肉牛舍普遍存在著氣溫低、濕度高、空氣質量差等問題。造成這些問題的原因：①牛舍外圍護結構的保溫能力不夠；②其次是通風換氣系統設計不完善；③育肥牛舍冬季的環境管理措施不力。因此，加強牛舍外圍護結構的保溫隔熱設計，完善牛舍通風換氣系統的設計與管理，解決好牛舍保溫與通風的矛盾仍然是改善冬季牛舍環境問題的關鍵所在。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境最好的牛舍，也是適合黑龍江省氣候特點的一種育肥牛舍；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，將進一步提高牛舍外圍護結構的保溫隔熱能力和通風換氣效果，有利于育肥牛舍環境的進一步改善。

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

[2] 李東光.實用保溫密封制品配方手冊[M].北京:化學工業出版社,2009:15-20.

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

[4] 東北農學院.家畜環境衛生學[M].2版.北京:中國農業出版社,1998:153-154.

[5] 中華人民共和國農業部發布.NY/T 388畜禽場環境質量標準[S].北京:中國標準出版社.2000.

[6] 黃昌澍.家畜氣候學[M].江蘇:江蘇科學技術出版社,1989:284.