寒冷地区日光暖棚羊舍设计与暖棚环境控制

马启军，张建新，王树华，段栋梁，淡江华，赵有英，项斌伟

（1.山西省农业科学院畜牧兽医研究所，山西太原030032；2.山西农业大学动物科技学院，山西太谷030801）

雁门关地区是山西省草食畜重点养殖区域，位于北纬37°～41°，东经110°～114°，由于其地处山西省西北部高寒区，年均气温3.7～8.8℃，夏凉冬寒，昼夜温差大。冬季寒冷的气候严重影响着牛羊养殖业。采用暖棚养羊是利用太阳能改善羊舍温热环境的有效方式[1-3]，但是不同暖棚设计采暖效果有显著差异[4]，而且密闭的暖棚湿度和有害气体会对肉羊健康和生产造成不良影响。

本研究通过对暖棚不同屋面角、透光角设计，比较了不同暖棚内温度、湿度、有害气体变化规律及对肉羊生产性能的影响，并对暖棚进行综合评价，旨在为雁门关地区暖棚合理设计和暖棚内环境控制提供一定依据。

1 材料和方法

1.1 暖棚羊舍屋面角设计

屋面角是指塑料暖棚与地平面的夹角。吸收、反射和透过的光线强度与入射光线强度的比，分别叫吸收率、反射率和透过率（吸收率+反射率+透过率=100%）。塑料薄膜对光线的吸收率是一定的，光线的透过率决定反射率的大小，透过率高，反射率就小[5]。由表1可知，入射角愈大，有效光量越大，反之有效光量愈小。为了充分利用太阳的辐射热能，提高畜舍内的温度，太阳辐射的入射角应与塑料棚面垂直。以最冷的大寒那天的太阳高度角和90°的入射角为依据进行暖棚设计。同时考虑暖棚朝向，由于北方严冬时的主风向为西北风，为了更好地发挥暖棚的作用，结合当地纬度以坐北朝南偏东5°～8°为宜[6-7]。

试验选择屋面角分别为60°和50°的2个暖棚进行对比试验，分别标记为1号、2号暖棚。

表1 阳光入射角和有效光量的关系 %

1.2 羊舍内温湿度、有害气体测定仪器与方法

1.2.1 测定仪器 便携式NH3检测仪（LEL美国I36-IQ350-H2/NH3）、便携式 H2S检测仪（Toxi-RAE III）、便携式 CO2浓度仪（LB-ZG106A-MCO2检测仪）。

1.2.2 测定方法 将测定仪置于距地面高度0.8m同一水平面的5个点（梅花分布）[8]。试验期2008年12月1日至2009年2月30日，每天于8:00，14:00，20:00 测量相关数据。

1.3 暖棚养羊生产性能比较

选取年龄、性别、体质量、健康状况基本一致的右玉本地绵羊，在2个暖棚分群饲养，进行生产性能对比试验。

1.4 数据分析

数据统计采用方差分析和Duncan’s新复极差法进行显著性检验。

2 结果与分析

2.1日光暖棚羊舍内环境质量检测调控

2.1.1 羊舍内温湿度的变化情况

由图1可知，1号和2号暖棚内的日平均温度明显高于暖棚外的温度。试验期间，1号暖棚内日平均最高温度为9.2℃，日平均最低温度为1.95℃，日平均温度为5.9℃；而棚外日平均最高温度为-1.75℃，日平均最低温度为-16.25℃，日平均温度为-7.8℃。图1中暖棚内外同一时刻曲线的间隙大小表示暖棚内外的温差大小，由此可知，暖棚内外日平均最高温差为18.2℃，日平均最低温差为10.0℃，日平均温差为13.7℃。试验期间，2号暖棚内日平均最高温度为9.8℃，日平均最低温度为2.2℃，日平均温度为5.8℃；暖棚内外日平均最高温差为18.4℃，日平均最低温差为10.6℃，日平均温差为13.6℃。

如果按月动态分析，该区最冷的12月，1号暖棚内的日平均温度为5.8℃，而暖棚外的日平均温度为-8.0℃，暖棚内外的日平均温差达13.8℃；2月份暖棚内的日平均温度已达7.6℃，而暖棚外的日平均温度仍在-4.5℃，暖棚内外的日平均温差达12.1℃。在该区12月，2号暖棚内的日平均温度为5.7℃，暖棚内外的日平均温差达13.7℃；在2月份暖棚内的日平均温度达7.7℃，暖棚内外的日平均温差为12.2℃。

整个试验期间，12月份昼夜温差较小，1，2月份昼夜温差较大，而平均温度2月偏高，温度呈波动变化。1号暖棚内温度平均差幅为5.4℃（图2），2号暖棚内温度平均差幅为9.7℃（图3）；1，2号暖棚舍内温度的冬季变化规律较为一致，且受舍外气候的影响。

暖棚内空气湿度较高，且在试验期间2号暖棚的湿度均高于1号暖棚（图4）。测定结果表明，1号暖棚内的平均湿度为71.35%，暖棚外的平均湿度为发54.40%，暖棚内的平均湿度较暖棚外的高16.95%；2号暖棚内的平均湿度为79.14%，暖棚内的平均湿度较暖棚外的高24.74%，比1号暖棚高7.79%。

暖棚内昼夜相对湿度呈现波动性变化（图5，6），早晨和夜间暖棚内湿度高于下午，12月份和1月份日变化差幅较小，2月份变化较大，而平均相对湿度1月偏高。

综上所述，暖棚建设对提高寒冷季节羊舍温度、湿度，改善温热环境，减少绵羊体能消耗具有重要的意义。

2.1.2 暖棚内NH3，CO2和H2S的变化规律 暖棚内NH3，CO2和H2S的变化规律如表2所示。

表2 暖棚内NH3，CO2和H2S的变化规律 mg/m3

1 号暖棚内的NH3浓度在12月、1月和2月的平均值分别为5.2，5.4，4.2mg/m3。2月的NH3浓度均值低于12，1月，结合湿度的变化规律可以发现，2月暖棚内湿度低于12月和1月，温度高于12月和1月，空气中NH3易溶于水汽，暖棚温度高、水汽小有利于通风换气，把NH3排出舍外。2号暖棚内12，1，2月的NH3浓度分别为5.5，5.8，4.6mg/m3。1，2 号暖棚内 NH3变化规律一致，2号暖棚NH3平均浓度略高于1号暖棚，但差异不显著（P＞0.05）。

1 号暖棚内的CO2浓度在12月、1月和2月的平均值分别为 1 933，1 971，1 689mg/m3；2 号暖棚内的 CO2浓度分别为 1 953，1 995，1 764 mg/m3。1，2号暖棚内CO2浓度变化规律一致，1号暖棚略低于2号暖棚，但差异不显著（P＞0.05）。

1 号暖棚内的H2S浓度在12月、1月和2月的平均值分别为 0.003 7，0.003 9，0.003 6mg/m3；2号暖棚内的H2S浓度分别为0.003 8，0.003 8，0.003 7mg/m3。整个试验期间，1，2号暖棚内H2S浓度变化规律一致，2号暖棚H2S浓度稍高于1号暖棚，差异不显著（P＞0.05）。

NH3浓度的日变化规律为：8:00—20:00时段内，暖棚内NH3浓度下降，20:00后NH3浓度逐渐缓慢上升（图7，8）；夜间和上午的NH3浓度高于下午。

CO2浓度的日变化规律为：8:00—14:00时段内，其浓度呈逐渐下降趋势，20:00以后逐渐上升。14:00—20:00内会达到最低浓度（图9，10）。

H2S浓度的日变化规律为：8:00—20:00时段内，其浓度呈逐渐下降趋势，20:00以后逐渐上升。14:00—20:00内会达到最低浓度（图11，12）。

暖棚内3种气体均表现上午和夜间的浓度高于下午，这与种羊群夜间进圈、增加了羊群密度有关。

2.2 暖棚养羊生产性能比较

暖棚养羊可以减少热量消耗，促进质量增加；过度寒冷会使羊增大饲料消耗，体质量减轻（表3）。

表3 增加质量的效果比较 kg

暖棚羔羊成活率达97.22%，半开放棚舍羔羊成活率仅为70.00%，则暖棚可以大大提高羔羊成活率（表4）。

表4 羔羊成活率测定

3 讨论与小结

（1）暖棚建筑设计的关键除了屋面角、透光角的设计外，还要考虑覆膜材料等因素。另外，在寒冬季节要及时清理棚顶的积雪，大风吹破的棚面要及时粘补，以保证暖棚的密闭性。

（2）暖棚内的水汽和有害气体会对家畜造成危害，在午后气温较高时须进行通风换气。

（3）合理的建造使用暖棚畜舍，可以大大提高家畜越冬能力和生产性能，对推动养殖业全面快速的发展起到了积极的作用。

［1］ 柏春玲.半坡式暖棚羊舍的设计与推广[J].吉林畜牧兽医，2003（3）：14-15.

［2］ 吕玉华，盖煜.北方农牧交错带牧区羊舍冬季小气候研究[J].中国生态农业学报，2003，11（4）：166-168.

［3］ 曹立强.高寒阴湿地区半开放型暖棚牛舍冬季内环境监测评价[J].中国牛业科学，2007，33（3）：11-14.

［4］ 白雅琴.两种暖棚猪舍温热环境评价 [J].中国畜牧杂志，2005，41（10）：40-41.

［5］ 焦丽.温室采光面模糊优化设计的研究[D].阜新：辽宁工程技术大学，2003：6-18.

［6］ 林川渝.日光温室方位角试验研究 [J].华北农学报，1998，13（1）：129-132.

［7］ 王博，李瑞年，张学洲.新疆草原牧区塑膜暖棚（羊舍）建设技术实践[J].草食家畜，2000（S1）：56-59.

［8］ 戴四发，王立克，李如兰，等.密闭式种猪舍部分有害气体分布状况观测 [J].安徽技术师范学院学报，2004，18（1）：7-10.