黑龙江省不同类型肉牛舍冬季环境的研究

栾冬梅，赵 靖，冯春燕，马春宇，黄增援，樊金勇

（东北农业大学动物科学技术学院，哈尔滨 150030；2.五九七农场畜牧科，黑龙江 双鸭山 155610）

空气温度是温热环境的重要因素，也是影响肉牛生产水平的主要环境因素。牛舍内的温热环境既受外界天气条件的影响，也受牛舍本身的结构、外围护结构的保温隔热能力、牛舍的通风换气状况、日常的饲养管理等方面的影响，而牛舍的温热环境直接关系到空气质量环境。有关黑龙江省肉牛舍冬季环境的系统研究还未见报道，肉牛舍的设计还缺乏可参考的基础数据。为了解黑龙江省冬季育肥牛舍的环境状况，对两个规模化肉牛育肥基地具有代表性的四栋育肥牛舍的温热环境及CO2浓度进行了测定与分析，目的是为今后肉牛舍的设计及饲养管理方式的改进提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 测定对象

测定牛舍位于北纬 46°23′～46°49′，东经 131°47′～132°45′的区域内，座北朝南，屋顶为双坡式。A型牛舍和B型牛舍夏季为开放式牛舍，冬季为密闭式牛舍，即夏季南北墙壁敞开，底部仅有300 mm高的矮墙，冬季时南北墙壁的敞开部分均用单层塑料膜密封。

A型牛舍是檐口下高度为3 400 mm的高举架舍，A型牛舍的长度和宽度分别为60 000和12 000 mm，屋顶由木屋架、40 mm厚的挤塑板和0.35 mm厚的彩钢板构成。育肥牛为对尾式拴系饲养，舍内饲养120头育肥牛，每头牛占地面积6.0 m2。沿屋脊设有6个管径500 mm×400 mm、高出屋脊700 mm、0.35 mm厚的单层彩钢板制作的排气管。

B型牛舍是檐口下高度为2 800 mm的低举架舍，其它方面与A型牛舍相同。

C型牛舍为有窗密闭式彩钢保温板结构牛舍，该牛舍墙壁和屋顶均为100 mm厚的彩钢保温板，牛舍长85 000 mm，宽12 000 mm，檐口下高度3 450 mm，南北墙壁上设有高1 400 mm的通长塑钢窗，育肥牛为对头式拴系饲养，舍内饲养170头育肥牛，每头牛占地面积6.0 m2。沿屋脊设有17个管径400 mm×400 mm、高出屋脊 300 mm、0.35 mm厚的单层彩钢板制作的排气管。

D型牛舍为半开放式砖混结构牛舍，牛舍的北侧、东侧和西侧墙壁均为370 mm的砖混结构，南侧墙壁底部为高1 400 mm、厚370 mm的砖混结构，上部夏季敞开、冬季用单层塑料膜密封；屋顶为木屋架上覆盖0.35 mm厚单层彩钢板；牛舍长85 000 mm，宽11 000 mm，檐口下高度3 000 mm。育肥牛为小群饲养，舍内饲养150头育肥牛，每头牛占地面积6.2 m2。沿屋脊设有5个管径400 mm×400 mm、高300 mm、0.35 mm厚单层彩钢板制作的排气管。

1.2 测定时间

试验于2009年12月25日～2010年1月10日进行，其中2009年12月29日～2010年1月1日正式测定A和B型舍，2010年1月2日～1月5日正式测定C和D型舍。

1.3 测定方法及主要仪器

在牛舍长轴上均匀地选择5个剖面，在每个剖面的屋顶、墙壁和地面上均匀地选择10～16个点，用TI110-E便携式热辐射测温仪测定各点的表面温度。在牛舍长轴上选择5个剖面，每个剖面的通道上选择3个点，每点距离地面1.0 m处测定气流速度和空气中的CO2浓度。风速用TY-9900数字微风仪测定，CO2浓度用Telaire7001 CO2分析仪测定。在牛舍中央通道上均匀选择两点，每点距离育肥牛背部高度处悬挂ZDR-20智能温湿度记录仪，连续记录3 d牛舍内的温度和相对湿度情况。

1.4 饲养管理

育肥牛饲粮的组成为玉米秸秆微贮、整穗玉米酒糟、精料补充料等。饲槽兼作水槽，育肥牛每天饲喂2次，精料补充料定量饲喂，粗饲料自由采食，每次饲喂1 h后饮水。每天人工清粪1次。

2 结果与分析

2.1 测试期间的天气情况

牛舍环境测试期间的天气情况见表1。由表1可知，2009年12月29日～2010年1月1日的平均气温为－24.2℃，2010年1月2日～1月5日的平均气温为－18.7℃，即A和B型舍环境测定期间平均气温比C和D型舍环境测定期间平均气温低5.5℃。

2.2 不同类型牛舍的环境情况

不同类型牛舍的内表面温度、气流速度和CO2浓度见表2，不同类型牛舍内表面温度的分布见图1。

从表2和图1可知，在A和B型舍环境测定期间平均气温比C和D型舍环境测定期间平均气温低5.5℃的情况下，A型舍内表面温度的平均值最高，为-4.7℃；其次是B型舍，为-4.9℃；C型舍处于第三位，为-6.7℃；D型舍最低，为-16.7℃。而且，不同类型牛舍内表面的温度变化较大，A、B、C和D型舍内表面温度的差值分别为15.2、13.8、8.8和3.6℃，相应的变异系数分别为89.36%、43.35%、32.59%和8.78%，即内表面温度越高的牛舍，温差越大。

表1 测试期间的天气情况Table 1 Weather report during experiment

表2 不同类型牛舍内表面温度、气流速度和CO2浓度Table 2 Internal surface temperature,air velocity and CO2concentration for different type beef house

图1 不同类型牛舍内表面温度的分布（℃）Fig.1 Profile of internal surface temperature for different types beef house

由图1还可以发现，A、B和C型舍内表面温度的最高值都是出现在牛床的位置、而未出现在屋顶的内表面，最低值都是出现在墙壁处，即A和B型舍的单层塑料膜处、C型舍的窗户处。从表2可知，A、B、C和D型舍的气流速度分别为0.02、0.02、0.03和0.04 m·s-1，空气中CO2浓度分别为7 399、6 063、3 207 和 1 414 mg·m-3；即内表面温度越高的牛舍，气流速度越小，CO2浓度越高。

不同类型牛舍24 h空气温度和相对湿度的变化见图2。对24 h空气温度变化的计算可以发现，A、B和C型舍24 h空气温度高于0℃的时间分别为89.8%、95.8%和50.0%，而D型舍24 h所有的空气温度都在-8.7℃以下。对牛舍24 h空气温度的计算还发现，A型牛舍24 h空气平均温度最高，为2.3℃；B型牛舍次之，为1.0℃；C型牛舍位居第三为－0.6℃；而D型牛舍最低，为-11.2℃。从图2还可以发现，A、B和D型舍都是白天气温高，晚上气温低，而C型舍与之相反，白天气温低，晚上气温高。A、B、C和D型舍24 h空气相对湿度的平均值分别为94.3%、99.4%、99.9%和78.8%。

图2 不同类型牛舍空气温度和相对湿度的变化Fig.2 Change of air temperature and relative humidity for different type beef house

综上所述，在四种类型的牛舍中，D型牛舍的空气质量虽然最好，但其过低的舍温使得其综合环境在四种类型牛舍中最差。在其他三种类型牛舍中，A型舍的温度最高、相对湿度最低、CO2浓度最高；B型舍的各项指标居中；C型舍温度最低、相对湿度最高、CO2浓度最低。

3 讨论与结论

3.1 不同类型牛舍保温隔热能力的分析

从试验的结果发现，不同类型牛舍的内表面温度和空气温度都有较大的差异。出现这种情况的主要原因是牛舍外围护结构的构成材料不同。A和B型舍屋顶的保温材料用的都是挤塑板，南侧墙壁和北侧墙壁仅由单层塑料膜构成，C型舍屋顶和墙壁的保温材料用的都是100 mm厚的苯板，D型牛舍的墙壁是370 mm厚的砖混结构、屋顶没加任何保温材料，仅由木屋架和0.35 mm厚单层彩钢板构成。苯板和挤塑板的导热系数分别为0.042和0.028 W·m-1·K-1。苯板是由可发性聚苯乙烯珠粒经过预发、熟化、成型、烘干和切割等制成[1]。挤塑板是绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板的简称，它是以聚苯乙烯树脂辅以聚合物在加热混合的同时，注入催化剂，而后挤塑压出连续性闭孔发泡的环保节能型泡沫塑料板[2]。与苯板材相比，挤塑板是第三代硬质发泡保温材料，它的生产工艺较苯板更简化，其保温性能、使用寿命、机械性能、抗压性能、防水性能都优于苯板，是目前市场公认的最佳保温材料[3]。本次试验结果也表明，在非常潮湿的育肥牛舍环境中，采用挤塑板作屋顶保温的A和B型舍，内表面温度的平均值比C型舍高2.0和1.8℃，比D型舍高12.0和11.8℃，这说明，100 mm厚苯板的保温效果不如4 mm厚的挤塑板，在非常潮湿的育肥牛舍环境中，挤塑板是一种良好的保温隔热材料。

研究发现，A、B和C型舍内表面温度的最高值都是出现在牛床的位置、未出现在屋顶的内表面，这是与肉牛休息时大部分时间趴窝在牛床上，牛的体热不断传导给牛床，而水泥地面的牛床有较大的蓄热性有关[4]。A、B和C型舍内表面温度的最低值都是出现在墙壁处，即A和B型舍的单层塑料膜处、C型舍的窗户处，因此，有必要将A和B型舍的单层塑料膜换成双层充气膜，以减少通过墙壁部分的散热和墙壁对牛的冷辐射，由此可使牛舍的气温进一步提高、也可以进一步加大牛舍的通风量。

3.2 不同类型牛舍通风换气能力的分析

从不同类型牛舍温度、气流速度和CO2浓度等数据的分析可以发现，气温越高的牛舍，气流速度越低、空气中CO2浓度越高。这除与牛舍本身的保温隔热能力有关，与牛舍的通风换气能力有着密切的关系。试验过程中发现，A和B型舍的封闭最严，牛舍的换气不足，C型舍居中，D型舍封闭最松，牛舍的换气最充分。这同时也说明，畜舍冬季的保温与通风是一对突出的矛盾，保温是以限制通风换气、牺牲牛舍的空气质量为代价的。其根本原因是牛舍外围护结构的保温能力不够，导致舍温较低，而为了保温，就过度地限制牛舍的通风换气，从而导致牛舍空气几乎饱和、CO2浓度严重超标[5]；其次，由于牛舍的通风换气系统设计不完善，牛舍未设专用进气口、排气管管径太小、高度太低、未设保温层等也致使冬季通风换气系统的作用非常有限。

温度对育肥牛的影响固然重要[6]，但在低温条件下，不能忽视高湿对育肥牛的危害。牛舍空气湿度近乎饱和的状态使牛的被毛非常潮湿，保暖能力大为下降；同时，近乎饱和的空气在低温的牛舍内表面、特别是墙壁上结了20～50 mm厚的冰霜，这也会加大环境对牛的冷辐射。由于湿冷比干冷对牛的危害更大，因此，在今后的肉牛舍环境控制中，对于相对较为耐寒的育肥牛来说，可以考虑适当降低对牛舍温度的要求，兼顾保温与通风两方面的需求，在搞好牛舍防寒保温的基础上，重视牛舍的通风换气设计，降低湿冷和污浊空气对育肥牛的危害。

牛舍的环境质量不但与牛舍的设计有关，还与牛舍日常的环境管理密切相关。本次试验中测定的C型舍，一方面因为外门在清粪、进料等生产过程中，大部分时间都敞开而使舍内热量流失，导致该舍白天气温低、晚间气温高，另一方面由于该舍没有设置专用粪尿沟，加上粪尿清除不及时，粪尿在牛床上流淌而形成大面积的蒸发面，增加了粪尿水分的蒸发，形成了舍内空气中CO2浓度虽低、但湿度很高的环境状况。

对黑龙江省不同类型牛舍环境状况测定和分析结果表明，黑龙江省冬季的肉牛舍普遍存在着气温低、湿度高、空气质量差等问题。造成这些问题的原因：①牛舍外围护结构的保温能力不够；②其次是通风换气系统设计不完善；③育肥牛舍冬季的环境管理措施不力。因此，加强牛舍外围护结构的保温隔热设计，完善牛舍通风换气系统的设计与管理，解决好牛舍保温与通风的矛盾仍然是改善冬季牛舍环境问题的关键所在。采用挤塑板为屋顶保温材料、冬季用塑料膜封闭墙壁的敞开部分的高举架开放式牛舍是四种类型牛舍中综合环境最好的牛舍，也是适合黑龙江省气候特点的一种育肥牛舍；如果冬季将开放式牛舍墙壁的敞开部分由单层塑料膜封闭改为双层充气膜封闭，设置有保温层的排气管，加大排气管的管径，增加排气管高出屋脊的高度，使排气管向屋顶或天棚下延伸500～1 000 mm，将进一步提高牛舍外围护结构的保温隔热能力和通风换气效果，有利于育肥牛舍环境的进一步改善。

[1] 姜勇,汪锡锋.再生可发性聚苯乙烯工艺研究[J].塑料工业,1993(1):26-30.

[2] 李东光.实用保温密封制品配方手册[M].北京:化学工业出版社,2009:15-20.

[3] 周玉冰，赵斯坚，尉红侠.挤塑板与苯板的对此[J].房材与应用，2005，33(3):37,48.

[4] 东北农学院.家畜环境卫生学[M].2版.北京:中国农业出版社,1998:153-154.

[5] 中华人民共和国农业部发布.NY/T 388畜禽场环境质量标准[S].北京:中国标准出版社.2000.

[6] 黄昌澍.家畜气候学[M].江苏:江苏科学技术出版社,1989:284.