水泡粪妊娠猪舍冬季有害气体含量影响因素分析

高孟起，施正香，白 琳，栾冬梅

（1.中国农业大学，农业部设施农业工程重点实验室，北京 100083；2.东北农业大学，哈尔滨 150036）

水泡粪妊娠猪舍冬季有害气体含量影响因素分析

高孟起1，施正香1*，白 琳2，栾冬梅2

（1.中国农业大学，农业部设施农业工程重点实验室，北京 100083；2.东北农业大学，哈尔滨 150036）

规模化养猪生产中，环境条件、地面类型、清粪方式等对舍内空气质量的影响程度不同，尤其是清粪工艺对舍内NH3，H2S、CO2等有害气体含量高低影响很大。为了解水泡粪工艺猪舍有害气体含量差异的影响因素，本文选取河南、黑龙江二地典型猪场的水泡粪妊娠猪舍开展了有害气体的同期测试和比较分析。结果表明，冬季猪舍因通风不足，CO2含量普遍较高，虽然舍内NH3含量均未超过环境卫生学标准，但不同测试猪舍内空气质量存在显著差异。NH3含量与舍内相对湿度存在正相关关系，相同饲养模式下，温度增加会促进NH3和CO2的释放；在相同饲养密度下，采用群养方式的猪舍，舍内CO2含量较限位饲养方式高1.4倍；全漏缝地板形式猪舍的NH3含量是半漏缝地板舍的2.5倍。

妊娠猪舍；水泡粪；空气质量；地面类型；饲养方式

0 引言

猪舍内空气质量的好坏，对猪的健康和生产性能有很大影响，主要影响因素包括环境条件、地面类型、清粪方式、通风状况、饲养密度等[1]。目前，国内规模化养猪场的清粪方式主要有水冲粪、水泡粪和干清粪[2]3种，水泡粪因不需清粪、便于猪场管理、用水量较水冲粪方式少而被许多猪场所采用。但水泡粪猪舍中，由于粪尿在舍内停留时间过长易发酵产生氨气（NH3），硫化氢（H2S）、二氧化碳（CO2）等有害气体[3-6]，如刘秀婷等（2013）[7]、赵许可（2014）[8]的研究结果表明，水泡粪猪舍内氨气含量高于人工清粪舍，二者之间存在极显著差异。采用水泡粪工艺的猪舍，60%～70%的NH3来自于粪坑，其余则来自地板表面[9]。为了解水泡粪工艺下猪舍有害气体的存在状况，本文选取河南、黑龙江二地典型猪场的水泡粪妊娠猪舍，就不同环境条件、饲养模式、地面类型等舍内状况进行同期测试，对冬季妊娠猪舍内有害气体的含量以及影响因素进行分析，以便为不同地区冬季猪舍的环境管理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验猪舍概况

选取河南某猪场2栋妊娠舍和黑龙江某猪场1栋妊娠舍（表1）。猪的品种为长白猪和大白猪。河南的2栋猪舍分别采用限位栏饲养（A舍）和大群饲养（35～40头/圈，B舍），湿帘-风机纵向通风，其中限位栏舍湿帘安装在与风机对应的另一端山墙上，群养舍则安装在猪舍中部侧墙上。黑龙江的1栋猪舍（C舍）为限位栏饲养，纵向通风，猪舍采用地面加热。3栋猪舍屋顶均设有天窗。

表1 测试猪舍概况

1.2 测试时间

测试在2014年12月—2015年2月进行，舍内外温湿度为连续自动采集，气体则每月选取连续3 d，每天7：00—21：00（C舍未测21：00），每隔2 h采集1次。

1.3 测点布置

事先对舍内温湿度分布进行初步测试，然后选择基本可代表舍内平均温湿度的测点，作为舍内温湿度测试点。舍内测点位于猪舍近中间位置，高度为0.8 m；舍外测点设在离猪舍外墙面2 m处的空地上，高度为1.5 m。舍内气体测试分0.3 m、0.8 m和1.5 m（猪躺卧、站立高度和人体观测高度）3个高度，每个高度选6个测试点（图1）。

1.4 试验仪器

图1 气体采样点布置示意图

温湿度采用远程采集系统(自行开发，由温湿度传感器、无线发射装置（GPRS RTU发射器）、云端服务器和互联网终端等构成，可实现远程温湿度实时监控、数据储存与传输（温度±0.1 ℃，湿度±0.1%)；氨气和硫化氢二合一测试仪HD-P800（ 氨气±0.1 mg/m3， 硫化氢±0.1 mg/m3）；二氧化碳测试仪TY-9800A（±1 mg/ m3），使用前已作校准。气体单位换算采 用：mg/m3=（M/22.4）×[273/ (273+T)] ×（P/101 325）×mg/m3（M，气体分子量；mg/m3，测定的体积含量；T，温度；P，压力）。

1.5 测试项目

包括舍内外温度、湿度、氨气、硫化氢和二氧化碳。

1.6 数据处理方法

采用EXCEL软件和SPSS 20.0软件进行数据处理和分析。

2 结果与分析

2.1 测试猪舍室内外温湿度状况

表2是猪舍冬季各月舍内外温湿度的均值。尽管黑龙江冬季严寒，该猪场舍外平均温度在-10～-17 ℃之间，但因舍内设有采暖系统，舍温较高，平均为16.8 ℃。河南冬季的舍外平均温度为3～5 ℃，猪舍内不加热，其中A舍平均温度为15.9 ℃，B舍9.6 ℃。可见不同地区猪舍温度管理差异显著。A、B、C3栋猪舍的平均相对湿度分别为61.8%、59.0%和75.5%。根据有效温度公式ET=0.65Td+0.35TW（Td，干球温度；TW，湿球温度）[10]，可计算出这3栋猪舍的有效温度分别为14.5 ℃、8.4 ℃和15.9 ℃，综合温湿度状况，C舍的热舒适性相对更好些。

表2 冬季各舍舍内外温湿度

表3 两地猪舍内NH3和CO2含量所在区间对比

表4 不同饲养模式猪舍内NH3和CO2含量所在区间对比

2.2 不同地区对舍内有害气体含量的影响

规模化猪场中一般规定：舍内NH3含量不超过25 mg/m3，H2S含量不超过10 mg/m3，CO2含量不超过1 500 mg/m3[11]。测试期间，猪舍内H2S含量极少，对猪影响不大。A舍和C舍处于不同气候区，二者建筑结构和饲养模式相似，对比两舍（表3），C舍NH3含量值有68.9%在5～10 mg/ m3；A舍仅有36.5%在此区间，其含量值有62.3%在＜5 mg/m3的区间。C舍有100%的CO2含量值＞3 000 mg/ m3；而A舍仅有65.7%在此区间，其含量值仅有4.2%在＜1 500 mg/m3的区间。C舍NH3和CO2含量的均值均显著高于A舍。C舍和A舍内NH3含量均远低于规定值，二舍均长期处于高含量CO2的环境中。

2.3 饲养模式对舍内有害气体含量的影响

表4对限位栏饲养和群养模式下猪舍内NH3和CO2含量做了对比分析。可以看出，猪舍内NH3含量均低于规定值，但CO2含量均高于规定的卫生学指标。不同饲养模式下舍内的NH3和CO2含量差异较大。其中，B舍NH3含量值有57.2%在5～10 mg/m3；A舍仅有36.5%在此区间，其含量值有62.3%在＜5 mg/m3的区间。A舍有65.7%的CO2含量值＞3 000 mg/m3；而B舍仅有34.4%在此区间，其含量值有65.6%在1 500～3 000 mg/m3的区间。A舍CO2含量的均值显著高于B舍，而B舍NH3含量均值显著高于A舍。

2.4 地面类型对有害气体含量的影响

由表5可知，全漏缝地板舍内NH3、CO2平均含量分别为5.6 mg/m3、2 806 mg/m3，半漏缝舍内则分别为4.26 mg/m3、3 655 mg/m3，二者差异显著（P＜0.05）。表明，全漏缝地板下舍内气体含量高于局部漏缝地板猪舍。

3 讨论

3.1 热环境与舍内有害气体的关系

表6分析了测试期内温度、湿度与舍内NH3含量之间的关系，其中，NH3含量与舍内相对湿度存在正相关关系，而与温度无显著相关性。A舍、B舍的NH3含量与舍内湿度的相关系数分别达到了0.96（r0.01（1，6）=0.834）、0.96（r0.01（1，6）=0.834）；C舍 为 0.76（r0.05（1，5）=0.754），也即相对湿度每提高10%，A、B、C三舍氨气含量分别增加1.9 mg/m3、1.2 mg/m3和1.9 mg/m3。尽管A、C二舍处于不同的两个地区，但因采用相同的限位栏饲养，且猪舍结构、舍内温度相近，故获得的回归方程也较接近。

为便于比较，本文还按照相似饲养密度对3栋舍的气体含量进行了比较，对应的NH3和CO2含量折算结果见表7。表明相同饲养模式下舍温越高，有害气体浓度也会随之升高，温度的增加会促进NH3和CO2的释放，这与前人对温度和气体排放关系的研究结果相一致[12-14]。舍内热环境状况与有害气体多少密切相关，选择合理的环境调控措施（如通风）和工程工艺模式（如饲养模式、地面类型等）是降低舍内有害气体含量的关键。

表5 不同漏缝面积猪舍内NH3和CO2含量对比

表6 NH3和温度、相对湿度的相关性

表7 相同饲养密度水平下不同猪舍舍内NH3和CO2含量值

3.2 猪群活动空间与舍内空气质量的关系

猪舍内CO2主要来自于猪的呼吸以及粪污发酵。由表5、7知，采用群养的B舍，其CO2含量是A舍的1.4倍。这主要是因为猪在群养条件下，活动面积的增加（A舍猪的活动面积约为1.4 m2/头，B舍猪的活动面积约为3.0 m2/头），会提高猪的活动量[15]。Ni[16]等研究表明，粪便中产生CO2的量约为动物呼吸产生量的37.5%。由于B舍粪坑面积和漏缝面积大于A舍，因而在一定程度上促使B舍内CO2含量的进一步提高。也就是说采用不同饲养模式时，环境控制要求也应作相应的改变。

3.3 漏缝面积对舍内有害气体的影响

由于舍内NH3主要来自于粪坑表面的挥发，而挥发量的多少跟地面类型关系密切。所测试的2栋猪舍，A舍为局部漏缝地板，B舍为全漏缝地板，B舍NH3含量是A舍的2.5倍。这主要是因为B舍的粪坑挥发表面积大，约为A舍的1.6倍，且地面漏缝面积也大，约为A舍的3.2倍，导致粪坑内产生的NH3更多地释放到舍内。

4 结论

1）猪舍内有害气体浓度的高低，与舍内热湿环境有关，相同饲养模式下温度的增加会促进NH3和CO2的释放。相对湿度与NH3含量呈强烈的正相关关系，湿度对舍内NH3的影响在一定程度上还与饲养方式有关，湿度每增加10%，限位饲养（A、C舍）时NH3含量可增加1.9 mg/m3，群养（B舍）则可增加1.2 mg/m3。

2）群养会增加猪群的活动空间和活动量，从而会增加舍内CO2含量，实际生产中采用群养模式时，环境控制要求也应作相应的改变。

3）地面类型对舍内有害气体的含量有影响，采用全漏缝地板的猪舍内NH3和CO2的含量要高于局部漏缝地板猪舍。实际生产中可通过加强猪定点排泄行为的利用，尽可能减少漏缝地板面积，以改善舍内空气质量。

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2015-04-13）

“十二五”农村领域国家科技计划课题：畜禽健康养殖环境控制关键技术研究与集成（2012BAD39B02）作者简介：高孟起，男，中国农业大学水利与土木工程学院硕士研究生，主要从事健康养殖过程环境与控制研究。Email：760145940@qq.com，电话：15810644945

施正香（1964-），女，江苏启东人，教授，主要从事畜禽养殖工艺与环境研究。中国农业大学水利与土木工程学院，100083。Email：shizhx@cau.edu.cn）