日光温室改造牛舍冬季舍内环境参数时空分布规律

刘 涛，王国强，齐新洲

（新疆农业科学院农业机械化研究所，新疆 乌鲁木齐830091）

0 引言

针对新疆日光温室由于各种原因空置而导致资源浪费的情况[1]，新疆农业科学院农业机械化研究所开展了日光温室肉牛散栏养殖适用设施及设备技术的研究，结合温室结构、畜舍建筑、养殖工艺、机械设备、环境控制、饮水设施设备等技术，将日光温室改建成牛舍[2]。日光温室改建牛舍特点：

（1）在原日光温室结构、维护、骨架基础上，按照肉牛习性，合理布局功能区，通过增加内部围栏，环境调控、饮水等设施，改建为牛舍。

（2）在原日光温室周边新建青贮池、草料库、堆粪池等配套设施，既节约了建设成本，又充分利用了空置土地资源[3]。

目前，已在乌鲁木齐西山农场建立技术示范基地，为周边及新疆种养结合起到积极的示范带动作用。

本文的目的是通过现场实测，分析日光温室改建牛舍内温度、湿度、CO2浓度、NH3浓度这些主要环境参数在牛舍内不同高度和不同时间段的分布规律，找出日光温室牛舍内湿度、CO2浓度、NH3浓度较高、温度较低的时间和位置，便于日光温室改建牛舍内环境调控，为推广日光温室改建牛舍技术及该牛舍环境调控提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验牛舍

试验牛舍为新疆乌鲁木齐市烽火台镇西山农场日光温室改建牛舍。牛舍坐北朝南，跨度为12 m，长度为52 m，屋脊高5 m，肉牛采用双列式对头拴系养殖模式，饲养肉牛100头，舍内改建的养殖工艺设施包括牛床、饲喂通道、清粪槽道、饮水器等。牛舍通风方式主要靠2个清粪通道门（宽1.95 m，高2 m）和1

个饲喂通道门（宽3 m，高2.9 m）的开启和1个负压

轴流风机进行控制，风机风量55 800 m3/h。

1.2 测试仪器

温湿度用L99-LXWS温湿度记录仪检测，杭州路格科技有限公司产品；NH3、CO2和H2S浓度用便携式智能气体检测报警仪检测，北京恒奥德仪器仪表公司产品。测试仪器主要参数见表1和表2。

表1 L99-LXWS温湿度记录仪技术指标

表2 便携式智能气体检测报警仪技术指标

1.3 试验方法

牛舍内主要环境参数包括温度、湿度、CO2、NH3、H2S浓度，根据前期试验判断出新疆牛舍内H2S气体浓度接近于0[4-6]，可以忽略。本次试验中，温度和湿度数据采用L92-1温湿度记录仪采集并自动储存记录；CO2、NH3浓度采用GT2000复合气体分析仪采集并自动储存记录；同时利用便携式智能气体检测报警仪进行牛舍外温湿度和气体浓度的即时检测。

试验时间为2019年2月17日8:00至2019年2月23日8:00，为期5天，数据每隔10 min保存一次。参数采集点选择牛舍中部饲喂通道正上方，距离地面高度分别为1 m、2 m、3 m位置，每个高度不间断测试24 h。环境参数在时间上的分布规律试验，将24小时分解为8:00-12:00、12:00-16:00、16:00-20:00、20:00-24:00、0:00-4:00、4:00-8:00这6个时间段，采集点为牛舍中部饲喂通道正上方3 m处。各因素相关性数据采集点选择牛舍中部饲喂通道正上方2 m高度处，时间为24小时的数据。

1.4 数据分析

试验数据均以平均值±标准差表示，采用SPSS17.0统计软件进行方差分析和相关性分析。

2 结果和分析

2.1 不同高度牛舍内主要环境参数分布

日光温室改建牛舍内不同高度处主要环境参数测试值见表3。结果表明，日光温室改建牛舍内温度随着高度变化不大，1 m、2 m、3 m不同高度处，温度差异不显著（P＞0.05），日光温室改建牛舍舍内温度保持在2℃～8℃间，能够满足肉牛生产环境温度要求；在2 m、3 m高度处，湿度值显著高于1 m高度处（P＜0.05）；CO2浓度在3 m高度处显著高于1 m和2 m高度处；NH3浓度在1 m高度处显著高于2 m和3 m高度。考虑到NH3浓度在日光温室牛舍内整体比较低，不作为环境调控因素，湿度和CO2浓度较高，是日光温室牛舍内需要调控的参数，3 m高度处湿度和CO2浓度均在高位，为此，可以判断3 m高度处是日光温室改建牛舍内环境最需要调控的高度。

表3 不同高度处各环境参数值

2.2 不同时间段牛舍内主要环境参数分布

日光温室改建牛舍内不同时间段，主要环境参数测试值见表4。结果表明，温度在12:00-16:00这个时间段达到了最大值，显著高于其他时间段，4:00-8:00这个时间段为最低值，显著低于其他时间段，温度在12:00-16:00显著高于其他时间段，说明日光温室改建牛舍由于前屋面采用塑料薄膜覆盖结构，对太阳光吸收好[7-8]；湿度在0:00-4:00这个时间段显著高于其他时间段，在16:00-20:00显著低于其他时间段；CO2浓度在0:00-4:00显著高于其他时间段、16:00-20:00显著低于其他时间段；NH3浓度8:00-12:00显著高于其他时间段，其他时间段差异不显著。不同时间段的各参数值再次说明，NH3浓度总体较低，不作为重点调控因素，湿度和CO2浓度是主要调控因素[9-10]。考虑到在0:00-4:00这个时间段湿度和CO2浓度均达到最大值，可以说明0:00-4:00是牛舍内环境最需要调控的时间段。

表4 不同时间段各环境参数值

2.3 各因素间相关性分析

各因素间相关性分析见表5。通过PERSON相关性分析表明，温度和湿度相关性显著，呈负相关；温度和CO2浓度相关性显著，呈负相关；湿度和CO2浓度相关性极显著，呈正相关；湿度和NH3浓度相关性极显著，呈负相关；湿度和时间相关性极显著，呈正相关；CO2浓度和时间相关性极显著，呈正相关；NH3浓度和时间相关性显著，呈负相关；温度与时间相关性不显著；CO2浓度和NH3浓度相关性不显著。

表5 各因素间相关性分析

3 结论

通过日光温室改建牛舍不同高度和不同时间段主要环境参数分布规律试验和数据分析，可得出：

（1）日光温室改建牛舍在外界温度处于-10℃～-4℃时，舍内温度保持在2℃～8℃，说明日光温室牛舍保温效果优异，舍内温度满足冬季肉牛生产环境温度要求。牛舍内不同高度，温度差异不显著，不同时间段，温度变化差异显著，说明日光温室牛舍内温度变化受太阳辐射能影响较大。温度和湿度、温度和CO2浓度相关性均为极显著，且都呈负相关。

（2）冬季日光温室改建牛舍主要调控因素为湿度和CO2浓度。湿度和CO2浓度分别在不同高度和不同时间段差异均显著。3 m高度处和0:00-4:00时间段，牛舍环境最需要调控。湿度和CO2浓度相关性极显著，呈正相关，说明通过工程手段降低圈舍内湿度，对降低CO2浓度有一定的帮助。