黄土高原地区绿色环保型育肥猪场设计思路探讨

柴薇薇，王 浩，冯玉兰

（西北民族大学生命科学与工程学院，甘肃 兰州730030）

黄土高原作为典型的农牧交错带，主要以种植业为主，畜牧业为辅的农业经济模式发展。西北部半干旱区以牛羊等食草动物放养为主，养猪为辅；中南部较温暖湿润区以养猪为主，养牛为辅[1]。目前，该地区已经进入规模化养殖阶段，但许多育肥猪场的设计与建设理念还停留在散养阶段。猪舍的设计及建设不科学，育肥猪舍弊端逐步凸显[2]。此外，动物粪肥随意堆积，对土壤及水质造成污染[3-6]；温室气体的大量排放，导致粪肥中的有机质被浪费[7]。因此，环保型猪场的建设是该区未来生猪生产的发展方向。

1 猪场设计思路

1.1 建场所在地概况

甘肃省庆阳市，也称陇东，属黄河中下游黄土高原沟壑区，为北方农牧交错带[8]。庆阳市西峰区位于陇东黄土高原董志塬腹地，平均海拔1 421 m，温带大陆性半干旱气候，年日照总时2 400～2 600 h，年降水量400～600 mm，年平均气温10℃，年无霜期160～180 d。

1.2 猪场的选址及布局

猪场选址应对土地的性质、使用权主体、土壤质量和成本进行综合评估。猪场尽可能选择地势较高、排水良好、空气流畅、非污染区域，避开城镇和村民居住区的水源地，地面应相对平坦，背风向阳，不宜建在低凹、风口处，严禁大型沟壑穿过场区，避开盆地、雨、污汇集地带。选址应在各级政府规划的禁养区以外，禁止在风景旅游区、自然保护区、古建筑保护区、墓地、水源保护区、城镇建成区及规划区和工业等公害污染严重环境区建场。

场址应符合当地城镇发展建设规划、土地利用规划以及相关法律法规要求；应避开基本农田，尽量选用不宜耕作土地，并为扩大生产预留空间，还应满足防疫要求。结合未来的运营成本，还需要考虑与屠宰厂和饲料厂的距离。猪场场址应选择在居民区常年主导风向的下风向或侧风向，避免气味、废水及粪肥堆置而影响居民区生活环境[8]。

1.3 猪场的建设工艺模式

国内规模化猪场建设主要采用的工艺有4种：美式、欧式、韩式、中式[9-10]，每种工艺对应不同的养殖规模，猪场建设工艺见表1。

表1 猪场建设工艺Tab.1 Construction process of pig farm

1.4 栏位设计

生猪饲养密度应控制在适宜的范围[11]，栏位设计时可参考我国《标准化规模养猪场建设规范》（NY/T 1568—2007），见表2。

表2 标准化规模养猪场建设规范Tab.2 Specifications for the construction of standardized scale pig farms

1.5 供暖设计

陇东地处北方高寒地区，冬季猪舍的取暖至关重要。目前，猪场设计时应对标准化猪场建设中采用的猪舍供暖能源和供暖方式[12]进行对比分析（见表3、表4），选取适合当地实际情况、养殖规模、经济适用、操作易行的供暖方式。

表3 猪舍不同供暖能源对比Tab.3 Comparison of different heating energy in pig houses

表4 猪舍不同供暖方式对比Tab.4 Comparison of different heating methods in pig houses

1.6 通风设计

目前，猪场常用通风设计类型为全机械通风、半机械通风和自然通风[13]，见表5。

1.7 饲喂饮水设计

猪场常用的饲喂设备和饮水设备[14]设计标准见表6、表7。

表5 猪场通风类型设计标准Tab.5 Design standards for ventilation types of pig farms

表6 猪场饲喂设备设计标准Tab.6 Design standards of feeding equipment for pig farms

表7 猪场饮水设备设计标准Tab.7 Design standards for drinking water equipment in pig farms

1.8 粪污收集及处理设计

猪场粪污收集及处理的主要设计方法[15]见表8。

2 猪场应用实例

2.1 养殖场所在地概况

猪场选址于庆阳市西峰区董志塬边的一个独立塬面，地形平坦、三面环沟，形成天然的防疫屏障，周边规划种植用地。整个猪场建设规划长154 m、宽88 m、占地面积13 552 m2。

2.2 猪场规模和布局

根据土地面积及养殖户需求，对育肥猪舍进行平面布局见图1。单栋饲养规模500头，猪舍尺寸长42 m、宽15 m、占地面积630 m2。整个猪场含4个猪舍、2个料塔，每个料塔分别供给相邻的2个猪舍；车辆进出猪舍时需先经过清洗消毒房，再进入生产区内净道进行填充饲料、生猪装卸等工作。水泵、配电、库房、蓄水池设置在生活办公区，供水来自周边村庄，设置蓄水池，蓄满水可供猪场正常生产1周。猪场周边以围墙与外界隔开，生产区设置围栏与生活区及其他设施隔开。

养殖场人员进出生产区时，需经人员物品洗消房，再经与生活用房相连接的保温通道进入场区。污道需设置在围墙外侧通往厌氧发酵池、堆粪场和病死猪填埋井。厌氧发酵池、堆粪场和病死猪填埋井位于整个猪场下风向。

表8 猪场粪污收集处理设计方法Tab.8 Design method of manure collection level treatment in pig farm

图1 猪场设计平面图Fig.1 Planar graph of the pig farm

2.3 舍内设计

猪舍内部双列式排布10个栏位，其中6个大栏，4个小栏。大栏尺寸10 m×6.5 m；小栏尺寸4 m×6.5 m。中央通道宽1 m。大栏计划存栏量65头，小栏计划存栏量27头。饲喂设备选择料塔+自动料线+长方形料槽，饮水设备采用高度可调的乳头式饮水碗。

猪舍采用半机械负压通风，冬季采用横向通风，夏季采用纵向通风。电地暖结合保温盖板供暖，在猪舍地面铺设电地暖，上方悬挂保温盖板。粪污收集及处理设计采用半漏粪板模式，刮粪板干清粪工艺，粪污通过漏缝地板漏入下方粪沟内，再由刮粪板进行收集清理。

3 讨论

3.1 猪场的选址

猪场选址应综合考虑地理位置、土质、水、电及占地面积等问题，总体布局要遵循利于生产、防疫、运输、生活管理等原则[16-17]。本案例的选址具有以下优势：根据对育肥场防疫的要求[18-19]，该选址区域地理位置较为封闭，三面环沟可以形成天然的防疫屏障，近距离无村庄、养殖场、垃圾场，且距省级以上交通较远，避免外来疫病的传入；猪场四周开阔，采光良好；与周围居住区相隔1 000 m以上，产生的噪声、废弃物以及气味对居民影响较小；地势平坦，适合在厂址周边规划种植用地，采取种养结合的养殖方式，种植经济作物，既可合理利用粪污资源，也可为育肥猪提供一定的饲料资源。

3.2 半漏粪工艺的优势

采用半漏粪设计，在漏粪区域安装焊接漏粪地板的支架，铺设塑钢漏粪地板建成漏粪区域[20]。该设计具有以下优势：建设成本较低、可行性较高；干粪直接堆肥发酵后可以还田或加工有机肥，尿液厌氧发酵后可绿化灌溉或还田。结合在猪舍周围规划的种植用地，可通过种养结合的模式最大化利用粪污资源；采用半漏粪工艺，易于操作、简单易行、可提高工作效率。

3.3 料槽、饮水器的选择

本设计中猪舍采用长方形料槽，可满足10头猪同时采食。作为育肥猪场，育肥前期猪自由采食，使其充分生长发育，育肥后期限制饲喂[21]。

设计中采用高低可调的乳头式饮水碗，相较于鸭嘴式饮水嘴，可减少水资源浪费。利用乳头式饮水，水质不易污染、减少疾病的传播[22]。鉴于饮水设备的高度可调性，可适用于不同育肥时期的个体。

3.4 电地暖及保温盖板优势

陇东地区冬季平均气温在-5～-12℃，猪舍的保暖尤为重要。在育肥猪舍中采用电热管进行电热地暖对西北寒冷地区较为适合[23]，且成本较低、建设简单。需注意的是采用的电热管必须绝缘，弯头处折弯弧度不能过大，防止造成电热管内部电热丝折断[20]。针对电热地暖升温较慢的问题，在上端增加保温盖板可以减少热量损失，维持电地暖区域内较稳定的温度，不仅满足仔猪生长的舒适温度，还可减少因大面积供暖带来的能源消耗，达到节能的目的。

3.5 冬夏两季采用不同通风模式

夏季采用纵向通风，通风面覆盖整个猪舍，可达到猪舍内部气体整体交换的效果。进风时通过水帘进行降温，有利于降低猪舍内部温度，减少因为气温升高对生猪产生的不良影响，避免生猪产生应激反应，降低生长性能。同时，陇东地区夏季空气较为干燥，通过水帘既降温可增加舍内空气湿度，减少粉尘。猪舍内空气细菌气溶胶分布规律的研究，也证实湿帘-风机降温系统在夏季能够明显降低舍内温度和有害气体浓度，进而改善舍内环境，是较为理想的通风方式[24]。

陇东地区冬季盛行西北风，冬季通风时采用尺寸较小，数量较小的风机进行横向通风，可以避免寒风直接进入猪舍，且风速较小，既起到更换舍内气体的作用，也能保持舍内恒温。

综上所述，夏季高温采用水平纵向通风，其他季节采用横向通风，或由自动控制系统根据温度、有害气体浓度等指标自动开启相应风机和通风口，可以实现规模化猪场的全自动通风。

3.6 种养结合的模式

随着畜牧业高度集约化、规模化发展，猪场的环保问题日益突出。畜牧业发达国家已将农田作为畜禽粪便的负载场所[25]。庆阳市素有“陇东粮仓”之称，作为传统的农业种植区，采用干清粪工艺-堆肥发酵，形成有机肥-还田的环境友好型处理方式，合理利用粪污，可以降低用水量、减少污水产生量、减少化肥用量、改善土壤品质以及降低种植成本。实践已证实“种养结合”模式适合在山区、丘陵地区推广，利用沼液、有机肥可改善土壤结构、缓解土地板结、提高耕地肥力、改善农产品的品质[26-28]。堆肥还田也可发展绿色有机农产品，符合可持续发展循环农业特点[29]。研究表明，黄土高原“猪-沼-苹果”模式相较于传统种植模式，反馈输出比例更高、自给能力强、有效减少废弃物排放[30]。

4 结论

文章对黄土高原地区绿色环保型育肥猪场的设计思路进行探讨，以甘肃陇东的育肥猪场为例，在设计中充分考虑该地的气候、地理位置、地质地貌特点、养殖规模、资金条件和养殖劳动力的技术水平等，因地制宜地设计符合黄土高原地区的规模化猪场。结合“以地定养、以养肥地、种养对接”的思路，根据养殖规模配套相应粪污消纳土地，或根据种植需要发展相应养殖场户，就近消化畜禽粪污。绿色环保型育肥猪场的建设不仅可以增加黄土高原地区贫困农民的收入，推进该区脱贫攻坚工作，还可向周边城市提供优质、安全的生猪产品及绿色无公害农产品。