寒冷地區(qū)日光暖棚羊舍設計與暖棚環(huán)境控制

2010-04-30 05:45:10馬啟軍張建新王樹華段棟梁淡江華趙有英項斌偉

山西農業(yè)科學 2010年8期

馬啟軍，張建新，王樹華，段棟梁，淡江華，趙有英，項斌偉

（1.山西省農業(yè)科學院畜牧獸醫(yī)研究所，山西太原030032；2.山西農業(yè)大學動物科技學院，山西太谷030801）

雁門關地區(qū)是山西省草食畜重點養(yǎng)殖區(qū)域，位于北緯37°～41°，東經110°～114°，由于其地處山西省西北部高寒區(qū)，年均氣溫3.7～8.8℃，夏涼冬寒，晝夜溫差大。冬季寒冷的氣候嚴重影響著牛羊養(yǎng)殖業(yè)。采用暖棚養(yǎng)羊是利用太陽能改善羊舍溫熱環(huán)境的有效方式[1-3]，但是不同暖棚設計采暖效果有顯著差異[4]，而且密閉的暖棚濕度和有害氣體會對肉羊健康和生產造成不良影響。

本研究通過對暖棚不同屋面角、透光角設計，比較了不同暖棚內溫度、濕度、有害氣體變化規(guī)律及對肉羊生產性能的影響，并對暖棚進行綜合評價，旨在為雁門關地區(qū)暖棚合理設計和暖棚內環(huán)境控制提供一定依據。

1 材料和方法

1.1 暖棚羊舍屋面角設計

屋面角是指塑料暖棚與地平面的夾角。吸收、反射和透過的光線強度與入射光線強度的比，分別叫吸收率、反射率和透過率（吸收率+反射率+透過率=100%）。塑料薄膜對光線的吸收率是一定的，光線的透過率決定反射率的大小，透過率高，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。為了充分利用太陽的輻射熱能，提高畜舍內的溫度，太陽輻射的入射角應與塑料棚面垂直。以最冷的大寒那天的太陽高度角和90°的入射角為依據進行暖棚設計。同時考慮暖棚朝向，由于北方嚴冬時的主風向為西北風，為了更好地發(fā)揮暖棚的作用，結合當地緯度以坐北朝南偏東5°～8°為宜[6-7]。

試驗選擇屋面角分別為60°和50°的2個暖棚進行對比試驗，分別標記為1號、2號暖棚。

表1 陽光入射角和有效光量的關系 %

1.2 羊舍內溫濕度、有害氣體測定儀器與方法

1.2.1 測定儀器便攜式NH3檢測儀（LEL美國I36-IQ350-H2/NH3）、便攜式 H2S檢測儀（Toxi-RAE III）、便攜式 CO2濃度儀（LB-ZG106A-MCO2檢測儀）。

1.2.2 測定方法將測定儀置于距地面高度0.8m同一水平面的5個點（梅花分布）[8]。試驗期2008年12月1日至2009年2月30日，每天于8:00，14:00，20:00 測量相關數據。

1.3 暖棚養(yǎng)羊生產性能比較

選取年齡、性別、體質量、健康狀況基本一致的右玉本地綿羊，在2個暖棚分群飼養(yǎng)，進行生產性能對比試驗。

1.4 數據分析

數據統(tǒng)計采用方差分析和Duncan’s新復極差法進行顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1日光暖棚羊舍內環(huán)境質量檢測調控

2.1.1 羊舍內溫濕度的變化情況

由圖1可知，1號和2號暖棚內的日平均溫度明顯高于暖棚外的溫度。試驗期間，1號暖棚內日平均最高溫度為9.2℃，日平均最低溫度為1.95℃，日平均溫度為5.9℃；而棚外日平均最高溫度為-1.75℃，日平均最低溫度為-16.25℃，日平均溫度為-7.8℃。圖1中暖棚內外同一時刻曲線的間隙大小表示暖棚內外的溫差大小，由此可知，暖棚內外日平均最高溫差為18.2℃，日平均最低溫差為10.0℃，日平均溫差為13.7℃。試驗期間，2號暖棚內日平均最高溫度為9.8℃，日平均最低溫度為2.2℃，日平均溫度為5.8℃；暖棚內外日平均最高溫差為18.4℃，日平均最低溫差為10.6℃，日平均溫差為13.6℃。

如果按月動態(tài)分析，該區(qū)最冷的12月，1號暖棚內的日平均溫度為5.8℃，而暖棚外的日平均溫度為-8.0℃，暖棚內外的日平均溫差達13.8℃；2月份暖棚內的日平均溫度已達7.6℃，而暖棚外的日平均溫度仍在-4.5℃，暖棚內外的日平均溫差達12.1℃。在該區(qū)12月，2號暖棚內的日平均溫度為5.7℃，暖棚內外的日平均溫差達13.7℃；在2月份暖棚內的日平均溫度達7.7℃，暖棚內外的日平均溫差為12.2℃。

整個試驗期間，12月份晝夜溫差較小，1，2月份晝夜溫差較大，而平均溫度2月偏高，溫度呈波動變化。1號暖棚內溫度平均差幅為5.4℃（圖2），2號暖棚內溫度平均差幅為9.7℃（圖3）；1，2號暖棚舍內溫度的冬季變化規(guī)律較為一致，且受舍外氣候的影響。

暖棚內空氣濕度較高，且在試驗期間2號暖棚的濕度均高于1號暖棚（圖4）。測定結果表明，1號暖棚內的平均濕度為71.35%，暖棚外的平均濕度為發(fā)54.40%，暖棚內的平均濕度較暖棚外的高16.95%；2號暖棚內的平均濕度為79.14%，暖棚內的平均濕度較暖棚外的高24.74%，比1號暖棚高7.79%。

暖棚內晝夜相對濕度呈現波動性變化（圖5，6），早晨和夜間暖棚內濕度高于下午，12月份和1月份日變化差幅較小，2月份變化較大，而平均相對濕度1月偏高。

綜上所述，暖棚建設對提高寒冷季節(jié)羊舍溫度、濕度，改善溫熱環(huán)境，減少綿羊體能消耗具有重要的意義。

2.1.2 暖棚內NH3，CO2和H2S的變化規(guī)律暖棚內NH3，CO2和H2S的變化規(guī)律如表2所示。

表2 暖棚內NH3，CO2和H2S的變化規(guī)律 mg/m3

1 號暖棚內的NH3濃度在12月、1月和2月的平均值分別為5.2，5.4，4.2mg/m3。2月的NH3濃度均值低于12，1月，結合濕度的變化規(guī)律可以發(fā)現，2月暖棚內濕度低于12月和1月，溫度高于12月和1月，空氣中NH3易溶于水汽，暖棚溫度高、水汽小有利于通風換氣，把NH3排出舍外。2號暖棚內12，1，2月的NH3濃度分別為5.5，5.8，4.6mg/m3。1，2 號暖棚內 NH3變化規(guī)律一致，2號暖棚NH3平均濃度略高于1號暖棚，但差異不顯著（P＞0.05）。

1 號暖棚內的CO2濃度在12月、1月和2月的平均值分別為 1 933，1 971，1 689mg/m3；2 號暖棚內的 CO2濃度分別為 1 953，1 995，1 764 mg/m3。1，2號暖棚內CO2濃度變化規(guī)律一致，1號暖棚略低于2號暖棚，但差異不顯著（P＞0.05）。

1 號暖棚內的H2S濃度在12月、1月和2月的平均值分別為 0.003 7，0.003 9，0.003 6mg/m3；2號暖棚內的H2S濃度分別為0.003 8，0.003 8，0.003 7mg/m3。整個試驗期間，1，2號暖棚內H2S濃度變化規(guī)律一致，2號暖棚H2S濃度稍高于1號暖棚，差異不顯著（P＞0.05）。

NH3濃度的日變化規(guī)律為：8:00—20:00時段內，暖棚內NH3濃度下降，20:00后NH3濃度逐漸緩慢上升（圖7，8）；夜間和上午的NH3濃度高于下午。

CO2濃度的日變化規(guī)律為：8:00—14:00時段內，其濃度呈逐漸下降趨勢，20:00以后逐漸上升。14:00—20:00內會達到最低濃度（圖9，10）。