水泡糞妊娠豬舍冬季有害氣體含量影響因素分析

高孟起，施正香，白 琳，欒冬梅

（1.中國農業大學，農業部設施農業工程重點實驗室，北京 100083；2.東北農業大學，哈爾濱 150036）

水泡糞妊娠豬舍冬季有害氣體含量影響因素分析

高孟起1，施正香1*，白 琳2，欒冬梅2

（1.中國農業大學，農業部設施農業工程重點實驗室，北京 100083；2.東北農業大學，哈爾濱 150036）

規模化養豬生產中，環境條件、地面類型、清糞方式等對舍內空氣質量的影響程度不同，尤其是清糞工藝對舍內NH3，H2S、CO2等有害氣體含量高低影響很大。為了解水泡糞工藝豬舍有害氣體含量差異的影響因素，本文選取河南、黑龍江二地典型豬場的水泡糞妊娠豬舍開展了有害氣體的同期測試和比較分析。結果表明，冬季豬舍因通風不足，CO2含量普遍較高，雖然舍內NH3含量均未超過環境衛生學標準，但不同測試豬舍內空氣質量存在顯著差異。NH3含量與舍內相對濕度存在正相關關系，相同飼養模式下，溫度增加會促進NH3和CO2的釋放；在相同飼養密度下，采用群養方式的豬舍，舍內CO2含量較限位飼養方式高1.4倍；全漏縫地板形式豬舍的NH3含量是半漏縫地板舍的2.5倍。

妊娠豬舍；水泡糞；空氣質量；地面類型；飼養方式

0 引言

豬舍內空氣質量的好壞，對豬的健康和生產性能有很大影響，主要影響因素包括環境條件、地面類型、清糞方式、通風狀況、飼養密度等[1]。目前，國內規模化養豬場的清糞方式主要有水沖糞、水泡糞和干清糞[2]3種，水泡糞因不需清糞、便于豬場管理、用水量較水沖糞方式少而被許多豬場所采用。但水泡糞豬舍中，由于糞尿在舍內停留時間過長易發酵產生氨氣（NH3），硫化氫（H2S）、二氧化碳（CO2）等有害氣體[3-6]，如劉秀婷等（2013）[7]、趙許可（2014）[8]的研究結果表明，水泡糞豬舍內氨氣含量高于人工清糞舍，二者之間存在極顯著差異。采用水泡糞工藝的豬舍，60%～70%的NH3來自于糞坑，其余則來自地板表面[9]。為了解水泡糞工藝下豬舍有害氣體的存在狀況，本文選取河南、黑龍江二地典型豬場的水泡糞妊娠豬舍，就不同環境條件、飼養模式、地面類型等舍內狀況進行同期測試，對冬季妊娠豬舍內有害氣體的含量以及影響因素進行分析，以便為不同地區冬季豬舍的環境管理提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗豬舍概況

選取河南某豬場2棟妊娠舍和黑龍江某豬場1棟妊娠舍（表1）。豬的品種為長白豬和大白豬。河南的2棟豬舍分別采用限位欄飼養（A舍）和大群飼養（35～40頭/圈，B舍），濕簾-風機縱向通風，其中限位欄舍濕簾安裝在與風機對應的另一端山墻上，群養舍則安裝在豬舍中部側墻上。黑龍江的1棟豬舍（C舍）為限位欄飼養，縱向通風，豬舍采用地面加熱。3棟豬舍屋頂均設有天窗。

表1 測試豬舍概況

1.2 測試時間

測試在2014年12月—2015年2月進行，舍內外溫濕度為連續自動采集，氣體則每月選取連續3 d，每天7：00—21：00（C舍未測21：00），每隔2 h采集1次。

1.3 測點布置

事先對舍內溫濕度分布進行初步測試，然后選擇基本可代表舍內平均溫濕度的測點，作為舍內溫濕度測試點。舍內測點位于豬舍近中間位置，高度為0.8 m；舍外測點設在離豬舍外墻面2 m處的空地上，高度為1.5 m。舍內氣體測試分0.3 m、0.8 m和1.5 m（豬躺臥、站立高度和人體觀測高度）3個高度，每個高度選6個測試點（圖1）。

1.4 試驗儀器

圖1 氣體采樣點布置示意圖

溫濕度采用遠程采集系統(自行開發，由溫濕度傳感器、無線發射裝置（GPRS RTU發射器）、云端服務器和互聯網終端等構成，可實現遠程溫濕度實時監控、數據儲存與傳輸（溫度±0.1 ℃，濕度±0.1%)；氨氣和硫化氫二合一測試儀HD-P800（ 氨氣±0.1 mg/m3， 硫化氫±0.1 mg/m3）；二氧化碳測試儀TY-9800A（±1 mg/ m3），使用前已作校準。氣體單位換算采 用：mg/m3=（M/22.4）×[273/ (273+T)] ×（P/101 325）×mg/m3（M，氣體分子量；mg/m3，測定的體積含量；T，溫度；P，壓力）。

1.5 測試項目

包括舍內外溫度、濕度、氨氣、硫化氫和二氧化碳。

1.6 數據處理方法

采用EXCEL軟件和SPSS 20.0軟件進行數據處理和分析。

2 結果與分析

2.1 測試豬舍室內外溫濕度狀況

表2是豬舍冬季各月舍內外溫濕度的均值。盡管黑龍江冬季嚴寒，該豬場舍外平均溫度在-10～-17 ℃之間，但因舍內設有采暖系統，舍溫較高，平均為16.8 ℃。河南冬季的舍外平均溫度為3～5 ℃，豬舍內不加熱，其中A舍平均溫度為15.9 ℃，B舍9.6 ℃。可見不同地區豬舍溫度管理差異顯著。A、B、C3棟豬舍的平均相對濕度分別為61.8%、59.0%和75.5%。根據有效溫度公式ET=0.65Td+0.35TW（Td，干球溫度；TW，濕球溫度）[10]，可計算出這3棟豬舍的有效溫度分別為14.5 ℃、8.4 ℃和15.9 ℃，綜合溫濕度狀況，C舍的熱舒適性相對更好些。

表2 冬季各舍舍內外溫濕度

表3 兩地豬舍內NH3和CO2含量所在區間對比

表4 不同飼養模式豬舍內NH3和CO2含量所在區間對比

2.2 不同地區對舍內有害氣體含量的影響

規模化豬場中一般規定：舍內NH3含量不超過25 mg/m3，H2S含量不超過10 mg/m3，CO2含量不超過1 500 mg/m3[11]。測試期間，豬舍內H2S含量極少，對豬影響不大。A舍和C舍處于不同氣候區，二者建筑結構和飼養模式相似，對比兩舍（表3），C舍NH3含量值有68.9%在5～10 mg/ m3；A舍僅有36.5%在此區間，其含量值有62.3%在＜5 mg/m3的區間。C舍有100%的CO2含量值＞3 000 mg/ m3；而A舍僅有65.7%在此區間，其含量值僅有4.2%在＜1 500 mg/m3的區間。C舍NH3和CO2含量的均值均顯著高于A舍。C舍和A舍內NH3含量均遠低于規定值，二舍均長期處于高含量CO2的環境中。

2.3 飼養模式對舍內有害氣體含量的影響

表4對限位欄飼養和群養模式下豬舍內NH3和CO2含量做了對比分析。可以看出，豬舍內NH3含量均低于規定值，但CO2含量均高于規定的衛生學指標。不同飼養模式下舍內的NH3和CO2含量差異較大。其中，B舍NH3含量值有57.2%在5～10 mg/m3；A舍僅有36.5%在此區間，其含量值有62.3%在＜5 mg/m3的區間。A舍有65.7%的CO2含量值＞3 000 mg/m3；而B舍僅有34.4%在此區間，其含量值有65.6%在1 500～3 000 mg/m3的區間。A舍CO2含量的均值顯著高于B舍，而B舍NH3含量均值顯著高于A舍。

2.4 地面類型對有害氣體含量的影響

由表5可知，全漏縫地板舍內NH3、CO2平均含量分別為5.6 mg/m3、2 806 mg/m3，半漏縫舍內則分別為4.26 mg/m3、3 655 mg/m3，二者差異顯著（P＜0.05）。表明，全漏縫地板下舍內氣體含量高于局部漏縫地板豬舍。

3 討論

3.1 熱環境與舍內有害氣體的關系

表6分析了測試期內溫度、濕度與舍內NH3含量之間的關系，其中，NH3含量與舍內相對濕度存在正相關關系，而與溫度無顯著相關性。A舍、B舍的NH3含量與舍內濕度的相關系數分別達到了0.96（r0.01（1，6）=0.834）、0.96（r0.01（1，6）=0.834）；C舍 為 0.76（r0.05（1，5）=0.754），也即相對濕度每提高10%，A、B、C三舍氨氣含量分別增加1.9 mg/m3、1.2 mg/m3和1.9 mg/m3。盡管A、C二舍處于不同的兩個地區，但因采用相同的限位欄飼養，且豬舍結構、舍內溫度相近，故獲得的回歸方程也較接近。

為便于比較，本文還按照相似飼養密度對3棟舍的氣體含量進行了比較，對應的NH3和CO2含量折算結果見表7。表明相同飼養模式下舍溫越高，有害氣體濃度也會隨之升高，溫度的增加會促進NH3和CO2的釋放，這與前人對溫度和氣體排放關系的研究結果相一致[12-14]。舍內熱環境狀況與有害氣體多少密切相關，選擇合理的環境調控措施（如通風）和工程工藝模式（如飼養模式、地面類型等）是降低舍內有害氣體含量的關鍵。

表5 不同漏縫面積豬舍內NH3和CO2含量對比

表6 NH3和溫度、相對濕度的相關性

表7 相同飼養密度水平下不同豬舍舍內NH3和CO2含量值

3.2 豬群活動空間與舍內空氣質量的關系

豬舍內CO2主要來自于豬的呼吸以及糞污發酵。由表5、7知，采用群養的B舍，其CO2含量是A舍的1.4倍。這主要是因為豬在群養條件下，活動面積的增加（A舍豬的活動面積約為1.4 m2/頭，B舍豬的活動面積約為3.0 m2/頭），會提高豬的活動量[15]。Ni[16]等研究表明，糞便中產生CO2的量約為動物呼吸產生量的37.5%。由于B舍糞坑面積和漏縫面積大于A舍，因而在一定程度上促使B舍內CO2含量的進一步提高。也就是說采用不同飼養模式時，環境控制要求也應作相應的改變。

3.3 漏縫面積對舍內有害氣體的影響

由于舍內NH3主要來自于糞坑表面的揮發，而揮發量的多少跟地面類型關系密切。所測試的2棟豬舍，A舍為局部漏縫地板，B舍為全漏縫地板，B舍NH3含量是A舍的2.5倍。這主要是因為B舍的糞坑揮發表面積大，約為A舍的1.6倍，且地面漏縫面積也大，約為A舍的3.2倍，導致糞坑內產生的NH3更多地釋放到舍內。

4 結論

1）豬舍內有害氣體濃度的高低，與舍內熱濕環境有關，相同飼養模式下溫度的增加會促進NH3和CO2的釋放。相對濕度與NH3含量呈強烈的正相關關系，濕度對舍內NH3的影響在一定程度上還與飼養方式有關，濕度每增加10%，限位飼養（A、C舍）時NH3含量可增加1.9 mg/m3，群養（B舍）則可增加1.2 mg/m3。

2）群養會增加豬群的活動空間和活動量，從而會增加舍內CO2含量，實際生產中采用群養模式時，環境控制要求也應作相應的改變。

3）地面類型對舍內有害氣體的含量有影響，采用全漏縫地板的豬舍內NH3和CO2的含量要高于局部漏縫地板豬舍。實際生產中可通過加強豬定點排泄行為的利用，盡可能減少漏縫地板面積，以改善舍內空氣質量。

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2015-04-13）

“十二五”農村領域國家科技計劃課題：畜禽健康養殖環境控制關鍵技術研究與集成（2012BAD39B02）作者簡介：高孟起，男，中國農業大學水利與土木工程學院碩士研究生，主要從事健康養殖過程環境與控制研究。Email：760145940@qq.com，電話：15810644945

施正香（1964-），女，江蘇啟東人，教授，主要從事畜禽養殖工藝與環境研究。中國農業大學水利與土木工程學院，100083。Email：shizhx@cau.edu.cn）