豬舍內CO2的排放研究進展

周丹，刁亞萍，高云,3，黃飛若，李季，王嬌嬌，雷明剛3,，黎煊,3

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豬舍內CO2的排放研究進展

周丹1,2，刁亞萍1，高云1,3，黃飛若4，李季4，王嬌嬌1，雷明剛3,4，黎煊1,3

（1華中農業大學工學院，武漢 430070；2塔里木大學機電學院，新疆阿拉爾 843300；3生豬健康養殖協同創新中心，武漢 430070；4華中農業大學動物科技學院動物醫學院，武漢 430070）

CO2是豬舍中主要的溫室氣體，與其它有害氣體不同，CO2已經以一定濃度存在于空氣中，正常濃度范圍的CO2不會對豬的健康有害，容易被人忽視。近年來，隨著規模化、集約化豬舍的發展，對豬舍中的溫濕度、NH3、H2S、CO2等影響豬只正常生長的因素研究日漸增多。其中CO2在豬舍環境中扮演很重要的角色，是評估舍內環境質量的重要參數。豬舍內CO2的有效管理可提高豬場飼養管理水平，實現經濟效益最大化。文章首先闡述了豬舍中CO2的排放主要來源豬的呼吸、糞便排放、取暖設備,分析了CO2排放量主要受外界環境、豬的數量和種類、豬舍體積以及糞便存儲時間等因素影響。對比分析了生豬在斷奶、育成、育肥、母豬不同生長時期，在漏縫地板、部分漏縫地板、墊草、木屑地板條件下CO2排放量。論述了舍內不同濃度CO2所產生的對飼養人員、豬只生理行為、豬肉品質的影響,根據CIGR數據，得出畜禽舍內最大CO2濃度限值為0.3%，對人CO2濃度限值為0.5%。豬舍內CO2含量過高時，氧氣的含量不足，時間長會使豬出現慢性缺氧、精神萎靡、食欲下降、增重減緩、體質虛弱、易感染傳染病、生產水平下降等問題，嚴重時會致死，致死后的豬出現瘀斑，宰殺出現血濺，肉質的pH值、導電性、含水率下降，極大影響豬肉的品質。其次概述了舍內CO2含量監測方法以及國內外研究進展，目前主要使用光譜分析儀器測量豬舍內CO2含量。歸納分析了CO2與通風強度、通風率、進風口位置之間的關系，詳細論述了糞坑通風系統通過改變通風強度、進風口位置、地板開口的大小，可有效地降低舍內CO2含量。歸納出豬舍中計算通風率的方法有三種，一是利用動物本身體溫平衡來計算，二是利用空氣濕度來測定，三是CO2平衡方程法。目前的主流方法是利用空氣中的CO2平衡特性，監測CO2濃度，根據CO2濃度與通風率的關系式，計算通風率的大小。最后，對豬舍中CO2含量的未來研究方向以及發展趨勢進行了展望。

CO2；豬舍；影響；排放；通風

CO2是豬舍中主要的溫室氣體，與其它有害氣體不同的是，CO2已經以一定濃度存在于空氣中，正常濃度范圍的CO2不會對豬的健康有害，容易被人忽視。豬對CO2最敏感，CO2雖無毒，但豬舍內CO2含量過高時，氧氣的含量則相對不足，長時間會使豬出現慢性缺氧、精神萎靡、食欲下降、增重延緩、體質虛弱、生產水平下降、易感染傳染病等問題[1]，而且對飼養員的健康構成威脅，嚴重時導致豬只和人員死亡。目前高濃度的CO2主要應用于動物無痛宰殺。

CO2含量是衡量豬舍內空氣質量的有效標準，同時也是計算豬舍通風率的關鍵因素[1-2]，關于CO2含量分析的研究，國外有很多，大多是關于舍內CO2受通風系統大小的影響以及如何計算舍內通風率。國內對豬舍CO2含量分析較少，所以對豬舍中CO2濃度的研究具有重要意義。

1 豬舍內CO2的主要來源

近年來，豬舍中CO2的排放量逐漸受到人們的關注，其主要來源有豬的呼吸、糞便排放、取暖設備等。有關生豬在斷奶、育成、育肥、母豬不同生長時期，在漏縫地板、部分漏縫地板、墊草、木屑地板條件下CO2排放量的具體研究如表1。

經對比發現，育成豬和育肥豬比斷奶豬的CO2產生量要高，且體重越大CO2產生量越高。對于相同生長階段的豬，斷奶豬在木屑或墊草地板條件下CO2產生量較漏縫地板條件下高；育成豬和育肥豬漏縫地板條件下的CO2產生量大多高于墊草地板，高于木屑地板，墊草地板和木屑地板條件下CO2的生產時比較接近。豬舍中的CO2排放量主要受外界環境、豬的數量和種類、豬舍體積以及糞便存儲時間等因素影響[3]。ZONG等[4]評估了育肥豬的質量、活動量、通風量對CO2濃度和排放量的影響，結果表明，隨著豬體質量的提高，二氧化碳的生產速度提高，測量豬從30.1—111.5kg，產生CO2量從30.3—99.0g，發現CO2總產量的2.3%—3.4%是由糞便釋放出來的，CO2排放量日變化量主要受動物活動的影響。

1.1 豬呼吸中的CO2產生量

豬舍中CO2的主要來源豬的呼吸。單頭豬呼吸釋放出CO2量與多種因素有關，如呼吸熵（產生CO2的量與消耗氧氣量的比值）、采食量、豬的活動量以及種類和生理階段等等[2,19]，NI[20]等采用連續測量坑表面產生CO2和采用二氧化碳呼氣速率模型(TCER)用于估計動物產生CO2的方法，得出質量為32—105kg的每頭育肥豬呼出的CO2的量在41.5—73.9g·h-1之間。同時，豬舍內由豬呼吸釋放的CO2總量還與豬的數量、活動、飼喂方式、豬只重量等因素有關[21-22]。育肥豬每天由呼吸產生的CO2（kg）=0.136×體重0.537[23]，OUWERKERK[24]等通過CO2生產模型計算得出，在00:00—07:00之間，豬休息的時間段，CO2的產生量要低于估計值的10%；07:00—19:00，豬活動的時間段，CO2的產生量要高于估計值的18%。CHAO[2]等通過實驗數據得出在早晨有個窄峰，在早上08:00左右，CO2的濃度從85 g/(h·pig)上升到115 g/(h·pig)，這段時間豬主要進行進食、排便等活動；晚上的CO2的濃度在100 g/(h·pig)以下，白天在120 g/(h·pig)左右，因為白天豬只活動量大，呼出CO2的量也隨之增加，這種日排放量的變化與動物每天的活動規律密切相關，SOENKE[25]人等根據示蹤氨基酸試驗得出，禁食一夜的豬體內的碳原子轉換率為(58.1±4.8)%，飼喂一次的為(78.8±5.9)%，每小時飼喂一次的為（81.0±2.6）%，該試驗得出CO2的產生量以及CO2原子的轉換率飼喂過的都要明顯高于禁食一夜的，但是飼喂一次的與每小時飼喂一次的沒有明顯不同。

表1 豬舍中CO2排放量研究

1hpu=1000w

1.2 糞尿排放

排泄物是導致豬舍內CO2濃度增高的另一重要原因，排泄物釋放CO2來源有兩個，一是動物尿素在脲酶的水解、催化作用下產生CO2和氨氣[26]，另一個是沼氣的產生。豬舍內的糞坑類似于一個沼氣池，沼氣是糞便中有機物通過厭氧消化作用的產物[27]，沼氣中CO2含量達35%—60%[28]。NI[21]等通過豬舍中有豬和無豬時CO2的產生量對比試驗，證明糞便產生的CO2的量達到豬舍內豬只總體呼吸釋放量的35%。所以糞便的CO2釋放量不容小覷，定期清除糞便有助于減少舍內CO2含量[29]。

BLANES[30-32，2]等發現影響糞便中CO2釋放受一些因素影響，如糞漿溫度，糞便的pH，空氣溫度，糞便儲存的時間、通風率、氣流速度等。糞便中CO2的釋放可增大糞便表面pH，從而促進了氨氣的排放[33-35]。AROGO[30]等發現酸性氣體如CO2、硫化氫等從糞便中釋放對糞漿表面的pH影響較大，使得pH增加，從而促進了糞便中氨氣的揮發。Chao[2]等研究得出CO2的釋放量與豬只總重量（數量與平均質量的乘積）、糞便溫度、以及通風率的相關系數分別為0.681、0.619以及0.626，糞便溫度在10—20℃之間時，CO2的釋放量隨溫度升高而加大；豬的體重越大，糞便越多，CO2的釋放量就越大；通風量在1 000—50 000 m3·h-1范圍內，糞便中CO2的釋放量隨著通風率的增加而增大。

1.3 取暖設備排放

豬舍中的燃氣取暖設備，暖爐或者小型取暖器（燃燒丙烷或者天然氣）易產生CO2[36]。冬季豬舍取暖時，由于豬舍冬季取暖的方式對豬舍中的CO2濃度造成一定影響，所以豬舍冬季取暖，尤其是北方天氣寒冷地區的冬季取暖，需要注意采取有效的取暖方式、暖爐和豬舍的距離、舍內通風等，盡量降低豬活動范圍內CO2的濃度，以減少豬只疾病的誘發。TRAYNOR[37]等在4所27m3的室內空間內測量了8個全燃燒燃油加熱器，在穩態狀態下，所產生的CO2為0.193%— 1.11%。NI[38]人等監測了育成豬舍內3個加熱器產生CO2為282g g·min-1，加熱器在冬季和早春的147d周期內平均每天工作3.2h，養豬場加熱器產生的CO2取決于農場的地理位置和天氣狀況，所以每年排放量可能會有所不同。

2 舍內二氧化碳產生的影響

豬舍既是豬群的生活環境，又是飼養人員的工作環境，我國北方冬季為了保溫采取提高飼養密度、自然通風、密閉式的飼養模式，易造成舍內有害氣體蓄積。如果豬舍內有害氣體濃度超標，不僅對豬只呼吸系統造成刺激性傷害，導致豬體免疫力下降[39]，影響豬只的生產性能[40]，而且影響飼養員的健康。豬在0.2%—0.9%二氧化碳濃度的環境下得呼吸性疾病的概率要大于在0.1%—0.3%的濃度環境下[41]。按照CIGR規定，畜禽舍內最大允許的二氧化碳濃度為0.3%，對人的二氧化碳濃度為0.5%[42]。

積極落實最嚴格水資源管理制度。初步構建流域最嚴格水資源管理制度監督考核體系，完成分管省市的年度考核任務。完成滹沱河等水量分配技術成果行政協調。建立水功能區達標評價體系，完成流域重要水功能區水質監測及信息通報和省界緩沖區、省界監測斷面確界立碑工作。

2.1 CO2對飼養員的影響

大氣中CO2含量約為0.03%，對于人是無影響的，而長時間工作在通風不良的飼養環境內會出現頭暈，神志不清，工作效率低等癥狀。隨著暴露時間延長和二氧化碳濃度升高，所產生的生理影響越明顯。張文明[43]綜述了各種濃度二氧化碳對人體的影響（表2）。

冬季密閉式飼養方式，舍內CO2濃度高達0.3%,長期在此環境中工作將引發慢性健康危害，肺功能下降呼吸系統患病率增加（慢性咳嗽、痰量增加、炎癥）。1969年GUDE[48]研究了在密閉環境下人體慢性暴露在不同CO2濃度的耐受值，及不同反映提出0.5%—0.8%對人體無明顯影響，0.8%—3.0%長時間暴露可導致心理機能減退。3.0%作業能力下降。SCHAEFER[49]在6d時間內將人間歇性暴露于以濃度勻速變化CO2環境內（0.03到3.0%），研究其血液的酸堿平衡參數。GUILLERM[50]提出人體暴露于0.5%—2%的二氧化碳濃度環境中，會出現輕微的呼吸性酸中毒。MILROY[51]等提出了人體暴露在CO2濃度0.65% 90d是安全的，認為0.65%的濃度是不引起人體效應的安全耐受值

2.2 二氧化碳對豬的影響

2.2.1 二氧化碳對豬的生理及行為影響 當舍內環境中二氧化碳的含量為4%時，豬的呼吸率明顯提高，當二氧化碳的含量為9%時，則家畜會出現不舒服異動現象，當二氧化碳的含量為20%時，出現無法忍受的狀態[52]。李永明[53]等研究表明，降低舍內二氧化碳濃度，為豬群創造了一個清潔的生長環境，可提高豬的日增重，降低豬群死亡率、呼吸道等疾病發病率。目前，國內在二氧化碳對生豬生理健康方面影響的研究較少，而國外研究起步早且比較詳盡。LONCH[54]評估豬無意識暴露于氣體混合物中70%的氮N2和30%的CO2（70N30C），80% N2和20% CO2（80N20C），85% N2和15% CO2（85N15C），90% CO2（90C），通過意識指數,觀察行為（喘息、失去平衡、發聲、肌肉興奮、嘔吐）和腦干反射（角膜反射,呼吸節奏和對疼痛的敏感性），現總結如表3。

從表中可以分析到：豬接觸到90 C比其他豬暴露在N2和CO2混合物顯示更高比例的逃跑行為，喘氣，較低比例的發聲和短時肌肉興奮。接觸到90 C的沒有豬會有角膜反射或有節奏的呼吸，而85%和92%的豬暴露在氮氣和二氧化碳混合均會分別顯示出角膜反射和有節奏的呼吸。

豬對周圍的環境具有趨利避害的本能反應，若豬長期生長在有害氣體的環境中，會導致豬對有毒有害氣體的感知能力降低。NICKS等[55]監測生長在鋸末、稻草窩的5批40頭斷奶豬，不清除批次之間的垃圾產物的條件下，以6d為一周期，連續大約一個月的時間，記錄有毒有害氣體的濃度，測得二氧化碳的濃度為4% （每天481— 463 g/豬）。KC[56]研究了斷奶仔豬對不同濃度CO2的趨避反應，研究得出：仔豬進入濃度為10%CO2氣體中未出現身體失衡和規避反應，進入濃度為20%CO2氣體中出現張口呼吸，行為紊亂失調，進入30%氣體6min后出現身體失衡，在20%和30% CO2測試，斷奶仔豬顯示出劇烈的神經肌肉興奮。FIEDLER[57]研究幼豬載畜率對CO2氣體安樂死的影響，將豬分成以1、2、4和6頭為單位的4組，送入濃度為80%CO2的安樂死的測試室，研究發現較高載畜率的組比斷奶孤豬死亡時間要快，這樣的結果是由于高密度的飼養所導致的，而且斷奶孤豬發生焦慮和厭惡及逃跑的行為比例要高于其他組。BANHAZI[58]將68kg的豬置于不同濃度二氧化碳環境下，觀察豬的生理反應。20 000 mg·kg-1豬沒有異常反應，30 000 mg·kg-1呼吸增加，40 000 mg·kg-1呆滯、嗜睡，60 000 mg·kg-1深度窒息性呼吸，300 000 mg·kg-1致死。RODRíGUEZ 等[59]評估綿羊逐步暴露于90%的二氧化碳（CO2）的有效性，通過誘導昏迷中潛伏期聽覺誘發電位（MLAEP）的中樞神經系統（CNS），血液參數（pH、二氧化碳分壓（P CO2）、氧分壓力（氧分壓）、血氧飽和度（血氧飽和度）和碳酸氫根（HCO3-）、行為（搖頭，打噴嚏、喘氣、嘔吐）和生理反應（角膜反射、呼吸和對疼痛的敏感性）。暴露在高濃度二氧化碳環境下動物表現出厭惡和呼吸困難的跡象，VELARDE[60]研究了豬屠宰昏迷系統中注入70%、90%的二氧化碳，豬出現呼吸困難，喘息，和顯示嚴重的排斥，試圖逃離，直到出現昏迷的行為，出現排斥和逃離的行為的顯著程度和二氧化碳的濃度有關，呼吸急促的豬的神經網絡要比呼吸正常的豬的神經網絡受損嚴重。

表2 不同濃度CO2對人體的影響

CO2濃度為體積分數CO2concentration is volume fraction

表3 豬在不同二氧化碳濃度氣體下行為反應

1: 引自于Llonch From Llonch

2：表中的數字代表豬群中比例 The figures in the table represent the proportion of pigs in the herd

2.2.2 二氧化碳對豬肉品質影響 為了減少豬在屠殺過程中焦慮，痛苦、和疼痛，提高福利。目前廣泛使用二氧化碳擊暈再屠殺的安樂死方法，因為它具有一定鎮痛和麻醉性質，高濃度的二氧化碳抑制中樞神經系統導致意識喪失和隨后死亡，但二氧化碳濃度及作用時間將極大的影響肉品質。

高濃度的CO2將導致致死后的豬出現瘀斑，宰殺出現血濺，肉質的肉質pH、導電性、含水損失，極大影響豬肉的品質。LLONCH[61]評估暴露于70%的氮和30%的二氧化碳（70N30C），80%的氮氣和20%的二氧化碳（80N20C）和85%的氮氣和15%的二氧化碳（85N15C）反應，與90%的二氧化碳（90C）相比對豬的酮體及肉質很大的影響。將68只母豬被分成4組被分別存于不同的氣體混合物中。屠宰后，肉質pH，導電性，滴水損失和色彩，在胸部肌肉和半膜肌肌肉進行測量，暴露在N2和CO2混合肌肉收縮的持續時間增加，導致早期的事后剖析pH下降更快，因此滲出性豬肉和血濺的發生更高，將影響豬肉品質。動物在80 N20C和85 N15C 血液參數pH比動物暴露于90 c相對較低（＜0.01）。半膜肌（＜0.001）在90C比80N30C豬和85N15C豬的導電性相對較低，而在胸部肌肉部位90N15C比85N15C導電性降低（＜0.05）。25%的豬暴露在N2和CO2混合物其身體均有瘀斑,而豬在90 C是沒有瘀斑。MONIN[62]認為在屠殺之前增加活動量，肉的pH下降，增加ATP酶活性及肌肉中的乳酸積累，而Lonch[61]認為豬產生抵觸到失去平衡（約28 s）應激反應可能太弱，導致肌肉水平的代謝變化，導致肉品質差。WAL[63]表明，肌肉收縮期間對豬肉質量有負面影響，造成pH下降更快，減少儲水，增加死亡蛋白質變性。MOTA-ROJAS[64]認為利用高濃度的CO2屠殺豬產生的應激行為以及高濃度的血乳酸將對豬肉品質產生不利的影響，從動物福利角度出發采用90%的氬氣體或能使豬暈倒的最低濃度CO2氣體。

3 豬舍內CO2的相關研究方法

3.1 CO2檢測方法研究

CO2的檢測方法主要分為光學方法和化學方法，光學方法有非分散紅外光譜（NDIR）、紅外光聲光譜、傅里葉變換紅外光譜、可調諧二極管激光吸收光譜等。化學方法有電化學方法、氣相色譜法等。利用以上方法商業化的儀器很多，使用測量方便。如美國Rosemount公司Binos4b 型非分散紅外光譜氣體分析儀、臺灣泰仕公司TES-1370型非色散式CO2測試計、丹麥LumaSense公司INNOVA型紅外光聲譜氣體監測儀和武漢四方光電科技有限公司GASBOARD紅外氣體分析儀。GASBOARD主要采用在探測器前添加濾光片的方法，其CO2檢測精度±40ppm。

徐鑫[65]、謝軍飛[66]等人分別采用TES-1370型非色散式CO2測試計、國產GC-SP30A氣相色譜儀測定CO2的濃度。黃華[67]等人利用紅外CO2傳感器OEM6004作為檢測元件，設計了一套畜禽舍污染氣體檢測控制系統，系統測量精度±40 p/min，測量誤差在±3%。葉章穎等[68]利用由紅外光聲譜氣體監測儀INNOVA1312和多點采樣器INNOVA 1309，對液態豬糞便釋放的CO2進行測量。2014年，DUBE?OVá[3，7]等利用紅外光聲譜氣體監測儀INNOVA 1412以及多點采樣器INNOVA 1309對CO2含量進行研究。NI等[8]檢測了兩個育成豬舍（60.1m×13.2m），距地面4m的排風扇處，通過氣體采樣系統抽取空氣樣本，利用紅外光聲譜氣體監測儀測量CO2濃度，利用雙頻光聲紅外吸收率校正CO2含有的水氣濃度。PHILIPPE[12]研究了32只育肥豬分成兩組飼喂高粗蛋白水平飲食和低蛋白水平飲食，以墊草為飼養環境，利用紅外光聲譜氣體監測儀INNOVA1312測量地板底部CO2濃度，NICKS等[14-15]研究40頭斷奶仔豬在鋸末和墊草兩種地板條件下，通過紅外光聲譜氣體監測儀INNOVA1312和多點采樣器，測取排風扇處、進氣口處CO2濃度。DUBENOVA[69]人等在自然通風條件下測取哺乳母豬舍的角落和中間位置處距地板0.25m高度，通過紅外光聲譜氣體監測儀INNOVA 1412及多點采樣器INNOVA 1309連續48h監測CO2平均濃度為515.293×10-6—519.580×10-6。FEDDES[70]等人認為二氧化碳也可以被視為一種示蹤氣體。這種氣體的多少取決于動物代謝速度，并均勻地分布于畜舍內，可通過計算排風設施的通風率估算畜舍內二氧化碳濃度。

3.2 CO2與通風系統研究

豬舍中通風系統的主要作用為改善空氣質量、增加體內散熱、增加舒適度、調節舍內溫度。通風系統有利于NH3、H2S、CO2、粉塵等不利于動物正常生長的因素排出，讓新鮮空氣進入舍中，對動物的正常生長起著關鍵作用。豬舍內通風系統強度的選擇至關重要，尤其是冬天，外界溫度比舍內低，過大的通風強度雖然有利于改善空氣質量，但同時也會造成舍內溫度的驟低，由此引發豬只咳嗽、感冒等甚至更嚴重的疾病。

通風系統可以分為自然通風和機械通風，自然通風是利用室外空氣溫差所產生的熱壓，或利用室外風力作用在建筑物上所形成的壓差，使舍內外的空氣進行交換，從而改善室內的空氣環境。機械通風是靠風機動力使空氣流動的方法，進風排風可進行處理，通風參數可以根據要求選擇確定，可確保通風效果。

無論自然通風還是機械通風豬舍，通風量大小是保持舍內足夠新鮮空氣的重要因素。豬舍中通風量與舍內的空氣質量、動物舒適度、有害氣體排放等息息相關[6]。不同種類的豬舍在不同的季節所需的通風量的大小不同。根據美國中西部規劃服務標準[71]MWPS-32豬在不同生長階段不同季節所需通風量大小如表4所示。

表4 豬舍通風量

1：lb＝0.45359kg

2：cfm/pig是指在特定的靜態壓力水平，通風量為每頭豬每分鐘所需要的空氣的體積數為立方英尺CFM /pig refers to the number of cubic feet of air per minute required for each pig at a specific static pressure level

通風系統的強度與通風量的大小是密切相關的，根據豬舍所需通風量的大小調節通風強度的大小，同時通風系統強度大小、進出氣口位置外形、開窗的位置與時間等都會影響舍內有害氣體的排放[72]。JEREZ等[73]2003年10月到2004年3月測量了伊利諾斯州的兩個機械通風的妊娠豬舍排放CO2最高濃度為2 500×10-6，在供暖時期CO2最大擴散率為16 000 g·d-1。DUBE?OVá等[3]在每平方米地板表面設置低、中、高3種通風強度，分別為0.006、0.013、0.022 m3·s-1，測得豬舍中CO2質量分數分別為816.341×10-6、744.042×10-6、714.032× 10-6，試驗結果表明隨著通風系統強度的增加，舍內CO2濃度是減少的。DONG[74]研究了北京郊區豬舍CO2排放濃度，春季為2 183±1 376 mg·m-3，夏季為1 530±364 mg·m-3，估算了每頭豬每天CO2氣體平均擴算率2 033g或體重為500Kg的豬每天的平均擴算率11 264 g。葉章穎等[68]比較了3種糞坑內糞便高度分別為0.15、0.40、0.65m，4種通風量分別為211、650、1 852、3 088 m3·h-1，糞坑內有無擋板情況下冬季豬舍糞便貯存過程中CO2排放量進行測試，結果表明CO2的排放量隨著通風量的增大而增大；糞便高度對CO2的排放量影響不大；使用擋板可以有效降低CO2的排放量。

自坑通風系統在豬舍的應用，通過坑排放系統抽取糞坑的上部分最集中的氣體污染的空氣，通過凈化系統會很大程度上的減少有害氣體的排放[6,72-73]，坑通風系統通風強度[74]、進氣口的不同[10]、地板開口大小[48]等都會影響豬舍中有害氣體的含量。2014年，ZONG等[10]通過試驗對比了不同進氣口的坑通風系統，結果表明坑通風系統能夠排出氨氣的量接近總氨氣含量的一半。WU等[75-76]通過試驗研究得出，坑通風率分別為120和60 m3·h-1時，排出約為79%和67%的二氧化碳；當地板開口率為21%時，高坑通風率（120 m3·h-1）和低通風率（60 m3·h-1），排出78%的二氧化碳；當地板開口率為9.7%時，高坑通風率（120 m3·h-1）排出89%的二氧化碳，低坑通風率（60 m3·h-1）排出79%的二氧化碳。該系統能夠有效、省時、省力的減少豬舍中有害氣體的含量，且避免對豬只產生行為上的影響。坑通風系統作為一項有效改善空氣質量的技術，增加了豬的福利。

3.3 CO2與通風率的研究

單位面積的通風量稱為通風率，最小通風率指保證動物可接受空氣質量前提下最低換氣次數[21,70]，其研究一直是調節畜舍舍內空氣質量的重點。

豬舍中計算通風率的方法有3種，一是利用動物本身體溫平衡來計算，二是利用濕度來測定，三是CO2平衡[5,19,21]。2002年，CIGR給出3種平衡方法的等式方程，以及動物活動的日常模型[6]。有關3種平衡方法（溫度平衡，濕度平衡，CO2平衡）研究通風率的研究分類如表5。

表5 CO2應用通風率研究

BLANCE等[6]發現用這3種方法（溫度平衡，濕度平衡，CO2平衡）計算超過24h的通風率是準確的，但是計算1小時的通風率，3種方法各不相同，水分和熱量平衡方法計算得出的通風率要比真實測量的低9%，CO2平衡方法計算的要比真實的高8%。PEDERSEN[19]等對晝夜情況分別考慮，根據監測豬舍產生的熱量、水分以及CO2的量計算通風率（熱量和水分主要是來自新鮮食物、糞便以及尿液），得出晚上通風率要比白天的大，原因在于沒有考慮到豬的活動。在舍內每小時內外溫度差高于2℃時，絕對濕度高于0.5×10-3kg·m-3時，CO2濃度高于0.02%時，可以通過3種平衡方法計算通風率（超過24h）。2011年，ESTELLES[87]等采用INNOVA 1412測量進出口氣體中CO2的濃度，利用CO2平衡等式計算舍內的通風率，驗證了利用CO2平衡測定的通風率的準確性。FEDDES[77]等研究發現飼料消耗量和豬只呼吸產生的CO2的量有一定相關性，所以飼料消耗量也是計算豬舍中的最小通風率一個重要參數。除此以外，氨氣濃度、粉塵濃度等同樣可以作為空氣質量的衡量因素[7,24]，但由于其測量傳感器價格昂貴、精度較差、使用壽命較短等缺陷，所以它們仍然無法取代CO2作為空氣質量的示蹤氣體。因此，利用空氣中的CO2平衡特性，監測CO2濃度，根據CO2濃度與通風率的關系等式，計算通風率的大小，仍是當前的主流方法。

4 總結及展望

CO2是溫室氣體之一，對全球氣候影響很大。畜牧舍中CO2的含量關乎動物能否健康生長，以上綜述了CO2量的產生和造成的影響以及對CO2與通風強度、通風率、進風口位置之間的關系的研究。對CO2的研究是一項長期任務，優化CO2排放可達到提高飼養管理水平，實現經濟效益最大化的目的。

目前歐美養殖者普遍接受在盡量滿足豬生理需要前提下，通過降低豬體3%的占用面積，降低豬1%的日增重和日采食量[89]，即適當減少豬的占用面積，降低個體生長，減小生豬體積和采食量，來達到降低投入成本，同時降低舍內CO2的產生量，使豬舍經濟、環境收益做到最大化。未來可通過選育優良品種、改良豬性狀，來實現以經濟利益為基礎，降低舍內CO2排放量。

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（責任編輯 林鑒非）

Research Review on CO2Production in Pig House

ZHOU Dan1,2, DIAO YaPing1, GAO Yun1,3, HUANG FeiRuo4, LI Ji4, WANG JiaoJiao1, LEI MingGang3,4, LI Xuan1,3

(1Engineering college of Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070;2College of Mechanical and Electrical Engineering Tarim University, ALaEr 843300, Xinjiang;3The Cooperative Innovation Center for Sustainable Pig Production, Wuhan 430070;4College of Animal Science and Technology of Animal Medicine of Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070)

CO2is a major part of the atmosphere and is a member of greenhouse gases. It is not just a major contributor to global warming. And it is one of the harmful gases that cannot be ignored in the pigpen. In recent years, with the development of scale and intensive pig housing, the research on the factors affecting the temperature, humidity, NH3, H2S and CO2in the piggery is increasing. CO2plays an important role in the environment of piggery and is an important parameter to evaluate the environmental quality of piggery. The effective management of CO2in piggery can improve the management level of piggery breeding and maximize economic benefits. This article first expounds the main source of CO2emissions of piggery pig breath, waste discharge, heating equipment, analyzes the CO2emissions are mainly affected by the external environment, the number and type, volume of piggery and pig manure storage time and other factors. The CO2emissions of live pigs in different growth stages of weaning, breeding, fattening and sows were compared and analyzed under conditions of leaky floor, partially leaky floor, straw mat and wood chip floor. Discusses the inner generated by different concentration of CO2in breeding, pig physiological behavior, the influence of the pork quality, according to CIGR data, draw corral CO2concentration limit was 0.3%, the largest of the CO2concentration limit of 0.5%, In piggery CO2content is too high, the content of oxygen deficiency, for a long time can cause a chronic hypoxic pigs, depression, loss of appetite, weight gain, slow, weak, susceptible to infectious diseases, the problem such as production levels drop, serious when, after the death of a pig appeared ecchymosis, slaughter appear blood, flesh PH, conductivity, moisture content decreased, affect significantly the quality of pork. Secondly, the method of CO2content monitoring in the shed and the research progress at home and abroad are summarized. Inductive analysis of the strength of CO2and ventilation, ventilation rate, the relationship between the air inlet position, in detail elaborated the cesspit ventilation system by changing the intensity of ventilation, air inlet location, the size of the floor openings, can effectively reduce CO2in the house. Calculate the ventilation rate in piggery of there are three kinds of methods, one is to use the animals themselves to calculate temperature balance, 2 it is used to measure the air humidity, three is the CO2balance equation method, calculate the ventilation rate of the current mainstream approach is the use of CO2from the air balance characteristics, monitoring CO2concentration, according to the concentration of CO2and ventilation rate equation, the relationship between the size of the calculation of ventilation rate. Finally, according to the actual research situation, the future research direction and development trend of CO2content in piggery are prospected.

CO2; piggery; influence; emissions; ventilation

2018-4-11；

2018-07-16

“十三五”國家重點研發計劃（2016YFD0500506）、現代農業技術體系（CARS-35）、塔里木大學校長基金（TDZKQN201701）

周丹，Tel：15099299533；E-mail：50747958@qq.com。

高云，Tel：18007130891；E-mail：angelclouder@mail.hzau.edu.cn