日光溫室改造牛舍冬季舍內環境參數時空分布規律

劉 濤，王國強，齊新洲

（新疆農業科學院農業機械化研究所，新疆 烏魯木齊830091）

0 引言

針對新疆日光溫室由于各種原因空置而導致資源浪費的情況[1]，新疆農業科學院農業機械化研究所開展了日光溫室肉牛散欄養殖適用設施及設備技術的研究，結合溫室結構、畜舍建筑、養殖工藝、機械設備、環境控制、飲水設施設備等技術，將日光溫室改建成牛舍[2]。日光溫室改建牛舍特點：

（1）在原日光溫室結構、維護、骨架基礎上，按照肉牛習性，合理布局功能區，通過增加內部圍欄，環境調控、飲水等設施，改建為牛舍。

（2）在原日光溫室周邊新建青貯池、草料庫、堆糞池等配套設施，既節約了建設成本，又充分利用了空置土地資源[3]。

目前，已在烏魯木齊西山農場建立技術示范基地，為周邊及新疆種養結合起到積極的示范帶動作用。

本文的目的是通過現場實測，分析日光溫室改建牛舍內溫度、濕度、CO2濃度、NH3濃度這些主要環境參數在牛舍內不同高度和不同時間段的分布規律，找出日光溫室牛舍內濕度、CO2濃度、NH3濃度較高、溫度較低的時間和位置，便于日光溫室改建牛舍內環境調控，為推廣日光溫室改建牛舍技術及該牛舍環境調控提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗牛舍

試驗牛舍為新疆烏魯木齊市烽火臺鎮西山農場日光溫室改建牛舍。牛舍坐北朝南，跨度為12 m，長度為52 m，屋脊高5 m，肉牛采用雙列式對頭拴系養殖模式，飼養肉牛100頭，舍內改建的養殖工藝設施包括牛床、飼喂通道、清糞槽道、飲水器等。牛舍通風方式主要靠2個清糞通道門（寬1.95 m，高2 m）和1

個飼喂通道門（寬3 m，高2.9 m）的開啟和1個負壓

軸流風機進行控制，風機風量55 800 m3/h。

1.2 測試儀器

溫濕度用L99-LXWS溫濕度記錄儀檢測，杭州路格科技有限公司產品；NH3、CO2和H2S濃度用便攜式智能氣體檢測報警儀檢測，北京恒奧德儀器儀表公司產品。測試儀器主要參數見表1和表2。

表1 L99-LXWS溫濕度記錄儀技術指標

表2 便攜式智能氣體檢測報警儀技術指標

1.3 試驗方法

牛舍內主要環境參數包括溫度、濕度、CO2、NH3、H2S濃度，根據前期試驗判斷出新疆牛舍內H2S氣體濃度接近于0[4-6]，可以忽略。本次試驗中，溫度和濕度數據采用L92-1溫濕度記錄儀采集并自動儲存記錄；CO2、NH3濃度采用GT2000復合氣體分析儀采集并自動儲存記錄；同時利用便攜式智能氣體檢測報警儀進行牛舍外溫濕度和氣體濃度的即時檢測。

試驗時間為2019年2月17日8:00至2019年2月23日8:00，為期5天，數據每隔10 min保存一次。參數采集點選擇牛舍中部飼喂通道正上方，距離地面高度分別為1 m、2 m、3 m位置，每個高度不間斷測試24 h。環境參數在時間上的分布規律試驗，將24小時分解為8:00-12:00、12:00-16:00、16:00-20:00、20:00-24:00、0:00-4:00、4:00-8:00這6個時間段，采集點為牛舍中部飼喂通道正上方3 m處。各因素相關性數據采集點選擇牛舍中部飼喂通道正上方2 m高度處，時間為24小時的數據。

1.4 數據分析

試驗數據均以平均值±標準差表示，采用SPSS17.0統計軟件進行方差分析和相關性分析。

2 結果和分析

2.1 不同高度牛舍內主要環境參數分布

日光溫室改建牛舍內不同高度處主要環境參數測試值見表3。結果表明，日光溫室改建牛舍內溫度隨著高度變化不大，1 m、2 m、3 m不同高度處，溫度差異不顯著（P＞0.05），日光溫室改建牛舍舍內溫度保持在2℃～8℃間，能夠滿足肉牛生產環境溫度要求；在2 m、3 m高度處，濕度值顯著高于1 m高度處（P＜0.05）；CO2濃度在3 m高度處顯著高于1 m和2 m高度處；NH3濃度在1 m高度處顯著高于2 m和3 m高度。考慮到NH3濃度在日光溫室牛舍內整體比較低，不作為環境調控因素，濕度和CO2濃度較高，是日光溫室牛舍內需要調控的參數，3 m高度處濕度和CO2濃度均在高位，為此，可以判斷3 m高度處是日光溫室改建牛舍內環境最需要調控的高度。

表3 不同高度處各環境參數值

2.2 不同時間段牛舍內主要環境參數分布

日光溫室改建牛舍內不同時間段，主要環境參數測試值見表4。結果表明，溫度在12:00-16:00這個時間段達到了最大值，顯著高于其他時間段，4:00-8:00這個時間段為最低值，顯著低于其他時間段，溫度在12:00-16:00顯著高于其他時間段，說明日光溫室改建牛舍由于前屋面采用塑料薄膜覆蓋結構，對太陽光吸收好[7-8]；濕度在0:00-4:00這個時間段顯著高于其他時間段，在16:00-20:00顯著低于其他時間段；CO2濃度在0:00-4:00顯著高于其他時間段、16:00-20:00顯著低于其他時間段；NH3濃度8:00-12:00顯著高于其他時間段，其他時間段差異不顯著。不同時間段的各參數值再次說明，NH3濃度總體較低，不作為重點調控因素，濕度和CO2濃度是主要調控因素[9-10]。考慮到在0:00-4:00這個時間段濕度和CO2濃度均達到最大值，可以說明0:00-4:00是牛舍內環境最需要調控的時間段。

表4 不同時間段各環境參數值

2.3 各因素間相關性分析

各因素間相關性分析見表5。通過PERSON相關性分析表明，溫度和濕度相關性顯著，呈負相關；溫度和CO2濃度相關性顯著，呈負相關；濕度和CO2濃度相關性極顯著，呈正相關；濕度和NH3濃度相關性極顯著，呈負相關；濕度和時間相關性極顯著，呈正相關；CO2濃度和時間相關性極顯著，呈正相關；NH3濃度和時間相關性顯著，呈負相關；溫度與時間相關性不顯著；CO2濃度和NH3濃度相關性不顯著。

表5 各因素間相關性分析

3 結論

通過日光溫室改建牛舍不同高度和不同時間段主要環境參數分布規律試驗和數據分析，可得出：

（1）日光溫室改建牛舍在外界溫度處于-10℃～-4℃時，舍內溫度保持在2℃～8℃，說明日光溫室牛舍保溫效果優異，舍內溫度滿足冬季肉牛生產環境溫度要求。牛舍內不同高度，溫度差異不顯著，不同時間段，溫度變化差異顯著，說明日光溫室牛舍內溫度變化受太陽輻射能影響較大。溫度和濕度、溫度和CO2濃度相關性均為極顯著，且都呈負相關。

（2）冬季日光溫室改建牛舍主要調控因素為濕度和CO2濃度。濕度和CO2濃度分別在不同高度和不同時間段差異均顯著。3 m高度處和0:00-4:00時間段，牛舍環境最需要調控。濕度和CO2濃度相關性極顯著，呈正相關，說明通過工程手段降低圈舍內濕度，對降低CO2濃度有一定的幫助。