豬舍環境控制評價指標體系構建與分析
——以河北省規模豬場為例

梁 帆，劉振濤

（河北農業大學經濟管理學院，河北 保定 071000）

畜牧生產中，品種、飼料、防疫和環境是決定生產效率的主要因素，隨著現代化和集約化養豬生產規模的快速擴張，相較于品種、飼料和防疫，豬舍環境對生豬生產效益的影響程度不斷加深，環境因素已經在養殖場經濟效益中占據相當的比重[1-3]。同時，豬舍環境作為“豬福利”飼養理念的重要方面[4]，對動物福利、豬肉品質和生產效率均有較大影響。因此，養殖場戶采取行之有效且水平先進的環境控制措施成為必要手段[5]。

河北省作為養豬大省，各規模豬場已逐漸認識到豬舍環境控制的重要性[6]，并采取一系列環境控制措施對豬舍的溫濕度、空氣流動及種豬和商品豬光照進行基礎控制[7-9]，但對其環境控制效果、設備水平、主要依賴能源等基本情況沒有清晰的評價，與先進規模養殖場豬舍的差距尚為模糊。文章通過構建豬舍環境控制水平評價指標體系，依托河北省畜牧總站 2018 年11月對208個規模豬場基本情況調查中環境控制措施部分數據，運用AHP準確測評河北省規模豬場豬舍環境控制效果，全面了解其當前發展程度和存在問題，進而探索提升河北省規模豬場豬舍環控水平和效果的途徑。

1 河北省規模豬場豬舍環境控制現狀

河北省規模豬場豬舍環境控制現狀見表1。

表1 河北省規模豬場豬舍環境控制現狀

2 豬舍環境控制水平評價指標體系構建

對豬舍環境控制水平進行評價，首先要根據已有文獻和相關領域專家意見建立評價指標體系。目前豬舍環境控制的相關研究傾向于環控目標、環控具體措施和環控系統設計的分析，對于地區性環境控制水平評價和評價指標構建研究較少。《規模豬場環境參數及環境管理》[10]中明確了豬舍溫濕度、空氣衛生、通風、采光和噪聲的適宜范圍參數，為本次研究提供了指標評價構建思路和參考標準。宣傳忠等[11]選取畜禽舍溫度、相對濕度和氨氣濃度作為控制對象，建立了適應模糊神經控制算法豬舍環境自動監測和控制系統。楊至輝[12]指出為實現豬舍內環境的控制功能，必然要考慮溫度、濕度及通風量三個參數的標準量。謝秋菊等[13]設計包括豬舍內溫度、濕度、風速、氨氣濃度、二氧化碳濃度和硫化氫濃度的評價指標對豬舍環境進行適宜性模糊綜合評價。靳敏等[14]從信息采集、信息傳輸、信息處理及系統控制四個方面綜述了以溫度、濕度和有害氣體為豬舍環境因子的環境監控系統發展現狀。參考已有文獻和專家意見，本次研究在考慮數據可獲得性和可測量性的基礎上，以豬舍環境控制內容的主要內涵和具體方面為指標構建原則，選取溫度控制水平、濕度控制水平、通風控制水平和光照控制水平（見圖1）作為豬舍環境控制水平的二級評級指標。

圖1 豬舍環境控制水平評價指標體系

2.1 溫度控制水平

溫度控制水平指標主要測量豬舍恒溫時長、平均溫度及溫控過程中采用的設備和依賴能源等方面。衡量溫度控制水平最直觀的方式就是測算豬舍實際平均溫度。北方天氣夏冬兩季溫差較大，北方規模豬場會在夏冬兩季采取不同的降溫和升溫方式，因此采取河北省規模豬場冬夏兩季溫度作為指標進行分析更為合理[15]。在溫度控制過程中，不同規模豬場根據自身需要選用的豬舍降溫和保溫設備及其主要依賴能源差距較大，影響環境控制效果和水平。

2.2 濕度控制水平

豬舍濕度與溫度相互配合，共同發揮作用，影響生豬生產水平[16]。類似于溫度控制，濕度控制水平指標用來評價豬舍濕度控制效果和控制設備利用情況。本次研究選取直觀表現控制結果的冬夏兩季豬舍平均濕度和反應控制過程的濕控設備作為評價豬舍濕度控制水平的子因素。

2.3 通風控制水平

通風控制水平指標的評價參數包括風量風速和通風方式，考慮到風量風速測算需具備專業設備和技術人員，獲取難度較大，因此本次研究主要通過對通風方式的評價來考察豬舍通風控制水平，包括自然通風、橫向機械通風和縱向機械通風。相對來說，縱向通風方式擁有更好的排污效率[17]，對豬舍類型更為寬容，設備配置和實施方式要求更為嚴格，配置于全封閉式豬舍效果也更為顯著。

2.4 光照控制水平

光照控制水平指標主要是來測量規模豬場豬舍對自然和人工光照的利用時長和分配方式。光環境是豬舍環境的重要組成部分，能夠直接或間接影響到生豬的生產性能[18]。豬舍光照適宜時長是8～12 h，而后備、配種妊娠階段時間要求的光照時間更長。光照控制方式應以自然光照為主，人工光照為輔。為更全面更完整地評價豬舍光照控制水平，本次研究設計了種豬、商品豬的光照時長、方式兩種類型和兩種方式來進行測算。

3 基于層次分析法（AHP）的豬舍環境控制水平評價

層次分析法（AHP）是指通過對復雜問題、影響因素及其內在關系等進行深入分析，將其各種影響因素劃分為相互聯系的有序層次，并根據對客觀事實的主觀判斷機構和專家意見，對每個層次的因素指標進行定量描述。而后，利用數學方法計算各個因素指標的相對重要性次序的權重值，并通過一致性檢驗。本次研究采用AHP方法構建豬舍環境控制水平評價體系，旨在客觀評價河北省規模豬場豬舍環境控制水平及措施實施效果，從而為其確立進一步發展目標和方式提供參考。

3.1 構造判斷矩陣

根據豬舍環境控制水平評價指標遞階結構，將層級指標之間兩兩比較，并通過訪談或郵件向16位相關領域的專家和技術人員（表2）發放意見征詢表，采用1-9數字及其倒數的9級重要性標度法為豬舍環境控制水平評價指標進行打分，得出反應其重要性關系所需要的5個比較判斷矩陣：

表2 咨詢專家情況

3.2 確定指標權重

依據構造的判斷矩陣A、B1、B2、B3和B4，利用SPSSAU軟件中簡化和積法計算同層次各要素相對權重，見表3。

表3 豬舍環境控制各指標對總指標的權重

從豬舍環境控制評價指標權重中可以看出，豬舍溫度控制相對于其他方面來說更為重要，其次是通風控制。在三級指標中，溫度、濕度、通風和光照的實際控制結果對于評價其水平來說更具說服力。同時，在環境控制過程方面還考慮到溫濕度控制設備及能源、通風和光照控制方式等因素，雖然權重較低，但是對于具體客觀評價豬舍環控水平不可或缺。

3.3 進行一致性檢驗

通過SPSSAU軟件計算出CI值[CI=（最大特征根-n）/（n-1）]；根據判斷矩陣階數查表得到RI值；計算一致性指標CR值（CR=CI/RI）來對所研究評價權重計算結果進行一致性檢驗。一般情況下，將CR值和臨界值0.1作比較，若CR值小于0.1，則判斷矩陣滿足一致性檢驗，反之則不具有一致性，應該對判斷矩陣進行適當調整之后再次進行分析。從表4一致性檢驗結果來看，矩陣A、B1、B2、B3和B4的CR值分別是0.043、0.037、0、0.009和0，均小于0.1，說明本次研究判斷矩陣滿足一致性檢驗，計算所得權重具有一致性。

表4 一致性檢驗結果

4 河北省規模豬場豬舍環境控制水平評價

4.1 評價指標計算

由于豬舍環境控制水平評價指標包含定性指標和定量指標，具有一定的模糊性，因此本次研究采用等級評價法來量化。劃分為很高、較高、一般、較低、很低5 個等級，具體分值分別為90～100、80～89.9、70～79.9、60～69.9及60分以下[19]。

選取河北省畜牧總站2018 年11月開展的對河北省12個地市208個規模豬場進行的生豬規模養殖場基本情況調研中環境控制措施部分指標和數據作為原始分析數據。將各因素橫向分析，得出河北省環控措施實施的基本情況并打分，以此來評價河北省規模豬場豬舍環境控制水平（見表5）。

表5 河北省規模豬場豬舍環境控制水平評價結果

4.2 評價結果分析

河北省規模豬場豬舍環境控制水平評價指數為73.82，可見河北省規模豬場在豬舍環境控制方面采取的一系列措施有一定的效果，但相對來說，具有更大的發展空間。其中4個二級指標評級指數分別是69.37、56.57、88.70和79.38，通風控制和光照控制水平較高，溫度控制效果一般，而濕度控制水平最低。同時，由于溫度控制指標在總指標中所占權重較大，其重要性更為顯著，因此，河北省規模豬場應更側重于溫控技術設備和效果的更新和調控，注重溫控帶動濕度控制達到適宜度目標。

在溫度控制方面，夏季溫度指標得分僅為45，主要原因是河北省規模豬場夏季溫控設備以冷風機和濕簾水簾為主，通常是兩者結合使用，相當于豬場的冷空調，但是濕簾設備對水溫、氣密性、冷風機功率要求較高，一般只能滿足中小型豬舍的需要，難以適用規模大豬舍類型分工明確的現代化豬場。同時，河北省規模豬場豬舍溫控能源主要依賴天然氣和電能，對于新能源甲醇、醇基或可再生能源生物質和太陽能的運用趨待加強。

濕度控制3個子因素得分均比較低。河北省規模豬場未明確濕度控制的重要性，濕度調控僅僅是其他因素控制的附帶結果，濕度控制設備利用率低，沒有從設備和效果方面將溫濕度控制結合起來，導致將近一半豬場沒有達到濕度控制的良好效果。

通風控制指標得分均達到中上游水平。河北省99.04%的規模豬場都采取了機械通風、自然通風或兩者相結合的通風方式來控制豬舍空氣環境。無論是自然通風還是機械通風，都為實現豬舍通風換氣環境控制服務；并且以縱向機械通風方式為主，不僅能夠降低自然風壓和氣壓的約束，彌補自然通風和橫向機械通風氣流不穩定的缺陷，而且使得舍內空氣凈化和防止污染的效果也更為顯著，滿足各類型豬舍的通風需求。

光照控制時長得分較高，光照方式得分較低，說明河北省規模豬場豬舍呈現出光照時長安排合理，但方式有待改進的特點。原因是河北省規模豬場種豬豬舍和商品豬豬舍的平均光照時長均處于國家標準規定的適宜范圍，且注意到光照對生豬配種相對影響較大，將不同類型豬舍區別對待，適當調高了種豬的光照時間；但是在光照控制方式方面，不僅是種豬還是商品豬，絕大部分規模豬場豬舍只采用自然光照或只采用人工光照方式，不符合光照控制由兩種方式相結合的最佳方案要求。另外，還有一小部分豬舍不曾關注光照控制方式問題。由此，河北省規模豬場豬舍光照控制方式趨待引起重視并不斷改善。

5 改進建議

5.1 養殖場視角

5.1.1 完善豬舍環境控制制度

從目前的發展情況來看，河北省規模豬場基本都確立了豬舍環境控制制度，但仍存在標準籠統、細節模糊和執行困難等問題。完善豬場環境控制制度，首先，各規模豬場要提高豬舍環控的意識和理念，依據《規模豬場環境參數及環境管理》確立適宜于本豬場豬舍環控的指標參數和具體流程；其次，配置相應設備設施和技術人員，設立專門負責人和負責部門，提高政策執行效力；最后，建立豬舍環境控制監督制度，做好豬舍環境評價和調控反饋工作。在具體執行措施方面，河北省規模豬場應在綜合考慮環境因素和豬舍類型的情況下，將重點置于夏季溫控、濕度控制和光照方式三方面：取消通風降溫方式，建立豬舍蒸發降溫系統，實行調整喂養飼料、周圍綠化降溫及降低飼養密度等措施；以豬舍實際情況為基礎，利用加大通風、節制用水、鋪撒生石灰、烤干鋪板、低溫水管等設施設備，重新設計河北省豬舍濕度調控具體方案；確立自然光照為主，人工光照為輔的豬舍光照方式，北方冬季日照時短但強度大，應適當延長自然光照時間，而在夏季要及時轉換人工光照，保證豬舍適宜的光照強度和時長。

5.1.2 更新豬舍溫濕度控制設備

河北省規模豬場更新豬舍溫濕度控制設備，一方面，要擺脫對傳統供暖方式的依賴，尤其是成本高污染大的鍋爐暖氣，選擇豬舍采暖新方式：以局部供暖與集中供暖相結合為原則，配置溫度調節靈活性較強的空調等設備；或以糞污資源化利用為目的，采用沼氣取暖方式調控豬舍溫度；或以經濟節能、一機多用為宗旨，采取地源熱泵實現控溫、供水、環保等功能。夏季降溫系統建議配備能耗低的中央空調或空調設備，打破以濕簾、水簾降溫為主的局面，同時輔之以自然通風、排風扇、糞溝風機等設施，達到降低豬舍溫度排放有害氣體的目標。另一方面，利用全自動控制系統。無人化飼養管理已成為規模豬場未來發展的必然趨勢，智能環控模式是其典型代表。河北省規模豬場可以直接引進智能環控系統，依托互聯網、物聯網等現代網絡技術，對豬舍內溫濕度、空氣和光照全部進行自動化監控和調整[20]。例如，溫濕度超過臨界值會自動開啟相應設備，避免措施分離時各因素之間相互干擾。但其具有一定的經營規模和資金實力要求，規模豬場需根據當下自身發展需求進行設備配置和安裝。

5.1.3 采用溫控設備新能源

從溫控設備采用的能源分析情況來看，河北省規模豬場呈現出以電能和天然氣為主，傳統能源運用減少，新能源運用不斷增多的發展格局。建議未來河北省規模豬場有意識地轉換能源利用方式，在能源選擇方面將能夠實現糞污資源化利用的生物質能、可再生能源太陽能和清潔環保燃料甲醇、醇基等作為主要依賴能源，實現成本降低、能源節約和環境保護的目的。同時，規模豬場需時刻關注其他新能源的開發和利用情況，與新能源裝備研發公司和項目工程進行合作，落實將新能源融合到豬舍環控設備的實踐。

5.2 政府視角

河北省規模豬場已經逐漸認識到豬舍環境控制的重要性，并積極引進多種設備和措施實現對豬舍溫濕度、通氣和光照的調控。但由于新設備和新能源的配置需要高額的成本和與之配套的專業人才，在這些方面，政府作用至關重要。首先，當地政府要結合河北省具體環境特征，完善豬舍環控各指標參數的政策文件，提出豬舍環控的基本原理和具體措施，為地區性豬舍環控指出目標和方向；其次，政府要加強對環控設備配置的政策傾斜和財政支持，尤其是采用新能源設備的豬舍可以適當給予資金獎勵，同時簡化程序、做好監督工作，并實施追蹤反饋資金落實和補助效果。完善設備貸款和保險制度，做好設備運用的后續保障；最后，發揮政府在設備研發公司和規模豬場的中介作用，協助豬場進行環境分析及設備選擇。例如，實現自動化管理的智能環控系統在河北省規模豬場的配置率和完全使用率較低，當地政府可在其宣傳推廣和安裝資金方面提供幫助。發揮政府在高等院校、研究院所和規模豬場的中介作用，以政府為連接樞紐，促進綜合性技術人員投入豬場指導和環控實踐，同時倡導豬場員工進行定期培訓，彌補豬場專業技術人才的空缺。