中国南方地区农业大棚降温方法探究

中国南方地区每年夏季的高温天气是影响农作物正常生长的不利因素之一,农业大棚的使用成为一种在高温气候条件下保证农作物可持续生产有效且可行的选择。主要介绍自然通风、蒸发降温和外部遮阳三类夏季常用的大棚降温的技术;同时,对这些降温方法在我国南方地区的实际应用进行了探讨。事实上,影响降温效果的因素有很多,如当地的气候、环境资源状况、农业基础设施条件等,所以为了达到理想的降温效果,不同降温技术的组合使用是十分必要的。     

蒸发式过冷水制冰液滴蒸发结晶的模拟

蒸发式过冷水制冰系统中液滴传热传质特性研究具有重要意义。为了分析蒸发式过冷水制冰系统中液滴的热质传输特性,该文将单个液滴冷却结晶过程分为全液相区、固-液两相区和全固相区3个不同区域,建立液滴在大空间内蒸发降温结晶过程的数学模型,通过数值求解方法研究其在大空间蒸发室内降温结晶过程的温度变化特性,进一步分析液滴和空气的入口参数与液滴整个蒸发结晶特性的关系,为蒸发式过冷水制冰系统的结构优化设计和运行管理提供参考依据。     

温室细雾风机系统几个主要设计参数对细雾蒸发的影响

温室细雾风机系统降温的主要缺点是蒸发不完全，地面有积水。文章对温室细雾风机系统在降温过程中的实际蒸发量及细雾风机系统的几个主要设计参数如系统的工作压力、喷嘴高度、细雾的雾化程度等对细雾蒸发的影响进行了试验分析，为解决蒸发不完全问题提供依据     

猪舍喷雾降温系统气流喷孔形式对流场影响的实验分析

局部环境射流控制喷雾蒸发降温系统是适用于我国南方夏季炎热地区开放型猪舍的局部送风降温系统。在该降温系统中,控制区域中的风速分布对降温效果影响很大,而影响风速分布的重要因素之一就是射流喷孔形式。在相同的气流出口流量的条件下,使用热球式风速仪分别对圆形、环形及环形旋流气流喷孔射流在控制区域所形成的风速分布进行了测量,在满足猪对风速范围要求的情况下,按照风速分布尽量均匀的原则,对各种形式气流喷孔的性能进行实验分析,实验结果表明对于该降温系统环形旋流喷孔的性能最优,在设计时应优先选用环形旋流气流喷孔。     

数据包络分析方法及其在奶牛场生产效益分析中的应用

将数据包络分析(DEA)方法用于奶牛场生产效益分析,不仅可以对奶牛场的总体效益进行合理地评价,而且可以确定奶牛生产投入产出之间的生产函数关系,还可以得到许多重要的经济信息和管理信息。这对于指导奶牛场的生产管理有重要意义。     

Venlo型温室外遮阳和屋顶喷淋系统夏季降温效果

该文对荷兰Venlo型连栋温室夏季采用自然通风并结合遮阳网、室外屋顶喷淋的降温效果进行了实验研究。实验中对温室内空气温、湿度,太阳辐照度进行了测试,以比较外遮阳和屋顶喷淋的降温效果。结果表明:Venlo型温室夏季采用自然通风结合外遮阳和屋顶喷淋的降温措施后能够有效降低室内温度。不同于其它蒸发降温系统,屋顶喷淋没有造成温室内湿度的显著增加,室内的温度和湿度分布比较均匀。这种降温措施的能耗小,可以达到温室降温和降低温室夏季生产成本的双重目的     

猪舍夏季降温技术应用研究现状

叙述了国内外猪舍夏季降温技术研究与应用的现状及存在的问题，喷淋、湿垫—风机降温系统、细雾蒸发降温系统一般被应用于降低猪舍内的高温。对于夏季降温技术研究应继续完善已有的降温方法在猪舍的应用，同时要开展针对我国气候特点及猪舍建筑实际的夏季降温方式，特别是南方炎热地区开放型猪舍的降温技术措施的研究。     

猪舍夏季降温技术应用研究现状

叙述了国内外猪舍夏季降温技术研究与应用的现状及存在的问题，喷淋、湿垫—风机降温系统、细雾蒸发降温系统一般被应用于降低猪舍内的高温。对于夏季降温技术研究应继续完善已有的降温方法在猪舍的应用，同时要开展针对我国气候特点及猪舍建筑实际的夏季降温方式，特别是南方炎热地区开放型猪舍的降温技术措施的研究。     

中国规模化养鸡环境控制关键技术与设施设备研究进展

近40年来,养鸡业规模化程度越来越高,现代鸡种在遗传性能上大幅提升了高产指标,对养殖环境稳定性要求也愈来愈高,养殖设施环境条件成为影响鸡只遗传潜力和生产性能充分发挥的保证。该研究从规模养鸡环境调控理论、调控技术和设施设备3个方面对目前的研究进行总结,主要阐明鸡舍保温隔热、湿帘蒸发降温系统和气流组织理论体系;围绕不同气候区鸡舍夏季通风湿帘降温系统调控技术,如鸡舍温度的均匀性控制、温风耦合调控及防温度骤降技术等;连栋鸡舍建筑、高密度叠层笼养、鸡舍环境净化设备等设施设备的研发与应用研究进展;并展望了中国畜禽养殖发展的方向,从智能化养殖管理与监控平台、智能化笼内死鸡识别装置、福利化养殖模式及装备研发等角度展望了未来养鸡业的发展与研究内容,该研究为规模化养鸡环境调控研究提供了参考依据,促进现代养鸡产业的绿色高质量转型升级与健康可持续发展。     

循环式蒸馏水器设计及降温装置效果试验

针对目前蒸馏水器存在冷却水浪费严重现象,提出利用风扇产生冷风对冷却水降温处理达到循环冷却的目的,设计出循环式蒸馏水器,通过理论公式和试验分析确定循环式蒸馏水器最优结构和最佳工作参数。同时针对蒸馏水器蒸发锅外壁温度过高,热量损失严重,而且存在安全隐患,采用真空绝热板(vacuum insulation panel,VIP)对蒸发锅外壁隔热处理,试验研究发现采用单层VIP蒸发锅外壁温度从96降到43℃,热量损失8.12 W;采用双层VIP蒸发锅外壁温度从96降到28℃,热量损失5.32 W,相对单层VIP真空绝热板温度降低了28.3%、热量损失降低了34.5%,双层VIP真空绝热具有良好的隔热性能,可提高设备的安全性。降温装置的效果试验表明:在室温25℃、降温装置进口水温50℃的条件下,降温装置的最优结构和最佳工作参数为降温板水平角度60°、降温装置进口水流量43.3 m L/s、风扇风速6.0 m/s,降温装置出口水温为26℃,冷却水温度降低了48%,符合冷凝的要求。该研究可为蒸馏水器的改进提供结构参数和工作参数参考。     

泰州市奶牛乳房炎调查及其病原菌的分离

奶牛乳房炎是奶牛场的常发病和难以防治的疾病,为进一步了解引起奶牛乳房炎的病原微生物,本研究通过对泰州市3个奶牛场572头泌乳牛的乳房炎发病率进行了调查并对乳房炎主要病原菌进行分离和鉴定。结果表明,奶牛临床型乳房炎的发病率为7.69%,隐性型乳房炎发病率为56.64%,乳区阳性率为33.8%,其中临床型：隐性=1：7.36。从65份确定患有乳房炎的奶样中共分离获得8种细菌、156株分离株,且引起乳房炎的主要病原菌是金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌,其次是停乳链球菌、大肠杆菌、乳房链球菌和无乳链球菌,其检出率分别为42.31%、23.08%、8.97%、6.41%、5.13%和1.28%。该项调查结果初步明确了泰州市乳房炎发病情况,同时为进一步综合防治奶牛乳房炎和研制乳房炎治疗药物提供了科学依据。     

奶牛热应激指数的研究现状及问题分析

热应激严重影响奶牛的生产力、繁殖力和福利。为降低奶牛热应激的风险,国内外学者一直在寻求预测和评估热应激的方法,在诸多方法中综合多个环境因子的热应激指数模型目前最为常用。为避免在指数选择上的盲目性,该文系统地梳理了温湿指数、基于温湿指数的修正指数和其他指数,对比分析了不同评价指数在奶牛热应激时表征指标的差异,其中涉及指数阈值、环境因子及传热性质、奶牛生理反应与指数间的关系。目前奶牛热应激指数存在的问题有指数包含的环境参数不能反映奶牛与环境的换热机理,以及环境条件不同导致评价结果差异较大等。随着数字化技术的应用,多参数获取技术得到了根本性改变,有必要提出更加精细的指数评价模型以满足提高家畜生产力、实现福利化养殖的需要。作者对未来奶牛热应激指数发展方向上的建议是:1)应涉及更多的环境参数,并且环境参数应体现出一定的换热机理;2)构建特定气候类型指数的同时,还应适当考虑指数在其他环境下的适应性;3)指数要有适用信息和阈值,指数的阈值要能够进行动态调整以扩大其适用范围;4)指数的构建应综合考虑动物因素和环境因素,可考虑与动物热平衡原理相结合。     

奶牛乳房炎自动检测技术研究进展

奶牛乳房炎是影响奶牛健康的主要疾病之一,发病率高、发病范围广、经济损失严重。目前奶牛乳房炎的检测大多是采集奶牛乳汁进行理化性质检测,该方法对检测环境有着较高要求,且检测周期长。随着信息技术的迅速发展,奶牛乳房炎的自动检测技术取得了较好的研究成果。该研究根据数据的传感器类型,从视觉传感器、自动挤奶系统与其他传感器3个方面阐述了奶牛乳房炎自动检测的研究进展。基于视觉传感器的奶牛乳房炎自动检测方法包括基于乳房热红外图像和基于乳汁图像的检测方法,该方法较大程度上保障了动物福利,但检测精度有待提升;基于自动挤奶系统（automatic milking systems, AMS）的奶牛乳房炎自动检测方法利用AMS获取乳汁信息,然后构建乳房炎检测模型,该方法检测误差较小,但成本较高;基于其他传感器的奶牛乳房炎检测方法采用独立研发的传感器获取乳汁数据,预测乳房炎发病情况,该方法操作简便,但使用不同传感器构建的检测模型精度差异较大。该文还探讨了目前奶牛乳房炎自动检测领域存在的精度低、实时性差、自动化不足等问题,并展望了该领域未来的发展趋势,以期为开展奶牛乳房炎自动检测技术与方法研究提供参考。     

Use of long-term monitoring data to derive a relationship between nitrogen surplus and nitrate leaching for grassland and arable land on well-drained sandy soils in the Netherlands

The decrease in nitrogen (N) use in agriculture led to improvement of upper groundwater quality in the Sand region of the Netherlands in the 1991–2009 period. However, still half of the farms exceeded the European nitrate standard for groundwater of 50 mg/l in the 2008–2011 period. To assure that farms will comply with the quality standard, an empirical model is used to derive environmentally sound N use standards for sandy soils for different crops and soil drainage conditions. Key parameters in this model are the nitrate-N leaching fractions (NLFs) for arable land and grassland on deep, well-drained sandy soils. NLFs quantify the fraction of the N surplus on the soil balance that leaches from the root zone to groundwater and this fraction represents N available for leaching and denitrification. The aim of this study was to develop a method for calculating these NLFs by using data from a random sample of commercial arable farms and dairy farms that were monitored in the 1991–2009 period. Only mean data per farm were available, which blocked a direct derivation of NLFs for unique combinations of crop type, soil type and natural soil drainage conditions. Results showed that N surplus leached almost completely from the root zone of arable land on the most vulnerable soils, that is, deep, well-drained sandy soils (95% confidence interval of NLF 0.80–0.99), while for grassland only half of the N surplus leached from the root zone of grassland (0.39–0.49). The NLF for grassland decreased with 0.015 units/year, which is postulated to be due to a decreased grazing and increased year-round housing of dairy cows. NLFs are positively correlated with precipitation surplus (0.05 units/100 mm for dairy farms and 0.10 units/100 mm for arable farms). Therefore, an increase in precipitation due to climate change may lead to an increase in leaching of nitrate.     

Safety and animal handling practices among women dairy operators

This article presents suggestions toward safer animal handling utilizing the results of a qualitative study of women dairy farmers in Finland. A major proportion of injuries (43%) occur in livestock-related work in Finnish agriculture. An even greater proportion of women's farm injuries (77%) is related to animals. We investigated the working conditions often women dairy farmers. Data were collected by observing farm work and performing semi-structured interviews. The study farms represented different milk production technologies with an average farm size of 106 ha (262 acres) of cultivated land, 51 ha (126 acres) of forest, and 45 dairy cows. Farm-related injuries were frequent; eight respondents out often had suffered one or several injuries during the previous two years. The women considered farm animals as the greatest hazard, and unexpected animal behavior was viewed as the most significant work-related injury risk. Dangerous situations often resulted from stress in cows caused by unpleasant circumstances or making animals fearful of people. Experiences from some farms suggested that dairy farm work can be relatively safe and that improving the trust between the cows and their handlers plays a key role in safety. We synthesized our findings into four animal handling strategies that can potentially reduce the risk of injury among stockpersons. We developed practical guidelines on how to gradually build a good cow-handler relationship based on our findings and the literature on cattle handling strategies and animal welfare science.     

基于头颈部轮廓拟合直线斜率特征的奶牛跛行检测方法

针对人工跛行检测不够及时,难以发现突发中、重度跛行及轻度跛行行为的问题,该文提出了一种基于正态分布背景统计模型(normal background statistical model,NBSM)与局部循环中心补偿跟踪模型(local circulation center compensation track,LCCCT)和线性斜率最近邻分类(distilling data of KNN,DSKNN)技术的奶牛跛行检测方法。首先利用NBSM模型对奶牛序列图像中的目标奶牛像素区域进行分割,然后对得到的奶牛像素区域利用LCCCT模型提取目标奶牛身体前部像素区域,用其区域通过DSKNN模型提取目标奶牛的头部、颈部以及与颈连接的背部轮廓线拟合直线斜率数据,基于大样本视频序列帧数据将视频集制成轻度跛行、中重度跛行及正常等3类标签的斜率数据集。为了验证算法的有效性,对随机选取的18段奶牛视频进行了验证,其中正常奶牛、轻度跛行奶牛及中重跛行奶牛视频段各6段,获得头部、颈部及背部连接处的拟合直线斜率数据集。在未清洗的数据集上,分别利用SVM、Naive Bayes以及KNN分类算法进行了奶牛跛行的分类检测试验,试验结果表明,SVM与Naive Bayes跛行分类检测正确率均为82.78%,KNN奶牛跛行检测正确率为81.67%。将未清洗的数据集进行清洗后,3类算法的结果表明,KNN分类算法的跛行检测正确率达93.89%,高于SVM分类算法的91.11%及Naive Bayes分类算法的86.11%。上述结果表明通过头部、颈部及背部连接处的拟合直线斜率特性可以正确检测奶牛跛行,未清洗的数据经数据清洗后,KNN分类算法可以取得更好的检测结果。该研究结果对于奶牛跛行疾病的预防、诊断具有重要意义。     

北京“土壤-饲料-奶牛”系统氮磷流动及环境损失时空特征

分析大城市郊区"土壤-饲料-奶牛"养殖体系养分流动和环境排放特征是合理控制养殖规模、促进农牧结合、保护生态环境和保障畜禽产品供应等政策制定的基础。本研究选取北京市郊区28个规模化奶牛农场,调研包括饲料来源和投入、奶牛生产和粪尿管理以及产品输出情况。结合公开发表的文献数据和北京市统计数据,利用NUFER-animal模型对1980—2013年北京市规模化奶牛农场"土壤-饲料-奶牛"生产系统养分流动特征、利用效率和环境损失的时空变化进行了定量化分析。结果表明,1980—2013年,奶牛个体尺度(仅包括泌乳牛)氮利用效率从14.9%增加到21.2%,磷利用效率从13.8%增加到27.3%;群体尺度(包括犊牛、育成牛、青年牛、泌乳牛和干乳牛)氮利用效率从14.5%增加到18.2%,磷利用效率从15.8%增加到24.9%;系统尺度(土壤-饲料-奶牛)氮利用效率从11.3%增加到15.8%,磷利用效率从13.3%增加到22.3%。北京市奶牛养殖个体尺度、群体尺度和系统尺度氮利用效率在1985年前减少;而1985年后逐渐增加。个体尺度、群体尺度和系统尺度磷利用效率均不断增加。系统尺度氮总损失从1980年的1 516 t增加到2013年的16 973 t;磷总损失从114 t增加到1 763 t。生产1 kg氮磷产品造成的氮和磷损失均表现出不断减少的趋势。北京市"土壤-饲料-奶牛"生产系统氮磷流动特征发生了很大变化,养分利用效率和总环境损失不断增加。产生这一变化的原因是养殖数量的增加、养殖模式从传统向集约化转变和环保管理措施的完善。因此,调整奶牛养殖从数量型向质量型转变以及提高喂养技术和粪尿管理水平等是提高都市奶牛养殖可持续发展的必要措施。     

基于全混合日粮饲喂技术的精饲料精确饲喂模式

为了提高奶牛产量、降低生产成本,奶牛精细饲喂是重要的实现途径,该文对奶牛精饲料精确饲喂与配套饲喂模式进行了研究。该文以个体奶牛为饲养管理单位对200头和500头牛群进行了"TMR（total mixed ration,全混合日粮）+精饲料精确饲喂"饲喂模式的牛舍内和奶厅外饲喂研究,试验结果表明：牛舍内饲喂采用牛颈枷间距1.2 m,装备行进速度0.45 m/s时,识别系统对奶牛的识别率100%,识别准确率不小于96%,抢食率不大于4%,系统响应时间不大于2 s,每百头奶牛饲喂时间不大于0.4 h;奶厅外饲喂采用牛颈枷间距1.4 m,装备行进速度0.7 m/s时,识别系统对奶牛的识别率100%,识别准确率不小于99%,抢食率为0,系统响应时间不大于2 s,每百头奶牛饲喂时间不大于0.35 h;同时试验期间比2011年同期传统"TMR+人工补饲精饲料"饲喂模式平均单产提高0.8 kg/d,并减轻了劳动强度。研究结果可为奶牛饲喂与养殖模式相关研究、牛场建设与改造等提供参考。     

基于点云采集设备的奶牛体尺指标测量

为验证Xtion在奶牛体尺测量上应用的可行性,该文以提高现有体尺指标测量技术的精度、效率及自动化程度为目标,选用Xtion作为采集设备,石膏奶牛模型和真实奶牛作为试验对象,在实验室环境下,采用高精度三维扫描仪扫描奶牛模型作为对比点云数据,以不同距离下Xtion采集的数据作为测试点云数据,通过统计误差定量分析数据精度和密度随采集距离变化的规律,以确定合适的采集距离。养殖场环境下,在小于1.2 m采集距离条件下利用Xtion获取奶牛点云数据,采用Meshlab对点云数据进行可视化和交互测量,定性分析阳光、体表材质等因素对获取点云数据质量的影响,并将交互测量与人工测量结果进行对比分析。结果表明,在遮挡太阳光和采集距离大于0.6小于1.2 m条件下,平均误差小于±5 mm,相对误差小于10%,Xtion作为点云采集设备用于奶牛体尺测量是可行的。     

规模化奶牛场育成牛和泌乳牛产排污系数的测算

为了给奶牛场环境工程设施的设计提供基础参数,并为畜禽养殖业环境污染的防治提供科学依据,对黑龙江省规模化奶牛场育成牛和泌乳牛的产污系数和排污系数进行了测算。结果表明:每头育成牛粪便、尿液、化学需氧量(COD)、氮、磷、铜和锌的产污系数分别为15.77kg/d、7.23L/d、2132.49g/d、112.82g/d、50.28g/d、96.04mg/d和461.89mg/d;每头泌乳牛粪便、尿液、COD、氮、磷、铜和锌的产污系数分别为33.47kg/d、16.34L/d、4265.58g/d、270.88g/d、182.99g/d、196.34mg/d和979.09mg/d;每头育成牛COD、氮、磷、铜和锌的排污系数分别为540.39g/d、34.34g/d、13.29g/d、18.37mg/d和91.06mg/d;每头泌乳牛COD、氮、磷、铜和锌的排污系数分别为1000.58g/d、85.29g/d、59.65g/d、39.64mg/d和213.31mg/d;育成牛和泌乳牛的粪便收集率分别为73.31%和69.93%;黑龙江省规模化奶牛场所产生的污染物大约有20%～30%排放到环境中。