大跨度横向机械通风奶牛舍环境状况的分析与思考

笔者简述了近年来兴起的一种新的奶牛舍建筑形式——大跨度横向机械通风奶牛舍(LPCV)的产生和发展概况。LPCV牛舍建设的初衷是为了改善炎热夏季奶牛的热应激状况。最早在2005年秋季建成于美国南达科他州,目前我国已在中南部、东北地区相继建成了LPCV牛舍并投入使用。该牛舍以屋面较低、跨度较大为特征,已由最初的8列式扩展到最宽的24列式。笔者从温湿度、空气质量、通风、照明、粪污处理、福利状况等角度,系统分析了LPCV牛舍内微气候环境,以及实际生产中可能出现的问题,为今后的牛场规划设计和合理的环境调控提供参考。     

基于动态箱法的北京延庆区牛粪堆放CH4和N2O排放量估算

畜禽粪便堆放管理会造成甲烷(CH_4)和氧化亚氮(N_2O)等温室气体的大量排放。通过联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)建议的排放系数等方法,可以实现对某一区域范围内畜禽粪便管理系统的温室气体排放总量的估算,但由于其排放受粪便管理、气候条件等因素的显著影响,直接套用IPCC的默认系数会产生较大的误差。为更加准确估算中国奶牛粪便管理所造成的CH_4、N_2O排放,该文在对北京延庆区奶牛生产与粪便管理模式进行了实地调研的基础上,采用动态箱法模拟了奶牛粪便不同季节短时自然堆放管理模式下的CH_4、N_2O排放过程,并对区域内的年温室气体排放总量进行了测算。研究结果表明,奶牛粪便在一个月的自然堆放管理模式下,每千克牛粪挥发性固体在春、夏、秋季的CH_4排放量分别为223.97、4 603.31、351.38 mg,每千克牛粪N_2O排放量分别为5.86、9.43、0.81 mg。2016年北京延庆区全年奶牛粪便CH_4、N_2O排放总量分别为13 342.50、347.87 kg。延庆区奶牛粪便堆放管理过程的CH_4排放因子为1.50kg/(头·a),小于IPCC指南中的1.78 kg/(头·a);受堆放时间较短的影响,N_2O的排放因子则显著小于IPCC的推荐值。若直接使用IPCC默认参数估算延庆区奶牛粪便堆放管理过程中的CH_4和N_2O排放量,会造成排放量的高估。     

基于不同行为时间的奶牛健康状况评价

如何高效准确地监测和管理好奶牛是当前规模化奶牛场发展的关键。该文通过对17头奶牛休息时间、反刍时间和采食时间的连续61d监测和行为记录,利用SPSS23.0软件,结合Logistics回归分析法对试验数据进行统计分析,并构建了奶牛健康状况评价模型。研究结果表明:1)与正常行为期间相比,奶牛非正常行为期间的平均休息时间增加25.7%,反刍时间和采食时间分别平均减少12.7%和2.3%。2)荷斯坦泌乳奶牛正常行为时间呈正态分布,每天(24 h)平均休息时间为300～600 min,反刍时间为400～700 min,采食时间为200～400 min。非正常行为时间呈离散状分布,无明显分布规律。3)休息时间和采食时间是预测模型的主要影响因素,其中采食时间对模型预测概率的影响力较休息时间大,在其他条件不变的情况下,采食时间水平每增加1个单位,奶牛非正常行为预测概率变化扩大4.2倍。奶牛非正常行为预测模型预测结果与人工目视观察结果比较,模型预测准确率为91%。该研究可为现代规模化奶牛场科学、精准化管理提供参考。     

夏季奶牛场生物气溶胶分布规律与环境影响因子研究

为探究典型季节下的奶牛场生物气溶胶的分布规律和多元环境因子对其影响程度,对天津市某规模化奶牛场生物气溶胶、环境参数进行连续采集,分析了夏季奶牛场生物气溶胶浓度和载体粒径的时空分布规律,同时筛选出对其浓度具有重要影响的环境因子。结果表明,在空间分布上,牛场近地面1 m高度处的生物气溶胶浓度显著高于近地面4 m高度处浓度(P<0.01)。在粒径分布上,各采样点的分布规律无显著差异(P>0.05),不同粒径粒子所占比例接近且存在粒径越小所占比例越小的趋势,粒径大于2.1μm的粒子约占总数的80%。运用随机森林模型得到了10个影响因子对生物气溶胶浓度的影响程度,其中风向(WD)、温度(T)、紫外辐射强度(UV)、悬浮颗粒物浓度(PM100)等对浓度影响较大。为进一步探究影响因子之间的关系,通过层聚类的方法分析各影响因素之间的共线性关系,发现PM10、PM1与PM2.5之间以及UV与GHI之间具有强共线性关系,可以去除强共线性影响因子,保留组内一种环境因子为代表,以节约采集成本。本研究可为国内牛场空气环境污染排放测定提供参考。     

不同地面形式自然通风奶牛舍冬季温室气体和氨气排放量

研究不同地面形式对我国自然通风奶牛舍气体排放量的影响。选取河南省郑州市中荷奶牛培训中心2个典型的带有放牧场自然通风奶牛舍,牛舍地面分别为漏缝地板和实体地面,使用CO_2平衡法计算通风换气量,同时测试分析舍内冬季温室气体和NH_3的排放量。结果表明:1)采用改进的CO_2平衡法计算的自然通风牛舍通风量与奶牛的生产阶段有关;2)漏缝地板牛舍内CO_2、N_2O、NH_3和CH_4的质量浓度均显著高于实体地面牛舍(P0.05),2栋奶牛舍内CO_2和CH_4浓度存在一定的正相关关系(R~2=0.37～0.65);3)漏缝地板牛舍的NH_3和CH_4排放量显著高于实体地面牛舍(P0.05),其NH_3排放量分别为19.83和11.45 g/(HPU·d),CH_4排放量为117.22和32.66 g/(HPU·d)。漏缝地板牛舍的N_2O排放量和实体地面牛舍无显著差异,其排放量分别为0.12和0.11 g/(HPU·d);4)温度可以显著影响舍内NH_3排放量,舍内温度与氨气的排放量呈现正相关关系(R~2=0.76)。实体地面奶牛舍内温室气体和NH_3的浓度和排放量均低于漏缝地板奶牛舍,主要原因是实体地面的清粪次数明显高于漏缝地板。因此,漏缝地板牛舍需要增加粪坑中粪尿的清除次数,以此降低舍内有害气体的浓度和排放量。     

不同气候区猪舍最大通风量确定及湿帘降温系统应用效果

热应激会对猪产生不利影响,为探究猪舍适宜的夏季通风条件和合理的降温需求,该研究利用环境气象资料,结合能质平衡方程,对围护结构传热及通风散热占比进行了分析,构建了保育及育肥舍夏季最大通风量的计算公式,对五大气候区的典型城市：长春、北京、南宁、武汉、贵阳的保育及育肥舍夏季最大通风量取值进行了规范,并对这些城市的110 m×15 m的模型猪舍的热湿环境进行了分析。结果表明,5个地区使用湿帘的时长：南宁>武汉>北京>贵阳>长春;使用湿帘后舍内温度仍高于27 ℃的时长：南宁>武汉>北京>贵阳>长春;使用湿帘后的平均降温幅度：北京>长春>武汉>南宁>贵阳;使用湿帘后平均相对湿度增量：北京>长春>武汉>南宁>贵阳;使用湿帘后舍内温度降至27 ℃以下时间占比：长春>北京>贵阳>武汉>南宁。通过分析以上数据,该研究对五大气候区湿帘降温系统的购置及使用提出了建议,同时该研究为不同气候区商品猪舍的夏季小气候估算及湿帘降温系统运行使用效果评估提供了参考。     

基于CFD的开放式牛舍扰流风机安装参数优化

为了确定开放式牛舍中扰流风机的安装参数,在对天津市某开放式牛舍气流场实测的基础上,建立了风机不同安装参数间组合的16个几何模型,对牛舍内的气流场进行了三维稳态模拟。以扰流风机安装高度和倾角为影响因素,以距地面1.0 m和1.5 m高度平面上风速大于1.0m/s区域面积的百分比为评价指标,分析了风机安装参数对扰流效果的影响。结果表明,在风机倾角相同时,安装高度对扰流效果的影响没有显著差异（P＞0.05）;风机最佳的倾角为：卧栏上方的风机为20°、颈枷上方风机为10°。     

导流罩长度对农用轴流风机性能的影响

通过三维激光扫描仪建立农用轴流风机几何模型,利用密闭风室试验测试数据验证数值模型的准确性,最后采用数值模拟研究了农用轴流风机导流罩长度变化对风机内外特性的影响。保持导流罩进口位置、圆角半径与扩散角不变,定义导流罩长度与叶顶轴向宽度的比值为K,K选取0.50、0.78、0.90、1.0、1.1、1.2、1.5、2.0,对7个不同进口静压工况点进行数值模拟。结果表明,K从0.50上升到1.0的过程中,风机风量和能效比提升明显;K取1.0~1.1时风机风量和能效比最高,相比K=0.78的原型风机提升约10%;K从1.1升至2.0的过程中,风量略有下降,能效比下降明显。利用Q准则对叶顶和外框区域的涡结构进行识别,发现随着K的增长,叶顶泄漏涡经历了分裂、衰减和再发展3个过程。K=1.0时能有效抑制叶顶泄漏涡的发展,最大程度降低叶顶涡的强度。导流罩的加长能明显减少外框涡的产生。     

猪的舍饲散养清洁生产工艺及其关键技术

积极开展工业化健康养殖模式的研究与产业化示范,对推动养猪业的现代化,实现养猪业的跨越式发展具有极其重要的意义。该文分析了中国养猪业现状及其存在的主要问题,提出了一套融猪的生理、生态、行为、习性于一体的舍饲散养清洁生产工艺模式,并就其技术特点、关键技术内容及其配套设施设备进行了全面介绍。该工艺模式是在充分考虑动物福利的基础上,通过将养猪工艺与节能节水型干清粪方式和动物福利的有机结合,来改善猪的饲养环境条件、增进猪只健康水平、节约水资源、节省人工,使现代养猪生产更赋予自然化、人性化。为提高中国畜禽养殖业工业化发展水平,建立安全、优质、高效、节耗、环境友好型畜禽养殖业技术体系,增强中国畜产品的国际市场竞争能力提供了技术支撑。     

基于计算机视觉技术估算种猪体重的应用研究

为了解决在种猪体重测量中传统方法所遇见的问题,该研究初步探讨了一种新方法,即把计算机视觉技术应用到种猪饲养管理中,通过数字图像分析技术,测量和计算种猪的投影面积,并分析其与体重的相关性,为种猪体重测量提供了新的依据。结果显示去除头部和尾部后剩余身体部分的投影面积和体重的相关性极大,相关系数可达到0.94,再与人工测量的结果进行对比,相对误差不超过2.8%。试验证实了利用这种无接触的方法来估测种猪的体重,可以减少人力物力,避免由于猪的应激反应而给生产带来的损失,在种猪的科学饲养管理中具有实用意义。