牛舍各种温室气体减排控制研究

温室气体指能够吸收地球大气层中长波辐射并导致大气温度升高的气体,其中二氧化碳、甲烷、氧化亚氮和氟气等是对气候变化影响最为突出的气体。畜牧业产生的温室气体排放量占全球排放总量的比例较大,因此,为减少畜牧业对气候变化的影响,控制牛舍的温室气体排放尤为重要。目前,控制牛舍温室气体排放的主要途径有两种方法:通过改善畜牧业生产方式和管理模式以减少温室气体产生;通过技术手段控制温室气体的排放。文章阐释了牛排出的温室气体在舍内的毒性作用,着重分析了影响温室气体排放的相关因素及其控制方法,从饲料成分及添加剂调控、舍内环境安置吸附剂、舍外环境优化等角度出发探讨了多种牛舍温室气体减排控制措施,剖析现有技术的优势与存在的问题,为推动环境友好型、可持续发展的科学畜禽养殖实践提供参考。

牛舍甲烷浓度监测技术的研究现状及展望

甲烷作为仅次于二氧化碳的全球第二大温室气体,其排放带来的温室效应相当于CO_(2)的25倍,故畜禽排放甲烷浓度增加导致温室效应已越来越受到全球的重视。农业领域畜牧养殖过程中,饲养牛排放甲烷量居多,而牛舍甲烷排放主要来源于牛后肠道排气、打嗝或粪便等有机物无氧分解过程中产生。因甲烷减排是降低全球温室效应的有效途径之一,故对牛舍甲烷监测的准确性是实现甲烷减排的基础。因此,为提高畜牧养殖经济和环境的双重效益,针对国内外牛舍甲烷浓度监测技术的研究情况进行综述。

坝上地区奶牛舍和犊牛舍冬季有害气体的检测

试验旨在研究高寒地区奶牛舍和犊牛舍冬季有害气体的含量变化,选取河北省坝上高原具有代表性的3种奶牛舍和4种犊牛舍,检测冬季不同时间段牛舍内外空气中氨气(NH_3)和二氧化碳(CO_2)的含量。结果显示,不设舍外运动场的奶牛舍中CO_2含量极显著高于带舍外运动场的奶牛舍(P<0.01),且晚上CO_2含量高于早上和中午,最高达4 481.7mg/m^3(奶牛舍1)。所有犊牛舍CO_2含量均表现为早晚高、中午低的规律性,所有奶牛舍和犊牛舍内CO_2含量均极显著或显著高于净道或运动场(P<0.01;P<0.05)。3种奶牛舍19∶00后NH3含量出现急剧升高的趋势。奶牛舍3只检测到低浓度的NH3,波动范围为0~0.36mg/m^3,犊牛舍的NH_3含量介于0.71~5.28mg/m^3。综上所述,奶牛舍和犊牛舍有害气体含量与牛舍建筑类型和结构相关,密闭性好的牛舍CO_2和NH_3含量均较高,甚至出现CO_2含量严重超标的现象。为降低舍内的有害气体含量,寒冷地区应在考虑牛舍保温设计的同时,兼顾通风换气的设计,以改善牛舍的空气质量。

新疆几种典型肉牛舍冬季舍内环境影响因素研究

为了给圈舍优化设计及现有圈舍的通风系统改造提供理论依据,试验以新疆常见的双坡式牛舍、塑膜暖棚牛舍、拱顶式牛舍为研究对象,主要从温度、湿度,有害气体H2S、NH3,温室气体CO2几个方面研究确定新疆不同牛舍冬季舍内环境影响因素。通过试验检测,比较和分析不同时间、舍内不同高度时,主要环境影响因素温湿度、有害气体、温室气体的变化情况。结果表明:针对三种牛舍屋顶结构不同,所起到冬季保温效果不同,几种牛舍内以及牛舍外即养殖场CO2浓度差异较大、牛舍内不同高度温度、CO2浓度存在分层。舍内湿度与温度数值变化相反,温度越高,湿度越低。说明新疆三种典型牛舍内最低温度均在0℃以上,能够满足肉牛生产环境温度要求;针对试验用三种屋顶结构,牛舍屋顶结构不同,所起到冬季保温效果不同;牛舍内热量分布不均匀;新疆几种典型牛舍内湿度都较高,是环境调控核心问题;舍内湿度与温度数值变化相反,温度越高,湿度越低;牛舍内不同高度CO2浓度有所变化,但变化规律因牛舍屋顶结构和采用通风方式而异;三种牛舍内NH3、H2S气体浓度全天所有高度范围内数值远低于标准值,不是主要环境影响因素,环境调控时可以不进行考虑。新疆南北疆气候条件差别较大。

新型多排并列式单坡棚顶牛舍缓解河北唐山地区犊牛夏季热应激的研究

良好的牛舍设计和环境调控对犊牛生长发育及健康有重要意义。本研究查阅了2018-2022年河北省唐山市的气象数据,分析了夏季气象条件所造成的犊牛热应激状况,并以1800头规模奶牛场为对象,通过重新设计哺乳期犊牛舍棚顶结构优化牛舍环境,观察对犊牛热应激的影响。结果显示,据气象数据分析得出近5年唐山市夏季奶牛皮肤温度指数(STIC)均在67以上,温湿指数(THI)均在74以上,奶牛基本处于中度或重度热应激水平,犊牛体温调节能力弱,更难以应对高温天气,面临更高的热应激风险。本研究对照组牛舍的STIC为57.71,THI为83.25,处理组牛舍将棚顶由传统人字形结构改为新型多排并列式单坡结构,通过发挥新型棚顶兼具夏季完全遮阳和通风良好的优点,配合风扇送风,舍内STIC指数和THI指数分别降为54.25和79.87,有效改善了犊牛的热应激水平;将50头4~8日龄犊牛平均分成两组,分别饲养在两个牛舍内,试验周期57d,结束时对比两组日增重,结果处理组犊牛日增重较对照组高约3.4%,两者之间差异显著,说明良好舒适的牛舍环境更利于犊牛生长发育。本研究可为该地区的犊牛舍乃至成年牛舍的建筑设计提供一定参考。

国内牛舍热应激防控设备应用概述

目前奶牛养殖普遍认可风机加喷淋是最有效的物理降温防暑方式之一,本文从奶牛热应激发生的原因、危害及如何监测和防控进行了综述,并重点介绍了目前国内牛舍热应激防控设备的应用情况。

牛舍热应激设备前沿研究进展及发展方向概述

本文对牛舍热应激设备前沿研究进展进行了概述,并对使用效果进行初步分析,分析目前使用中存在的问题,提出牛舍热应激设备未来发展方向及建议措施。

基于CFD的冬季房舍式牛舍湿热环境模拟及优化

为研究北方寒地房舍式牛舍风速场、温度场和相对湿度场的分布规律,应用计算流体力学(CFD)方法,对冬季河北省承德市的房舍式牛舍的风速场、温度场和相对湿度场进行三维数值模拟。结果表明:南北相对的两个通风口在自然通风模式下,过道处风速在0.5~1.60 m/s之间,牛只活动区域风速基本保持在0~0.4 m/s之间,大部分区域风速在0.1 m/s以下,舍内气流分布不均匀。牛舍内的平均温度在10.7℃左右,牛只活动区域的相对湿度基本保持在50%~60%之间。在牛舍既有结构不变的情况下对牛舍通风口的位置和数量进行改进,优化通风方案后牛舍内风速在0.1~0.6 m/s之间,基本没有通风死角。实测值与模拟值的归一化均方误差(NMSE)值小于0.25,说明现场实测与数值模拟有较好的吻合度,能够为中国北方寒地房舍式牛舍环境情况评估和通风方案优化提供有益参考。

基于CFD的湿帘冷风机-纤维风管精准送风系统在牛舍应用的参数优化研究

为了探究湿帘冷风机-纤维风管精准送风系统在夏季牛舍的通风降温效果,试验采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)数值模拟和现场测量的方法,通过测量温度、湿度和风速,运用等价温度指数(equivalent temperature index,ETI)评价牛只舒适度,比较了夏季湿帘冷风机-纤维风管精准送风系统与扰流风机通风系统对牛舍内气流组织与热环境分布的影响,并提出优化方案。结果表明:现场验证与模拟参数误差在10%以内,符合预期。湿帘冷风机-纤维风管精准送风系统在出风袖口直径为12 cm时能够得出最适温控程式,具体为34℃时出风风速7 m/s,33℃时出风风速6 m/s,32℃时出风风速5 m/s,31℃时出风风速4 m/s,30℃时出风风速3 m/s,26~29℃时出风风速1 m/s,温度在25℃及以下时不用通风。当纤维风管末端~始端直径为50~75 cm时,其风速均匀度最好。在相同通风量情况下,湿帘冷风机-纤维风管精准送风系统在整个牛舍环境中气流均匀性和对单头牛的降温效果比扰流风机通风系统更好。说明湿帘冷风机-纤维风管精准送风系统有利于解决夏季牛舍防暑和通风的问题。

宁夏地区育肥牛舍温湿度对安格斯牛血清指标的影响

为研究宁夏地区四季典型温湿度对安格斯育肥牛血清生化、免疫、抗氧化和内分泌激素指标的影响,选择体重相近的安格斯育肥牛16头,同一圈舍群饲,监测养殖场全年温度和湿度,计算温湿指数(THI)。试验根据THI值设置对照期、冷应激期和热应激期3个阶段,跟踪采集血样测定相应指标。结果表明:全年THI监测显示夏季六、七、八月份属于轻度热应激,冬季一、二月份属于轻度冷应激,其余月份处于舒适区;血清生化、免疫及抗氧化指标,冷应激期总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、尿素氮(BUN)、葡萄糖(GLU),免疫球蛋白A(Ig A)、免疫球蛋白G(IgG)、免疫球蛋白M(IgM)、白细胞介素-2(IL-2)、白细胞介素-4(IL-4),总抗氧化能力(T-AOC)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)含量极显著高于热应激期(P <0.01),丙二醛(MDA)含量极显著低于热应激期(P <0.01);血清内分泌激素水平,促肾上腺皮质激素(ACTH)含量冷应激期<对照期<热应激期(P <0.01),生长激素(GH)含量冷应激期极显著高于对照期和热应激期(P <0.01),甲状腺素(T4)含量对照期显著高于热应激期(P <0.05)。综上,慢性冷热应激均会不同程度的影响育肥牛生化、免疫、抗氧化能力以及激素分泌水平,造成肉牛生长发育损伤。

基于物联网的智慧牛舍养殖系统设计

牛舍环境不合格会导致牛免疫力下降、生病率高、养殖效益低等问题。为了解决养殖户的困扰,设计了一款基于物联网的智慧牛舍养殖系统。系统硬件包括主控模块、传感器检测模块、输入输出模块、无线通信模块和显示模块;软件采用C语言编写,用Keil 5进行编程。系统利用物联网技术、多传感器技术实现牛舍环境数据采集和远程监控。养殖管理者可以通过手机终端App实现相应功能的操作,并控制牛舍内相应的设备。经过测试发现,智慧牛舍养殖系统运行结果良好,明显减轻了人工劳动强度,提高了疾病防控效率和养殖效益。

基于STM32的牛舍环境监测系统设计

基于STM32微控制器设计了牛舍环境监测系统,该系统将传感器采集到的牛舍内部的环境参数,通过Wi-Fi网络传到PC端,由继电器判断数据是否超过设定值或低于设定值,从而执行相应程序,达到监视与调节牛舍环境的目的,同时PC端会设定目标环境参数及显示继电器的工作状态。

河北省北方山区不同建筑类型奶牛舍和犊牛舍冬季有害气体的检测

对河北省北方山区4种建筑类型的奶牛舍和3种犊牛舍在冬季舍内外空气中氨气（NH3）和二氧化碳（CO2）含量进行检测,结果表明：奶牛舍中只有大跨度有窗密闭舍能检测出NH3含量,且NH3的日变化和垂直分布变化明显。早上NH3含量最高,是其他时间段NH3含量（中午、下午和晚上）的2.6～5.0倍,垂直空间分布上高度（0.6～1.8 m）与NH3含量成正比。所测3种犊牛舍中只有密闭性较好、有窗密闭舍能检测出NH3。从CO2检测结果分析,奶牛舍中大跨度有窗密闭舍的CO2含量最高,早晚含量高达约2 660 mg/m^3,而半开放奶牛舍CO2含量最低,约553 mg/m^3,且除了半开放舍,所有奶牛舍一天中的CO2含量均表现为早晚高中午低的日变化规律;各时间段内3种犊牛舍内CO2含量差异均未表现出显著性差异（中午除外）。另外,所有奶牛舍和犊牛舍内的CO2含量均明显高于舍外。该研究可为牛舍的建筑设计提供借鉴。

日光暖棚牛舍设计

本文根据不同季节的太阳高度角随地理纬度变化这一原理,确定牛舍塑料暖棚面与地面的最佳夹角,使冬季大寒最冷这天正午时分,太阳辐射的入射角与塑料棚垂直,以其充分利用太阳辐射热能,达到最佳采光效果,提高养牛经济效益。

三种不同牛舍养牛的优缺点及效果

集约化养牛,牛的一生基本都是在牛舍里吃、喝、拉。牛体重大,吃、喝多,排出的粪尿也多。体重400千克~600千克的成年牛,排粪量20千克/d~30千克/d,尿量10千克/d~17千克/d。如果牛舍设计不合理,不但增大饲养劳动力成本,粪尿污染环境,而且影响牛的生长、繁殖,甚至引起牛发病、死亡。笔者通过生产实践总结、分析了水泥平面牛舍、网床牛舍和发酵床牛舍3种不同牛舍养牛的优缺点及养殖效果,提出一些建议,供同行参考。

高产奶牛舍的环境控制——新西兰FONTERRA公司天津奶牛场设计感受

高产奶牛的居住环境问题是能否保证其持续高产的关键问题。因此,高产奶牛舍的设计要更加精细,在牛舍环境的控制上计算要更加准确。而牛舍的环境控制主要是控制牛舍的温度,湿度以及及时清除粪尿。研究表明,奶牛最适宜的温度范围是:4～24℃,温湿度指数(THI)应小于69。因此,如何采取相应的措施保证奶牛在最适宜的温湿度范围内是解决牛舍环境的核心问题。同时如何有效地处理奶牛场的粪污排放,也直接影响奶牛的生活环境。

北疆某牛场成年母牛舍气象因素测定

本文测定了新疆北疆某牛场在夏季高温期三栋成年母牛舍的环境状况。结果表明，三栋牛舍的日平均气温都超过了荷斯坦奶牛适宜温度范围的上限，在２８～２８．３℃：空气相对湿度为４５％～４８％，符合卫生学要求；而气流速度在不开风扇和开风扇两种情况下，都达不到卫生学要求。

散养成乳牛舍环境测定

以一栋散养成乳牛舍为对象，系统地测定了舍内外的气温、气湿、风速、辐射强度、黑体温度及屋顶热流量。结果表明：从６月１日—９月１０日，舍内旬均气温都在２３．４３℃以上，舍内１４：００气温旬均值都在２８℃以上，舍内旬均ＴＨＩ都超过７１．７１；屋顶热流量曲线的斜率很大、峰值出现于１４：００，并且与舍外黑体温度呈高度的正相关；舍内与舍外的黑体温度、辐射强度分别呈中等以上的正相关；冬季舍内寒冷，同时受舍外气流影响大。笔者认为，通过增加牛舍高度、先用高热阻屋面材料和冬季防风可望改进此类牛舍的环境。