炎热气候条件下高产奶牛最佳牛舍设计

逍客

　　舍应为奶牛提供满足潜在生产需要的最佳环境。对于产奶量且体型较大的高产奶牛而言，满足其对环境的需要具有较大的难度。随着全球气候变暖，高产奶牛面临的热应激问题日益严重(以色列气象学院的未发表的资料表明在过去四十年间夏天气温升高了4 ºC)。
　　牛舍的设计显著影响动物在热应激条件下的行为状况，但相关的研究报道相对较少。有课题研究通过喷水和风扇来缓解动物的热应激，过去的二十年中大量的文献报道了降温作用对奶牛生产和繁殖性能的直接作用(Flamenbau等，1986、1995;Her 1988; Wolfenson 1988a, 1988b)。还有若干文献报道了自由散栏牛舍的几个建筑指标对于牛体水平的畜舍内温度的影响(独立或联合)(Nangia等，2000; Stowell等，2001;Kadzere等，2002) 。Stowell等(2001)报道了牛舍中采取管道通风与自然通风的效果。Stowell(1998)报道了在较冷的气候条件下(零度以下)，采用顶棚保温及其它保暖措施可以使牛舍温度保持在20ºC。而在炎热气候条件下，牛舍内的温度可能比室外温度高1-3 ºC。采取屋顶隔热措施的自由散栏牛舍可以降低屋顶下的温度，但对牛体水平的温度却无影响。牛舍的边墙的高度对舍内温度有明显影响，高边墙牛舍(3.6-4.8米)的降低温度的效果优于低边墙牛舍(3.2米)，而牛舍的朝向的影响并无报道(Bray等，1990)。采用4排自由散栏，33%的屋顶坡度牛舍的朝向对于舍内环境温度无明显作用。
　　大量文献报道中均采用呼吸频率作为热应激预测模型中的一个指标(Berman2005, Kadzere 2002)。屋顶坡度为30%的牛舍减少了奶牛早晨和中午呼吸频率之间的差异(Armstrong 等，1999)，而边墙高度为3.6米的牛舍比3.2米的牛舍更有利于降低这一指标。开放式人字屋顶的效果要优于钟楼式人字屋顶(Armstrong等，1999)。
　　呼吸频率这一生理指标可以用于评定环境的优劣，但在商业牛场中却不实用。温湿度指数是另一个反应应激的指标，但这一指标没有考虑风速的影响。阈值温度这一指标目前逐渐被采用，其是指在热应激条件下奶牛开始增加呼吸频率时的温度，其考虑了环境温度，相对湿度，风速以，牛奶产量以及被毛厚度(Berman 2005)。
　　本试验引入了环境温度，相对湿度和风速等指标，研究了影响奶牛应激阈值温度的最佳牛舍设计参数。
　　材料和方法
　　试验时间为2004和2005年夏天，共计测定了39个牛舍。每个牛舍均安装了两个气象测定装置，一个位于舍内牛床上方2.2米处，另一个安装在牛舍中部相同的高度，主要季风的下风口。第三个安装在牛场开放场地上方6米高的位置，无障碍物阻挡。采用坎贝尔科技公司的CR10 Micrologger®连续测定每分钟环境温度、相对湿度、热辐射、风速、风向、黑球温度等指标，计算每十分钟的平均值。每个牛场在夏季中测定3-5天。奶牛开始通过加强呼吸频率来增加散热时被认为出现热应激(Berman 2005)，这一热应激模型中的阈值温度还考虑了风速，相对湿度和环境温度。高产奶牛的指标为产奶量为45kg/天，乳脂率为3.5%，被毛厚度为3毫米。阈值温度越高意味着对动物的福利越好。
　　数据统计采用SAS软件的GLM程序分析，阈值温度为因变量，并使用Berman(2005)的模型计算，牛舍设计参数作为自变量，主要包括以下：牛舍类型(自由散栏和开放式)、牛舍朝向、边墙高度、屋顶坡度、屋顶类型(可移动或封闭屋顶)、屋梁、牛舍宽度、时间段的差异(早晨、中午、傍晚和夜间)。连续值被分成组便于数据分析，并考虑自变量的交叉作用。测定的数据使用协方差分析，概率低于0.05的数据认为差异显著。
　　结果
　　本次试验采用以下类型的牛舍：
　　1. 牛栏式：躺卧面积狭小(5-8平米/头)，采用无遮挡的水泥走道，通常为东西走向。
　　2. 开放式：较大的躺卧空间(15-17平米/头)，有顶棚
　　3. 自由散栏：自由选择的躺卧空间，有顶棚
　　牛栏式牛舍多用于年降雨量低于20mm的干旱地区，目前应用最广泛的为开放式牛舍。
　　牛舍类型：
　　牛栏式牛舍的阈值温度低于其它类型的牛舍，开放式牛舍阈值温度最高，自由散栏式牛舍的阈值温度位于二者之间，分别为31.4ºC, 32.1ºC, 31.7ºC，彼此差异显著。开放式牛舍全天大多数时间的阈值温度要高于自由散栏式牛舍。
　　牛舍朝向
　　测定了每个农场的风向，大多数农场的主要季风为西风，风向位于290º 到300º之间。牛舍的朝向主要分为两种类型：南北朝向和东西朝向，南北朝向的牛舍和主季风的风向垂直。
　　南北朝向牛舍的效果优于东西朝向的牛舍，阈值温度分别为33 ºC 和31.9 ºC，除去中午的时间段外(上午11:00和下午13:00)阈值温度均差异显著。南北朝向的两种类型牛舍均较好，而自由散栏式牛舍在两种朝向中的阈值温度温差较大(1.5ºC)，而开放式牛舍仅有0.6 ºC。
　　屋梁类型
　　测定了三种屋梁类型的牛舍，开放式人字型屋顶，钟楼式人字屋顶，单坡屋顶。三种牛舍阈值温度分别为32.6ºC、32.3ºC和31.4ºC。
　　屋顶坡度
　　按屋顶的坡度分为四种类型的牛舍，小于12度、12和19度之间、20和22度之间和大于22度。
　　与其它三种类型牛舍相比，坡度小于12度的牛舍效果最差，阈值温度低2.5度(差异显著)，其它三种类型牛舍的阈值温度差异不显著，但在一天最炎热的时间段内，坡度大于20度牛舍的效果优于其它类型牛舍。坡度大于22度无益处。
　　开放式侧墙
　　增加牛舍侧墙开放的高度可以相应显著增加阈值温度。结合侧墙的高度以及建筑的朝向，南北朝向的牛舍侧墙高度高于4.8米无任何好处，而东西朝向的牛舍侧墙高于5.2米有显著效果。
　　牛舍宽度
　　牛舍按建筑宽度分为以下几个类型：19-30米、30-41米、42-51米和大于52米。
　　19-30米宽的牛舍阈值温度显著高于宽度为30米以上的牛舍(阈值温度分别为33ºC和31.5ºC)，牛舍宽度与牛舍朝向的交叉作用表明位于东西朝向的牛舍19-30米宽的牛舍阈值温度比30米以上的牛舍阈值温度高。南北朝向的牛舍中，宽度42-51米宽的阈值温度最大，高于51米或低于42米的牛舍效果较差。
　　屋顶类型
　　雨季(十月到次年四月)限制了奶牛无法在敞篷的牛舍内进行饲养，这也推动了活动屋顶的产生。当动物体温高于环境温度时可以移动屋顶，通过开放空间来散热。以下是两种活动屋顶：
　　(a)活动式屋顶-部分屋顶可以移动并折叠起来。
　　(b)百叶式屋顶-屋顶以百叶的形式调节阳光的照射。
　　四种类型屋顶的牛舍进行了比较：传统的单坡屋顶和双坡屋顶的牛舍，以及上述两种活动屋顶的牛舍。
　　活动屋顶牛舍的阈值温度显著高于其它类型屋顶的牛舍，而百叶式和双坡式的无显著区别。屋顶类型和牛舍朝向的交叉作用表明，南北朝向的牛舍可得到上述相同的结论，而东西朝向牛舍中，百叶式和活动式阈值温度相似，但活动式屋顶的效果比传统式屋顶要差。
　　讨论
　　约六年前，以色列开始在牛养殖业上加强环境控制，以预防奶牛养殖废弃物对水和土壤的污染。新的法规禁止在开放式的场地上进行牛的养殖，因此推动了多种类型牛舍、新的管理措施及技术的发展。
　　在炎热的气候条件及自然通风状况下，自由散栏牛舍中牛比开放式牛舍的牛更早的加强呼吸频率，这可能是由于自由散栏牛舍中更易于聚集所致，也可能由于牛舍某些建筑特性所致，如牛栏等可能对穿堂风行程阻碍的因素。南北朝向的自由散栏牛舍由于位于主季风的垂直方向上，其阈值温度通常高于开放式牛舍。
　　开放牛舍通风主要由自然风，而其显著影响阈值温度。这一假设也受到以下事实支持，南北走向的牛舍两侧温度和相对湿度差别不大，但当风穿过牛舍后风速显著降低。如果忽略风速，靠近牛体的温度并不支持这一理论。牛是否聚集也受到风速的影响。这一实际观察相一致，南北方向牛舍与东西走向牛舍相比牛聚集的更少。
　　本研究发现牛舍的朝向和主季风的方向对于牛热应激的影响更明显。这一结果与Barrington 等(1994)的研究结果一致。
　　活动式屋顶牛舍的效果主要取决于建筑的方位。与平行于季风方向的牛舍相比，与主季风方向垂直的牛舍活动档板的高度较低。平行于季风方向的牛舍可以通过增加牛舍高度来加强通风。我们的研究结果与Bray (1990)及Stowel (1994)的相似。
　　牛舍最佳宽度也与建筑的方位有关系，平行于季风方位的牛舍应该较窄。
　　Zappaviga(2002)认为通风是环境控制的最主要因素。和理的畜舍朝向及边墙高度决定着动物的状况，这与本研究的结果相一致。
　　提高屋脊的坡度可以环节动物的应激状况，如提高到22度。除此之外，本试验未能发现与其它研究相一致的结果，如继续增加坡度还可改善动物的应激状况。
　　本试验发现开放式屋顶比钟楼式屋顶的效果要好，这与Armstrong (1999)的研究一致。
　　综上所述，开放屋顶技术在以色列得到应用及发展，以控制环境污染。活动式和百页式屋顶这两种技术均得到推广和发展。本研究表明活动式可以最大的减少动物的应激。我们建议采用活动式屋顶的牛舍，并适当减少牛舍宽度，这样可改善牛舍内的环境条件。
　　总结
　　本研究首次应用了基于其它模型并考虑风速的新热应激模型，研究结果表明：
　　(a) 作为以色列广泛应用的牛舍类型，开放式牛舍被证明优于自由散栏和牛栏。
　　(b) 牛舍应该位于经度的方向上，与主要季风的方向垂直。
　　(c) 侧墙的开放高度应高于4.8米。牛舍与主要季风相平行的话，应高于5.2米。
　　(d) 屋顶坡度超过22度无益处
　　(e) 牛舍的宽度和其朝向相关。牛舍朝向与主季风垂直的牛舍应比与主季风平行的牛舍稍宽。
　　(f) 开放式人字型屋顶优于钟楼式人字型屋顶。
　　(g) 开放式屋顶可改善畜舍内的环境条件。在现有条件下，活动式屋顶的牛舍优于百叶式屋顶的牛舍。

kdnmk

谢谢楼主分享，很好的帖子

赵沛

谢谢楼主分享

amypx

很全面的材料，要拜读一下