摘要：為改善南方夏季肉牛舍環境條件，該文對濕簾風機負壓通風系統在肉牛舍的降溫效果進行了探究。試驗以栓系飼養西門塔爾公牛為試驗對象，對環境、肉牛生理及增重情況進行測定。結果表明：降溫后，試驗舍平均溫度降低3.2℃（P<0.01），相對濕度增加21.3%（P<0.01），肉牛附近風速增加0.30m/s（P<0.01），肉牛體感溫度降低1.8℃（P<0.01）；試驗牛呼吸頻率平均降低13次/min（P<0.01），皮溫降低0.92℃（P<0.01），平均日增質量提高0.13kg/d（P>0.05）。由此可知，在肉牛舍中采用濕簾風機負壓通風系統進行降溫，能夠有效改善舍內熱環境，有助于緩解肉牛熱應激，具有技術可行性。

引言

中國多數地區夏季氣候炎熱，在長江流域及其以南地區的集約化動物養殖生產中，炎熱的氣候使生產力的發揮受到很大限制。調查表明，中國南方肉牛舍夏季普遍存在高溫高濕的現象，不利于肉牛業的發展。目前，牛舍的人工降溫措施主要包括遮陽、噴淋或噴霧結合風扇（機）、濕簾冷風機、濕簾冷風機結合纖維風管等。

濕簾風機系統是農業設施中最有效、最經濟的降溫方式。Hasan等的試驗表明，種植西紅柿的溫室采用濕簾風機負壓通風系統后，溫室溫度降低10～12℃。王美芝等的試驗發現，濕簾風機負壓通風系統能夠使育肥豬舍內高溫時間減少15%。Fidaros等在雞舍采用濕簾風機系統，使雞舍溫度可降低0.5℃。在高溫季節采用濕簾風機負壓通風系統降溫，能明顯提高畜禽的生產性能和經濟效益。目前，濕簾風機負壓通風系統在畜舍上的應用以豬舍、雞舍為主。濕簾風機負壓通風系統對畜舍密閉性要求很高，而大部分牛舍為開放或半開放式，因此該系統在牛舍中的應用尚不多見。美國的恒溫牛舍（low profile cross ventilated，LPCV）采用了濕簾風機橫向通風的方式，有效地將夏季牛舍內溫度保持在21℃左右，有效緩解夏季肉牛熱應激。

針對南方地區牛舍夏季高溫問題，本試驗將濕簾風機負壓通風系統應用在肉牛牛舍上，以加強舍內通風及改善舍內環境，并對該系統在南方肉牛牛舍夏季降溫效果及運行規律進行探究，以期為夏季牛舍環境調控提供參考。

1材料與方法

1.1試驗牛舍與試驗動物

本試驗于2016年7—8月進行，地點為國家肉牛體系高安試驗站，位于江西省宜春市（28.25°N，115.22°E）。該地區6—9月平均相對濕度約80%，溫濕指數（temperature-humidity index，THI）≥74的天氣約占72%，7—8月份全月THI都在78%以上。2棟試驗牛舍均為東西走向，長54m，跨度12m，試驗舍檐高4.2m，對照舍檐高3.9m，均為雙坡鋼屋架無吊頂彩鋼板屋面。其中，試驗舍南北墻通長設置2.7m高窗洞，安裝卷簾，窗臺高1.5m。西側山墻裝有4臺軸流風機，東側山墻裝有1塊濕簾。對照舍南北墻通長設有1.7m高24磚墻，上部開放。試驗舍與對照舍均為雙列中走道布置。

試驗舍飼養60頭西門塔爾公牛，對照舍飼養70頭西門塔爾公牛，15～18月齡，均為拴系飼養。分別從2個舍中挑選15頭約500kg且體況相近的牛作為試驗牛，平均隨機分配至各舍兩側牛床進行拴系飼養。從試驗舍和對照舍中分別隨機挑選6頭試驗牛測量其生理指標。試驗階段肉牛日糧精粗比為1:6，精料配方為：玉米69%，豆粕15%，菜粕8%，預混料4%，小蘇打2%，食鹽2%。

1.2設備安裝及運行參數

試驗舍東側山墻安裝濕簾，濕簾型號為MuntersCELdek7090，長9m，高1.8m，厚150mm，濕簾下端距牛床0.45m。西側山墻安裝4臺軸流風機，風機型號為MuntersEM50，洞口大小為1.4m×1.4m，葉輪直徑1.3m，額定風量為38048m³/h，風壓25Pa，風機下端距牛床0.4m。系統運行時間為9:00-19:00。

1.3試驗方法

1.3.1環境指標測定

試驗環境測定日期為7月23日-8月20日，共計29d。環境測定指標為溫度、濕度、黑球溫度、風速、NH3和CO2濃度。溫濕度測定采用溫濕度自動記錄儀（型號Apresys179-TH，精度分別為±0.3℃，±3%RH）和手持溫濕度儀（型號TESTO625，精度±0.5℃）。其中自動記錄儀24h自動記錄，每5min記錄1次數據，測定高度為2.3m；手持溫濕度儀測定高度為0.7m（肉牛躺臥高度）和1.4m（肉牛站立高度）。風速測定采用熱敏式風速儀（型號MODEL6004，精度為±5%），測定高度為0.7和1.4m。CO2濃度和NH3濃度測定分別采用二氧化碳檢測儀（型號TES-1370，精度為±3%）和氨氣檢測儀（型號JsA8，精度為±3%），測量高度為0.7m。黑球溫度測定采用黑球輻射溫度測試儀（型號JTR04，精度為±0.5℃），測點為牛舍中心點處，測量高度為1.0m。手持溫濕度、風速、有害氣體和黑球溫度的測定時間為10:00、12:00、14:00、16:00、18:00。圖1為測點布置圖。距牛舍南側縱墻中心處垂直距離3m設置一處舍外環境測點，環境測定指標與測定高度與舍內相同。

圖1環境指標測點布置圖

1.3.2生理、生長性能指標測定

肉牛生理測定指標包括呼吸頻率、直腸溫度及皮溫，測定時間為10:00、12:00、14:00。直腸溫度由獸用玻璃體溫計測量（精度?0.10℃，?0.15℃）。呼吸頻率采用人工秒表連續3min計數側腹起伏次數。皮溫測定是用紅外熱像儀（型號FlukeTi400）對試驗牛胸腹部拍照，用SmartView3.6軟件分析圖像。生長性能指標測定包括試驗牛初期與末期的提質量，并計算平均日增質量

1.3.3肉牛體感溫度

體感溫度又稱為溫濕風指數（temperature-humidity-velocity index，THVI），是根據溫度、濕度和風速評價環境綜合溫度的指標。根據試驗動物的不同乘以相應的系數，牛的THVI的計算公式為：

THVI=(0.35*td+0.65*tw)?V–0.058（1）式中td為干球溫度，℃；tw為濕球溫度，℃；V為風速，m/s。

1.3.4環境綜合評價

本試驗采用熱負荷指數（heat load index，HLI）對熱環境進行綜合評價。HLI是結合環境溫度、濕度、太陽輻射和風速等環境因素來評價夏季環境炎熱程度的指標。

HLI以黑球溫度（black global temperature，BG）25℃為界，被分為2部分，當黑球溫度大于25℃時，其計算公式為：

HLIBG>25=8.62+(0.38*RH)+(1.55*BG)–(0.5*V)+e(2.4–V)（2）式中BG為黑球溫度，℃；RH為相對濕度，%；e是自然對數。

HLI分為4個等級：①熱中性環境，HLI＜70；②溫熱環境：70≤HLI<下限臨界值；③炎熱環境：下限臨界值≤HLI≤上限臨界值；④極熱環境：HLI>上限臨界值。HLI的初始臨界值測定是以無蔭蔽條件、積糞厚度50mm左右、身體健康、飼養日齡為80到130d、飲水溫度21～30℃的黑色安格斯牛，其下限臨界值和上限臨界值分別為77、86。當HLI高于下限臨界值時，肉牛開始出現熱應激；大于上限臨界值時，肉牛體熱調節失衡，出現熱積聚狀態，體溫升高。上下限臨界值要根據肉牛的品種、毛色、健康狀況、育肥天數和畜舍的遮陽情況、糞堆厚度、飲水溫度進行校正。

1.3.5數據分析

試驗數據采用SAS9.2統計軟件分析。數據結果表示形式為“平均值±標準差”。

2結果與分析

2.1濕簾風機牛舍的環境變化規律

2.1.1舍內溫度分布

濕簾風機降溫系統最主要的規律之一是在平行于氣流的方向上存在明顯的溫度梯度。根據圖1a的環境指標測定位置在牛舍中選取A～E共5個截面，分別距濕簾6、18、24、36和48m，測定并計算各截面1.4m高度的平均溫度，得到如圖2所示溫度與濕簾距離的關系。由圖2可知，整個濕簾風機系統在平行于氣流方向上的溫度變化率為0.033℃/m。這是濕簾提供的水汽沿氣流方向上的溫度變化率為0.033℃/m。這是濕簾提供的水汽沿氣流方向減少，蒸發降溫效率降低。畜舍兩側A、E截面平均溫度分別為(29.0±0.8)和(30.4±0.8)℃，濕簾端溫度比風機端低1.4℃（P<0.01）。濕簾的安裝位置及遮陽率對舍內縱向溫度上升有較大影響，例如濕簾安裝于北側優于東側。本試驗中，濕簾安裝于牛舍東側，且牛舍窗洞安裝的是隔熱性能相對較差的卷簾，因此縱向上存在明顯的溫度梯度。

圖2舍內1.4m高度處平行于氣流方向的溫度分布

2.1.2舍內風速分布

濕簾風機降溫系統在平行于氣流方向上的風速也有其分布規律。濕簾進風口附近的平均風速極顯著高于風機出風口附近和牛舍中間區域的平均風速（P<0.01），風機出風口附近風速極顯著高于牛舍中間區域（P<0.01），這是由于負壓風機在舍內形成負壓環境，濕簾進風口處與舍外形成壓力差，使得風速較大。在距地面1.4m處測定風速得知，氣流以1.39m/s的平均速度經過濕簾進入牛舍，受到牛體的阻擋出現了一個較大范圍的低速湍流區，到A截面處平均速度衰減為0.92m/s，B、C、D截面處風速最低，平均為0.66m/s。近風機端由于風機持續向舍外抽出氣體形成強大的負壓區，氣流速度逐漸恢復，E截面的平均風速為0.83m/s。整個舍內的風速維持在0.6～1.0m/s的范圍內，這一風速對輸送來自濕簾的低溫空氣、維持室內的降溫效果，以及對增加牛體表面的散熱性、減少高溫危害的發生是非常重要的。

表1舍內1.4m高度處于平行于氣流方向的風速分布

2.2外界溫濕度對濕簾工作性能的影響

圖3為濕簾降溫幅度與舍外溫濕度的關系曲線。由圖3可知，降溫幅度與舍外溫度成正比，與舍外相對濕度成反比。舍外溫度每升高1℃，降溫幅度平均增大0.6℃；舍外相對濕度升高，濕簾降溫幅度減小，相對濕度升高10%，濕簾降溫幅度平均減小1.6℃。根據預期降溫幅度（△T），可判斷畜舍環境是否適合使用濕簾風機系統降溫，現有研究對降溫效果有以下劃分

圖3濕簾降溫幅度與環境溫度關系

2.3濕簾風機系統對牛舍環境的影響

2.3.1濕簾風機系統對舍內溫濕度的影響

表2為2個牛舍內和舍外各個時刻平均溫濕度。濕簾風機系統開啟后，試驗舍和對照舍各個時刻的溫度均有極顯著差異（P<0.01）。試驗期間,試驗舍和對照舍0.7m高處的平均溫度分別為(29.7±0.6)和(32.9±1.1)℃，1.4m高處的平均溫度分別為(29.7±0.5)和(32.9±1.1)℃。試驗舍的平均溫度比對照舍低3.2℃（P<0.01）。16:00的平均溫度與對照舍相比降幅最大，達到3.6℃。育肥牛適宜環境溫度為9～20℃，在高溫季節應將氣溫控制在25℃以內，溫度在30℃以上時應該采取防暑降溫措施。由于牛舍密閉性差，風量損失嚴重，且與舍外存在熱交換，試驗舍內的平均溫度仍在25℃以上，但已經控制在30℃以下，說明系統有良好的降溫效果。

試驗舍和對照舍的各個時刻的濕度均有極顯著差異P<0.01）。試驗舍和對照舍0.7m高處的平均濕度分別為(90.1±1.8)%和(68.8±5.1)%，1.4m高處的平均濕度分別為(89.9±1.9)%和(68.5±5.0)%。試驗舍的平均濕度比對照舍高21.3%。一般肉牛對空氣濕度的要求為40%～70%，育肥牛舍內濕度不宜超過85%。試驗舍的平均濕度接近90%，除了蒸發降溫過程中增加空氣濕度外，試驗舍清糞效率低、尿液經常積聚也是原因之一。

2.3.2濕簾風機系統對風速和有害氣體濃度的影響

圖4為2個舍不同時刻的風速與有害氣體濃度。由圖4可知，濕簾風機系統開啟后，試驗舍各個時刻牛體附近平均風速極顯著高于對照舍（P<0.01）。試驗舍的日平均風速為(0.75±0.02)m/s,濕簾和風機附近的風速甚至能達到1m/s以上。對照舍的日平均風速為(0.45±0.03)m/s。根據肉牛舍適宜通風標準，1歲以上的育肥牛舍夏季氣流速度應達到0.8～1.0m/s，對照舍牛體附近風速遠低于這一標準，而試驗舍內風速比較接近，基本能滿足肉牛夏季的生長需要。

表2試驗舍和對照舍各時刻平均溫濕度

試驗舍和對照舍的平均CO2濃度分別為(498±14)*10-6、在(542±20)*10-6，在10:00和14:00沒有顯著差異（P>0.05），12:00有顯著差異（0.010.05），說明濕簾風機系統對排出試驗舍NH3無顯著作用，這可能與試驗舍清糞效率低、糞便堆積有關。

圖4試驗舍和對照舍不同時刻的平均風速和有突破口氣體濃度

2.3.3濕簾風機系統對肉牛體感溫度的影響

表3為試驗期間試驗舍和對照舍不同時刻的肉牛體感溫度。由表3可知，經過降溫處理后，試驗舍10:00-18:00肉牛的平均體感溫度為(29.1±0.4)℃，對照舍為(30.9±0.3)℃。試驗舍肉牛體感溫度比對照舍平均降低1.8℃（P<0.01)，而試驗舍10:00-18:00的空氣溫度與對照舍相比平均降幅為3.2℃。肉牛體感溫度的降幅比空氣溫度低，是因為受到舍內濕度的影響，使用濕簾風機系統雖然舍內溫度極顯著降低、風速極顯著提高，但濕簾提供的水汽較多，致使舍內濕度過大，抑制了肉牛自身蒸發散熱，影響了體感溫度的降低幅度。

2.3.4濕簾風機系統對熱負荷指數的影響

本次試驗牛為生理狀況健康、育肥天數在130d以上、毛色黃白相間的西門塔爾牛；平均每頭遮陽面積大于3m2，飲水溫度處于15～20℃范圍內，糞堆厚度在50mm左右。根據以上情況進行熱負荷指數校正，校正過的熱應激下限臨界值和上限臨界值分別為87、96。

根據式（2）計算2個舍內HLI，得到表3。由表3可知，試驗舍和對照舍的平均HLI分別為93.61±0.56、92.63±0.58，都處于炎熱狀態（87≤HLI≤96），試驗牛開始出現熱應激。2個舍各個時刻的HLI都沒有顯著差異（P>0.05），且試驗舍的HLI值略高于對照舍，這也是由于濕簾的使用，使舍內濕度過高導致的。

2.4濕簾風機系統對肉牛生理指標的影響

2.4.1濕簾風機系統對肉牛呼吸頻率的影響

呼吸頻率可以反映出肉牛是否存在熱應激。環境溫度升高，導致肉牛的非蒸發散熱減弱，呼吸和出汗等蒸發散熱方式增強。表4為2個舍不同時刻肉牛的呼吸頻率。由表4可知，濕簾風機系統降溫后，試驗舍和對照舍肉牛的平均呼吸頻率分別為（57±1）、（70±2）次/min。試驗舍比對照舍有極顯著降低，平均降幅為13次/min（P<0.01)，說明該降溫系統能夠有效緩解肉牛的熱應激狀況。

表3試驗舍和對照舍不同時刻THV1和HL1值

表4試驗舍和對照不同的時刻肉牛的呼吸頻率

2.4.2濕簾風機負壓通風系統對肉牛皮溫和直腸溫度的影響

圖5為2個舍不同時刻肉牛的皮溫和直腸溫度。由圖5可知，試驗舍和對照舍的肉牛的平均皮溫分別是(35.54±0.09)、(36.46±0.44)℃，降低0.92℃。除10:00的平均皮溫沒有顯著差異（P>0.05）外，試驗舍12:00和14:00平均皮溫與對照舍相比均有極顯著降低（P<0.01)，說明該降溫系統能夠有效緩解肉牛的熱應激狀況。

圖5試驗舍和對照舍不同時刻內牛的皮溫和直腸溫度

試驗舍和對照舍的肉牛的平均直腸溫度分別是(38.74±0.04)、(38.85±0.06)℃，試驗舍與對照舍無顯著差異（P>0.05)。肉牛正常直腸溫度變動范圍為36.7～39.1℃，2個舍的肉牛均處于正常范圍，說明熱應激程度較輕，未能顯著影響肉牛體內溫度。

2.5濕簾風機系統對肉牛生長性能的影響

表5為2個舍肉牛的日增質量情況。由表5可知，增重試驗期為7月23日-8月20日，共計29d，試驗舍與對照舍肉牛的日增質量分別為(0.65±0.52)、(0.52±0.48)kg/d，試驗舍較對照舍提高0.13kg/d，但沒有顯著差異（P>0.05）。

表5試驗舍和對照舍肉牛日增質量

3討論

采用濕簾風機系統進行降溫后，由于降溫方式為蒸發降溫，試驗舍濕度有所升高，超過了育肥肉牛的上限濕度85%。濕度過大也使得試驗舍的HLI略高于對照舍。但從肉牛的生理指標來看，試驗舍肉牛的呼吸頻率和皮溫與對照舍相比均有極顯著降低，直腸溫度也有所降低。說明盡管濕度大幅增加，但在溫度和風速更為適宜的條件下，濕簾風機系統能夠有效緩解肉牛的熱應激狀況。

畜舍良好的密閉性是保證濕簾降溫效果的前提。畜舍的密閉性不好的情況下，熱空氣就會不經過濕簾直接進入舍內，使舍內的溫度升高。另外，還會降低縱向通風的風速，影響風冷的效果。試驗中，理論上，4臺風機全部開啟時的過簾風速為1.96m/s（風機效率按75%計算），實際測得濕簾表面平均風速僅為1.39m/s（表面風速指的是舍內距濕簾0.1m處的風速，有研究表明，表面風速與過簾風速有線性相關關系）?？梢娕Ｉ崦荛]性差對試驗效果造成了一定影響。

除濕簾風機系統外，封閉肉牛舍主要采用噴霧、噴淋降溫。蔡景義等采用風機噴淋對封閉牛舍進行降溫，舍內溫度降低1.84℃，風速提高8.27倍，但THI無顯著差異；陳昭輝等在封閉牛舍中使用噴霧結合風機系統，使試驗舍溫度降低2.2℃，但濕度增大11.3%，THVI和HLI無顯著降低。這表明在封閉牛舍當中，噴霧、噴淋系統的蒸發效率低，對濕度影響較大，而在高濕環境中，霧氣和水滴會附著在牛皮膚表面，形成水膜，抑制牛體自身散熱，進一步增加熱應激。本研究中試驗舍溫度降低3.2℃，THVI有顯著降低，對比噴淋、噴霧降溫效果更為明顯，說明濕簾風機系統對封閉肉牛舍的降溫具有更好的效果。

4結論

1）濕簾風機負壓通風系統使舍內環境呈現一定規律性。試驗舍內平行于氣流方向形成變化率為0.033℃/m的溫度梯度；舍內風速于近風機端與近濕簾端增大，分別為0.83和0.92m/s，而其余位置風速趨于平穩，平均風速為0.66m/s。

2）濕簾風機負壓通風系統受舍外環境影響。舍外溫度每升高1℃，降溫幅度平均增大0.6℃；舍外相對濕度增大10%，降溫幅度平均減小1.6℃。

3）濕簾風機負壓通風系統能夠明顯改善牛舍的環境條件。試驗舍空氣溫度降低3.2℃，相對濕度增加21.3%，肉牛附近風速增加0.30m/s，CO2濃度降低44?10?6，肉牛體感溫度降低1.8℃。

4）濕簾風機負壓通風系統能夠明顯改善肉牛的生理狀況，有效緩解肉牛的熱應激，提高肉牛生產性能。降溫后，試驗牛呼吸頻率平均降低13次/min，皮溫降低0.92℃，平均日增質量高0.13kg/d。