凌澤暉，鄒樂(lè)勤，王英群＊，梁園明，滕金枝

1 廣西石埠乳業(yè)生態(tài)觀光牧場(chǎng)有限公司，廣西扶綏 532103

2 廣西壯族自治區(qū)畜禽品種改良站，廣西南寧 530001

3 廣西科技師范學(xué)院，廣西來(lái)賓 546199

0 引言

隨著奶牛養(yǎng)殖創(chuàng)新理念的不斷提升，現(xiàn)代化的產(chǎn)業(yè)技術(shù)和設(shè)備的迅速推廣，為奶牛謀求更大福利的意識(shí)不斷增強(qiáng)，奶牛養(yǎng)殖從場(chǎng)址選擇、布局規(guī)劃、工藝設(shè)計(jì)及設(shè)備選型等各方面、各環(huán)節(jié)都進(jìn)行了系統(tǒng)的論證及創(chuàng)新，以更好地提高奶牛的舒適度、加快實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的效率化、規(guī)模的集約化。南方地區(qū)常年高溫高濕，被行業(yè)認(rèn)定為不適合奶牛養(yǎng)殖的地帶[1]。依據(jù)傳統(tǒng)奶牛的養(yǎng)殖模式，長(zhǎng)期以來(lái)奶牛單產(chǎn)水平一直在5～7 噸之間徘徊，在很大程度上受制于環(huán)境氣候的影響。為了突破該瓶頸，近些年來(lái)，“牛人們”不斷地嘗試各種養(yǎng)殖模式[2]，如設(shè)計(jì)高屋檐自然通風(fēng)[3]、濕簾通風(fēng)[4，5]、大通鋪發(fā)酵床散放通風(fēng)[6]及隧道式機(jī)械通風(fēng)[7]等。以上各種設(shè)計(jì)的模式理念都圍繞著解決南方地區(qū)高溫高濕條件下奶牛熱應(yīng)激[8]、舒適度、生產(chǎn)性能等問(wèn)題。筆者所在的廣西石埠乳業(yè)生態(tài)觀光牧場(chǎng)有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)“石埠牧場(chǎng)”）綜合各種模式的優(yōu)缺點(diǎn)，采用了大通鋪隧道式機(jī)械接力通風(fēng)散欄式飼養(yǎng)模式，即設(shè)計(jì)通風(fēng)方向?yàn)橛杀毕蚰?，東西兩側(cè)密閉，形成由北至南的隧道式通風(fēng)模式?，F(xiàn)以該公司2019—2021年采用的飼養(yǎng)模式及運(yùn)行情況進(jìn)行總結(jié)分析，以供參考。

1 石埠牧場(chǎng)飼養(yǎng)模式現(xiàn)狀

1.1 隧道式通風(fēng)選址及牛舍布局、結(jié)構(gòu)分析

隧道式通風(fēng)牛舍對(duì)于風(fēng)向、太陽(yáng)照射不是很講究，可以依據(jù)地勢(shì)平整，劃出一塊牛舍建筑所需的場(chǎng)地面積。縱向依據(jù)刮糞機(jī)運(yùn)行限度或機(jī)械通風(fēng)的換風(fēng)速度而定，橫向以橫向通風(fēng)設(shè)計(jì)即以機(jī)械通風(fēng)的換風(fēng)速度而定。目前，石埠牧場(chǎng)成母牛舍采用橫向通風(fēng)，后備牛舍采用縱向通風(fēng)。

成母牛舍如圖1所示，成母牛1 棟牛舍橫向188.0 m，縱向144.0 m；后備牛舍2 棟，規(guī)格分別為134.0 m×50.0 m和144.0 m×75.0 m。成母牛舍檐口高度為4.5 m，屋頂高度為6.5 m。后備牛舍檐口高度為4.5 m，屋頂高度第一棟為6.5 m，第二棟為9.3 m。現(xiàn)就牛舍的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)作如下分析。

圖1 牛舍示意圖

1.1.1 通風(fēng)設(shè)計(jì)

隧道式通風(fēng)設(shè)計(jì)理念就是通過(guò)單向通風(fēng)，頻繁更換舍內(nèi)空氣。在夏季熱應(yīng)激情況下，將在進(jìn)風(fēng)口安裝霧化冷卻的空氣隨著氣流交換舍內(nèi)的熱空氣，從而達(dá)到降低舍內(nèi)溫度的效果。從實(shí)際運(yùn)行效果分析，在夏季炎熱天氣下，舍外太陽(yáng)直射溫度達(dá)到38 ℃以上，舍內(nèi)通過(guò)導(dǎo)流風(fēng)機(jī)、負(fù)壓風(fēng)機(jī)全速運(yùn)行，及噴淋?chē)婌F設(shè)備不間斷開(kāi)啟，溫度可控制在30 ℃左右，但在午間時(shí)段（12：00—15：00）舍內(nèi)最高溫度可達(dá)到35 ℃。由于舍內(nèi)風(fēng)速平均能達(dá)2.5 m/s，奶牛熱應(yīng)激反應(yīng)相對(duì)較小。對(duì)于午間時(shí)段舍內(nèi)出現(xiàn)的高溫情況，可能與屋頂隔熱層厚度不足及屋面安裝透光瓦所造成熱輻射有關(guān)。在后期建設(shè)的后備牛舍通過(guò)加厚隔熱層及不加裝透光瓦，其舍內(nèi)溫度明顯可控制在30 ℃左右。

1.1.2 牛舍屋面坡度

隧道式通風(fēng)牛舍屋面坡度較傳統(tǒng)牛舍屋面低，降至10%，可提高空氣的流通速度，避免熱空氣回旋及有效地將風(fēng)力集中在奶?；顒?dòng)區(qū)域，帶走奶牛散發(fā)出的熱量。

1.1.3 牛舍設(shè)計(jì)

建設(shè)大通鋪牛舍，各個(gè)階段的牛只所處欄舍間隔短，上擠奶臺(tái)行走距離短、較傳統(tǒng)分隔開(kāi)的牛舍減少了上擠奶臺(tái)時(shí)的熱應(yīng)激，同時(shí)也便于奶牛分群。

1.1.4 機(jī)械通風(fēng)

隧道式通風(fēng)需機(jī)械持續(xù)送風(fēng)抽風(fēng)，保持持續(xù)風(fēng)力穩(wěn)定，可有效防止蚊蠅棲息，減少蚊蠅對(duì)奶牛采食及躺臥休息的干擾，提高奶牛舒適度、采食量，進(jìn)而提高產(chǎn)奶量。

1.2 節(jié)約建筑成本

與傳統(tǒng)的大跨度牛舍相比，取消了牛舍頂部鐘樓式的排氣口；屋面坡度由傳統(tǒng)牛舍設(shè)計(jì)的20%～25%降至10%；牛舍頂部高度比原傳統(tǒng)牛舍設(shè)計(jì)11.0 m降至8.0 m左右；牛舍聯(lián)排之后比傳統(tǒng)獨(dú)棟牛舍減少立柱，相應(yīng)減少立柱基礎(chǔ)。

以上牛舍結(jié)構(gòu)的改變較傳統(tǒng)牛舍，從鋼材用量、土建工程可直接減少材料費(fèi)用及建造費(fèi)用。同時(shí)與傳統(tǒng)獨(dú)棟牛舍相比，需每棟間有一定的間隔距離比，節(jié)省了占地面積及用地成本。

1.3 風(fēng)機(jī)投入數(shù)量、成本及風(fēng)機(jī)耗能

牛舍封閉后，采用隧道式通風(fēng)的形式，將兩側(cè)面密閉。牛舍內(nèi)氣流主要依靠負(fù)壓風(fēng)機(jī)和導(dǎo)流風(fēng)機(jī)來(lái)傳送，以達(dá)到降溫并舒適的恒溫效果，這是與自然式通風(fēng)牛舍最大的區(qū)別。據(jù)測(cè)算，存欄1 800 頭成母牛的隧道式通風(fēng)牛舍負(fù)壓風(fēng)機(jī)84 臺(tái)，導(dǎo)流風(fēng)機(jī)98 臺(tái)。日常運(yùn)營(yíng)成本測(cè)算如下。

隧道通風(fēng)負(fù)壓風(fēng)機(jī)年工作情況如表1所示，隧道式通風(fēng)可以根據(jù)氣候及室內(nèi)溫度變化，變頻智能調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)數(shù)量，可以有效降低能耗。其中4—10月，牛舍溫度均在16 ℃以上，開(kāi)啟全部數(shù)量的負(fù)壓風(fēng)機(jī)，其他月在滿(mǎn)負(fù)荷和半負(fù)荷風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，全年總耗能為1 304 886 kw·h。

表1 隧道通風(fēng)負(fù)壓風(fēng)機(jī)年工作情況表

隧道通風(fēng)導(dǎo)流風(fēng)機(jī)年工作情況如表2所示，隧道式通風(fēng)可以根據(jù)氣候及室內(nèi)溫度變化，變頻智能調(diào)節(jié)98 臺(tái)導(dǎo)流風(fēng)機(jī)的功率，從而降低能耗。其中11至次年2月氣溫較低，以中功率模式為主，部分時(shí)間能開(kāi)啟低功率模式，4—10月以大功率模式為主，部分時(shí)間開(kāi)啟中功率模式，能主動(dòng)降低全年總耗能。

表2 隧道通風(fēng)導(dǎo)流風(fēng)機(jī)年工作情況表

綜上，按照電費(fèi)0.38 元/度計(jì)，負(fù)壓風(fēng)機(jī)年耗電金額為49.6 萬(wàn)元，導(dǎo)流風(fēng)機(jī)年耗電金額為60.3 萬(wàn)元。隧道式機(jī)械通風(fēng)年總耗電成本為109.9 萬(wàn)元。單只奶牛日均耗電費(fèi)為1.88 元。

兩者舵的使用情況見(jiàn)圖6和圖7，可很直觀地看出，使用指數(shù)函數(shù)修飾的控制器進(jìn)行航向控制時(shí)，動(dòng)舵幅度較模糊控制小很多，通過(guò)使用MATLAB進(jìn)行計(jì)算可以得到，圖6的平均舵角為1.94°，圖7的平均舵角為2.27°，平均舵角下降了0.33°，降幅約為15%,而舵的使用情況在一定程度上可反映出船舶能量的消耗，以及船舶營(yíng)運(yùn)過(guò)程中船員的舒適感。所以,使用指數(shù)函數(shù)修飾的航向保持控制器，不僅能夠降低能源的消耗，而且還在一定程度上改善船員的工作生活環(huán)境。

2 效果分析及改善建議

2.1 防暑降溫效果

2.1.1 優(yōu)勢(shì)

隧道式通風(fēng)牛舍在夏季熱應(yīng)激條件下，能有效通過(guò)霧化冷卻入口熱空氣，并快速流通以調(diào)節(jié)牛舍內(nèi)溫濕度，以適合奶牛的日常生活環(huán)境，對(duì)提高奶牛舒適度、采食量、產(chǎn)奶量及降低疾病發(fā)生率有很大幫助。

2.1.2 劣勢(shì)

由于屋頂隔熱棉厚度不足，致夏季午間舍內(nèi)溫度達(dá)到35 ℃，建議通過(guò)更換屋面透光瓦或在整個(gè)牛舍屋面噴涂防曬漆，減少熱輻射。同時(shí)，在午間濕度較低時(shí)段增加舍內(nèi)噴霧開(kāi)啟時(shí)間，快速冷卻舍內(nèi)空氣溫度。

2.2 糞污處理效果

2.2.1 優(yōu)勢(shì)

啟用自動(dòng)化刮糞系統(tǒng)，其具有定時(shí)、高效、零傷害等優(yōu)點(diǎn)，可保證牛舍清潔衛(wèi)生，牛體衛(wèi)生，從而降低牛群乳房炎、肢蹄病等發(fā)病率。奶牛排泄糞尿通過(guò)自動(dòng)化刮糞系統(tǒng)刮至糞污溝，再經(jīng)過(guò)糞污回沖系統(tǒng)將糞污回沖至集污池，再將糞污抽入?yún)捬跛M(jìn)行厭氧發(fā)酵，隨后產(chǎn)生的沼氣、沼液、沼渣，其中沼液和沼渣進(jìn)入固液分離系統(tǒng)進(jìn)行固液分離，產(chǎn)生的固體部分通過(guò)沼氣烘干系統(tǒng)進(jìn)行烘干，用于奶牛臥床墊料，或制作有機(jī)肥；液體部分進(jìn)行氧化塘爆氧，用于澆灌牧草、青貯玉米種植地及周邊甘蔗種植地等；經(jīng)厭氧塔發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣進(jìn)入烘干系統(tǒng)烘干糞渣作為牛床墊料。

2.2.2 劣勢(shì)

2.3 生產(chǎn)管理效果

牧場(chǎng)通過(guò)采用智能化GEA-Dairyplan牛群管理系統(tǒng)、一牧云牧場(chǎng)管理系統(tǒng)及督保樂(lè)牛群發(fā)情健康監(jiān)控管理系統(tǒng)等在各生產(chǎn)環(huán)節(jié)采集牛群實(shí)時(shí)在線(xiàn)采食、運(yùn)動(dòng)、擠奶及舍內(nèi)溫控變化等數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)牧場(chǎng)生產(chǎn)管理的智能分析、智能預(yù)警、智能決策，過(guò)程可視透明化、質(zhì)量管控?cái)?shù)字化、成本控制精細(xì)化、專(zhuān)家在線(xiàn)指導(dǎo)化等，為牧場(chǎng)生產(chǎn)提供精準(zhǔn)化飼養(yǎng)管理，全面提升牧場(chǎng)生產(chǎn)效率，降低運(yùn)營(yíng)成本，提高源奶質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)牧場(chǎng)效益最大化。