梁 偉, 宋家?guī)?鮑恩財, 林 勇, 郭彬彬, 應(yīng)詩家*, 吳照學

(1. 安徽農(nóng)業(yè)大學 工學院,安徽 合肥 230036;2. 江蘇省農(nóng)業(yè)科學院 畜牧研究所,江蘇 南京 210014; 3. 江蘇省農(nóng)業(yè)科學院 農(nóng)業(yè)設(shè)施與裝備研究所,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長江中下游設(shè)施農(nóng)業(yè)工程重點實驗室,江蘇 南京 210014)

1 概述

1.1 水禽業(yè)發(fā)展歷史

水禽養(yǎng)殖業(yè)作為家禽業(yè)重要的組成部分,是國內(nèi)實行放開經(jīng)營最早的行業(yè)之一。以肉鴨養(yǎng)殖為例,20世紀80年代來以前,肉鴨養(yǎng)殖以農(nóng)村家庭水域分散飼養(yǎng)為主,飼養(yǎng)方式較為松散,飼養(yǎng)技術(shù)較為落后。近年來,隨著設(shè)施畜牧業(yè)的發(fā)展,養(yǎng)鴨業(yè)逐漸向規(guī)?；⒓s化過渡,一批批具有較強市場競爭力的龍頭企業(yè)涌現(xiàn),產(chǎn)業(yè)化、工廠化程度不斷提高[1]。根據(jù)國家水禽產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系對23個主產(chǎn)省區(qū)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計,2021年中國商品肉鴨總出欄量約41.0億只,肉鴨總產(chǎn)值達到1017.4億元[2]。中國水資源豐富,湖泊、河流較多,水禽業(yè)依靠自身的資源優(yōu)勢和科技的創(chuàng)新,走出了一條具有一定特色和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢的發(fā)展道路。

1.2 水禽養(yǎng)殖模式的發(fā)展

水禽養(yǎng)殖經(jīng)歷了多種養(yǎng)殖模式的發(fā)展,主要有旱地平養(yǎng)、網(wǎng)床架養(yǎng)、立體多層籠養(yǎng)和發(fā)酵床網(wǎng)養(yǎng)四種模式。每種養(yǎng)殖模式均有各自的優(yōu)缺點。傳統(tǒng)的水禽養(yǎng)殖模式大多為水域開放型,養(yǎng)殖模式較為隨意散亂,飼養(yǎng)環(huán)境簡陋,屬于粗散型養(yǎng)殖[3]。這種養(yǎng)殖模式結(jié)構(gòu)相對簡單,多數(shù)養(yǎng)殖戶為增加收入而加大養(yǎng)殖密度,當養(yǎng)殖密度過大超過水域的負荷能力時,大量禽類糞便因不能進行有效循環(huán),對水體造成污染,進而使水禽感染疫病。伴隨著水資源短缺和水體污染問題,傳統(tǒng)臨水養(yǎng)殖模式逐漸淡出農(nóng)民的視野,新型水禽旱養(yǎng)模式應(yīng)運而生[4]。早期的水禽旱養(yǎng)采用的是地面平養(yǎng)。吳青越等[5]將鴨舍地面鋪上以木糠為主的墊料,進行旱地平養(yǎng)。這種養(yǎng)殖方式采用簡易的紅磚保溫大棚設(shè)施,將肉鴨直接散放在墊料上,投資成本低[6]。由于在這種方式下,鴨群直接接觸糞便中的病菌,極大地增加了肉鴨的染病率。李金嶺等[7]利用網(wǎng)上架養(yǎng)櫻桃谷肉鴨,提高了飼料的利用率和鴨肉品質(zhì)。這種養(yǎng)殖模式對應(yīng)的鴨舍結(jié)構(gòu)呈圓拱形,主體結(jié)構(gòu)是由墻壁圍成的籠舍和墻壁上方穹頂組成,穹頂與墻壁之間通過撐架固定連接。該模式拋開傳統(tǒng)地面平養(yǎng),讓鴨群與鴨糞分開,減少了肉鴨的染病率,但與旱地平養(yǎng)一樣仍未解決土地利用率低的問題。為此,立體多層籠養(yǎng)模式應(yīng)運而生。傳統(tǒng)立體式籠養(yǎng)鴨籠的設(shè)計靈感來自于養(yǎng)雞籠,然而,由于雞和鴨的生理差異,直接應(yīng)用養(yǎng)雞籠在養(yǎng)殖過程中易造成鴨舒適度較差、羽毛稀疏、啄羽現(xiàn)象嚴重[8]。

近年來,水禽養(yǎng)殖福利化逐漸受到重視,禽類生活環(huán)境的舒適度越來越得到重視。禽類的生活環(huán)境對禽類動物的肉品質(zhì)和蛋質(zhì)量具有一定的影響。朱滿興等[9]通過對高郵鴨地面平養(yǎng)和網(wǎng)上平養(yǎng)進行對比,測定了150日齡高郵鴨活重、屠體重、半凈膛重、全凈膛重、胸腿肌重等屠宰性狀參數(shù),結(jié)果表明兩種養(yǎng)殖模式對鴨子整體生長發(fā)育沒有顯著影響,但對肌肉占比較重的胸肌有一定影響,所以會一定程度影響產(chǎn)肉量。發(fā)酵床網(wǎng)養(yǎng)解決了鴨糞處理難的問題,有效的將鴨群與鴨糞分開,減少鴨群疾病的感染率。另一方面,肉鴨的糞便通過格網(wǎng)落到發(fā)酵床上會進行微生態(tài)發(fā)酵處理,能夠有效解決糞便帶來的環(huán)境污染,將糞污轉(zhuǎn)化成有機肥料,可用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[10],極大地提高了資源利用率。

2 養(yǎng)殖模式及配套設(shè)施

2.1 旱地平養(yǎng)

傳統(tǒng)的水域開放性養(yǎng)殖依據(jù)水禽生物學特性,從事水面依賴性養(yǎng)殖,這種模式結(jié)構(gòu)簡單,屬于散養(yǎng)模式。禽類在養(yǎng)殖過程中飼料轉(zhuǎn)換率低、增重慢、出欄遲;高密度的養(yǎng)殖占用公共水域和土地,嚴重降低土地利用率。隨著水禽養(yǎng)殖業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和養(yǎng)殖模式轉(zhuǎn)變,肉鴨的養(yǎng)殖逐步由傳統(tǒng)的大面積魚塘、湖泊、水庫等水上養(yǎng)殖轉(zhuǎn)變?yōu)榧s化旱地平養(yǎng),極大地提高了土地利用率[11]。朱國法等[12]認為,蛋鴨進行旱地平養(yǎng)具有受自然地理因素約束較少、對環(huán)境污染較少的優(yōu)點,且對種蛋的孵化率和受精率無不良影響[13]。旱地平養(yǎng)模式下鴨舍建筑整體以鋼結(jié)構(gòu)為主,屋面鋪設(shè)4層材料,從外到內(nèi)分別為彩鋼板、巖棉保溫板、反射隔熱箔及套塑鋼絲網(wǎng),四周外墻主體采用75 mm厚泡沫夾芯板,起保溫隔熱和防水功能。鴨舍地面澆筑水泥,達到平整光滑的效果,有利于肉鴨排泄物的處理[14]。水禽旱養(yǎng)模式解決了水域污染對水禽健康的危害問題,王雅鵬等[15]研究表明,旱地平養(yǎng)較傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式能減少水污染體積80%,節(jié)約土地30%,整體飼養(yǎng)的產(chǎn)蛋率提高0.5%,蛋料比提高5%,疫病發(fā)生率減少4%,綜合養(yǎng)殖效益提高20%以上。然而,旱地平養(yǎng)模式下水禽與糞便直接接觸,增加了禽類染病和發(fā)病的概率。旱地平養(yǎng)結(jié)構(gòu)簡化圖如圖1所示。

圖1 旱地平養(yǎng)結(jié)構(gòu)簡化圖Fig. 1 Simplified diagram of flat farming in dry land

2.2 網(wǎng)床架養(yǎng)

網(wǎng)床架養(yǎng)是指在鴨舍搭建適宜高度的網(wǎng)床,讓鴨群在網(wǎng)床上自由活動,可以實現(xiàn)鴨群與糞便分開。網(wǎng)床架養(yǎng)鴨舍可以設(shè)單層或雙層,如圖2所示為封閉式雙層網(wǎng)床架養(yǎng)示意圖,舍內(nèi)搭建上下兩層網(wǎng)床,配套建設(shè)自動供料供水系統(tǒng)(水線和料線)、通風系統(tǒng)(通風小窗、濕簾)等設(shè)施,鴨群在網(wǎng)床上層活動,糞便通過漏縫板落到下層,鴨群與糞便不直接接觸[16]。相比于旱地平養(yǎng),網(wǎng)床架養(yǎng)能避免鴨群與糞便的直接接觸,有利于控制鴨群疾病的發(fā)生。顧麗紅等[17]在海南地區(qū)對嘉積鴨旱地平養(yǎng)和網(wǎng)床架養(yǎng)進行對比,結(jié)果發(fā)現(xiàn)91日齡時,網(wǎng)床架養(yǎng)較旱地平養(yǎng)模式下肉鴨平均日增重和成活率顯著提高,料重比顯著降低。盡管該養(yǎng)殖模式相比旱地平養(yǎng)優(yōu)勢顯著,然而應(yīng)用中也存在一定問題。受傳糞帶寬度限制,網(wǎng)床寬度最大限度2 m,在目前養(yǎng)殖用地緊張環(huán)境下,仍無法實現(xiàn)土地高效利用。此外,傳送帶極易出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象,使上層糞便滴漏到下層水禽身上,日常管理困難且污染嚴重。

圖2 封閉式雙層網(wǎng)床架養(yǎng)示意圖Fig. 2 Schematic diagram of enclosed two-dimensional slatted floor rearing

2.3 立體多層式籠養(yǎng)

水禽養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)規(guī)?；?、集約化程度越來越高、空間集聚越來越明顯,立體多層式(層疊式)籠養(yǎng)是近年來發(fā)展最為迅速和高效的養(yǎng)殖模式[18],其現(xiàn)場圖如圖3所示。層疊式籠養(yǎng)在我國家禽養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)最先應(yīng)用在肉雞上,肉鴨養(yǎng)殖模式是從肉雞上借鑒而來。該模式充分利用鴨舍的垂直空間,單位面積的肉鴨飼養(yǎng)數(shù)量是普通旱地平養(yǎng)的3～3.5倍,有效解決了傳統(tǒng)肉鴨養(yǎng)殖模式土地利用率低的問題[19]。鴨舍內(nèi)一般設(shè)置多列多層立體式籠具,每層包含若干個鴨籠,鴨籠下方設(shè)置糞便自動收集裝置,將產(chǎn)生的大量糞便收集并傳送至舍外,改善了舍內(nèi)環(huán)境,同時,配有喂料、飲水與鴨蛋收集等自動化設(shè)備[20-21]。鴨舍采用密閉式房舍結(jié)構(gòu),圍護結(jié)構(gòu)用磚砌成,提高了保溫效果。于東西兩側(cè)山墻分別安裝風機和濕簾,南北兩側(cè)長墻設(shè)通風小窗[22],夏季利用風機-濕簾進行機械通風,其他季節(jié)通過小窗進行自然通風,以節(jié)約電能。目前,物聯(lián)網(wǎng)智能環(huán)控技術(shù)也已經(jīng)成功應(yīng)用于籠養(yǎng)肉鴨模式,將傳感技術(shù)、GPRS通信技術(shù)、PLC控制技術(shù)與肉鴨飼養(yǎng)工藝參數(shù)關(guān)聯(lián),根據(jù)鴨子生長狀況進行智能化飼喂與環(huán)境控制[23]。該種養(yǎng)殖模式下鴨舍長度可達100 m。研究表明,不同鴨舍長度對水禽養(yǎng)殖的生產(chǎn)性能和經(jīng)濟效益也存在一定的影響,黃春花等[24]發(fā)現(xiàn)南方地區(qū)飼養(yǎng)白羽肉鴨的全封閉式鴨舍適合長度為93 m,超過該長度,鴨子料肉比增加,成活率降低。

圖3 立體多層籠養(yǎng)現(xiàn)場圖Fig. 3 Scene of three-dimensional battery farming

除肉鴨養(yǎng)殖外,立體多層籠養(yǎng)也廣泛應(yīng)用于蛋鴨養(yǎng)殖。目前,規(guī)?；傍嗮B(yǎng)殖場一般采用4層或者5層立體多層養(yǎng)殖模式。有研究表明,相比于傳統(tǒng)地面平養(yǎng),蛋鴨籠養(yǎng)可使飼料轉(zhuǎn)化效率和產(chǎn)蛋率均提高約5%,每只蛋鴨節(jié)約飼料消耗6元以上[25]。其次,籠養(yǎng)蛋鴨開產(chǎn)整齊度高,到達產(chǎn)蛋高峰期的時間縮短。然而,立體多層籠養(yǎng)的應(yīng)用也存在一定問題。春、夏季縱向通風模式下,舍內(nèi)上、中、下層籠內(nèi)風度不均勻,中下層溫度、有害氣體濃度高于上層,導致肉鴨出欄體重、蛋鴨產(chǎn)蛋率和蛋品質(zhì)低于上層[26-29]。此外,多層籠養(yǎng)養(yǎng)殖密度大,水禽活動空間受限,不能自由采食,極易出現(xiàn)缺鈣等疾病,不利于動物福利。

2.4 發(fā)酵床網(wǎng)養(yǎng)

發(fā)酵床網(wǎng)養(yǎng)是國內(nèi)近年來正在興起和提倡的新型生態(tài)、健康水禽養(yǎng)殖模式,其示意圖如圖4所示,該模式將鴨群與糞便分離開,可以將傳統(tǒng)水域開放型養(yǎng)殖模式的水體污染大大降低。多采用簡易全封閉房舍結(jié)構(gòu)[30],利用風機-濕簾系統(tǒng)實現(xiàn)機械式通風降溫,利用安裝在側(cè)墻的卷簾實現(xiàn)遮光控制和自然通風[31]。Mostafa等[32]對四種不同的改進通風模型進行CFD仿真計算,并與標準設(shè)計(隧道通風)進行對比,發(fā)現(xiàn)隧道通風模式下舍內(nèi)添加多孔通風管道可以有效提高通風效率,將進風管和出風管分別對側(cè)安裝在側(cè)墻時通風率最高,比單純隧道通風提高約54%,且安裝多孔通風管道后風速均勻性提高60%～70%。

圖4 發(fā)酵床網(wǎng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 4 Schematic diagram of floor bedding systems

發(fā)酵床網(wǎng)上養(yǎng)殖設(shè)施結(jié)構(gòu)主要經(jīng)歷了三大發(fā)展階段。簡單將網(wǎng)床與發(fā)酵床組合是發(fā)酵床網(wǎng)上養(yǎng)殖的第一個發(fā)展階段,這個階段發(fā)酵床需要人工翻動。人工作業(yè)模式下發(fā)酵床很難進行有效翻耙,墊料過度堆積極容易造成“死床”現(xiàn)象。隨著信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用,自動化、信息化、智能化在發(fā)酵床網(wǎng)養(yǎng)設(shè)施上得以體現(xiàn)。將帶軌道運行的翻耙機應(yīng)用到發(fā)酵床網(wǎng)上養(yǎng)殖是發(fā)展的第二個階段。該模式是在磚混結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上搭建網(wǎng)床,磚混結(jié)構(gòu)上安裝翻耙機運行軌道,翻耙機機械作業(yè)使發(fā)酵床得到有效翻耙,墊料和菌劑充分混勻發(fā)酵,死床現(xiàn)象得到有效的解決。應(yīng)詩家等[33]研發(fā)一種可移動網(wǎng)床下發(fā)酵床墊料翻耙系統(tǒng),減少鴨舍內(nèi)空氣中需氧菌和金黃色葡萄球菌等病原菌濃度,改善鴨舍內(nèi)空氣質(zhì)量,提高鴨的生產(chǎn)性能。第三個發(fā)展階段是框架式發(fā)酵床網(wǎng)養(yǎng)模式。該模式以方管為立柱,架設(shè)H型材,H型材開口下沿為翻耙機運行軌道,上沿用于鋪設(shè)網(wǎng)架。該模式建造工序相對簡單,在水禽養(yǎng)殖設(shè)施結(jié)構(gòu)中得到快速推廣應(yīng)用。

3 養(yǎng)殖成本分析

隨著養(yǎng)殖規(guī)模的增加,養(yǎng)殖模式呈現(xiàn)多樣化,且養(yǎng)殖成本隨硬件投入不同而差別較大。

傳統(tǒng)旱地平養(yǎng)模式下房舍與設(shè)施裝備投入少,建造成本可低至60元/m2。由于飼養(yǎng)環(huán)境差,養(yǎng)殖密度不能過高,通常一棟300 m2的養(yǎng)殖棚舍最多可飼養(yǎng)鴨子2 000只。而網(wǎng)床架養(yǎng)由于增加了可隔離糞便的網(wǎng)架,設(shè)備投入相應(yīng)增加。竹排漏糞地板約20元/m2,塑料漏糞地板80元/m2。立體多層籠養(yǎng)和發(fā)酵床網(wǎng)養(yǎng)是基于環(huán)境控制理念下出現(xiàn)的新型養(yǎng)殖模式。在房舍、環(huán)控、飼喂和飲水設(shè)備投入類似情況下,兩種模式的重要投入成本主要是籠具和糞污處理設(shè)備。以一棟長100 m、寬14 m的封閉式鴨舍為例,立體籠養(yǎng)模式下籠具投入約62萬元,糞污處理設(shè)備約24萬元,共約86萬元,發(fā)酵床網(wǎng)養(yǎng)模式下立體網(wǎng)架、發(fā)酵床和配套翻耙機總投入約53萬元。相比而言,發(fā)酵床網(wǎng)養(yǎng)除房舍、喂養(yǎng)設(shè)備外,主要硬件投入為翻耙機和發(fā)酵床,利用原地處理糞污的方式大大減少了舍外處理糞污的土地和設(shè)備成本[33]。立體多層籠養(yǎng)模式需配備糞污傳送帶及專門的“固液分離+生物反應(yīng)池”處理設(shè)備[34],成本相對較高。

4 發(fā)展趨勢與展望

隨著新修訂《中華人民共和國環(huán)境保護法》的實施,對水禽養(yǎng)殖業(yè)來說是一次巨大的考驗,環(huán)境保護的壓力逐步加大。健康、環(huán)保、智能是鴨養(yǎng)殖模式的發(fā)展趨勢。針對資本融入的大型養(yǎng)殖企業(yè),立體多層養(yǎng)殖模式結(jié)合舍外糞污高效處理應(yīng)用是發(fā)展趨勢,不僅體現(xiàn)在上料給水、清糞及集蛋技術(shù)上,還要打造精準化、高效化的綜合環(huán)境調(diào)控技術(shù)及智慧化經(jīng)營管理策略[35-36],為水禽養(yǎng)殖業(yè)健康發(fā)展奠定基礎(chǔ)。該模式雖然一次性投入大,但是能充分利用土地資源,而且提高肉鴨養(yǎng)殖的集約化水平。發(fā)酵床網(wǎng)養(yǎng)模式雖比不上立體多層養(yǎng)殖模式的飼養(yǎng)量,但是不需要額外的糞污處理設(shè)備和土地,能解決環(huán)保壓力,容易種養(yǎng)結(jié)合,是更適合中小養(yǎng)殖企業(yè)和散戶采用的養(yǎng)殖模式。