摘要：隨著養(yǎng)殖工藝及機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域技術(shù)不斷進(jìn)步，肉牛養(yǎng)殖集約化程度也不斷提高，但北方寒區(qū)冬季牛舍保溫與環(huán)境質(zhì)量間的矛盾仍然存在，也是制約北方寒區(qū)肉牛業(yè)發(fā)展的因素之一。開展牛舍結(jié)構(gòu)及舍內(nèi)環(huán)境質(zhì)量間關(guān)系的研究，對降低肉牛飼養(yǎng)成本和提高生產(chǎn)力有重要作用。本文將北方常用的牛舍類型及冬季舍內(nèi)環(huán)境質(zhì)量做簡單介紹，并將環(huán)境溫濕度、有害氣體、光照對肉牛生理和生長性能的影響進(jìn)行了綜述，旨在為養(yǎng)殖戶和同領(lǐng)域研究者探究北方寒區(qū)肉牛健康養(yǎng)殖提供參考和建議。

關(guān)鍵詞：肉牛；牛舍結(jié)構(gòu)；環(huán)境質(zhì)量；有害氣體；健康養(yǎng)殖

肉牛業(yè)是我國畜牧業(yè)重要組成部分，受各產(chǎn)區(qū)功能與模式分化的影響2020年肉牛產(chǎn)區(qū)繼續(xù)向南部、西部、北部轉(zhuǎn)移，且存欄量增加。雖然我國肉牛產(chǎn)業(yè)處于蓬勃發(fā)展階段，但也存在著許多問題，其中冬季舍內(nèi)外溫差較大是制約北方寒區(qū)肉牛養(yǎng)殖的主要原因之一。牛舍的空氣質(zhì)量既受地理和天氣條件限制，同時也受牛舍結(jié)構(gòu)、飼養(yǎng)密度、日常管理等因素的影響。部分肉牛養(yǎng)殖場為提升保暖 效果減少冬季通風(fēng)換氣頻率，甚至進(jìn)行封閉飼養(yǎng)。這種情況使舍內(nèi)相對濕度增加，牛被毛變得潮濕，增加導(dǎo)熱系數(shù)，導(dǎo)致牛體表溫度下降，降低免疫力；另一方面糞尿發(fā)酵產(chǎn)生的氨氣（NH₃）、二氧化碳（CO₂）、硫化氫（H₂S）等有害氣體不能及時排出室外，刺激呼吸道和消化道黏膜形成潰瘍，導(dǎo)致采食量下降，生長性能降低。因此，本研究對北方寒區(qū)常用牛舍類型特點、環(huán)境質(zhì)量及其對肉牛生產(chǎn)指標(biāo)的影響展開綜述，為北方寒區(qū)肉牛冬季飼養(yǎng)環(huán)境控制提供合理化建議。

1 舍內(nèi)環(huán)境質(zhì)量影響因素

1.1 飼養(yǎng)密度

陳昭輝等設(shè)計固定圈舍面積18m2內(nèi)分別飼養(yǎng)3，4，5，6，9頭肉牛，對應(yīng)占地面積為6.0，4.5，3.6，3.0，2.0m²/頭，結(jié)果顯示，隨著飼養(yǎng)密度的增加，舍內(nèi)二氧化碳濃度呈上升趨勢，分別為1056.38，1108.44，1172.65，1200.89，1398.19mg/m³；當(dāng)占地面積為2.0m²/頭時，舍內(nèi)氨氣濃度達(dá)到最高值3.23mg/m³，而6.0m²/頭時最低值為1.13mg/m³。說明相同的飼養(yǎng)方式，隨著飼養(yǎng)密度增加，有害氣體濃度升高。

1.2 清糞方式

Sabuncuoglu等研究了自然通風(fēng)牛舍不同換氣量對舍內(nèi)氣體釋放量有較大的影響，同時不同溫室氣體濃度對牛血液指標(biāo)產(chǎn)生的影響，進(jìn)而影響了牛的健康和發(fā)育。牛歡通過對機(jī)械清糞舍和人工清糞舍空氣質(zhì)量進(jìn)行比較，結(jié)果表明，機(jī)械清糞進(jìn)行時舍內(nèi)氨氣的濃度會提高70%～75%，刮糞后1h內(nèi)舍內(nèi)回落到刮糞前水平的80%～85%；人工清糞時由于速度慢，單位時間內(nèi)氨氣濃度釋放慢，會提高8%～22%，但清糞后較清糞前沒有減少。

1.3 牛舍類型

受區(qū)域氣候影響，我國牛舍建筑形式差異大，按牛舍開放程度可分為封閉式、半開放式和開放式3個類型。肉牛舍的設(shè)計要遵循4個原則：（1）符合生產(chǎn)要求，保證畜牧獸醫(yī)技術(shù)措施的實施；（2）為牛創(chuàng)造適宜的環(huán)境；（3）要做到經(jīng)濟(jì)合理，技術(shù)可行；（4）嚴(yán)格衛(wèi)生防疫，防止疫病傳播。

1.3.1 封閉式牛舍 封閉式牛舍由四周墻壁、屋頂和地面構(gòu)成，有東西走向也有南北走向。通風(fēng)一般采用屋頂通風(fēng)口、屋檐下通風(fēng)縫通風(fēng)或機(jī)械通風(fēng)，根據(jù)需要確定通風(fēng)量和通風(fēng)時間，避免通風(fēng)時直接吹到牛體表面，造成冷應(yīng)激。于桐等采用屋頂機(jī)械負(fù)壓通風(fēng)模式，對美國中西部結(jié)構(gòu)與環(huán)境服務(wù)手冊等國內(nèi)常用通風(fēng)量參考計算標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，結(jié)果得出CO₂平衡通風(fēng)量適合作為低溫高濕牛舍內(nèi)通風(fēng)量計算。冬季舍內(nèi)適宜風(fēng)速范圍為0.1～0.2m/s，當(dāng)風(fēng)速低于0.1m/s，不利于及時帶走濕氣和有害氣體，當(dāng)風(fēng)速高于0.2m/s會帶走過多熱量，對牛舍保溫不利。

張光圣等在吉林地區(qū)對塑料薄膜暖棚封閉栓系飼養(yǎng)的牛舍（該牛舍長度×跨度×檐高：66m×7.4m×3m，房頂高4.5m，南墻設(shè)2m×2m可關(guān)閉門2個，1.5m×1.2m可開閉窗8個，北墻設(shè)1m×0.8m玻璃窗8個，飼養(yǎng)密度4.0m²/頭）進(jìn)行溫?zé)岘h(huán)境監(jiān)測，結(jié)果顯示，冬季舍內(nèi)溫度可維持在0℃以上，高出舍外18.74℃；高玉紅等測得承德地區(qū)塑料薄膜暖棚封閉栓系飼養(yǎng)的牛舍（該牛舍長度×跨度×檐高：105m×14m×2m，頂部開窗，機(jī)械通風(fēng)，飼養(yǎng)密度8.4m²/頭）內(nèi)的NH₃和CO₂早晚濃度較高，NH₃濃度在夜間達(dá)到最高值1.35mg/m³，CO₂早晚平均濃度為4721mg/m³（畜禽舍NH₃和CO₂濃度限值分別是20mg/m³和1500mg/m³）。綜上所述，封閉式牛舍保溫效果較好，但由于牛舍通風(fēng)量較低，有害氣體濃度超標(biāo)，空氣質(zhì)量較差。

1.3.2 半封閉式牛舍 半封閉式牛舍是三面有墻，朝陽一側(cè)有半截墻體或全敞開，外設(shè)運動場，舍內(nèi)白天光照充足，有較好的通風(fēng)換氣效果，相比封閉牛舍設(shè)計簡單，費用低。在北方寒區(qū)冬季開放面通常鋪設(shè)塑料膜暖棚，使舍內(nèi)環(huán)境呈封閉狀態(tài)用于保溫。當(dāng)使用塑料膜封閉后，舍內(nèi)濕度和有害氣體濃度將顯著升高（P＜0.05），空氣質(zhì)量與封閉舍基本一致。

1.3.3 開放式牛舍 牛舍只有端墻，兩面設(shè)有擋風(fēng)墻，屋頂重量靠柱子或鋼架支撐。這種牛舍設(shè)計、建筑簡單，造價低廉，采光、通風(fēng)均好，保暖性差，舍內(nèi)外空氣質(zhì)量基本一致，已發(fā)表相關(guān)研究數(shù)據(jù)較少。

2 環(huán)境因素對肉牛生產(chǎn)的影響

在肉牛生產(chǎn)中，環(huán)境質(zhì)量是影響肉牛健康和生產(chǎn)性能的因素之一。在北方寒區(qū)冬季，受寒冷氣溫影響，需增加采食量來維持基礎(chǔ)代謝和增重。同時，冬季牛舍保溫和排濕是兩個矛盾的指標(biāo)，過度通風(fēng)，濕度和有害氣體濃度下降，但溫度也會隨之下降；為了保溫而減少通風(fēng)，會導(dǎo)致舍內(nèi)濕度和有害氣體濃度增加，惡劣的環(huán)境條件將會降低飼料轉(zhuǎn)化率，造成飼料浪費，還會降低其免疫力，增加患病風(fēng)險。

2.1 溫度和濕度

在冬季時，牛為了御寒，自身被毛濃密且有較厚的絨毛，牛毛不被風(fēng)吹開露出皮膚，牛就不會感覺到寒冷。一般來說，肉牛生長適宜的溫度范圍在5～21℃，空氣濕度范圍在55%～85%。牛在低溫時呼吸頻率下降，可以減少散熱，另一方面心跳加快，產(chǎn)熱增加，維持體熱平衡（P＜0.05）。牛正常呼吸頻率為18～28次/min，環(huán)境溫度從10℃下降到-15℃時，呼吸頻率下降至10～15次/min；當(dāng)外界溫度在（-36.4）～（-18.7）℃之間時，母牛平均心率高于正常心率7～17次/min（P＜0.05）；另外低溫環(huán)境對反芻動物的免疫系統(tǒng)存在抑制作用，冬季慢性冷應(yīng)激條件下，三河牛血清白介素-2（Interleukin－2，IL－2）、白介素-4（Interleukin－4，IL－4）和免疫球蛋白 G（ ImmunoglobulinG，IgG）含量均降低（P＜0.05），Sordillo等研究表明冷應(yīng)激引起肉牛血清丙二醛（Malonic dialdehyde，MDA）含量顯著升高（P＜0.05），血清中超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）活性顯著降低（P＜0.05）。姚勤等對哺乳動物的研究表明，冷應(yīng)激可使機(jī)體抵抗力降低、細(xì)胞免疫功能下降，易感染細(xì)菌，這與何茹提出冷應(yīng)激可導(dǎo)致奶牛免疫力降低，易感染疾病，如肺炎、犢牛腹瀉、乳房炎的觀點一致。畜舍內(nèi)濕度過高為環(huán)境中病原微生物提供了適宜的繁殖條件，不利于牛群的疾病防控。欒冬梅等研究結(jié)果顯示，當(dāng)濕度較高時犢牛日增重會明顯降低，當(dāng)舍內(nèi)濕度為65%和95%時，2月齡內(nèi)犢牛的發(fā)病率分別為33.33%和71.43%，死亡率分別為0和28.57%。

綜上所述，低溫環(huán)境中肉牛機(jī)體可代償性產(chǎn)熱維持體溫應(yīng)對冷應(yīng)激，但在高濕環(huán)境中其免疫功能和抗應(yīng)激能力均有所下降，染病風(fēng)險增加。

2.2 有害氣體

畜舍內(nèi)主要的有害氣體包括NH₃、CO₂、H₂S，可導(dǎo)致牛舍內(nèi)和周邊環(huán)境質(zhì)量下降，不僅影響牛的生產(chǎn)性能，甚至危害舍內(nèi)工作人員的健康。

2.2.1 氨氣 微生物分解糞尿、飼料殘渣中含氮物質(zhì)產(chǎn)生NH₃，在溫度適宜且通風(fēng)不良的畜舍內(nèi)會加劇NH₃積累。由于NH₃易溶于水，當(dāng)舍內(nèi)濃度達(dá)到3mg/m³，會刺激人的眼結(jié)膜，對于每天在舍內(nèi)工作8h的工作人員，舍內(nèi)NH₃濃度不能超過19mg/m³。呼吸道黏膜對NH3的刺激敏感，長時間暴露于高濃度NH₃環(huán)境中，使呼吸道纖毛在堿性環(huán)境中易于脫落，引發(fā)氣管上皮組織炎癥甚至壞死，失去粘附有害物質(zhì)和凈化吸入氣體的屏障作用，導(dǎo)致病原微生物容易進(jìn)入體內(nèi)，增加患病的可能性，甚至造成呼吸困難窒息死亡。Phillips等研究發(fā)現(xiàn)肉牛隨著環(huán)境NH₃濃度升高，站立時間增加，躺臥時間減少，且采食量和平均日增重均顯著降低（P＜0.05）。

2.2.2 二氧化碳 畜舍中CO₂主要由動物呼吸作用產(chǎn)生，無毒性，但可造成舍內(nèi)動物缺氧，引起家畜精神萎靡，食欲減退，體質(zhì)下降，甚至窒息死亡。舍內(nèi)通風(fēng)直接影響有害氣體的排出，測定畜舍內(nèi)CO₂濃度主要是為了表明畜舍通風(fēng)狀況和空氣的污濁程度。已有研究表明，當(dāng)畜舍內(nèi)的CO₂濃度達(dá)到1%時，家畜表現(xiàn)呼吸加快，達(dá)到2%時，超過4h肉牛的血氣和能量代謝都會有所下降，達(dá)到25%以上時，停留數(shù)小時就會導(dǎo)致家畜窒息死亡。雖然低溫條件會減少CO₂的產(chǎn)生，但封閉舍空氣流通差，CO₂濃度可達(dá)夏季的2.6倍，早晚時間超過畜禽舍CO₂濃度標(biāo)準(zhǔn)，分別達(dá)到2036.2，1540.8mg/m³（P＜0.05）。

2.2.3 硫化氫 畜舍內(nèi)H₂S的來源與NH3相似，主要由糞便、飼料殘渣及墊料所含有機(jī)硫化物無氧酵解產(chǎn)生，牛舍空氣中上限濃度為8mg/m³。與NH₃相比，H₂S毒性較強(qiáng)，在較低濃度下，便可調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖與凋亡的過程，以及神經(jīng)、血管、肌肉、內(nèi)分泌和生殖等系統(tǒng)的代謝。H₂S進(jìn)入呼吸系統(tǒng)，在呼吸道黏液中遇鈉離子生成硫化鈉，刺激呼吸道，引起鼻炎、氣管炎和肺水腫，硫化鈉在血液中水解釋放H₂S，進(jìn)到神經(jīng)系統(tǒng)中導(dǎo)致植物性神經(jīng)紊亂，導(dǎo)致瞳孔收縮和心臟功能減弱。H₂S還具有還原性，與呼吸鏈中Fe³⁺結(jié)合阻斷細(xì)胞呼吸，造成組織缺氧壞死。另有研究表明，隨H₂S處理濃度升高，處理時間延長，肉羊血清免疫球蛋白和補體水平均下降，細(xì)胞因子含量增加，說明機(jī)體可能因此發(fā)生炎癥反應(yīng)。

2.3 光照

延長光照時間可以一定程度上提高反芻動物生長性能。Almeida等通過延長光照至20h，發(fā)現(xiàn)犢牛采食精料增加，斷奶提前至55日齡，飼養(yǎng)成本降低20%；邱靜蕓等研究證明，與10～13h比較，16h光照使錦江牛干物質(zhì)采食量提高16.18%，組末重和日增重分別提高11.91%和28.95%（P＜0.01）；余燕等研究證明延長光照可降低錦江牛T－SOD和過氧化氫酶（Catalase，CAT） 兩種抗氧化酶水平（P＜0.01）。Phillips等發(fā)現(xiàn)延長光照組（18L:6D，481lx）奶?；顒恿亢筒叫芯嚯x低于自然光照組（8L:16D）（P＜0.05）。綜上所述，光照對反芻動物的行為和生理指標(biāo)均有影響，但就其原因是光照改變反芻動物激素調(diào)節(jié)，或直接改變其采食行為習(xí)慣還有待深入研究。

3 總結(jié)與建議

綜上所述，為滿足肉牛生長的環(huán)境需求，北方寒區(qū)牛舍設(shè)計核心條件是要保持干燥無賊風(fēng)。封閉牛舍達(dá)到保溫和無風(fēng)效果的同時，濕度和有害氣體濃度較高，不利于肉牛健康生長。因此，本文考慮北方寒區(qū)低成本、規(guī)?；l(fā)展肉牛產(chǎn)業(yè)過程中冬季牛舍保溫與空氣質(zhì)量的矛盾，提出以下建議：

（1）不同規(guī)模養(yǎng)殖場均推薦使用“擋風(fēng)墻、趴臥區(qū)厚墊草、夏季遮陽棚、冬季飲溫水”的飼養(yǎng)方式，起到夏季防雨防暑冬季防風(fēng)御寒作用，同時降低建筑成本。

（2）經(jīng)濟(jì)實力強(qiáng)的大規(guī)模養(yǎng)殖場設(shè)計封閉牛舍必須配置科學(xué)的環(huán)境控制系統(tǒng)，保證舍內(nèi)水汽和有害氣體排出。