炎熱氣候條件下高產奶牛最佳牛舍設計

無照駕駛

牛舍應為奶牛提供滿足潛在生產需要的最佳環境。對于產奶量且體型較大的高產奶牛而言，滿足其對環境的需要具有較大的難度。隨著全球氣候變暖，高產奶牛面臨的熱應激問題日益嚴重（以色列氣象學院的未發表的資料表明在過去四十年間夏天氣溫升高了4 ºC）。

牛舍的設計顯著影響動物在熱應激條件下的行為狀況，但相關的研究報道相對較少。有課題研究通過噴水和風扇來緩解動物的熱應激，過去的二十年中大量的文獻報道了降溫作用對奶牛生產和繁殖性能的直接作用(Flamenbau等，1986、1995；Her 1988; Wolfenson 1988a, 1988b)。還有若干文獻報道了自由散欄牛舍的幾個建筑指標對于牛體水平的畜舍內溫度的影響（獨立或聯合）(Nangia等，2000; Stowell等，2001；Kadzere等，2002) 。Stowell等（2001）報道了牛舍中采取管道通風與自然通風的效果。Stowell（1998）報道了在較冷的氣候條件下（零度以下），采用頂棚保溫及其它保暖措施可以使牛舍溫度保持在20ºC。而在炎熱氣候條件下，牛舍內的溫度可能比室外溫度高1-3 ºC。采取屋頂隔熱措施的自由散欄牛舍可以降低屋頂下的溫度，但對牛體水平的溫度卻無影響。牛舍的邊墻的高度對舍內溫度有明顯影響，高邊墻牛舍（3.6-4.8米）的降低溫度的效果優于低邊墻牛舍（3.2米），而牛舍的朝向的影響并無報道(Bray等，1990)。采用4排自由散欄，33％的屋頂坡度牛舍的朝向對于舍內環境溫度無明顯作用。

大量文獻報道中均采用呼吸頻率作為熱應激預測模型中的一個指標(Berman2005, Kadzere 2002)。屋頂坡度為30％的牛舍減少了奶牛早晨和中午呼吸頻率之間的差異(Armstrong 等，1999)，而邊墻高度為3.6米的牛舍比3.2米的牛舍更有利于降低這一指標。開放式人字屋頂的效果要優于鐘樓式人字屋頂(Armstrong等，1999)。

呼吸頻率這一生理指標可以用于評定環境的優劣，但在商業牛場中卻不實用。溫濕度指數是另一個反應應激的指標，但這一指標沒有考慮風速的影響。閾值溫度這一指標目前逐漸被采用，其是指在熱應激條件下奶牛開始增加呼吸頻率時的溫度，其考慮了環境溫度，相對濕度，風速以，牛奶產量以及被毛厚度(Berman 2005)。

本試驗引入了環境溫度，相對濕度和風速等指標，研究了影響奶牛應激閾值溫度的最佳牛舍設計參數。

材料和方法
試驗時間為2004和2005年夏天，共計測定了39個牛舍。每個牛舍均安裝了兩個氣象測定裝置，一個位于舍內牛床上方2.2米處，另一個安裝在牛舍中部相同的高度，主要季風的下風口。第三個安裝在牛場開放場地上方6米高的位置，無障礙物阻擋。采用坎貝爾科技公司的CR10 Micrologger®連續測定每分鐘環境溫度、相對濕度、熱輻射、風速、風向、黑球溫度等指標，計算每十分鐘的平均值。每個牛場在夏季中測定3-5天。奶牛開始通過加強呼吸頻率來增加散熱時被認為出現熱應激(Berman 2005)，這一熱應激模型中的閾值溫度還考慮了風速，相對濕度和環境溫度。高產奶牛的指標為產奶量為45kg/天，乳脂率為3.5％，被毛厚度為3毫米。閾值溫度越高意味著對動物的福利越好。

數據統計采用SAS軟件的GLM程序分析，閾值溫度為因變量，并使用Berman（2005）的模型計算，牛舍設計參數作為自變量，主要包括以下：牛舍類型（自由散欄和開放式）、牛舍朝向、邊墻高度、屋頂坡度、屋頂類型（可移動或封閉屋頂）、屋梁、牛舍寬度、時間段的差異（早晨、中午、傍晚和夜間）。連續值被分成組便于數據分析，并考慮自變量的交叉作用。測定的數據使用協方差分析，概率低于0.05的數據認為差異顯著。

結果
本次試驗采用以下類型的牛舍：
1．牛欄式：躺臥面積狹小（5-8平米/頭），采用無遮擋的水泥走道，通常為東西走向。
2．開放式：較大的躺臥空間（15-17平米/頭），有頂棚
3．自由散欄：自由選擇的躺臥空間，有頂棚
牛欄式牛舍多用于年降雨量低于20mm的干旱地區，目前應用最廣泛的為開放式牛舍。

牛舍類型：
牛欄式牛舍的閾值溫度低于其它類型的牛舍，開放式牛舍閾值溫度最高，自由散欄式牛舍的閾值溫度位于二者之間，分別為31.4ºC, 32.1ºC, 31.7ºC，彼此差異顯著。開放式牛舍全天大多數時間的閾值溫度要高于自由散欄式牛舍。

牛舍朝向
測定了每個農場的風向，大多數農場的主要季風為西風，風向位于290º 到300º之間。牛舍的朝向主要分為兩種類型：南北朝向和東西朝向，南北朝向的牛舍和主季風的風向垂直。
南北朝向牛舍的效果優于東西朝向的牛舍，閾值溫度分別為33 ºC 和31.9 ºC，除去中午的時間段外（上午11:00和下午13:00）閾值溫度均差異顯著。南北朝向的兩種類型牛舍均較好，而自由散欄式牛舍在兩種朝向中的閾值溫度溫差較大（1.5ºC），而開放式牛舍僅有0.6 ºC。

屋梁類型
測定了三種屋梁類型的牛舍，開放式人字型屋頂，鐘樓式人字屋頂，單坡屋頂。三種牛舍閾值溫度分別為32.6ºC、32.3ºC和31.4ºC。

屋頂坡度
按屋頂的坡度分為四種類型的牛舍，小于12度、12和19度之間、20和22度之間和大于22度。
與其它三種類型牛舍相比，坡度小于12度的牛舍效果最差，閾值溫度低2.5度（差異顯著），其它三種類型牛舍的閾值溫度差異不顯著，但在一天最炎熱的時間段內，坡度大于20度牛舍的效果優于其它類型牛舍。坡度大于22度無益處。

開放式側墻
增加牛舍側墻開放的高度可以相應顯著增加閾值溫度。結合側墻的高度以及建筑的朝向，南北朝向的牛舍側墻高度高于4.8米無任何好處，而東西朝向的牛舍側墻高于5.2米有顯著效果。

牛舍寬度
牛舍按建筑寬度分為以下幾個類型：19-30米、30-41米、42-51米和大于52米。
19-30米寬的牛舍閾值溫度顯著高于寬度為30米以上的牛舍（閾值溫度分別為33ºC和31.5ºC），牛舍寬度與牛舍朝向的交叉作用表明位于東西朝向的牛舍19-30米寬的牛舍閾值溫度比30米以上的牛舍閾值溫度高。南北朝向的牛舍中，寬度42-51米寬的閾值溫度最大，高于51米或低于42米的牛舍效果較差。

屋頂類型
雨季（十月到次年四月）限制了奶牛無法在敞篷的牛舍內進行飼養，這也推動了活動屋頂的產生。當動物體溫高于環境溫度時可以移動屋頂，通過開放空間來散熱。以下是兩種活動屋頂：
（a）活動式屋頂－部分屋頂可以移動并折疊起來。
（b）百葉式屋頂－屋頂以百葉的形式調節陽光的照射。
四種類型屋頂的牛舍進行了比較：傳統的單坡屋頂和雙坡屋頂的牛舍，以及上述兩種活動屋頂的牛舍。
活動屋頂牛舍的閾值溫度顯著高于其它類型屋頂的牛舍，而百葉式和雙坡式的無顯著區別。屋頂類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結論，而東西朝向牛舍中，百葉式和活動式閾值溫度相似，但活動式屋頂的效果比傳統式屋頂要差。

討論
約六年前，以色列開始在牛養殖業上加強環境控制，以預防奶牛養殖廢棄物對水和土壤的污染。新的法規禁止在開放式的場地上進行牛的養殖，因此推動了多種類型牛舍、新的管理措施及技術的發展。

在炎熱的氣候條件及自然通風狀況下，自由散欄牛舍中牛比開放式牛舍的牛更早的加強呼吸頻率，這可能是由于自由散欄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，如牛欄等可能對穿堂風行程阻礙的因素。南北朝向的自由散欄牛舍由于位于主季風的垂直方向上，其閾值溫度通常高于開放式牛舍。

開放牛舍通風主要由自然風，而其顯著影響閾值溫度。這一假設也受到以下事實支持，南北走向的牛舍兩側溫度和相對濕度差別不大，但當風穿過牛舍后風速顯著降低。如果忽略風速，靠近牛體的溫度并不支持這一理論。牛是否聚集也受到風速的影響。這一實際觀察相一致，南北方向牛舍與東西走向牛舍相比牛聚集的更少。

本研究發現牛舍的朝向和主季風的方向對于牛熱應激的影響更明顯。這一結果與Barrington 等（1994）的研究結果一致。

活動式屋頂牛舍的效果主要取決于建筑的方位。與平行于季風方向的牛舍相比，與主季風方向垂直的牛舍活動檔板的高度較低。平行于季風方向的牛舍可以通過增加牛舍高度來加強通風。我們的研究結果與Bray (1990)及Stowel (1994)的相似。

牛舍最佳寬度也與建筑的方位有關系，平行于季風方位的牛舍應該較窄。

Zappaviga（2002）認為通風是環境控制的最主要因素。和理的畜舍朝向及邊墻高度決定著動物的狀況，這與本研究的結果相一致。

提高屋脊的坡度可以環節動物的應激狀況，如提高到22度。除此之外，本試驗未能發現與其它研究相一致的結果，如繼續增加坡度還可改善動物的應激狀況。

本試驗發現開放式屋頂比鐘樓式屋頂的效果要好，這與Armstrong (1999)的研究一致。

綜上所述，開放屋頂技術在以色列得到應用及發展，以控制環境污染。活動式和百頁式屋頂這兩種技術均得到推廣和發展。本研究表明活動式可以最大的減少動物的應激。我們建議采用活動式屋頂的牛舍，并適當減少牛舍寬度，這樣可改善牛舍內的環境條件。

總結
本研究首次應用了基于其它模型并考慮風速的新熱應激模型，研究結果表明：
(a)
作為以色列廣泛應用的牛舍類型，開放式牛舍被證明優于自由散欄和牛欄。
(b)
牛舍應該位于經度的方向上，與主要季風的方向垂直。
(c)
側墻的開放高度應高于4.8米。牛舍與主要季風相平行的話，應高于5.2米。
(d)
屋頂坡度超過22度無益處
(e)
牛舍的寬度和其朝向相關。牛舍朝向與主季風垂直的牛舍應比與主季風平行的牛舍稍寬。
(f)
開放式人字型屋頂優于鐘樓式人字型屋頂。
(g)
開放式屋頂可改善畜舍內的環境條件。在現有條件下，活動式屋頂的牛舍優于百葉式屋頂的牛舍。

汗顏

多謝提供資料，值得學習。

無照駕駛

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tqch

好東西，值得學習！！