换气与等离子体净化器对冬季哺乳母猪舍空气质量的影响

2018-09-08吴媛媛王深圳颜培实

家畜生态学报 2018年8期

吴媛媛，王深圳，魏明，颜培实

(南京农业大学动物科技学院，江苏南京 210095)

健康是高产的基础，猪群健康状况与猪舍卫生环境密切相关，改善哺乳母猪舍冬季的空气质量，可以改善母猪健康、提高利用年限，促进仔猪早期发育。夏季应用纵向湿帘-风机通风冷却系统，舍内环境温度在27～33 ℃之间，相对湿度大于80%，风速在0.9m/s以上。由于受母猪及仔猪采食和活动量的影响，舍内固体颗粒物的含量在9:00较高，13:00较低，至17:00回升；夏季各种有害气体含量较低，均在空气卫生标准范围内；在夏季安装净化器可增强母猪免疫力，有利于仔猪健康。进入冬季，因保温的需要畜舍通常进行封闭，从而使畜舍的空气卫生质量下降，如PM2.5等粉尘颗粒浓度上升，病原微生物也呈上升趋势，从而影响猪群的健康[1]。母猪舍环境的恶化直接影响母猪的产活仔数、泌乳性能以及断奶时母猪的膘情体况，同时也会降低母猪的使用年限[2]。有研究表明，生产中突发的烈性传染病中70%以上与畜舍环境质量有关[3]。可见改善冬季繁殖母猪舍环境卫生质量之重要。

畜牧生产上，舍内空气环境的净化方式有很多种，其中空气电净化防病防疫系统对畜舍内NH3和H2S等有毒有害气体的净化效果达40%以上[4]；Winkel[5]研究发现，静电除尘器对鸡舍内PM2.5和 PM10的平均降解率分别为45.3%和57%；宁芳芳等[6]研究发现，光触媒空气净化器不仅能够降低空气中NH3、微粒浓度和微生物数量，而且可提高育肥猪的平均日增重。光等离子体净化器以其杀菌效率高、低能耗和环保等优势，广泛应用于人类家庭生活中，但在家畜生产中应用鲜有提及。本研究通过比较光等离子体空气净化器和开窗换气两种净化方式，对冬季母猪舍内的可吸入颗粒物、有害气体及细菌的影响进行评估，以期为改善猪舍的空气质量提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验时间与地点

本试验于2016年12月至2017年1月在江苏省淮安市淮阴种猪场进行。

1.2 试验设计

试验选取相邻3栋相似繁殖母猪舍，猪舍规格：26 m(长)× 8.5 m(宽)× 3.5 m(高)，窗1.4 m(宽)× 1.2 m(高)。每舍24头待产苏淮母猪。舍1安装光等离子体空气净化器(BioZone AC-30)与紫外灯(4根，10 W/根)装置(距离地面1.5 m)作为净化舍，试验期间净化装置始终处于工作状态。舍2于每天8:00～18:00开窗留缝通风作为换气舍，舍3不做处理作为对照舍。净化设备具体安装位置及各项指标测定点如图1所示。试验期间母猪饲喂及卫生清理正常进行。粪便清理于每天8:00进行，每日一次。

图1 猪舍示意图☆是检测位点；※为净化器安装位点Fig.1 The schematic diagram of sow house☆ detection of sites;※ installation site of purifier

1.3 试验方法

1.3.1 母猪舍空气温热环境与可吸入微粒物浓度测定母猪分娩结束后，连续5 d于每天9:00、13:00和17:00对三舍内温度、湿度、风速及PM2.5、PM10浓度进行检测，三次重复。同时在舍外东西走向距离畜舍2.5 m平行线随机选取三点，进行重复检测，PM2.5与PM10使用岚宝德源LB-HD08检测仪，风速使用低速风表DFA-Ⅲ(测定下限0.3m/s)。

1.3.2 母猪舍气体成分的检测母猪分娩结束后，测定舍内CO2、CO、NH3、N2O、CH4等气体浓度(1412光声多点气体检测仪，Inova Airtech Instruments)。检测时间与位点与上述指标相同。

1.3.3 猪舍气载需氧菌数量母猪分娩结束后，于每天的9:00、13:00和17:00应用平板自然沉降法[7-10]，测定猪舍气载细菌数量。于三舍距离地面1.4 m水平位置选取上述位点，每个位点均放置2种固体培养基，分别测量空气中的气载需氧菌(营养琼脂培养基)和大肠杆菌(伊红美兰培养基)数量，取样时间为1 min。测量结束后培养皿密封放入37 ℃恒温培养箱倒置培养24 h。测定结果根据计算公式：

P=5N/A·T

其中：P为每立方米空气中细菌菌落数(×104CFU/m3)，N为平板上单菌落数(个)，A为平板面积(cm2)，T为采样时间(min)。

1.4 数据分析

试验数据经Excel初步整理后采用SPSS 20.0统计软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA)，同时采用Duncan法进行多重比较，数据均以平均值±标准误表示，P<0.05代表差异显著，P<0.01代表差异极显著。

2 结果与分析

2.1 温热环境

试验期间，猪舍内外的环境指标如表1所示，不同时间点三舍内的温度显著高于舍外(P<0.05)；舍温随舍外气温波动，13:00测定值最高，此后降低。在13:00、17:00换气舍环境温度比净化舍低2.74 ℃、2.62 ℃，差异显著(P<0.05)。三舍内的空气相对湿度(RH)亦显著高于舍外(P<0.05)，9:00时换气舍的相对湿度显著低于净化舍与对照舍(P<0.05)，其他时间段差异不显著。与舍内风速相比，舍外风速明显升高(P<0.05)，此外换气舍内风速显著高于其他两舍风速(P<0.05)。

2.2 可吸入颗粒物浓度

由图2A、2B可知，对照舍PM2.5、PM10浓度在一天内呈上升趋势，9:00最低，17:00最高；净化舍与换气舍PM2.5、PM10浓度均显著低于对照舍(P<0.05)且换气舍中午时段可吸入颗粒物浓度值最低，净化舍呈现与之类似的浓度趋势，但换气舍处理效果更为明显，其傍晚时段舍内PM2.5和PM10浓度分别是对照舍的51.64 %和47.36 %。

2.3 不同净化模式猪舍内有害气体含量对比

由表2可知，三舍CO2浓度差异极显著(P<0.01)，其中换气舍内CO2的浓度最低，较对照舍分别降低52.28%、59.29%、54.47%(P<0.01)。净化舍CO浓度与对照舍相比也呈极显著差异(P<0.01)。在9:00、13:00三舍内N2O浓度差异极显著(P<0.01)，在17:00，换气舍与净化舍、对照舍相比差异极显著(P<0.01)，净化舍与对照舍差异显著(P<0.05)。在三个时间点，净化舍NH3的浓度与对照舍均差异极显著(P<0.01)，换气舍在13:00时与对照舍差异极显著(P<0.01)，三舍NH3浓度呈现一直上升的趋势，而净化舍17:00有所降低。CH4浓度对照舍最高(P<0.01)。

表1 猪舍内外的环境指标Table 1 Indoor and outdoor environment measurement

注：同列数据同一指标肩标为不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

Note:Values of the same index with different small letter superscripts in the same row mean significant difference(P<0.05).

表2 不同净化模式猪舍内有害气体含量Table 2 The concentration of harmful gas in piggery under different purification mode mg/m3

注：同列肩标为不同大写字母表示差异极显著(P<0.01),不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

Notes: Values with different capital letter superscript in the same row mean extremely significant difference(P<0.01), and small letter superscripts mean significant difference(P<0.05).

2.4 不同净化模式猪舍内微生物数量对比

如图3A、3B所示，不同净化模式猪舍内微生物数量存在显著差异。对照舍一天内的微生物数量呈上升趋势，在17:00数量达到最大值，净化舍与换气舍两舍气载需氧菌和大肠杆菌数量呈现先降低后上升的趋势，且显著低于对照舍水平(P<0.05)，以换气舍内的微生物数量最少。

图3 不同净化模式下气载需氧菌、大肠杆菌的浓度Fig.3 The aerobic bacteria and colibacillus concentration of different purification modes

3 讨论

3.1 不同净化模式对猪舍内固体颗粒物的影响

冬季畜舍多采用封闭式饲养模式，极易造成舍内空气流通不畅，加之哺乳母猪的饲喂料为粉料，使得舍内固体颗粒物浓度大幅度增加。光等离子体净化器可将空气中颗粒物转变为氧化态，通过物理聚集作用，集聚为大分子物质沉降于地面[11]，有效减少悬浮颗粒数量，特别是直径小于2.5 μm的小颗粒物质。本试验中PM2.5的浓度在375.38～473.11 μg/m3范围、PM10的浓度在561.46～731.72 μg/m3范围之间，均符合空气卫生标准范围，通过净化器的净化作用在三个时间点均有降低，能够有效减少舍内可吸入颗粒物的含量，此外通风换气也可以降低舍内颗粒物的浓度。

猪舍内卫生清洁采用水冲粪的方式，于每日上午8:00开始，受饲喂方式、猪群活动及排泄物堆积影响，对照舍内空气中颗粒物浓度呈上升趋势，17:00达最大值。净化舍颗粒物呈现先降后升趋势，其原因可能是上午猪舍清洁后，舍内固体颗粒物较少，净化器的净化速率高于猪群活动产生的颗粒物数量增长速率，因此上午呈现降低趋势，至13:00达到最低值；下午14:00进行粉状饲料饲喂，极易造成空气中固体颗粒物大幅增加，加之母猪及仔猪的活动量增加，排泄物数量逐渐累积，造成净化器的最大净化速率仍低于舍内颗粒物增长速率，导致舍内颗粒物不降反升的结果。而舍内通风换气使得空气得以流通，污浊的空气得以及时更换，显著的降低了空气中悬浮颗粒物的浓度，这是换气舍微粒浓度较低的主要原因。

3.2 不同净化模式对猪舍内有害气体的影响

猪舍内因粪尿排泄物发酵产生NH3等有害气体，能引起哺乳母猪黏膜细胞快速生长和代谢，造成机体对氧和能量的需求量增加，从而限制猪的生长性能[12-13]。本研究发现，与对照舍相比，光等离子体净化器显著降低了净化舍内NH3的水平，适用于改善冬季封闭猪舍气体质量；换气舍对NH3的疏散效果仅局限于中午时段，效果不甚明显。哺乳母猪舍内NH3浓度在一天内持续升高，此与母猪及仔猪尿液的积累一致，NH3浓度小，且易溶于水，多吸附于地面周围，加之舍外温度较低，入舍冷空气进一步冷凝水汽吸附NH3，导致NH3流通不畅，因此通风对NH3的疏散作用有限。CO2的含量高低反映猪舍通风状况和空气污浊程度[14]，研究发现换气舍CO2浓度较低，说明通风换气可增强舍内与舍外空气流通，维持舍内空气质量良好；净化舍CO2含量与对照舍相比明显降低，但仍维持较高水平，反映换气量不足。冬季通风换气可增加舍内实效换气量，并能有效降低舍内CO2、N2O和CH4的含量，但对易溶于水的NH3换气效果甚微，各类舍内气体浓度均符合空气卫生标准。

3.3 不同净化模式对猪舍内微生物的影响

猪舍内高密度猪群数量及排泄物发酵，加之封闭的饲养环境极易造成有害微生物滋生繁殖。舍内微生物常以气溶胶形式悬浮于空气中，易造成猪呼吸道及肺部感染，诱发母猪及仔猪呼吸性疾病或其他疾病[7]。有研究表明极少量细菌就能引起动物气源性感染，致使机体发病甚至造成死亡[15-16]。光等离子体净化器通过释放等离子体破坏空气中有害微生物细胞壁，从而降低舍内微生物的数量[17]，加之紫外灯装置具有较强的杀菌消毒功能，进一步减少有害微生物的数量，显著改善舍内空气质量。在换气舍，有效抑制空气中微小颗粒物浓度增加，同时也抑制了附着于其上的有害微生物数量，这与Man等[18]和Madsen等[19]研究相一致。黄藏宇等[7]研究发现冬季封闭断奶仔猪舍内气载需氧菌浓度在29.80×104～45.14×104CFU/m3范围内；袁文等[20]研究结果表明封闭性猪舍内气载需氧菌浓度在9.07×104～28.13×104CFU/m3范围内，半封闭猪舍内气载需氧菌浓度在12.02×104～24.95×104CFU/m3范围内。本研究中净化舍和换气舍内空气质量虽明显优于黄藏宇、袁文的研究结果，但舍内气载需氧菌浓度仍未达到正常空气卫生标准范围，如何进一步降低舍内有害微生物数量，改善空气质量仍需深入探讨。