绒山羊光控增绒专用棚设计与应用

2018-10-10布日古德辛雷勇吴丽媛乌亚罕郭庆兰阿嘎如阿云嘎郝巴雅斯胡良

畜牧与饲料科学 2018年9期

布日古德，刘斌，辛雷勇，吴丽媛，乌亚罕，郭庆兰，阿嘎如，阿云嘎，郝巴雅斯胡良

（1.鄂托克前旗北极神绒牧业研究所，内蒙古鄂托克前旗 016200；2.鄂托克前旗现代农牧业新技术推广办公室，内蒙古鄂托克前旗 016200；3.内蒙古自治区农牧业科学院，内蒙古呼和浩特 010031；4.鄂托克前旗农牧业产业化办公室，内蒙古鄂托克前旗 016200；5.鄂托克前旗农牧与水利综合执法局，内蒙古鄂托克前旗 016200）

1 常见增绒棚简介

1.1 半软顶增绒棚

半软顶增绒棚为砖混结构，四周围墙为二四砖（三七砖），围墙每一面的高低和长短都不相同。棚顶为三角形，与蔬菜大棚相似，阴面为固定式彩钢顶，阳面为避光卷帘式顶，固定式顶棚和卷帘式顶棚将羊棚分为前后两部分。避光卷帘是由3层遮阴网和2层黑色尼龙布组成，通气，不透光。进气管和排气管全部设在羊棚背侧墙上，进气管为“∩”形黑色PVC管，直径10 cm，每2 m设置1个，排气管为“L”形黑色 PVC管，直径 15 cm，每3 m设置1个，管长2 m，顶端设有遮光遮雨帽。暗棚前后墙高低不同，羊群的出入门设在羊棚阳面墙上，根据棚的大小和羊群规模来决定其大小，一般宽80 cm，高110 cm。送料和人员进出门设在两侧的墙上，两侧墙的大小和结构完全相同（见图1）。半软顶半硬顶棚的所用材料和要求与全软顶棚一致，只有建筑造型和结构上有所差别。

1.2 全软顶增绒棚

图1 半软顶增绒棚结构示意图

图2 全软顶增绒棚结构示意图

图3 移动式增绒棚（左图为示意图，右图为现场图）

该种棚是在半软顶增绒棚的基础上改进、优化的棚圈。棚顶是在一组平行的拱形钢架上覆棚膜而成。暖棚的前后墙及山墙各装“S”形进气弯管道，在棚顶分别安装“T”形排气弯管（见图 2）。该棚不仅可以根据冷暖季需求来控制进、排气量以调控棚内的温湿度，而且可以限制日照。该种暖棚结构简单、承受压力大，在暖季和冷季都可以采光蓄热，具备了防寒、防雪、防沙尘暴、抵御恶劣气候环境的作用，适用于广大农村牧区养殖户，对减轻生态压力、保护生态环境、降低草料过量消耗有明显的作用。笔者主要以该类棚的建造方法和环境参数进行探讨［1］。

1.3 移动式增绒棚

在我国西北地区及蒙古高原辽阔的草原游牧地区，一年四季中，冬季雪灾、夏季暴雨等自然灾害多发，给畜牧业带来很大的损失。游牧养羊首先要解决的问题是建构一年四季都能利用的多功能移动棚。该种棚可以一年四季利用（暖季应用增绒技术，冷季应用接羔防寒技术保护牲畜），可将饲草料储存到备用棚，也可以生产风干肉，该棚在保护草原生态，提高畜牧产值中起到很大的作用。多功能移动棚包括棚体的上、下底面，均为圆形，在棚体的上部和下部侧壁上均开有通风孔，通风箫穿过并固定在通风孔处，在棚体内拼接有羊床，其床面位于棚体下部通风管之上，棚体上开有圈门，圈门外部的地面上放有斜坡台阶。棚顶包括大顶、伞状尖顶和颈部：大顶为圆台状，其下底与棚体顶面相接，大顶的上底面中部向上伸出颈部，颈部上方盖有伞状尖顶，颈部侧壁开有通风孔；棚顶和棚体的壁面均包含3层，由外到内分别是：防雨层、保温层和保护层（见图3）。该棚通过在通风孔处设置通风管，避免了外界强光直接射入棚内，从而在保证通风的前提下有效减少棚内光线，为科学提高羊绒的产量提供了必要的条件［2］。

1.4 窑洞式增绒棚

针对陕西、山西等部分地区结合当地条件和砖混结构所建造的光控羊舍造价较高的生产实际问题，对窑洞进行改造，解决了窑洞的光线控制问题和通风换气条件问题，建造了经济实用的窑洞式光控增绒设施。设施包括进气管、换气扇（通风口）、通风道等（见图4）。进气管位于窑洞的两侧靠墙水平设置，进气管的头部为弯头且穿过窑洞正面墙壁弯口向下，进气管的管身上设置有多个通气孔；换气扇（通风口）设置于窑顶的纵向中心线上，数量为1～2个；每个换气扇（通风口）的正上方即窑顶上方的土层中设置有通风道，通风道的顶端为垛子，垛子上面覆有盖板，能够起到避光遮雨的效果［3］。

图4 窑洞式增绒棚示意图

2 建设原则建设原则分以下几个要点：①适用于我国西

北地区和蒙古高原地区。②满足舍饲养殖条件：适合禁牧、半放牧半舍饲和全舍饲的养殖条件，需要建设舍饲饲养的配套设施设备。③牧户家庭适度规模养殖：设计时应参考家庭养殖户的实际情况，根据家庭养殖户劳动力和土地饲草料产出确定饲养规模和羊舍的面积大小。④利于光控增绒技术应用：光控增绒技术是指通过控制非长绒期（5—9月）的光照时间，提高绒山羊体内褪黑激素水平，从而促进绒山羊绒毛生长，达到提高羊绒产量的目的，因此，为了达到光控增绒技术所需的完全避光条件，建造设计时应注意前部遮光和通风管道的避光设计。⑤羊群健康与安全：设计要考虑到封闭羊舍的通风和饮水需要，夜晚饲草料的饲喂方便，移动饲槽方便搬运。

3 增绒棚建设

3.1 全软顶增绒棚建设

3.1.1 增绒棚的选址与布局：选择阳光充足、地势较高、水源方便、背风干燥的地方，避开风口和污染地。方向宜坐北向南（背风向阳），东西走向，偏东10°～15°。应避开冬季风口以及低洼易涝、泥石流冲积的地段，并且要利于放牧、饲草料运送和管理方便。选址必须符合人畜相处的卫生和生物安全要求。

3.1.2 建筑要求：在能满足光控增绒技术要求的基础上，根据羊的生物学特性及对温度、湿度、光照等环境因素的要求，结合当地气候条件，建造羊用棚圈，具有预防疾病传播及野兽危害等功能。棚圈应便于通风换气，防止舍内结露，但要避免贼风，创造有利于羊只生长发育和生产的小环境。冬季接羔保育采用透光性能好、易封闭的覆盖材料，减少能量损耗，降低维持需要，尽可能地利用太阳辐射热和畜体本身所散发的热量。

图5 全软顶增绒棚拱形钢骨架示意图

3.1.3 建造材料：①墙体。墙壁是羊棚的主要结构，墙壁保温性能的优劣主要取决于所采用的材料。墙体厚度与材料等也需要把握好，砖墙厚度以24～37 cm为宜，土墙和石墙50～60 cm即可。材料以砖最好，黏土也可，石头最差。选用空心砖代替普通红砖，墙的热阻值可提高41%，而用加气混凝土块，则可提高 60%［4］。 ②棚顶。用白色、透明、不结水滴的塑料膜覆盖，厚度0.02～0.05 mm。增绒期间用黑色遮阳网和草帘封盖，满足不透光的技术要求。冬季移除草帘和遮阳网，加盖透明塑料棚膜，可用于接羔保育，气温较低时可加盖草帘保暖。③棚面保温部分。采用草泥或复合夹芯板等新型材料（高寒地区）。④采光部分。采用塑料中空板、塑料薄膜等透光材料。结构骨架采用钢、木、玻璃钢等。⑤门窗。宜采用塑钢等新型材料，也可用木料门窗。⑥地面。采取自然地面夯实的办法，既可保温又可护蹄，不建议采用水泥地面，水泥地面虽然利于卫生清洁，但在有霜期却十分阴冷且造价高。可设置羊床，便于清理粪便，但是要注意避光。

3.1.4 面积：羊舍面积主要由羊只性别、年龄、数量决定。光控增绒技术一般应用于空怀母羊，建议保证每只成年空怀母羊能有1～2 m2的活动空间。

3.1.5 运动场：羊舍运动场面积一般情况下为羊舍面积的2.0～2.5倍，地面平坦干燥，围墙完整坚固，围墙高1.5～1.7 m，运动场内设干草补饲架。羊只可在运动场自由运动、采食、呼吸新鲜空气、接受光照。同时，栏舍内的空气状况也可以得到改善［5］。

3.1.6 其他设备：增绒棚内应配有饮水槽、饲料槽等保证生产的基本设施。

3.1.7 施工要求：①施工时间应根据各地不同气候条件而定，在使用之前暖棚墙体要干透。如果未干透，棚内相对湿度就会增加；临冬筑墙施工，墙体未干透，还会影响棚内温度。②基础工程要根据暖棚自重、风荷载、积雪荷载、设备荷载以及畜禽荷载等因素考虑暖棚的稳定性［6］。③棚的墙体最好用砖墙。砖墙以普通长砖为材料，砌筑时用混合砂浆或水泥砂浆。砌成后，内外用水泥砂浆勾缝。棚的宽度为7 m，长度根据需求确定。棚的大小根据养羊的规模，每只羊1 m2为宜（除去棚内羊槽等设施的占地面积）。前后墙高1.5 m，两侧山墙最高处2.7 m，墙体厚24 cm。④棚顶为拱形钢管结构，在暖季增绒期间棚顶覆盖遮阳网3层以上至棚内完全黑，在冷季覆塑料棚膜绷紧固定，用压膜线固定在拱形钢架上，棚膜与水平夹角为40°。拱形设计的特点是棚膜固定不松弛，采光角度广，节省材料。拱形钢架的钢管为7.4 m的6分国标钢管，其两端插入固定在前后墙上的8分钢管座内，拱形钢管间距为1 m。拱形钢骨架结构见图5［7］。⑤通风换气可采用正压通风换气、负压通风换气和自然通风换气等方式。增绒棚在设置通风口时应严格满足避光要求。设计自然通风换气口时应掌握如下原则：一是入风口不能形成“扫地风”，风口在离地面10 cm以上开设；二是要防止雨水流入。温棚的前后墙下部每隔1 m安装1根黑色PVC进气弯管，其外口距墙基10 cm。进气孔也可以直接置于墙体内部，避免羊只破坏PVC管道。顶部每隔2 m安装倒“T”形排气管。进气管和排气管必须做到通风不透光的要求［1］。⑥暖棚的门要严密，并向外开，可为木制门或铁门。暖棚的门一般设在两山墙上。左右山墙上的门高1.8 m，宽1.2 m，要特别注意：羊出棚时容易拥挤，为了避免怀胎母羊受伤，门应向外开。寒冷地区舍门外可加建套门，门两侧设置2个60 cm×60 cm的小窗，前后墙根据棚的长度设置若干40 cm×40 cm的小窗，相距2 m为宜。增绒期间门和窗都要做严格的遮光处理。⑦潮湿地区或者有条件的养殖户可以建羊床，羊床用竹条或专用羊床，竹条间距1.0～1.5 cm，可以漏羊粪，楼台距地面1.0～1.5 cm，以便清粪。

图6 全软顶增绒棚外观示意图

增绒棚的主体建造完成后，在棚顶依次封盖多层黑色遮阳网和草帘。如果需要加设其他辅助设施，应满足避光、通风等光控增绒技术的相关要求。全软顶增绒棚结构见图6。另外，半软顶半硬顶增绒棚的建造与全软顶增绒棚的建造类似，故建造方法不再赘述。

3.2 多功能移动棚的建造

3.2.1 选址与布局：由于移动棚是专为游牧条件下增绒生产设计，故其并没有固定的场所，选址较为灵活。一般建在地势平坦，通风良好，有利于放牧、运输饲草料和管理的地方。布局坐北朝南，冬季避开季风口，充分吸收阳光。

图7 羊床结构示意图（左图为羊床拼接后示意图，右图为单个羊床示意图）

图8 羊床侧立示意图（左）及棚内气体空间分布示意图（右）

3.2.2 建造材料：①壁面。棚顶和棚体壁面均包含3层，由外到内分别是：防雨层、保温层和保护层，其中，防雨层为高密度帆布；保温层为毡；保护层为棉布，其用于隔离灰尘并防止羊角对保温层的抵顶。②骨架。顶环骨、中环骨、下环骨、伞骨、壁骨等，由销柱相互连接固定。骨架用与蒙古包相同的木材或者钢管建造，质地轻盈，方便运输。③羊床。相互垂直交错的竹板构成，竹板与竹板间距1.0～1.5 cm，可以漏羊粪。

3.2.3 施工要求［2］：如图 3所示，多功能移动棚包括：棚顶（1）、棚体（2）、羊床（3）、通风管（4、4′）、斜坡台阶（5），其中，棚体的上下底面均为圆形，在棚体上部和下部的侧壁上均开有通风孔，通风管穿过并固定在通风孔处，通风管使外界光线被通风管内壁散射而不能直接射入棚内；在棚体内拼接有羊床，其床面位于棚体下部通风管之上，床面上开有通槽以方便羊尿、羊粪下落，保持羊皮毛的干燥和洁净，床面下固定有床腿（32）；棚体上开有圈门（21），圈门外部的地面上放有斜坡台阶，斜坡台阶的斜坡高度与前述床面相适应，以使山羊从棚外可以直接上到羊床。

棚顶包括：大顶（11）、伞状尖顶（12）和颈部（13），其中，大顶为圆台状，其下底与棚体顶面相接，大顶的上底面中部向下伸出颈部，颈部上方盖有伞状尖顶，颈部侧壁开有通风孔（131），伞状尖顶遮挡来自太阳的强光。圆形的棚体设计除了具有受力性能好以及空间体积大的优点外，更重要的是可使棚内没有死角，空气流通性强。如图3中箭头所示，棚体上、下部通风管（4、4′）既可进气也可排气，颈部通风孔（131）则主要用于排气。当微风或无风时，由于山羊位于棚内下方，热气向下走，故在棚内形成热力空气梯度，驱动热气不断从颈部通风孔和棚体下部通风管排出，同时从棚体下部通风管不断带进新鲜空气，从而保持棚内气体的清新并散热。当有3级以上风时，棚内气体同时从背风面的棚体上、下部通风管和颈部通风孔排出，外界空气从迎风面的棚体上、下部通风管进入。寒冷季节时，将棚体下部通风管大部分闭合。羊床的床面距离地面25～45 cm。

在实际生产中，如图 7所示，羊床（3）位于棚内，拼接后的形状为圆形，即用于羊爬卧休息时的形状，且每个羊床组成单个的床面至少有2个直边。冬季山羊排尿少，羊粪也相对干燥，此时可将羊床移至棚外，首尾相接地侧立起来，将床面向外。

如图8所示，侧立起来的羊床可以有效地抵御大到暴雪，防止积雪将棚体向一侧推挤，并有效减少棚体壁面的积雪，从而达到一定保温效果。棚体上部的通风管（4）为直管，且其外露端向上倾斜，从上而下NH3、H2S等废气可以更好地向上排出，另外，直管更有利于棚内外空气的对流。棚体上部的通风管倾角为20～35°。当棚内空气大体静止时，气体分层的结果使得山羊爬卧在羊床时处于O2富集层。

如图9所示，多功能移动棚的骨架（6）包括：顶环骨（61）、中环骨（62）、下环骨（63）、伞骨（64）、壁骨（65），其中，顶环骨、中环骨、下环骨均为圆环状。顶环骨位于大顶上底面边缘处，中环骨和下环骨分别位于棚体的上、下底面边缘处，伞骨和壁骨为直筒状且均为数个。伞骨和壁骨的数量应足够支撑壁面的重量并保持棚的基本形状，同时还应具有抵御风雪所带来的额外受力：在顶环骨、中环骨、下环骨上设有销柱（611），伞骨一端插在顶环骨的销柱上，另一端插在中环骨的销柱上；壁骨一端插在中环骨的销柱上，另一端插在下环骨的销柱上。

图9 移动棚骨架示意图

直管通风管理散射光线需要的管长度较长，在其他实施方式中，为了起到缩短通风管的效果，也可以采用弯管或折管。

4 环境因素的测定

4.1 环境因素

随着科学技术的发展，人们对于畜牧动物的生存环境以及动物福利有了更深入的认知，意识到要生产优质的畜牧产品就要给予动物良好的生存环境［8］。科学研究证明，如果动物的营养供给充足，机体健康，能够自由表达天性并且不受痛苦、恐惧和压力威胁，则能够增加其生产效率。建造羊棚的目的是为了给羊提供一个舒适的生长环境，对于羊来说，它所处的环境是一个动态的过程，所以羊棚内的环境也应该是处于动态的变化中，即羊棚的小气候要经常加以合理的改善，这样才能为羊提供一个舒适的环境，减少环境应激，提高生产效益。羊棚的小气候控制要注意以下几点。

4.1.1 光照要求：羊在控制光照期间，光控舍内不能有直射光，光照强度需在0.1 lx左右，该强度还可以满足非光控期间的通光要求。

4.1.2 通风要求：增绒期间羊长期处于棚内，棚内有害气体含量容易超标，因此，应注意定时通风换气。以舍内无明显异味为宜。鉴于光控舍内温度高、空气浑浊、粉尘较大，因此，要求舍内进出风口应朝上方，避免风直吹羊体，保证在通风的同时不透光。

4.1.3 温湿度控制：暖棚内温度一般保持在10～22℃为宜，该温度范围是山羊养殖的等热区，高于和低于该范围时山羊会消耗额外能量保持体温恒定，所以等热区也是保证绒山羊健康和生产效益最大化的环境温度。由于塑料薄膜或油毡不透气，使棚内湿度不断增大，因此，要及时清除粪尿，加强通风换气，以降低棚内潮湿度。相对湿度保持在50%～70%为宜。

4.1.4 空气成分：养殖场畜舍内常见的有害气体包括 CO2、NH3、CH4、H2S 等，这些有害气体有的来自于动物呼吸产生，如CO2，有的则来源于有机物的分解，比如尿液中的尿素分解产生NH3，而CH4则是羊消化系统中的微生物产生的。人类和动物如果长期处于含有较高浓度有害气体的环境中，可导致机体组织受到一定的伤害，对机体健康造成严重威胁［9］。

4.2 测定结果

选取4～5周岁，体重、胎次和体况相近的100只阿尔巴斯白绒山羊空怀母羊作为实验羊，利用“一种绒山羊的增绒饲养方法”（专利方法）开展绒山羊增绒饲养试验。在试验结束后，导出仪器中记录的数据，利用Origin软件进行数据分类整理。根据数据处理结果，得到自然通风条件下增绒棚内外温湿度及增绒棚内4种气体在1 d内随羊只进出的变化规律。

由图10可知，羊在棚内时棚内温度明显高于棚外气温；羊在棚外时棚内温度低于棚外气温。由图11可知，羊在棚内时棚内湿度高于棚外湿度，且较为明显；羊在棚外时棚内外湿度差距不明显。

由图12可知，羊进棚后，棚内CO2含量逐步提高，最高值大约是空气中CO2含量的4倍，对人畜不会产生太大威胁。一般小环境的CO2浓度不能超过40 000 mg/m3。由图13可知，羊进棚后，棚内NH3含量逐步提高。棚内NH3可能来自羊的粪便和尿液中尿素的分解，羊棚内的NH3浓度以不超过25 mg/m3为宜。

图10 棚内温度与棚外温度变化对比图

图11 棚内湿度与棚外湿度变化对比图

图12 棚内空气中CO2含量变化图

图13 棚内空气中NH3含量变化图

图14 棚内空气中CH4含量变化图

图15 棚内空气中H2S含量变化图

由图14可知，羊进棚后，棚内CH4含量逐步提高。棚内的CH4可能来自羊粪便的分解。甲烷基本无毒，但是空气中的浓度超过25%～30%时，会使O2含量降低，对人畜健康造成威胁。由图15可知，羊进棚后，棚内H2S含量逐步提高。棚内的H2S可能来自羊粪便的分解，其浓度最好不要超过5 mg/m3。

5 讨论

绒山羊光控增绒技术专用棚的大体结构和用料与普通的接羔保育暖棚相似，区别在于增绒期间应满足光控增绒技术所需的避光全黑、通风顺畅的要求，在普通软顶暖棚的基础上多出了避光和通风部分，且在顶部安装了加固型的拱形钢架（见图5），承重能力更加出色，更结实耐用。

该研究是在先前工作的基础上对光控增绒专用棚的各类技术指标进行了严格的规范，并初步明确了各类环境因素的变化规律。农牧民在建造增绒棚时应活学活用，根据当地的气候条件灵活地选择建造材料和尺寸，为光控增绒技术的实施建立良好的硬件条件。同时，应合理配备贮草棚、饲喂机、管理室等辅助设施。在增绒期间操作员应严格按照光控增绒技术的相关规程操作，这样才能获得良好的增绒效果。如果遇到特殊环境，在棚内通风量不够、有害气体不能及时排除的情况下，可以增加机械通风设施，但是前提一定要满足避光的要求。