陕西关中地区肉牛舍内外空气质量时空变化观测分析

梅楚刚， 高骥威， 昝林森,2*

(1.西北农林科技大学动物科技学院，陕西 杨凌 712100；2.国家肉牛改良中心，陕西 杨凌 712100)

牛舍是牛生产生活动主要场所，牛舍类型及其环境因素都会间接或直接地影响牛的生产性能[1]。畜舍空气环境中的微生物、有害气体、微粒不仅影响畜禽健康及其生产性能，还能导致气源性传染病的发生和流行，甚至通过气体交换向周围环境散布传播，造成动物源性生物污染，特别是致病菌和选择性致病菌，还可对养殖人员及周围居民的健康构成威胁，甚至空气中高浓度的非致病菌，也会对畜体或人体产生免疫抑制[2]。目前，我国肉牛舍空气质量监控体系还不够完善，国内关于不同建筑类型肉牛舍春季空气质量的研究也相对较少。肉牛舍实际生中的空气质量状况、存在的问题和是否能够很好的满足肉牛生长育肥需求等问题尚不明确[3]。国内外关于牛场空气中微生物和有害气体的研究多集中在奶牛舍[4-8]。

为了对陕西关中地区春季肉牛舍内外空气质量进行观测分析，本试验对当地牛舍分别为半开放式、全开放式和全封闭式的3种肉牛养殖场的细菌、真菌、二氧化碳(CO2)、氨气(NH3)、硫化氢(H2S)等主要指标进行现场监测与采样，将所得到的数据进行分析，从而对肉牛舍内外环境状况做出客观评价，也为肉牛的养殖环境改善以及疾病预防提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验动物

选择陕西关中地区西部3个具有代表性建筑类型的肉牛场。分别为西北农林科技大学肉牛良繁场(半开放式牛舍)、陕西秦川牛业有限公司(开放式牛舍)和陕西省秦川牛保种场(封闭式牛舍)。每个肉牛场选取具有代表性的一个肉牛舍进行测定，舍内畜栏排列方式均为双列对头式，粪便清理方式均为干清，每天清理2次，早晚各1次，消毒情况均为1个月1次。测定肉牛舍建筑特点见表1。

表1 测定牛舍的建筑特点

1.2 试验方法

试验安排在春季(3—4月)对3种肉牛舍内外空气中的细菌、真菌数量进行检测，同时对舍内外空气中的氨气(NH3)、硫化氢(H2S)、二氧化碳(CO2)进行测定，以及对舍内外温度、湿度进行实时观测。每个牛场测定时的天气都选择为晴天。

试验中，牛舍内和舍外空气中细菌与真菌的检测采用均匀布点的原则，在同一水平高度上放置，舍内均匀放置5个点，运动场放置2个点、净道放置3个点、对于有凉棚的牛舍再在凉棚处放置2个点、上风向5 m处与50 m处各放置1个点、下风向相同。微生物培养基分为普通牛肉膏琼脂培养基(用来培养细菌)与马铃薯选择培养基(用来培养真菌)。检测方法采用自然沉降法，马铃薯选择培养基暴露于空气中5 min，普通牛肉膏琼脂培养基暴露于空气中10 min，采样时间为早上7：00—9:00，中午12:00—14:00，下午17:00—19:00，分3次采样。采完样后将普通牛肉膏琼脂培养基放入37 ℃的恒温培养箱中培养24～48 h后进行菌落计数，将马铃薯选择培养基放入25 ℃的恒温培养箱中培养3～5 d后进行菌落计数。

试验中，牛舍内和舍外空气中的氨气(NH3)、硫化氢(H2S)、二氧化碳(CO2)测定也采用均匀布点原则，牛舍内布置5～8个点，运动场3个点，舍间(相邻两栋牛舍之间的空间)和场中(场内的净道)分别布置2个点，每个点测量3次后取平均值。其中，氨气与硫化氢的测定使用便携式气体测定仪，二氧化碳的测定采用容量滴定法。测定时间为早上7:00，中午12:00，下午17:00。

1.3 数据处理

运用Excel 2010软件进行图形绘制，用SPSS(Standard Version 19.0，SPSS Inc.)统计软件对数据进行方差和相关分析。

2 结果与分析

2.1 不同建筑类型肉牛场舍内外空气中的细菌含量变化

不同建筑类型牛场舍内外空气中细菌的含量见图1～3。从舍内空气细菌含量可知，封闭式牛舍与全开放牛舍之间差异显著，半开放式牛舍与全封闭式牛舍差异不显著，且细菌含量低于封闭式牛舍；从运动场空气细菌含量可知，封闭式牛舍与全开放式牛舍之间差异显著，半开放式牛舍与全开放式牛舍之间差异不显著；从净道、上风向和下风向的空气细菌含量可知，该3个测量点的细菌含量在3种牛舍之间差异不显著，但3种牛舍下风向细菌含量均略高于上风向。

注:同一测量地点小写字母不同者为差异显著(P<0.05)，大写字母不同者为差异极显著(P<0.01)。下同。

图1半开放式的肉牛场不同时间段牛舍内外空气中的细菌数量

图2 开放式的肉牛场不同时间段牛舍内外空气中细菌含量

图3 封闭式的肉牛场不同时间段牛舍内外细菌数量

不同时间段的检测结果表明，半开放式牛舍运动场早上和中午的细菌含量差异显著(P<0.05)，其他检测点在不同时间段的细菌含量差异均不显著(P>0.05)。

2.2 不同建筑类型肉牛场舍内外空气中的真菌含量变化

不同建筑类型肉牛场舍内外真菌含量见图4～6。从舍内空气真菌含量可知，封闭式牛舍与全开放牛舍之间差异显著，半开放式牛舍与全封闭式牛舍差异不显著，且真菌含量低于封闭式牛舍；从运动场空气真菌含量可知，封闭式牛舍与半开放式牛舍之间差异显著，半开放式牛舍与全开放式牛舍之间差异不显著；从净道空气真菌含量可知，半开放式牛舍显著高于其他两种牛舍，但封闭式牛舍与全开放式牛舍差异不显著；从上风向和下风向的空气真菌含量可知，该3个测量点的真菌含量在3种牛舍之间差异不显著，但3种牛舍下风向真菌含量均略高于上风向。

不同时间段的检测结果表明，半开放式牛舍运动场中午的真菌含量与早上和下午差异显著(P<0.05)，早上和下午差异不显著(P>0.05)；全开放牛舍舍内早上和中午的真菌含量差异显著(P<0.05)，其他检测点在不同时间段的真菌含量差异均不显著(P>0.05)。

图4 半开放式式的肉牛场不同时间段牛舍内外真菌含量

图5 开放式的肉牛场不同时间段肉牛场牛舍内外真菌含量

2.3 不同建筑类型肉牛场舍内外空气中的NH3含量变化

不同建筑类型牛场舍内外氨气的浓度见图7。半开放式牛舍内、外不同时间段的氨气浓度差异不显著(P>0.05)，同一时间段牛舍内、外的NH3含量差异显著(P<0.05)；开放式牛舍内、外不同时间段的NH3含量差异不显著(P>0.05)，同一时间段，牛舍内、外的NH3含量差异显著(P<0.05)；封闭式牛舍内、外不同时间段的NH3含量差异不显著(P>0.05)，同一时间段牛舍内、外的NH3含量差异极显著(P<0.01)。封闭式牛舍内的NH3含量在不同时间段均显著高于其他牛舍，封闭式牛舍外的NH3含量在不同时段与其他牛舍差异不显著。

图7 不同建筑类型肉牛场舍内外空气中NH3含量变化

2.4 不同建筑类型肉牛场舍内外空气中H2S含量变化

在整个试验过程中，3种牛舍均未检测到硫化氢。可能是因为牛舍中的粪便清理工作是每天2次，牛舍中较为干净，同时也与杨凌地区春季的温度不是很高有关。

2.5 不同建筑类型肉牛场舍内外空气中CO2含量变化

由牛舍空气中CO2含量检测结果可知(见图8)，3种牛舍在不同时间段空气中CO2含量差异均不显著(P>0.05)。

图8 不同建筑类型肉牛场舍内外空气中CO2含量变化

2.6 春季不同肉牛场舍内外温度、湿度的变化规律

由牛舍的温度检测结果(图9)可知，3种牛舍在不同时间段舍外温度差异不显著(P>0.05)，封闭式牛舍在不同时段舍内温度均略高于其他牛舍，且封闭式牛舍在中午和下午时段舍内温度显著高于舍外温度(P<0.05)，其他牛舍在不同时间段舍内、舍外温度差异不显著(P>0.05)。

根据牛舍湿度检测结果(图10)可知，半开放式牛舍与全开放牛舍在不同时间段舍内外湿度差异不显著(P>0.05)，封闭式牛舍在早上和中午时段舍内湿度显著高于舍外湿度(P<0.05)。

图9 不同建筑类型肉牛场舍内外的温度变化

图10 不同建筑类型肉牛场舍内外的相对湿度

3 讨 论

3.1 牛舍内的微生物

3.1.1 牛舍内的细菌 根据检测结果可知，各牛舍空气细菌含量均未超出国家标准(20×103个/m3，NY/T 388—1999)[33]。各牛舍内的细菌数量均高于舍外，并且封闭式牛舍细菌含量显著高于其他牛舍，其主要原因是舍内较舍外,或封闭式牛舍较其他牛舍环境潮湿、空气流通差、饲料粉尘多，更利于细菌滋生繁殖；半开放式牛舍运动场细菌数量显著高于其他牛舍，其主要原因是半开放牛舍运动场较其他牛舍运动场堆积排泄物过多、面积较全开放式牛舍运动场相对狭小，为细菌滋生繁殖创造了良好条件；各牛舍下风向细菌含量均略高于上风向，原因是各牛舍内的细菌附着在饲料粉尘、微粒上流通至下风向，导致细菌含量增高；半开放式牛舍运动场早上和中午的细菌含量差异显著，其原因是中午温度升高，加快了空气流动和粉尘漂浮导致细菌快速传播繁殖。

金兰梅等[10]研究表明，在不同乳牛舍内空气中，舍内细菌数量最高可达33.8×103CFU/m3，高于本次对3种肉牛舍的检测。国外的研究表明，散栏奶牛舍空气中的细菌数量约为102～103CFU/m3，本次试验研究所得的值略高于其结果。这些结果均表明肉牛舍的细菌含量得到了有效控制，这不仅与肉牛场的设计与建设有关，也与近年来越来越先进的牛舍管理有着密不可分的关系。尽管这样，肉牛舍的空气环境仍需要得到重视，否则肉牛长期生活在含大量细菌的空间，疾病的发生和传播难以避免，当然其发病程度不仅取决于细菌数量，与细菌的致病性也有一定的关系，这有待于进一步研究。

3.1.2 牛舍内的真菌 在3种牛舍中，舍内与舍外的真菌含量差异均显著，且舍内的真菌含量均高于舍外，尤其是在封闭式牛舍中，舍内的真菌含量显著高于舍外，由于真菌更适宜在潮湿的环境中生长繁殖，而舍内较舍外或封闭式牛舍较其他牛舍环境湿度大、空气流通差，这正是造成以上真菌含量差异的主要原因。在运动场中，封闭式牛舍与半开放式牛舍真菌含量差异显著，且半开放牛舍真菌含量大于封闭式牛舍，原因是所测半开放牛舍运动场面积相对狭小，且排泄物处理不及时，导致真菌大量繁殖、扩散。3种牛舍下风向真菌含量均略高于上风向，原因是空气中的真菌经常附着在粪渣、饲料颗粒等尘粒上，在空气的流通过程中被携带至下风向处，导致真菌含量增高。

除此之外，在通风情况不好的牛舍中，舍内会有大量的尘粒长期漂浮并聚集在舍内上空，如果舍顶和墙壁上设有通风口，通过舍内外的空气流动，携带微生物的尘粒或水汽等很容易从通风口排出。但是目前大部分肉牛舍结构简单，缺乏进气、排气口的设置，有的牛舍即使有通风口，也经常因为通风口的尺寸不合理和位置的不合适，难以达到通风换气的目的。

3.2 牛舍内的有害气体

不同建筑类型，不同时间段的肉牛舍内外空气中的二氧化碳浓度、氨气浓度、硫化氢浓度等环境因素呈现出各自不同的分布及变化规律。

3.2.1 牛舍内的氨气 在春季，全开放式牛舍和半开放式牛舍敞开空间虽然较大，但是舍内是肉牛的主要进食场所，在进食过程中容易产生大量的氨气，所以舍内和舍外的氨气含量差异显著(P<0.05)，但是封闭式牛舍由于封闭程度较高，舍内有害气体向外扩散速度较慢，导致舍内氨气含量高于舍外，差异极显著(P<0.01)。综合两种试验结果来看，由于所测封闭式牛舍通风设施简陋，缺乏进气口、排气口的设置，仅仅靠自然通风，换气量远远达不到肉牛的需求，结果造成舍内有害气体聚集。相比于半开放式牛舍，其顶部具有风扇，和换气通道，底部也具有换气口，通风效果较好，所以舍内氨气含量相对封闭牛舍较低。在试验期间，氨气的浓度在0.1～1.4 mg/m3变化。试验测定结果显示，试验中的3种牛舍中的氨气浓度都远远低于国家规定，主要原因是所测定的牛舍均是采取一天一清或一天两清，清理粪便较为及时，以及空气流通较好。其中封闭式牛舍的氨气含量比其他两种牛舍都高，是因为其设计不合理，通风采用自然通风，导致产生的氨气不能及时散发到空气中。

3.2.2 牛舍内的二氧化碳 除了舍内氨气浓度影响牛舍空气质量外，高浓度的二氧化碳同样也会威胁肉牛的健康，作为呼吸代谢产物，二氧化碳的释放量主要取决于机体本身，通风不良的牛舍，二氧化碳大量聚集，造成舍内缺氧和空气污浊。从实际试验结果得知，春季各牛舍的二氧化碳含量均没有超过国家标准，且舍内外二氧化碳含量差异不显著。

3.2.3 牛舍内的硫化氢 硫化氢是畜舍内有机厌氧物分解产生的。肉牛长期生活在低浓度的硫化氢环境中会出现生长缓慢甚至中毒现象。饲养人员长期接触硫化氢也会引起头痛、恶心、心跳缓慢、组织缺氧和肺水肿等。我国劳动卫生标准中明确规定空气中的硫化氢含量不得超过5.6 mg/m3，畜舍内空气中硫化氢含量最高不得超过10 mg/m3。整个试验期间检测的牛舍硫化氢浓度为0,原因是畜舍内的春季舍内温度不高，粪便清理较为及时。

3.3 牛舍的温度、湿度

封闭式牛舍内的温度、湿度均显著高于舍外，由于封闭式牛舍内通风效果不良，肉牛呼吸、排泄、运动产生的水汽、热量难以散发出去，是造成此现象的主要原因。

4 结 论

整个测试期间试验牛舍的NH3浓度、H2S浓度、CO2浓度、温度、湿度均在畜禽场环境质量标准允许范围内，而细菌与真菌在部分时间和地点超标。采取单一的预防措施很难达到减少细菌与真菌含量的目的，必须从牛舍设计、生产管理等多方面入手，采取综合性措施，确保肉牛健康，提高肉牛生产性能。首先要从生产管理方面入手，及时清除粪便污水，其次要配备合理的通风系统和制定适宜的通风换气制度，增加消毒次数，以减少由病原性微生物引起的疾病。