蛋鸡舍有害气体监测技术研究进展

韩昆鹏 杨凌卞红春陈静华顾海洋

蛋鸡舍有害气体监测技术研究进展

韩昆鹏①杨凌①卞红春①陈静华①顾海洋②

（①江苏省盐城市畜牧兽医站 224002 ②江苏省盐城市响水县畜禽改良站）

有害气体是影响蛋鸡舍环境水平的重要环境参数之一，主要包括氨气、硫化氢、二氧化碳等有害气体。蛋鸡舍环境控制的优劣直接影响蛋鸡的生产性能和鸡群健康水平，蛋鸡鸡舍环境的精准控制依赖于鸡舍环境参数的有效监测与科学评价，蛋鸡鸡舍有害气体监测技术的发展对实现蛋鸡舍环境的精准控制具有重要意义。文章从蛋鸡舍内有害气体的产生及危害、蛋鸡舍有害气体监测技术的发展与应用、现代化蛋鸡舍环境监测技术研究进展三个方面进行了综述。

近年来，随着我国蛋鸡养殖向规模化、集约化、机械化发展，蛋鸡产业在品种、疾病控制技术和饲料研究方面发展迅速，但在养殖环境监测与控制方面还与发达国家有很大差距[1,2]。畜禽30%~40%的生产力水平由所处的环境决定，蛋鸡舍环境水平的优劣直接影响蛋鸡的生产性能和鸡群健康水平[3,4]。蛋鸡舍有害气体浓度是重要的环境参数之一，主要包括氨气、硫化氢、二氧化碳等有害气体，其中氨气对鸡危害最大，硫化氢气体毒性最强。蛋鸡舍环境的精准控制依赖于蛋鸡舍环境参数的有效监测与科学评价，因此蛋鸡舍有害气体监测技术的发展对实现蛋鸡舍环境的精准控制具有重要意义[4-6]。本文从蛋鸡舍内有害气体的产生及危害、蛋鸡舍有害气体监测技术的发展与应用、现代化蛋鸡舍环境监测技术研究进展三个方面进行了综述。

1 蛋鸡舍内有害气体的产生及危害

1.1 氨气 蛋鸡舍内氨气主要由鸡体肠胃消化，以及粪便、饲料残渣、病死鸡、粘连笼具和地面的破损鸡蛋等有机物被细菌分解产生，是一种具有强烈刺激性臭味的气体[7]。氨气浓度越高、作用时间越长，对鸡呼吸道黏膜、眼结膜和眼角膜刺激与损害越严重。长期高浓度氨气刺激，可引起鸡群采食量和产蛋性能下降，对疾病抵抗力降低，使鸡群发生鸡眼结膜炎、眼角膜炎、呼吸系统病和大肠杆菌病等疾病[8]。赫仁英等[9]人设计了三个不同NH3浓度的环境，NH3浓度分别为0、50、100mg/kg，研究NH3浓度对蛋鸡的生产性能与鸡蛋质量的研宄，最后得出当NH3浓度为1000mg/kg时，会严重导致蛋鸡的产蛋效率与产蛋质量下降。一般情况下，成年蛋鸡舍内NH3浓度日均值要求不高于15mg/m3的标准[10]。

1.2 硫化氢 硫化氢是一种无色、易挥发、具有腐败臭鸡蛋气味的毒性气体，主要由蛋鸡舍内粪便、饲料残渣、粘连笼具和地面的破损鸡蛋等含硫有机物，在厌氧条件下经微生物分解产生[11]。硫化氢浓度较高时，对蛋鸡中枢神经有抑制作用，表现为中枢神经系统症状和呼吸系统症状；浓度相对较低时，对黏膜有明显刺激作用，使鸡群抗病力和产蛋率下降，并易诱发结膜炎等疾病[12]。王世鹏[13]研究表明，H2S毒性很强，主要刺激家禽呼吸系统及黏膜，禽舍中H2S浓度大于6.6mg/ m3时，家禽易流泪，咽部不适，会发生气管炎、鼻炎、肺水肿等。成年蛋鸡舍内硫化氢浓度日均值不应超过10mg/m3的标准[10]。

1.3 二氧化碳 二氧化碳本身是一种无味、无刺激性和毒性气体，主要由鸡群新陈代谢呼吸排出产生，鸡粪经微生物氧化分解也可产生部分二氧化碳。蛋鸡舍二氧化碳浓度过高，即可造成鸡舍氧气浓度过低，导致鸡群因缺氧引起慢性毒害作用，抗病力和产蛋率下降，并易诱发结膜炎等疾病。张英[14]研宄认为二氧化碳浓度偏高会显著降低蛋鸡的产蛋率、饲料转化率以及蛋品质。成年蛋鸡舍内二氧化碳浓度日均值不应超过1500mg/m3的标准[10]。

2 蛋鸡舍有害气体监测技术的发展与应用

（1）针对鸡舍的环境监测研究最早从上世纪70年代开始，早期的蛋鸡舍内有害气体的测定一般通过人工采样、化学检测法来检测，比如使用纳氏比色法测定氨气的浓度，硫化氢(H2S)采用聚乙烯醇磷酸铵吸收-亚甲基比色法，气象色谱或者红外光谱法测定二氧化碳的含量，这些方法的操作步骤繁琐，单一数值受人为因素影响较大，测定的均值不合理，耗时较长[10,15-16]。（2）随着测定技术的发展，逐渐开始出现各种组合式的仪器仪表，实现对鸡舍环境参数的采集、记录和分析。张英等[17]利用ZG106型二氧化碳检测仪、四合一气体检测仪SK04、等便携式有害气体参数检测仪，开展了冬季不同类型蛋鸡舍有害气体等环境参数变化特点研究。吴俊峰等[18]李用氨气气体检测管、二氧化碳浓度测定仪分别对密闭式蛋鸡舍内9个位置和鸡舍外氨气、CO2进行测定，分析了舍内主要NH3、CO2等有害气体在不同时间点及在不同位置处的变化，以及对初产蛋鸡生产性能和蛋品质的影响。杨景晁[19]等利用DL-11型便携式畜禽环境动态监测仪对网上平养育雏鸡舍前端和后端有害气体指标持续监测，分析了不同周龄不同位置的有害气体分布规律。王强等[20]采用QRAE Plus(PGM-2000)复合式气体检测仪测定鸡舍内氨气、硫化氢和氧气等环境参数，分析了不同清粪模式对鸡舍环境质量及鸡粪成分的影响。赵宇等[21]利用DL-31有害气体检测仪对不同通风模式的蛋鸡舍有害气体等环境参数进行24h的连续不断监测，分析了其对蛋鸡生产性能的影响，确定适合蛋鸡生产的通风模式。匡伟等[22]采用GD2000-M4泵吸式复合气体检测仪测定层叠式笼养蛋鸡舍内氨气、硫化氢和氧气等环境参数，并对环境参数分布规律进行了分析。李福伟等[23]利用DL-11便携式畜禽环境动态监测仪研究层叠式笼养蛋鸡舍内不同位置的氨气、二氧化碳等环境参数变化规律，试验通过对层叠式笼养蛋鸡舍前端和后端环境指标的持续监测，分析不同位置、不同季节有害气体、粉尘浓度差异及分布规律。（3）便携式仪表环境参数检测方法与传统的化学检测法相比，具有使用方便、快捷、技术难度要求低等优点，目前在中小规模畜禽养殖场中普遍应用，但其在操作过程中会不可避免的移动或抖动，仪器的敏感度也不高，影响测试数据的准确性；监测连续性不强，不能自动根据环境参数调整舍内环控设备，难以满足现代化鸡舍环境监测需求。

3 现代化蛋鸡舍环境监测技术研究进展

（1）国外在上世纪80代以后，随着嵌入式技术、网络通信技术和计算机技术在养殖业中迅速的快速应用，环境控制设备发展迅速，采用无线传感网络的现代化畜禽舍环境监测技术逐渐被推广，国外的一些厂家已可以向养殖户提供成熟的环境调控集群监测控制系统[24-26]，产品实现了系统化、网络化和无线通信化。目前，现代化畜禽舍环境监测系统中家禽舍内有害气体等环境参数主要通过传感器监测，舍内环境数据利用ZigBee等短距离无线通信技术和无线传输模块传到上位机，实现实时监测，当采集到的环境参数数据高于预设值的值时，利用单片机和PLC为控制核心调节风扇和灯具等环控设备[27, 28]。除此之外，以FPGA为控制核心，利用KingView软件为开发平台的舍内环境参数监测系统，可实现舍内环境数据无线传输及报警，同时实现舍内环境参数查询及控制[29]；Arduino和网络监控技术相结合可实现对禽舍的环境参数自动监测和控制[30]。（2）近十几年来，现代化畜禽舍环境监控系统引入我国，目前已成为国内畜禽养殖领域研究的重点。刘焕平等[31]从封闭式蛋鸡舍的实际需求出发，基于GSM TC35i模块和STC系列单片机设计了一套使用成本低、保密性能高的封闭式蛋鸡舍远程环境监控系统，实现了蛋鸡舍环境参数采集、远程信息传输等功能。曹元军等[32]运用无线传感技术和物联网技术，开发了封闭式鸡舍环境因子监测与控制系统，控制部分基于组态软件和PLC开启执行设备，能有效地监测鸡舍温度、CO2浓度、NH3浓度等环境因子，而且对超过阈值的环境因子能够自动启动湿帘、风机等设备，调节鸡舍饲养环境。张书涛等[33]人提出了一种分布式无线禽舍环境监控系统，系统综合了嵌入式技术、无线射频通讯技术、GPRS技术和传感器技术，对禽舍多种环境参数进行多点同步连续远程监测，并能根据设定的逻辑和环境阈值自动地控制环境调控设备，将禽舍环境参数控制在设定的范围。吴林华[16]结合嵌入式技术、可视化应用软件开发技术、计算机网络通信技术等设计了一套基于RS485和以太网的鸡舍粉尘环境监测系统,实现对鸡舍中环境参数的实时监测和管理，并兼顾局域网访问和远程访问的监测需求。唐洪希[34]设计了一套应用于禽舍环境的自动监控系统,该系统采用ZigBee技术实现对禽舍环境参数的无线传输，在对环境参数进行分析的基础上设计智能模糊控制系统对各执行装置进行实时控制，可有效控制舍内环境。（3）现代化蛋鸡舍环境监测技术具有使用便捷、准确性高、布点合理、监测连续性强、自动化程度高等优点，通过系统化设计可以实现对鸡舍环境的自动化控制。目前在大规模蛋鸡养殖场中普遍应用，但现代化环境监测设备投资成本较高，设备维护保养难度大，对操作人员技术水平有严格的要求。

4 展望

目前在蛋鸡舍环境监测技术研究方面国内的技术创新能力正逐步加强，技术储备和潜力较大，但国产环境监测设备自动化和智能化程度还相对较低，高端环境监测设备偏少，无法解决养殖场环境管理和影响因子之间的结合问题，对于发挥蛋鸡最佳生产性能尚存在一定的影响。因此，提高环境监测技术自主创新能力，设计一套成本低、智能化程度高、操作简单的现代化蛋鸡舍环境监测设备，实现对蛋鸡舍多种环境参数进行同时、长期的监测，是当前十分迫切的任务。

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（2020–03–16）

江苏现代农业产业技术体系建设项目资金资助(项目编号JATS[2019]213、JATS[2019]230)

S851.2+4

A

1007-1733(2020)06-0082-04