猪舍环境控制评价指标体系构建与分析——以河北省规模猪场为例

梁 帆，刘振涛

（河北农业大学经济管理学院，河北 保定 071000）

畜牧生产中，品种、饲料、防疫和环境是决定生产效率的主要因素，随着现代化和集约化养猪生产规模的快速扩张，相较于品种、饲料和防疫，猪舍环境对生猪生产效益的影响程度不断加深，环境因素已经在养殖场经济效益中占据相当的比重[1-3]。同时，猪舍环境作为“猪福利”饲养理念的重要方面[4]，对动物福利、猪肉品质和生产效率均有较大影响。因此，养殖场户采取行之有效且水平先进的环境控制措施成为必要手段[5]。

河北省作为养猪大省，各规模猪场已逐渐认识到猪舍环境控制的重要性[6]，并采取一系列环境控制措施对猪舍的温湿度、空气流动及种猪和商品猪光照进行基础控制[7-9]，但对其环境控制效果、设备水平、主要依赖能源等基本情况没有清晰的评价，与先进规模养殖场猪舍的差距尚为模糊。文章通过构建猪舍环境控制水平评价指标体系，依托河北省畜牧总站 2018 年11月对208个规模猪场基本情况调查中环境控制措施部分数据，运用AHP准确测评河北省规模猪场猪舍环境控制效果，全面了解其当前发展程度和存在问题，进而探索提升河北省规模猪场猪舍环控水平和效果的途径。

1 河北省规模猪场猪舍环境控制现状

河北省规模猪场猪舍环境控制现状见表1。

表1 河北省规模猪场猪舍环境控制现状

2 猪舍环境控制水平评价指标体系构建

对猪舍环境控制水平进行评价，首先要根据已有文献和相关领域专家意见建立评价指标体系。目前猪舍环境控制的相关研究倾向于环控目标、环控具体措施和环控系统设计的分析，对于地区性环境控制水平评价和评价指标构建研究较少。《规模猪场环境参数及环境管理》[10]中明确了猪舍温湿度、空气卫生、通风、采光和噪声的适宜范围参数，为本次研究提供了指标评价构建思路和参考标准。宣传忠等[11]选取畜禽舍温度、相对湿度和氨气浓度作为控制对象，建立了适应模糊神经控制算法猪舍环境自动监测和控制系统。杨至辉[12]指出为实现猪舍内环境的控制功能，必然要考虑温度、湿度及通风量三个参数的标准量。谢秋菊等[13]设计包括猪舍内温度、湿度、风速、氨气浓度、二氧化碳浓度和硫化氢浓度的评价指标对猪舍环境进行适宜性模糊综合评价。靳敏等[14]从信息采集、信息传输、信息处理及系统控制四个方面综述了以温度、湿度和有害气体为猪舍环境因子的环境监控系统发展现状。参考已有文献和专家意见，本次研究在考虑数据可获得性和可测量性的基础上，以猪舍环境控制内容的主要内涵和具体方面为指标构建原则，选取温度控制水平、湿度控制水平、通风控制水平和光照控制水平（见图1）作为猪舍环境控制水平的二级评级指标。

图1 猪舍环境控制水平评价指标体系

2.1 温度控制水平

温度控制水平指标主要测量猪舍恒温时长、平均温度及温控过程中采用的设备和依赖能源等方面。衡量温度控制水平最直观的方式就是测算猪舍实际平均温度。北方天气夏冬两季温差较大，北方规模猪场会在夏冬两季采取不同的降温和升温方式，因此采取河北省规模猪场冬夏两季温度作为指标进行分析更为合理[15]。在温度控制过程中，不同规模猪场根据自身需要选用的猪舍降温和保温设备及其主要依赖能源差距较大，影响环境控制效果和水平。

2.2 湿度控制水平

猪舍湿度与温度相互配合，共同发挥作用，影响生猪生产水平[16]。类似于温度控制，湿度控制水平指标用来评价猪舍湿度控制效果和控制设备利用情况。本次研究选取直观表现控制结果的冬夏两季猪舍平均湿度和反应控制过程的湿控设备作为评价猪舍湿度控制水平的子因素。

2.3 通风控制水平

通风控制水平指标的评价参数包括风量风速和通风方式，考虑到风量风速测算需具备专业设备和技术人员，获取难度较大，因此本次研究主要通过对通风方式的评价来考察猪舍通风控制水平，包括自然通风、横向机械通风和纵向机械通风。相对来说，纵向通风方式拥有更好的排污效率[17]，对猪舍类型更为宽容，设备配置和实施方式要求更为严格，配置于全封闭式猪舍效果也更为显著。

2.4 光照控制水平

光照控制水平指标主要是来测量规模猪场猪舍对自然和人工光照的利用时长和分配方式。光环境是猪舍环境的重要组成部分，能够直接或间接影响到生猪的生产性能[18]。猪舍光照适宜时长是8～12 h，而后备、配种妊娠阶段时间要求的光照时间更长。光照控制方式应以自然光照为主，人工光照为辅。为更全面更完整地评价猪舍光照控制水平，本次研究设计了种猪、商品猪的光照时长、方式两种类型和两种方式来进行测算。

3 基于层次分析法（AHP）的猪舍环境控制水平评价

层次分析法（AHP）是指通过对复杂问题、影响因素及其内在关系等进行深入分析，将其各种影响因素划分为相互联系的有序层次，并根据对客观事实的主观判断机构和专家意见，对每个层次的因素指标进行定量描述。而后，利用数学方法计算各个因素指标的相对重要性次序的权重值，并通过一致性检验。本次研究采用AHP方法构建猪舍环境控制水平评价体系，旨在客观评价河北省规模猪场猪舍环境控制水平及措施实施效果，从而为其确立进一步发展目标和方式提供参考。

3.1 构造判断矩阵

根据猪舍环境控制水平评价指标递阶结构，将层级指标之间两两比较，并通过访谈或邮件向16位相关领域的专家和技术人员（表2）发放意见征询表，采用1-9数字及其倒数的9级重要性标度法为猪舍环境控制水平评价指标进行打分，得出反应其重要性关系所需要的5个比较判断矩阵：

表2 咨询专家情况

3.2 确定指标权重

依据构造的判断矩阵A、B1、B2、B3和B4，利用SPSSAU软件中简化和积法计算同层次各要素相对权重，见表3。

表3 猪舍环境控制各指标对总指标的权重

从猪舍环境控制评价指标权重中可以看出，猪舍温度控制相对于其他方面来说更为重要，其次是通风控制。在三级指标中，温度、湿度、通风和光照的实际控制结果对于评价其水平来说更具说服力。同时，在环境控制过程方面还考虑到温湿度控制设备及能源、通风和光照控制方式等因素，虽然权重较低，但是对于具体客观评价猪舍环控水平不可或缺。

3.3 进行一致性检验

通过SPSSAU软件计算出CI值[CI=（最大特征根-n）/（n-1）]；根据判断矩阵阶数查表得到RI值；计算一致性指标CR值（CR=CI/RI）来对所研究评价权重计算结果进行一致性检验。一般情况下，将CR值和临界值0.1作比较，若CR值小于0.1，则判断矩阵满足一致性检验，反之则不具有一致性，应该对判断矩阵进行适当调整之后再次进行分析。从表4一致性检验结果来看，矩阵A、B1、B2、B3和B4的CR值分别是0.043、0.037、0、0.009和0，均小于0.1，说明本次研究判断矩阵满足一致性检验，计算所得权重具有一致性。

表4 一致性检验结果

4 河北省规模猪场猪舍环境控制水平评价

4.1 评价指标计算

由于猪舍环境控制水平评价指标包含定性指标和定量指标，具有一定的模糊性，因此本次研究采用等级评价法来量化。划分为很高、较高、一般、较低、很低5 个等级，具体分值分别为90～100、80～89.9、70～79.9、60～69.9及60分以下[19]。

选取河北省畜牧总站2018 年11月开展的对河北省12个地市208个规模猪场进行的生猪规模养殖场基本情况调研中环境控制措施部分指标和数据作为原始分析数据。将各因素横向分析，得出河北省环控措施实施的基本情况并打分，以此来评价河北省规模猪场猪舍环境控制水平（见表5）。

表5 河北省规模猪场猪舍环境控制水平评价结果

4.2 评价结果分析

河北省规模猪场猪舍环境控制水平评价指数为73.82，可见河北省规模猪场在猪舍环境控制方面采取的一系列措施有一定的效果，但相对来说，具有更大的发展空间。其中4个二级指标评级指数分别是69.37、56.57、88.70和79.38，通风控制和光照控制水平较高，温度控制效果一般，而湿度控制水平最低。同时，由于温度控制指标在总指标中所占权重较大，其重要性更为显著，因此，河北省规模猪场应更侧重于温控技术设备和效果的更新和调控，注重温控带动湿度控制达到适宜度目标。

在温度控制方面，夏季温度指标得分仅为45，主要原因是河北省规模猪场夏季温控设备以冷风机和湿帘水帘为主，通常是两者结合使用，相当于猪场的冷空调，但是湿帘设备对水温、气密性、冷风机功率要求较高，一般只能满足中小型猪舍的需要，难以适用规模大猪舍类型分工明确的现代化猪场。同时，河北省规模猪场猪舍温控能源主要依赖天然气和电能，对于新能源甲醇、醇基或可再生能源生物质和太阳能的运用趋待加强。

湿度控制3个子因素得分均比较低。河北省规模猪场未明确湿度控制的重要性，湿度调控仅仅是其他因素控制的附带结果，湿度控制设备利用率低，没有从设备和效果方面将温湿度控制结合起来，导致将近一半猪场没有达到湿度控制的良好效果。

通风控制指标得分均达到中上游水平。河北省99.04%的规模猪场都采取了机械通风、自然通风或两者相结合的通风方式来控制猪舍空气环境。无论是自然通风还是机械通风，都为实现猪舍通风换气环境控制服务；并且以纵向机械通风方式为主，不仅能够降低自然风压和气压的约束，弥补自然通风和横向机械通风气流不稳定的缺陷，而且使得舍内空气净化和防止污染的效果也更为显著，满足各类型猪舍的通风需求。

光照控制时长得分较高，光照方式得分较低，说明河北省规模猪场猪舍呈现出光照时长安排合理，但方式有待改进的特点。原因是河北省规模猪场种猪猪舍和商品猪猪舍的平均光照时长均处于国家标准规定的适宜范围，且注意到光照对生猪配种相对影响较大，将不同类型猪舍区别对待，适当调高了种猪的光照时间；但是在光照控制方式方面，不仅是种猪还是商品猪，绝大部分规模猪场猪舍只采用自然光照或只采用人工光照方式，不符合光照控制由两种方式相结合的最佳方案要求。另外，还有一小部分猪舍不曾关注光照控制方式问题。由此，河北省规模猪场猪舍光照控制方式趋待引起重视并不断改善。

5 改进建议

5.1 养殖场视角

5.1.1 完善猪舍环境控制制度

从目前的发展情况来看，河北省规模猪场基本都确立了猪舍环境控制制度，但仍存在标准笼统、细节模糊和执行困难等问题。完善猪场环境控制制度，首先，各规模猪场要提高猪舍环控的意识和理念，依据《规模猪场环境参数及环境管理》确立适宜于本猪场猪舍环控的指标参数和具体流程；其次，配置相应设备设施和技术人员，设立专门负责人和负责部门，提高政策执行效力；最后，建立猪舍环境控制监督制度，做好猪舍环境评价和调控反馈工作。在具体执行措施方面，河北省规模猪场应在综合考虑环境因素和猪舍类型的情况下，将重点置于夏季温控、湿度控制和光照方式三方面：取消通风降温方式，建立猪舍蒸发降温系统，实行调整喂养饲料、周围绿化降温及降低饲养密度等措施；以猪舍实际情况为基础，利用加大通风、节制用水、铺撒生石灰、烤干铺板、低温水管等设施设备，重新设计河北省猪舍湿度调控具体方案；确立自然光照为主，人工光照为辅的猪舍光照方式，北方冬季日照时短但强度大，应适当延长自然光照时间，而在夏季要及时转换人工光照，保证猪舍适宜的光照强度和时长。

5.1.2 更新猪舍温湿度控制设备

河北省规模猪场更新猪舍温湿度控制设备，一方面，要摆脱对传统供暖方式的依赖，尤其是成本高污染大的锅炉暖气，选择猪舍采暖新方式：以局部供暖与集中供暖相结合为原则，配置温度调节灵活性较强的空调等设备；或以粪污资源化利用为目的，采用沼气取暖方式调控猪舍温度；或以经济节能、一机多用为宗旨，采取地源热泵实现控温、供水、环保等功能。夏季降温系统建议配备能耗低的中央空调或空调设备，打破以湿帘、水帘降温为主的局面，同时辅之以自然通风、排风扇、粪沟风机等设施，达到降低猪舍温度排放有害气体的目标。另一方面，利用全自动控制系统。无人化饲养管理已成为规模猪场未来发展的必然趋势，智能环控模式是其典型代表。河北省规模猪场可以直接引进智能环控系统，依托互联网、物联网等现代网络技术，对猪舍内温湿度、空气和光照全部进行自动化监控和调整[20]。例如，温湿度超过临界值会自动开启相应设备，避免措施分离时各因素之间相互干扰。但其具有一定的经营规模和资金实力要求，规模猪场需根据当下自身发展需求进行设备配置和安装。

5.1.3 采用温控设备新能源

从温控设备采用的能源分析情况来看，河北省规模猪场呈现出以电能和天然气为主，传统能源运用减少，新能源运用不断增多的发展格局。建议未来河北省规模猪场有意识地转换能源利用方式，在能源选择方面将能够实现粪污资源化利用的生物质能、可再生能源太阳能和清洁环保燃料甲醇、醇基等作为主要依赖能源，实现成本降低、能源节约和环境保护的目的。同时，规模猪场需时刻关注其他新能源的开发和利用情况，与新能源装备研发公司和项目工程进行合作，落实将新能源融合到猪舍环控设备的实践。

5.2 政府视角

河北省规模猪场已经逐渐认识到猪舍环境控制的重要性，并积极引进多种设备和措施实现对猪舍温湿度、通气和光照的调控。但由于新设备和新能源的配置需要高额的成本和与之配套的专业人才，在这些方面，政府作用至关重要。首先，当地政府要结合河北省具体环境特征，完善猪舍环控各指标参数的政策文件，提出猪舍环控的基本原理和具体措施，为地区性猪舍环控指出目标和方向；其次，政府要加强对环控设备配置的政策倾斜和财政支持，尤其是采用新能源设备的猪舍可以适当给予资金奖励，同时简化程序、做好监督工作，并实施追踪反馈资金落实和补助效果。完善设备贷款和保险制度，做好设备运用的后续保障；最后，发挥政府在设备研发公司和规模猪场的中介作用，协助猪场进行环境分析及设备选择。例如，实现自动化管理的智能环控系统在河北省规模猪场的配置率和完全使用率较低，当地政府可在其宣传推广和安装资金方面提供帮助。发挥政府在高等院校、研究院所和规模猪场的中介作用，以政府为连接枢纽，促进综合性技术人员投入猪场指导和环控实践，同时倡导猪场员工进行定期培训，弥补猪场专业技术人才的空缺。