张掖地区围栏育肥牛场防风墙后不同风速对肉牛场环境及肉牛

张掖地区围栏育肥牛场防风墙后不同风速对肉牛场环境及肉牛生产性能的影响近年来，我国肉牛产业发展迅速。经过将近 30年，我国肉牛产业已形成西北、中原、东北、西南4大产业带，肉牛存栏量、屠宰量和牛肉产量约占全国 90%左右。其中西北地区幅员辽阔，农牧资源丰富，肉牛产业发展潜力大。然而，西北地区冬季大风天气频繁，冷风与低温的条件结合起来，会给牛带来巨大的冷应激，导致牛的健康，生产性能下降，严重影响企业的经济效益。防风墙作为一次性投资设备，具有长期收益，日常维护费用低等优点，减风效果最大可达 80%。因此，围栏育肥牛场可利用防风墙缓解肉牛冷应激，减少冬季牛在围栏育肥牛场的热量损失、提高生产性能、节省饲料成本，可带来良好的经济效益。但目前对于防风墙在肉牛生产中的应用效果研究较少，因此有必要探究防风墙对于提高肉牛生产性能的作用。本试验重点研究防风墙在不同水平遮蔽距离的减风效果以及风速对牛生产性能的影响。 选取初始体重差异不显著的 40头牛随机地平均分布在选定的 4个牛栏中，根据牛栏距防风墙的远近分为2组，测定其日增重。同时根据牛场实际的条件和天气状况布置测点，对测点的风速、温度等其他环境指标和肉牛的产热进行现场实测与计算分析。为其应用效果提供了参考依据。试验材料试验肉牛场处于西北朝向，长 230m、宽400m。分成4个单元，每个单元设置 1道镀铝锌刚性防风墙，长 235m、净高7m。防风墙间距为 100m，设计风压为 0.5KN/m2，预计在 4m的高度范围内，水平距离 100m内风速折减率可达 50%。防风墙面积为 1645m2（未扣除门洞处面积），中间孔φ25mm、两侧孔φ16mm、边缘孔长 30mm、宽14mm，防风墙孔隙率为 30%。防风墙与试验牛场平面图见图 1、图2。图1 防风墙现场图（正视图）图2 围栏育肥牛场总平面图牛栏对年龄、体重相近的西门塔尔杂交牛、安格斯杂交牛进行散栏饲养。选取初始体重差异不显著的 40头牛随机地平均分布在第二排与第四排的九、十列牛栏中，依次表示为牛栏 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，如图 3所示。图3 围栏育肥牛场试验单元平面图注：黑色阴影区表测定风速的牛栏， Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 区域表示测定生产性能与环境指标的牛栏试验日期为 2018年1月27日至2月10日。牛场每个单元内设置 4排牛栏，每排 11列，长18m、宽18m，每个栏位饲养 10头牛。每天 8:00和15:00饲喂，试验期间全天不清粪，肉牛自由采食、饮水采用电加热水槽。试验期间在第二道防风墙后，选择 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 牛栏作为测定牛栏，在 1月27日以及3月4日测定牛的体重，并以此计算肉牛日增重。同时通过牛场各位点风速的对比，分析防风墙的风速折减效果以及风冷效应对肉牛生产性能的影响。试验方法环境指标的测定：测定内容包括温度、风速。风速与温度的测定高度为

1.2m（牛只站立高度），测定时间为风速较大的时间段

15:00-17:30。防风墙高度

7m，记为

H。在中轴线上，测量距防风墙 1H、2H、3H、5H、8H、10H、14H（7m、14m、21m、35m、56m、70m、98m）的风速（此方向为下风向）

，同时以距防风墙中点上风向方向

10H

处的的风速作为参照风速。测点与牛栏的相对位置如图

4所示。图4 布点与牛栏相对位置示意图（俯视图）注：●表示风速测点本论文中，定义：（1）防风墙的风速折减率，见公式（ 1.1）：μ=1-（V监/V对）×100%（1.1）式中：μ——风速折减率（ %），μ越大则减风效果越好V监——监测点风速（m/s）V对——实测点风速（m/s）（2）水平遮蔽距离，见公式（ 1.2）：α=L/H

（1.2）式中：α——水平遮蔽距离，无纲量L——测量点离挡风墙的距离（

m），防风墙前用负值表示H——防风墙高度，本试验中防风墙高

7m日增重的测定：在正式试验开始（

2018年

1月

27日）和结束（

2018年

2月10

日）时，使用电子秤对下午采食后饱腹状态的 40头样本牛的体重进行称量，计算全期增重。试验结果3.1风速折减效果为了便于分析风速折减效果， 在此利用风速较大的 3天（18年2月2日、18年2月4日、18年2月7日）的风速测定结果进行风速折减效果的拟合。结果如图 5所示。实测数据 回归曲线图5 风速折减效果回归曲线得到回归曲线公式，见式（2.1）。32（2.1）μ=0.0006α-0.0146α+0.0761α+0.6003其相关性系数：R2=0.7715根据式（2.1）对其进行数值积分，并将积分结果除以积分区间长度即为积分区间内风速平均折减率，计算得到沿中轴线方向各区段的平均风速折减效果。如表3所示。表3中轴线方向水平遮蔽距离各区段的平均风速折减效果α0~22~44~66~88~1010~1212~14水平遮蔽距离（）风速折减率（μ）66%71%69%62%54%47%43%可以看到，沿着中轴线方向的风速折减率呈现先增加后缓慢降低的趋势。根据表3可知，风速折减最佳区域在2~4倍墙高的范围内，可达70%；在距防风墙6倍墙高后，减风效果下降并趋于平缓，但依旧可以达到65%左右。3.2环境差异分析表4中为试验期间Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 牛栏内的风速差异情况（选取最靠近牛栏的位点进行数据分析）。Ⅰ、Ⅱ牛栏的风速折减率显著高于Ⅲ、Ⅳ牛栏 （P<0.01）。可见，防风墙可有效降低风速。表4风速折减率测定牛栏Ⅰ、ⅡⅢ、Ⅳ风速折减率（μ）82%±44%A70%±57%B注：表中同行不同大写字母表示数据有显著差异（ P＜0.05）。3.3 风冷指数及温度在试验期间，选择在风速较大的 1天（18年2月7日）测量牛场在中轴线方向上各位点在1.2m高度处的温度与风速，按照式 （1.3）计算得出各点风冷指数，结果如表 5所示。表5各布点风冷指数及温度测点α温度（℃）WCI遮蔽距离（）A1-6.7-9.59B2-7.1-9.00C3-7.3-9.54D5-7.3-9.54E8-8.5-12.07F10-8.9-12.84G14-9.1-14.26当天不受防风墙庇护区域的温度为

-9.0℃，与牛栏内温度最高位点

A点相差

2.3℃，而在水平距离

8H（即

E点）之后，牛栏内温度与外界温度差别不大。计算得到当天不受防风墙庇护的墙外风冷指数为

-15.61。根据

WCI

数值可将冷应激程度划分为：轻度冷应激

-25<WCI≤-10；中度冷应激

-45<WCI≤-25；高度冷应激

-59<WCI≤-45；极端冷应激

WCI≤-59。与不受防风墙庇护的区域相比，防风墙后的风冷指数普遍较低。其中，风冷指数差值最大达到

6.61，在

B点达到最小风冷指数值

-9.00。3.4日增重测定结果表6中为试验期间Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ牛栏内肉牛的日增重情况。在肉牛初始体重无显著差异条件下，Ⅰ、Ⅱ牛栏与Ⅲ、Ⅳ牛栏内肉牛的日增重无显著差异（P＞0.05）。表6日增重情况（kg/头）测定牛栏Ⅰ、ⅡⅢ、Ⅳ增重1.47±0.23A1.32±0.36A注：表中同行同大写字母表示数据无显著差异 （P＞0.05）。3.5 热损失计算结果本次试验中，肉牛的平均体重为 480kg，计算得出第一排牛栏到第四排牛栏的肉牛热量损失分别为 44.60、45.02、46.48、46.94MJ/（头·小时）。而在无防风墙遮蔽的情况下，计算得到畜体热量损失为 47.91MJ/（头·小时）。试验结论防风墙的风速折减效果：在水平遮蔽距离

10倍墙高的范围内，

1.2m

的高度处减少

70%左右的风速；最佳风速折减区处于距墙后

2~4倍墙高水平遮蔽距离内，并且在

8倍墙高以内能使风速减少50%；在围栏育肥牛场采用防风墙能提高肉牛体感温度，有利于冬季肉