气象学课件 北方牧区畜舍冬季小气候研究（修改稿）3

收稿日期：2002－08－16*国家重点基础研究发展规划“973”项目（G2000018606）资助；国家“十五”重点攻关课题（2001BA508D12）资助。北方农牧交错带牧区畜舍冬季小气候研究摘要：对北方农牧交错带的无供暖羊舍进行了小气候观测分析。羊舍内地面温度日变化平稳，在0℃～2.5℃之间，归牧卧盘时，即20:00h至第2天8:00h，地面温度比羊圈和野外都增加11℃左右，使羊体与地面热交换大为减少；在0.30m羊的生活高度，归牧后羊舍比羊圈温度高10℃以上，舍内温度基本在-2℃左右，1.50m高度舍内温度维持在0℃左右；舍内相对湿度为58%，基本上达到了羊舍的温度标准。羊圈几乎没有保温效果，但有一定的防风效果，羊圈可以使0.30m高度风速减低1m﹒s-1左右。关键词：北方农牧交错带羊舍小气候ObservationsandanalysisofmicroclimatelivestockhouseinwinterinpasturingareaofnorthernecotoneLVYu-hua(BeijingAgriculturalUniversity,Beijing100094)GAIYu(InnerMongoliaAutonomousRegionAbstractThemicroclimateofthesheep-raisinghouseinnorthernecotonewasobservedinwinter.Itwasfoundthatthesurfacetemperaturesinunheatedhousewere0℃～2.5℃.Thesheep-raisinghouseincreasesare11℃higherthanthesheeppenandthoseoutsideat20.00p.m~8.00a.m.Atthelevelof0.30m,theairtemperatureinhousewas-2℃whichincreasesare10℃higherthanthesheeppenandthoseoutside,therelativehumidityinitwas58%.Thetemperatureinunheatedsheep-raisinghousehasanenlargeddensitycanreach0℃atKeywords:Northernecotone;Sheep-raisinghouse;Microclimate北方农牧交错带牧区畜牧业由放牧畜牧业和农畜饲养业组成，牧草的供给和牲畜的需求间存在着严重的季节性不平衡，家畜的营养需要具有常年稳定性，牧草生长则具有明显季节性。由于资源的不合理利用，对天然草地的利用不分季节全年放牧，牧草年年遭受牲畜啃食、践踏，加上超载过牧造成草地退化和沙化[1]。牲畜由于在寒冷季节牧草数量下降和营养物质损失，加上圈舍条件差，使放牧牲畜饥寒交迫，体重出现明显季节变化。冬季风冷胁迫为年内最强时段，放牧绵羊掉膘明显，体重下降，至4月底达到全年最低值，仅为秋末冬初的75％～80%[2]。逐渐推广舍饲、全面推进退化草地封育，发展高效畜牧业是抑制生态环境恶化和实现畜牧业可持续发展的途径。研究畜舍的小气候状况，进行小气候试验观测，获得畜舍的小气候观测数据，可为合理的畜舍设计提供依据，从而为推广舍饲，实现退化草地封育服务。研究区域概况与方法北方农牧交错带冬季寒冷漫长，寒潮和强冷空气活动频繁，冬春季节多大风，而且降雪过多，常出现白灾。据内蒙古常规气象观测资料，北方农牧交错带内蒙古段1月份平均气温大部分在-10℃以下：大兴安岭北端1月平均气温在-30℃以下，呼伦贝尔盟、兴安盟、锡林郭勒盟、通辽市、赤峰市的丘陵山区1月平均气温为-16℃～-28℃，乌兰察布盟、巴彦淖尔盟1月平均气温为-12℃～-16℃；低温持续时间长：内蒙古中东部地区小于-10℃的时段有81d～136d；寒潮和强冷空气活动每年以10月和4月份较多，其特点是大风和剧烈降温，降温幅度一般为12℃～14℃，个别时候或个别地方降温幅度可达18℃以上，中东部地区每年发生寒潮6次～10次，强冷空气每隔5d～7d出现1次；年平均风速3m﹒s-1，并自东向西增大，中西部地区8级以上大风日数每年达到55d～85d，并多在冬春季节；内蒙古中东部地区白灾发生期（积雪初、终期日数）多年平均在170d以上。风寒加速了畜体散热，从而加大能量消耗，强烈的大风、降温使羊群上垛压死或流产，同时积雪掩埋草场，造成家畜采食困难而掉膘或者流产，甚至冻饿而死。试验点位于内蒙古锡林浩特市东25km处。家畜棚圈排水良好，通风干燥，避风向阳。羊舍南北宽5.00m，东西长8.00m，前后墙高1.60m，屋脊高3.00m，0.24m砖墙，羊舍舍顶0.20m草泥挂瓦，羊舍两侧距地面0.60m和1.10m共安装4个直接进风口，可随时关闭。羊圈南北宽8.00m，东西长25.00m，围墙高1.30m。羊舍和羊圈地面均有0.30m厚的羊粪。在羊舍、羊圈中心、野外空旷地用通风干湿表测量1.50m、0.30m空气温度、相对湿度；地温表和最高温度表、最低温度表测定地面温度和最高温度、最低温度；轻便风速表测量羊圈和野外空旷地1.50m、0.30m的风速；自记温度计、自记湿度计及小气候仪观测舍内1.50m、0.30m温度、湿度作为参照。从8.00h开始，每隔3小时正点观测，2月26日寒潮到来时开始观测，共观测15d。试验动物为健康无病45kg左右体重的本地绵羊40只，于试验前15d放入相应观测羊舍、羊圈，以适应环境。饲养管理完全依照当地放牧畜牧业特点，白天出牧，晚上归牧，回到舍内或圈内卧盘休息。结果与分析羊舍、羊圈地面的增温、保温效果因为羊晚上直接在地面卧盘休息，如果地面温度低，羊在卧盘时与地面进行热交换，消耗羊体能量。地面温度越低，直接热交换越多，因此羊舍、圈的地面保温比一般家畜更重要。图1为地面温度日变化比较。由图1可见，羊圈内与野外的地面温度变化趋势相同，数值相差不大。羊舍内地面温度日变化相当平稳，在0℃～2.5℃之间，归牧卧盘时，即20.00h至第2天8.00h，地面温度增加11℃左右，使羊体与地面热交换大为减少。羊舍、羊圈保温效果羊舍即使在没有羊的情况下也不会与室外气温相同，因为构成羊舍的各种构件具有热阻和热容量，所以羊舍内温度变化与羊圈和野外不同，当羊舍温度只受室外气温和围护结构状况影响时，舍内温度变化振幅较室外小，而且最高温度点、最低温度点都较室外滞后。当舍内有羊时，由于羊与环境的热交换，使舍内温度提高，高密度的饲养对维持温暖的热环境有利。图2为温度日变化比较，由图可见，在0.30m即羊的生活高度，归牧后羊舍比羊圈温度高10℃以上，舍内温度基本在-2℃左右，且变化振幅很小。1.50m舍内温度维持在0℃左右，基本上达到了羊的下限临界温度。在这一温度水平情况下，羊产热量相对较少，主要靠增加或减少散热即可维持体热平衡，此时饲料消耗较少，生产力较高，此羊舍具备了较好的性能。羊圈尽管有羊生活散热，且有羊粪保温，但几乎没有保温效果，与野外具有几乎相同的温度值和变化趋势。羊舍、羊圈的相对湿度由于绵羊喜干燥、忌潮湿，湿度直接影响羊的健康状况，因此调节羊舍湿度是维持羊只健康的一个重要措施。羊舍的主要水汽来源于羊的呼吸和排泄物，一般水汽排出量为每只60g·h-1，约为马和牛的1/6[3]。且羊粪干燥，含水量少，故表面水分蒸发较少，不易导致潮湿。图3为0.30m、1.50m相对湿度的羊舍与野外日变化比较。羊舍内相对湿度在羊归牧后（即20:00h至第2天8:00h）增大，0.30m和1.50m平均分别达到58%和65%，这是由于呼吸和排泄使湿度增加，羊适宜的相对湿度在60%以下，因此还需加强1.50m左右的通风排湿。羊圈与野外相对湿度数值接近，变化趋势也相同。羊圈的防风效果由前面的分析可知：羊圈的温度和湿度与野外相差无几，但羊体散热是通过辐射、对流、传导、蒸发方式进行的，对流方式是非舍饲羊的最重要散热渠道。因此减小羊生活区风速，就可以减少对流散热，能在一定程度上减少由于风冷引起的能量消耗。图4为0.30m、1.50m高度处羊圈与野外风速日变化比较。在0.30m高度处风速圈内比野外可减少1m·s-1，1.50m高度处风速圈内比野外可减少0.60m·s-1。在没有条件建羊舍的地方，羊圈有防风效果，可减少风冷消耗的能量损失。小结封闭式的无供暖羊舍，地面温度变化平稳，在-2.5～0℃之间，归牧卧盘时即20:00h至第2天8:00h，地面温度比羊圈增加11℃左右；在羊的生活高度大约0.30m处归牧后比羊圈温度高10℃以上，舍内温度可达到-1℃，满足了羊对环境温度的要求[3]；羊舍内相对湿度小于60%，达到卫生学标准[5]。还需加强通风防湿措施研究，因为1.50m处舍内湿度达65%。羊圈几乎没有保温效应，但有一定的防风作用。综上所述，北方农牧交错带的气候及草地资源等自然环境条件制约了畜牧业的发展，该地区普遍使用的羊圈几乎没有保温效果，已不适应畜牧业发展要求。发展设施畜牧业，是家畜防寒安度冬春的必须，又是禁牧封育防治草地退