刘天旭，尹 浩，贺腾飞，刘芮兵，陈昭辉
（中国农业大学动物科学技术学院，动物营养学国家重点实验室，北京 100193）
随着经济社会高速发展，我国逐步成为世界前列的牛肉生产和消费大国[1]。据国家肉牛牦牛产业技术体系统计，2020 年我国牛肉进出口贸易量总共约211.84 万t，较2019 年增加45.87 万t，贸易额总计约101.80 亿美元[2-3]。在肉牛育肥过程中，常使用有窗牛舍、半开放牛舍和开放牛舍3 种类型，其中，有窗牛舍结构较为严密，需精确考虑通风量和通风时间，在寒冷季节大量通风不利于保温，反之不利于排出有害气体；
开放牛舍只有一侧有墙，设有顶棚和运动场，造价经济，采光良好，保暖性差，空气质量与舍外相近[4]。
Andric 等[5]研究发现，环境因素很大程度影响动物的生长性能。畜舍环境会直接影响肉牛的育肥效果，恶劣的环境会让肉牛成长减缓，降低肉牛免疫力，甚至引发疾病[6]。肉牛生长受环境温湿度和风速等综合环境因素影响，只有牛体产热、散热平衡才能保障其生长性能[7]。空气湿度会影响体牛体表水分蒸发，干扰体热调节[8]。同时，NH3与CO2等有害气体作为畜舍内主要的应激源和污染物，也会引起肉牛食欲不振、生产降低，甚至导致疾病发生[9]。与有窗舍相比，开放舍能够提升空气质量，但由于温度低和风速大等原因，也会导致牛的体感温度下降，导致肉牛生长性能和效率降低[10]。因此，本试验旨在探究与有窗牛舍相比，采用开放牛舍育肥对肉牛的生长性能和建设投入的影响，为冬季新疆伊犁地区肉牛育肥模式优化方案提供参考。
1.1 试验地点概况 试验开展于新疆伊犁州创锦犇牛牧业牛场，试验时间为2019 年12 月1 日—2019 年12 月14 日。伊犁哈萨克自治州察布查尔锡伯自治县位于新疆西北部，地跨温带大陆性气候和高山气候类型，气候湿润温和，年均降水量222 mm，年均温度7.9℃，适宜农牧生产。
1.2 试验动物与饲养管理 选取30 头7 月龄左右的西门塔尔牛，随机分为有窗牛舍饲养和开放牛舍饲养2 个处理，每个处理15 头牛分3 个重复，每个处理3 个重复，每个重复5 头饲养于同一栏中，饲养密度约为9.36 m²/头。有窗牛舍初始平均体重为（246.8±23.2）kg，开放牛舍初始平均体重为（245.9±13.9）kg。每日09:30、15:30给料，日粮饲喂方式及配比组成一致（表1），每日供水时间为13:00—13:30。试验周期为14 d。
表1 日粮组成及营养水平（干物质基础）
1.3 检测指标与方法
1.3.1 环境指标 温湿度自动记录仪分别在有窗牛舍（图1）和开放牛舍（图2）设置5 个测试位点。其中有窗牛舍舍内3 个位点、运动场1 个位点、舍外庇荫处1 个位点，开放牛舍舍内4 个位点、运动场1 个位点，自动记录仪每5 min 记录1 次，用于收集24 h 数据。并于每天10:30、15:40、21:00 手动测定不同舍内NH3及CO2浓度，其中，有窗舍内9 个位点、运动场3 个位点，开放舍内9 个位点、运动场3 个位点。试验所用环境指标测定设备如表2 所示。
图1 有窗牛舍测点布置平面图
图2 开放牛舍测点布置平面图
表2 测定项目与使用仪器
1.3.2 生长性能 试验前后对西门塔尔牛晨饲后称重，计算平均日增重。
1.3.3 行为观察 观察牛只分布情况，记录有窗牛舍与开放牛舍舍内舍外的牛只数量；
记录2 种牛舍类型的牛只活动情况，包括站立牛数、躺卧牛数以及走动牛数3项，每种行为超过10 s 则开始记录。每日记录两次，每次15 min，分别为10:00 和16:00。行为判定标准如表3 所示。
表3 行为标准
1.4 统计分析 试验数据由Excel 2019 整理，使用SPSS 21.0 进行独立样本T 检验以及ANOVA 单因素方差分析，结果以平均值± 标准误的方式表示，且以P＜0.05 为各组间差异显著，P＜0.01 为极显著。
2.1 不同类型牛舍对空气温湿度的影响 由表4 可见，开放牛舍内温度与舍外相似，但低于有窗牛舍（P＜0.05）；
牛舍与舍外环境的空气湿度近似，略低于舍外，三者无显著差异。
表4 不同牛舍内外温湿度情况
2.2 不同类型牛舍对CO2含量的影响 由表5、6 可见，开放舍内CO2浓度稍高于舍外（P＞0.05），有窗舍内CO2浓度高于舍外与开放舍（P＜0.05），且下午浓度低于早晚（P＜0.01）。
表5 不同牛舍内外CO2 浓度 mg/m3
表6 不同时间牛舍内外CO2 浓度 mg/m3
2.3 不同类型牛舍对NH3含量的影响 由表7、8 可见，开放舍内NH3浓度稍高于舍外（P＞0.05），有窗舍内NH3浓度均高于舍外与开放舍（P＜0.05），且下午浓度低于早晚（P＜0.01）。
表7 不同牛舍内外NH3 浓度 mg/m3
表8 不同时间牛舍内NH3 浓度 mg/m3
2.4 不同类型牛舍对肉牛日增重的影响 由表9 可见，开放舍牛只平均日增重稍大于有窗舍（P＞0.05）。
表9 不同牛舍肉牛增重情况
2.5 不同类型牛舍对肉牛行为的影响 由表10、11 可见，开放舍牛只内外分布较均匀，有窗牛舍舍外牛只数量约为舍内的2 倍，开放舍舍内牛只数量多于有窗牛舍（P＞0.05）。有窗舍牛只多站立，平均站立牛数约占试验牛数的74.0%，躺卧占比为26.7%；
开放舍平均站立牛数约占试验牛数的54.7%，躺卧占比为42.0%，开放舍的站立牛数量高于有窗舍（P＜0.05），但躺卧比差异不显著。
表10 不同牛舍牛只分布情况 头
表11 不同牛舍牛只躺卧情况 头
2.6 不同类型牛舍对经济支出的影响 建设成本=（单位面积土地费用+单位面积建设费用）×牛舍占地面积。根据具体建设费用或估计值计算单位面积建设费用，该部分建设费用仅包含育肥区域。该地区单位面积土地费用以500 元/（亩·年）估计，使用年限为50 年时，即为37.5 元/m2。围栏育肥与舍内育肥肉牛饲养密度不同，每头牛所占建筑面积不同，因此建设成本计算时需要考虑每头牛的建筑成本。
有窗牛舍长度约为100 m，宽度约为12.5 m，建筑面积1 250 m2，单位面积建设费用约为500 元/m2。以围栏育肥及舍内育肥区域单位面积建筑单价估计，建设投入约合537.5 元/m2。1 栋牛舍16 围栏饲养112 头肉牛，合每头牛占地11.16 m2，有窗牛舍建设成本约合5 998.8 元/头。
开放牛舍长度约为100 m，宽度约为12.5 m，建筑面积1 250 m2，单位面积建设费用约为430 元/m2。以围栏育肥及舍内育肥区域单位面积建筑单价估计，建设投入约467.5 元/m2。1 栋牛舍16 围栏饲养192 头肉牛，合每头牛占地6.51 m2，开放牛舍建设成本约合3 043.6 元/头。可见新疆伊犁地区开放舍育肥每头牛比有窗舍育肥建设投入降低49.26%。
3.1 不同牛舍对畜舍环境的影响 畜舍环境能在很大程度上影响动物生长性能、健康状况以及动物福利情况[11-12]。本试验中，有窗舍与开放舍2 种类型牛舍对肉牛生活环境产生了显著影响。肉牛在有窗舍内育肥过程中，伴随着各种代谢过程会排出大量的CO2和NH3等物质。有窗牛舍四面环墙，仅依靠门窗、风机等通风，很难将舍内的有毒有害气体排出。而开放牛舍无墙，依靠自然通风即可净化空气。试验期间，开放牛舍平均温度约为-4.45℃，比有窗牛舍降低约5℃，这是由于开放牛舍无墙与窗户，保温隔热效果大大降低。牛只呼吸以及汗液蒸发会使牛舍内部的空气湿度大于等于舍外。周英昊等[13]研究发现，在冬季的冀北地区，牛舍开放程度越高，空气相对湿度越低。孙妍等[14]研究表明，在北方地区的寒冷季节，相较于双坡式砖混结构，开放程度更高的钟楼式彩钢结构牛舍空气湿度显著降低。但在本试验中，有窗舍平均相对湿度约为75.18 %，稍低于开放舍，原因可能为试验地区在冬季时常有降雪，地面上的积雪在白天温度较高时融化导致外界环境空气湿度提高。
根据本试验结果可以发现，不同牛舍内的CO2与NH3具有显著差异，有窗舍中CO2平均浓度约为2 545 mg/m³，约为开放舍的4 倍，最高浓度达到5 659 mg/m³，超过中国畜禽场环境质量标准规定的1 500 mg/m³[15]；
有窗舍NH3平均浓度约为6.02 mg/m³，约为开放舍的15 倍，但符合畜禽场环境质量标准。为预测每日气体浓度变化趋势，试验选取了3 个时间点对不同类型牛舍的CO2、NH3进行了检测，结果显示在一天之内，夜间有害气体浓度最高，上午次之，下午最低，且与有窗牛舍差异极显著。考虑到牛舍仅依靠自然通风，上述情况出现的原因可能是下午牛只活动更加频繁，带动周围空气流通从而在一定程度上降低了有害气体浓度。
3.2 不同牛舍对动物行为的影响 Ellen 等[16]认为动物行为往往能反映出动物的健康状况。Jenny 等[17]、Munksgaarg 等[18]研究表明，牛只站立时长可以反映是否舒适，与生长性能密切相关。本试验结果显示，有窗牛舍肉牛的站立比例显著高于开放牛舍，躺卧比例低于开放牛舍，说明牛只在开放牛舍较为舒适；
另外，两处理的舍内牛只数量差异虽不显著，但可以看出有窗舍中牛数少于开放舍，这是由于有窗舍内空气质量相对运动场较差，牛只选择了更加舒适的环境。开放舍不受外围护结构的限制，肉牛代谢产生的CO2和NH3可以迅速扩散被空气稀释，从而提高了环境质量。牛只躺卧和在牛舍的位置分布等行为表现出的结果与环境质量情况相吻合，表示结果可信。因此，开放牛舍虽然气温比有窗牛舍略微降低，但CO2与NH3浓度也随之降低，在空气温度和空气质量两方面因素的综合影响之下，开放牛舍育肥肉牛的效果比有窗牛舍较好，同时也更满足动物福利的要求。
3.3 不同牛舍对生长性能影响 7 月龄育成牛正处于生长发育的关键阶段，CO2、NH3和温湿度等指标是影响肉牛生长性能的重要环境因素[19]。育肥牛可在5～21℃的温度范围内饲养，最适宜10℃左右，不适于饲养在85% 以上相对湿度的环境中[20-22]。本试验场所空气湿度最高不超过83.60%，故对牛只无不良影响。Birkels等[23]研究发现，在寒冷季节饲养肉牛会表现出较差的育肥效果。Young 等[25]和Bergen 等[25]研究表明，在寒冷条件下动物会通过颤栗等方式增加产热以维持体温，环境温度每下降1℃将会需要肉牛提高2.89 KJ/kg的维持能量，这就意味着较冷的环境会使肉牛进食量增加进而导致育肥效果较差、耗料增重比降低。低温饲养肉牛的采食量、日增重和耗料增重比均低于高温条件下饲养，因此肉牛不适宜在较冷的环境下进行育肥[26]。然而，本试验中，开放舍肉牛虽处于平均温度约为-4℃的环境，但生长性能优于平均温度约为0℃的有窗舍饲养的肉牛，原因之一可能是开放舍温度虽然低于有窗舍，但未能达到显著影响肉牛生长性能的程度。肉牛养殖过程中产生的有害气体主要是NH3和CO2，长期低浓度的NH3会导致肉牛慢性氨中毒，而高浓度NH3会降低肉牛生长性能，造成肝肾损伤和抗氧化应激能力下降，甚至导致死亡；
长时间处于CO2较高的环境中会造成肉牛缺氧，身体虚弱等问题[27]。开放牛舍空气流通好，可以有效降低环境中CO2和NH3等有害气体浓度。因此，在2 种牛舍不同的温湿度和空气质量的综合影响下，开放牛舍的生长性能好于有窗牛舍。
3.4 不同牛舍对经济投入的影响 从经济方面考虑，采用有窗牛舍饲养肉牛需要更多的资金投入。与开放牛舍相比，有窗牛舍往往需要投入更多资金在墙壁、屋顶以及地面等外围护结构上，同时牛舍内的设施设备如风机、刮粪板等也会增加建设之初的经济支出。经计算，开放牛舍比有窗牛舍造价约低13.02%。结合饲养牛只数量考虑，每头牛建设成本约低49.26%。
本试验结果显示，与有窗牛舍相比，在冬季伊犁地区采用开放牛舍育肥肉牛可以降低饲养环境的温度、CO2、NH3浓度以及站立牛数，增加躺卧比，提高了肉牛饲养福利与日增重，同时降低了资金成本的投入。
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