一、前言
　　20世纪50年代以来，美国、丹麦、德国等发达国家工厂化养猪发展迅速，形成了一整套养猪工艺模式、配套设施及饲养管理技术。70年代以来，中国的养猪业也逐渐由传统的小规模生产向集约化、工厂化生产转变，极大地促进了我国生猪饲养水平的提高。据联合国粮农组织（FAO）统计：2002 年，中国大陆的生猪存栏量为4.57亿头，约占全世界存栏量的48.6％；屠宰量为5.64亿头，约占全世界猪屠宰量的46.8％，均居世界首位。我国生 猪出栏率和胴体重分别为123.3％和77.1kg/头，均低于世界128.1％和78.1kg/头的平均水平，远低于世界养猪大国的水平，如丹麦分别为 172.3％和78.2kg/头、美国分别为169.9％和89.0kg/头。此外，我国猪肉出口量为16.2万t，约占世界猪肉出口量的2.8％；猪肉进口量为16.4万t，约占世界猪肉进口量的2.8％，进出口量基本持平[1]。统计数据表明我国虽然在数量上是养猪大国，但在生产水平方面还与世界先进的养猪国家或地区有一定的差距。造成这一结果的主要原因，是中国大量生猪饲养还沿袭着传统的农户小规模饲养方式。单就我国规模化养猪来看，我国的养猪业在育种、饲料和疾病控制等方面取得了一些成就，同时在畜牧工程技术，如猪场建筑、通风、降温、加热、空气质量控制、环境自动控制和粪污处理与利用等，也取得 了一系列的成果。本文介绍了国内外规模化养猪环境工程技术的现状，并对我国规模化养猪业存在问题及今后应采取的措施进行初步探讨。
　　二、国内外研究现状
　　2.1 养猪饲养工艺的发展
　　任何产业系统均有其自身的生产工艺要求，同样对于养猪业也有其自身的饲养工艺要求。选择合适的饲养工艺是决定猪场生产好坏的至关重要环节。从国内外规模化养 猪饲养工艺发展来看，现在主要有5种饲养工艺，即定位饲养、圈栏饲养、厚垫草饲养、户外饲养及舍饲散养体系。随着对“动物福利”的不断关注和母猪定位饲养 弊端的日益突现，1998年，荷兰规定空怀、妊娠母猪必须群养且最小圈栏面积为2.25m2/头，并需有1.3 m2/头以上的实心地面，这一规定就意味着采用传统的定位饲养的空怀、妊娠母猪舍必须在2008年1月1日前完成改造。欧盟养猪协会规定，从1999年1 月1日开始，妊娠母猪的饲养逐渐过渡到舍饲散养体系，并于2013年1月1日前全部完成改造；从2003年5月1日起，所有舍饲散养体系中必须为猪提供可 供猪拱咬的物质材料，如垫草等[2]。从欧盟的饲养工艺发展来看，舍饲散养体系将是未来规模化养猪业的重要发展方向。此外，国外对厚垫草饲养和户外饲养工 艺的研究也在逐步开展。
　　规模化养猪工程技术的发展现状和趋势我国在引进吸收美国三德公司饲养设备基础上，形成了定位和圈栏饲养工艺。华中农业大学针对华中地区气候特征，发展了适合于 华中地区的“五段式”饲养工艺，其中妊娠母猪依然采用定位饲养[3]。中国农业大学经过十几年舍饲散养工艺模式的探索，已初步形成了以暖床为主体的舍饲散 养工艺模式和配套技术设施[4]。此外，厚垫草饲养和户外饲养只是在我国农村的家庭饲养中存在，规模化猪场几乎很少采用。
　　2.2 猪场建筑和规划
　　由于建筑材料和能源的紧张，除传统的密闭舍外，国外正在研究开发新型廉价实用猪舍建筑，如采用厚垫草饲养的半开放舍、隧道式拱形猪舍、拱形塑料膜猪舍及帐篷 猪舍等。由于对农村生态和景观的日益关注，国外的畜牧场规划设计越来越注重畜舍建筑的美观，使之融合于周围环境，以达到自然、和谐[5]。
我国早期规模化猪场建筑多以砖混结构为主体，并根据各地气候不同，形成了不同猪舍建筑型式。一般北方地区的猪舍建筑多为密闭舍和有窗舍；长江流域分娩舍多为有窗舍，其他猪舍多为开敞式；南方温暖地区多采用开敞式。
　　由于我国早期规模化猪场在规划设计时，未能很好地考虑后期粪污处理，使得猪场粪污堆积、污水外流，猪场的恶臭扩散到周边地区，造成严重的环境污染，为了解决此问题，猪场每年都需投入大量资金，最终影响猪场的正常运行。
　　2.3 通风技术
　　规模化养猪的通风技术，不论是在夏季排出多余热量，为猪提拱舒适的风速，还是在冬季排出舍内空气中多余的湿气、有害气体、粉尘及病原微生物等，避免舍内湿度过大，为猪提供良好的空气环境等方面具有重要意义。
　　为了改善密闭舍内的空气质量，国外研究开发出一系列通风技术，如地下管道通风技术[6]、从漏缝地板底部、多孔天花板或侧墙体进风，从屋顶排风的负压通风技 术[7]及管道正压通风技术等。在通风设计和运行控制方面，利用CFD技术模拟猪舍内部的气流环境情况[8]，改进猪舍进出风口的设计；通过改善通风控制 算法可提高猪舍的通风效率[9]。针对夏季通风系统失灵的问题，Robert等研究发现，对于22.7kg猪，当通风系统失灵60min和95min时， 会分别因温度过高和CO2浓度过高而影响生产，如果舍内装有循环风机，则可使影响时间分别延长到75min和115min[10]。针对冬季最小通风量的 控制标准—CO2浓度，Barber等指出，为了提高猪场的总体效益，CO2浓度的控制阈值应根据气候区、猪舍建筑型式和清粪方式的不同而不同，其控制范围可为1540ppm～5000ppm[11]。
　　Choinière等对采用自然通风和机械通风的育肥舍生产性能进行比较分析，得到在夏季采用自 然通风的猪舍可以提高猪的日增重，从而可以提前出栏[12]。针对自然通风的设计算法缺陷，改进了热压自然通风的计算方法，并优化了猪舍的进风口设计 [13]，以改善舍内气流环境。
　　在我国，由于传统猪舍建筑多以开敞式或有窗式，可利用自然通风的热压和风压作用，可取得“扫地风”和“穿堂风”效 果。试验证明，自然通风的猪舍跨度应在9～12m，此时通风效果较好，跨度最大不能超过15m；猪舍之间的栋距也不应小于7～9m，采用双坡屋顶的猪舍有 利于舍内气流的合理流动。但自然通风的可控性较差，一般适用于公猪舍、配种猪舍、妊娠母猪舍、生长育成舍和育肥舍。由于分娩哺乳舍和断奶仔猪舍对舍内温度 调控要求较高，一般不宜采用自然通风的方式[14]。
　　对于有窗式猪舍和密闭式猪舍，改横向机械通风为纵向机械通风，可使舍内的气流分布均匀，通 风、降温、排污性能好，可使净道和污道明显分开，避免相连两栋猪舍的对吹或对吸、易于消除有害气体滞留死角，与湿帘配套使用可达到夏季降温的目的。但纵向 通风在冬季使用时，由于通风量较小会使*近出风口的空气环境更加恶劣。对于实施单元式全进全出管理的猪舍，如分娩哺乳舍和断奶仔猪舍，纵向通风将无法实 施，该类猪舍可采用屋顶机械通风方式，舍内空气从猪舍漏缝地板底下、侧墙洞口、近地面或屋檐缝隙进入，并通过安装在屋顶的排风扇排出，这种通风方式也可使 舍内的气流均匀，且可对单元进行精密的通风控制，如中荷畜牧培训中心的猪舍通风系统[15]。
　　2.4 降温技术
　　国外密闭猪舍降温主要依*湿帘－风机降温系统，或机械通风辅助局部的降温，如设置喷雾、喷淋、滴水系统[16]，或结合地下管道通风来进行降温。
　　在国内，湿帘—风机降温系统和喷雾降温系统是目前猪场广泛采用的降温方式，其中湿帘—风机降温系统是目前较为成熟的蒸发降温系统，其蒸发效率一般可达75％ ～90％，能使舍内温度降低5.0～7.0℃，可基本确保猪场在炎热夏季的安全生产。喷雾降温系统因喷头质量等原因，我国研究较少，但由于设备价格低廉、系统运行费用低，许多猪场也采用这一降温方式。此外针对分娩母猪舍、保育舍和南方开放型猪舍的降温问题，研究开发了正压管道通风降温系统、滴水降温系统、集中细雾降温系统和局部环境射流蒸发降温系统等几种降温方式[17]，针对新型舍饲散养工艺的暖床研究开发了地板降温系统[18]，这些降温系统对于局部 降温有着良好的效果。此外，地道风降温系统[19]可使舍内避免由于蒸发降温带来的高湿环境，其该降温系统气流稳定、效果好、节能、使用年限长，并可兼顾 冬季保温，但由于系统一次性投资大，很少在生产中运用，除非一般利用现有的地道。
　　2.5 加热技术
　　对于初生仔猪、断奶仔猪舍及北方寒冷地 区的猪舍，冬季仅*猪体自身产热来维持猪舍内部温度在一个适宜的范围是有一定的困难，需对猪舍进行加热。国内外常用的猪舍加热有水暖加热系统、PVC正压 送风管道系统[20]和仔猪局部加热系统，如远红外灯、热垫、保温箱[21,22]，针对新型舍饲散养工艺开发研制“暖床”加热系统[23]，并在实际应 用中取得良好的效果。
　　2.6 空气质量控制技术
　　猪舍内部空气质量是影响生猪生产性能的重要因素之一，且猪场排放的废气（NH3、臭气等） 和灰尘是规模化猪场备受指责的主要原因之一。Nick等对7个分娩舍和2个断奶培育舍的空气质量调查表明，猪舍内部平均NH3、CO2和细菌浓度分别为 18±6ppm、1579±601ppm和106489±90566个/m3，分娩舍内灰尘浓度要高于育肥舍（分别为179±91个/ml和97±65个 /ml），其中82％的灰尘集中在0.3-0.5μm，而大于5μm的粉尘还未到1％[24]。针对深粪坑的猪舍，确定了粪坑排风量，以减少舍内的有害气 体和灰尘浓度，并通过合理地布置进、出风口的位置或采用喷洒菜油籽等技术来控制舍内的灰尘浓度，改善舍内空气质量。为了保证猪场的周围环境，在排风口设置生物过滤器，可使排出空气有害气体和灰尘减少78-80％[25]。
　　国内研究的正压过滤通风技术，可将过滤过的空气通过管道送入猪舍中，可使通风和空气预处理有机地结合在一起，使进入舍内的空气保持清新。为了控制舍内有害气体的产生，在饲料中添加EM菌或在粪便中添加酶制剂，如NU－Plus等， 来减少粪便中有害气体的产生，从而达到提高舍内空气质量的目的。为了减少畜舍内部排出的有害气体、粉尘和微生物，研究设计了生物质挡尘墙等[26]。
　　2.7 环境自动控制技术
　　由于我国的养猪业大多采用手工喂料、人工清粪，且舍内环境控制设备设施较少，因此猪舍环境自动控制技术方面的水平还较低，一般多采用人工手动控制，即使采用自动控制也是单因数控制，如温度控制、通风换气控制等。国外的环境自动控制技术水平已经向智能化发展，可对母猪进行自动识别给料，鉴别发情[27]，并利用图像处理技术识别动物行为，以此作为参数对舍内环境进行自动调控[28]。
　　2.8 粪污处理与利用
　　规模化猪场带来的大量粪便不仅会造成 环境污染，而且会引起恶臭散发，影响周边环境，给防疫增加难度，最终影响猪场的健康发展。因此，如何实现规模化猪场粪污的无害化处理和资源化利用，从而达到“清洁生产”，已成为猪场生产中急需解决的科研课题。目前国内外研究开发了多种粪污处理工艺，如固液分离、沼气厌氧发酵法、人工湿地法、多级生物氧化塘处理法及自然堆肥法等[29]，同时结合猪场的总体规划设计、营养和生物技术等，可减轻和控制规模化猪场造成的污染。
　　综上所述，我国规模化养猪环境工程技术已有较大进展，有些地方已初步形成了自己的特色，并在实际生产上开始产生巨大的社会经济效益。但与发达国家相比，我国规模化养猪在工程工艺、猪场整体设施配套、环境自动控制和信息技术方面存在明显的差距。

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