规模化养鸡环境控制技术的主要成就与发展趋

作者简介：李保明，1961年1月出生，浙江缙云人。博士，教授，博士生导师；任中国农业大学水利与土木工程学院副院长，中国农业大学985工程“现代农业工程与信息化科技创新平台”主任，农业部设施农业生物环境工程重点开放实验室副主任，国际农业工程学会（CIGR）农业建筑/环境/设备分会执行理事，中国农业工程学会畜牧工程分会理事长等职。多次赴美国、丹麦、德国等高校与科研院所作访问教授。曾获国家科技进步三等奖、国家级教学成果二等奖，农业部科技进步二等奖和优秀工程设计二等奖、北京市优秀教学成果一等奖、二等奖和科技进步奖、教育部优秀青年教师教学科研奖及中国农业工程学会优秀青年科技奖等。国务院特殊津贴获得者。①主要从事设施农业工程、畜牧环境工程领域的教学与科研。先后主持“工厂化农业技术标准研究”、“畜禽规模化养殖环境控制关键技术研究与示范”、“畜禽新型工业化健康养殖工艺技术及关键设备研究开发”等多项国家“十五”和“十一五”重大科技专项课题。获国家专利6项。主编和著有《设施农业工程工艺及建筑设计》、《动植物生产基础》、《家畜环境与设施》等著作和国家十五规划教材10本，并在国内外主要相关学术刊物和学术会议上发表150余篇。①摘要：随着养鸡规模化程度的提高，环境因素对养鸡生产的影响愈来愈显著。分析了规模化养鸡环境控制的三个不同目标与作用，讨论了光环境、空气环境和水环境等主要环境控制的参数，并综述了现代养鸡环境控制技术已经取得的主要成就、发达国家在养鸡环境控制技术方面的发展趋势及我国养鸡环境领域迫切需要加强研究的方向。①关键词：鸡舍；环境参数；环境控制；节能减排；动物福利①随着近30年来规模化养鸡的快速发展，养鸡业的集约化、工业化程度不断提高，鸡舍小气候环境对鸡的健康和生产性能的影响愈来愈大。特别是现代养鸡生产体系中，鸡品种的优良遗传性能不断被强化，品种的更新换代速率加快；而其对小气候环境变化的适应性则是相反，表现为愈来愈差。所以现代养鸡品种的抗病能力和健康水平方面呈下降趋势，这就更加要求规模化养鸡的环境控制技术要不断跟上现代养鸡生产的需要，适时调整养鸡环境控制的目标和策略，不断研究开发与应用新型的鸡舍环境控制技术与装备，为现代养鸡业的健康安全生产做好保驾护航和技术支撑作用。①1规模化养鸡环境控制的目标①规模化养鸡环境控制的目标归纳起来主要是提高鸡的生产性能、经营者的经济效益和保障鸡群和人员的健康等，但从设计与运行管理的

角度，还是有一定的区别。①1.1提高鸡群的生产性能的环境控制目标①目前，规模化养鸡环境控制的目标大多是从提高鸡群生产性能的角度，从小气候环境条件与鸡群生产性能的相互关系来确定较适宜的环境设计参数取值。例如，鸡舍的温度控制主要寻求在鸡体代谢的热中性范围或避免热应激为控制范围，并以此来设计配置通风、降温与供暖系统的设备容量等。鸡舍的光照控制更是以保持鸡群的高产为目标进行设计与运行管理；有害气体及湿度控制等也是以不影响鸡的生产性能来制定设计和运行标准。这种环境控制设计目标可保持鸡群的较高产性能、降低饲料消耗，达到较高产出的目的。但是，现代高产鸡的品种，对小气候环境参数的突然变化的适应力很弱，一些常规的环境控制措施，例如湿帘风机降温系统，在高温季节每天上午开水泵的瞬间即会降舍温5℃以上，造成鸡的应激，反而影响了鸡的生产性能。这也是现代养鸡生产对环境控制技术提出的一些新要求。①1.2保障鸡群健康和减少排放的环境控制目标①近年来，随着养鸡业疫病的不断增多、难控，以及对环境污染控制的重视，对保障鸡群和饲养人员健康等问题逐步提到重要议事日程上来。世界各国都在加强对鸡舍空气质量、减少鸡舍粉尘和有害气体排放、加大粪污处理与利用力度等环节的研究与应用。规模化养鸡环境控制的目标除了传统的温湿度、光照、噪声等外，特别加强了对有害气体的控制要求。同时，处于对防疫安全和减少交叉感染的考虑，不少大型养殖场又提出了对鸡舍图像的采集、传输与控制要求。此外，出于对鸡群健康的保障与锻炼角度出发，所谓“免（无）应激”的环境控制目标策略，不利于鸡群对环境的适应，而日常控制中可以采用“适量（少）应激”的环境参数控制标准。这种环境控制策略，是从鸡群的健康养殖出发，以减少环境中的致病因素、增强鸡只自身的免疫功能、有效抵御病毒侵害和保障鸡群健康为目标。①1.3追求高经济效益的环境控制目标①现代企业追求的目标是经济效益的最大化，现代养鸡企业也同样遵循这一原则目标。因此规模化养鸡环境调控的目标不应只是单纯追求高的生产性能，而更主要的是看投入产出比的效果。尤其在畜产品市场不稳定、能源不断升高的今天，环境控制的目标更应该重视与经济效益的挂钩。追求节能型环境控制技术，确保鸡群健康和较高的生产性能，综合考虑投入与产出关系，调节环境控制参数，实现提高经济效益的目标。这也是现代养鸡企业借助于信息技术、生物技术、环境工程技术和经济管理技术等多学科综

合才可能实现的环境控制目标。①2规模化养鸡环境调控的主要因素①影响规模化养鸡的环境参数有很多，但归纳起来主要的环境控制参数有：光环境、空气环境和水环境三大类。①2.1规模化养鸡的光环境①光照对禽类的生产影响甚大。在现代养鸡生产中对光照的控制主要从光照时间、光照度、光的颜色（光谱质量）和光照均匀性几个方面考虑。其中，光照时间控制主要采用长日照方法。除了蛋鸡育成期采用8h短日照光照调控外，其余的产蛋期大多采用16h光照，肉仔鸡则采用23h光照制度。这种光照制度的应用，可以维持鸡较高的生产性能，但在节能控制方面考虑较少。光照度方面，因鸡对光照比较敏感，在绝对值上没有高的要求，因此一般采用节能灯即可满足光照度的要求。但在光照均匀性方面，在生产实际中普遍反映有较大影响，同一栋舍，在光照较暗的地方如安装湿帘的位置、鸡笼的下层等，在生产性能方面不如其他光照充足的地方好。说明鸡舍的光照均匀性设计和管理有待进一步研究和加强。光的颜色对鸡的产蛋率和蛋重方面在前人研究中发现有一定的影响，但在生产实践中的特殊应用还较少。①2.2规模化养鸡的空气环境①空气环境对现代养鸡的生产的影响因素主要包括：空气温度、空气湿度、空气成分（氧气浓度、有害气体浓度、粉尘浓度）、气流速度等。空气温度对鸡的健康和生产性能的影响的研究较多，生产上应用也较直观，较容易控制；空气湿度的控制主要还是集中在冬季如何排除水汽和除湿上，对于春秋等气候干燥季节的湿度控制目前重视不够。有迹象表明，春秋季节鸡舍湿度干燥，粉尘浓度普遍升高，导致春秋季节是传染病控制的难点，尤其是空气传播途径主要是通过携带病原菌粉尘的传播。在空气成分方面，有害气体和粉尘对鸡的健康与生产性能的影响问题是目前国际上的研究热点，如何减少有害气体和粉尘浓度的排放，提供足够的新鲜空气和实施清洁生产，是现代养鸡生产空气成分因素控制的关键，我国的养鸡设备和通风系统设计在解决舍内鸡群附近的新鲜空气需求方面考虑较少，有待进一步深入研究解决。在气流速度方面，过去的教科书和我国鸡舍环境标准等在夏季鸡舍环境控制的参数偏低，近年来随着纵向通风系统的普及，在对舍内风速的要求方面有了新的认识，一般夏季鸡群附近的分速应在1.5m/s以上为宜，这也是国外鸡舍环境控制的标准。①2.3规模化养鸡的水环境①水环境因素对规模化养鸡的影响目前主要注重在水的卫生学指标和供水量上，即主要关注水源状况。其他水环境因素，如水温、水分子簇

结构、水活性因子等对鸡体内代谢、饲料转化、鸡体健康及生产性能等影响的研究还比较少；通过磁化水、电解水等对鸡的应用和消毒方面的案例研究表明，今后水环境调控可能是鸡舍环境控制的潜力所在。①3规模化养鸡环境调控技术的主要成就①随着20世纪50年代在美国首先研究开发与推广应用了规模化、机械化、工厂化和集约化的现代养鸡新工艺模式以来，世界各国相继研发出了不同的工厂化养鸡生产工艺模式和成套的饲养设备，并围绕各国和各地不同的区域气候特点，逐步形成了密闭式、半开放式和开放式等不同类型的鸡舍，以及相关的环境调控技术。至20世纪70年代末和80年代初，美国农业工程师学会（ASAE）已形成了比较完整的畜禽养殖相关技术标准，并编写和出版了畜禽舍建筑与设备的相关设计系列手册，对畜禽养殖业向专业化和标准化的方向发展起到了积极的促进作用。我国自20世纪70年代末开始，以北京红星鸡场的建设为标志，开始大力发展规模化养鸡产业。经过近30年的发展，已形成了适用于南北方不同气候区的多种养鸡工艺模式以及配套的环境调控技术和设备。①纵观半个多世纪现代化规模养鸡和相关的环境调控技术的发展，取得的主要技术成就有：①3.1离地饲养技术①以笼养和网上平养为代表的离地饲养技术，有效解决了鸡与粪便的直接接触问题，大大减少了鸡与病原微生物的感染与传播机会，从工程设施上保障鸡群健康生活所需的空间环境和卫生防疫条件，为工厂化高密度养鸡创造了基本硬件支撑。①3.2光照调控技术①蛋鸡生产性能受光照影响大，光照会刺激鸡脑垂体释放促性腺激素，从而促进卵泡的成熟，并在促黄体生成素的作用下排卵。规模化养鸡场通过光环境的调控，打破了蛋鸡季节性生产的特性，实现了全年均衡生产。①3.3畜用大风机及纵向通风技术①畜用低压大流量风机的开发应用，不仅保障了高密度养鸡所需的大量新鲜空气的有效供给，并节约鸡舍通风能耗40％～70％。鸡舍纵向通风技术的研究与推广应用，使得鸡舍内的风速更为均匀，减少了舍内的通风死角，达到了有效排除污浊气体、除湿和降温的目的，为鸡群创造了良好的舍内环境条件。①3.4湿帘蒸发降温技术①湿帘蒸发降温技术的开发应用，经济有效地解决了我高夏季炎热地区进行规模化养鸡的技术难题。湿帘蒸发降温加上纵向通风气流组织模式，普遍解决了夏季高温减产和死淘率增加的问题，这是现代养鸡环境调控技术的一项重要突破。①3.5简易节能鸡舍建设技术①这是具有我国特色的鸡舍建设技术，采用地窗的扫地风和檐口的亭檐效

应，有效地组织了开放式鸡舍的夏季通风效果。这种经济节能型鸡舍的研究开发，加速了我国蛋鸡产业的发展，使现代蛋鸡生产技术快速推广到全国鸡场和农户，成为世界蛋鸡生产大国。①3.6饮水技术①饮水器的研究开发成功，解决了规模化养鸡用水槽饮水所引发的交叉感染和减少用水量与污水排放量的问题，为保持舍内鸡粪干燥和维持舍内良好的空气质量环境起到了重要作用。①3.7粪污处理技术①鸡粪的有效收集、运输和无害化处理与利用问题，一直是规模化养鸡环节中未能圆满解决的关键技术难题。尽管在处理技术上进行了大棚发酵、高温干燥、沼气处理等多种模式和技术的研究开发，但基本还没有达到让规模化养鸡企业可以满意的成熟技术。其最终解决方案应该是走向生态型农牧结合的循环农业之路。①4发达国家规模养鸡方式及其环境控制技术发展趋势①4.1动物福利要求与蛋鸡饲养方式的转变①以欧洲为代表的多数国家，近十多年来在动物福利方面的呼声愈来愈高，即要求禁止蛋鸡笼养、给动物以自由等，并于1999年就制定了法律禁止蛋鸡笼养，要求到2012年时在欧盟国家全面禁止笼养。当然，随着2012年的临近，这种要求能否实现，还是推迟实现，目前还很难料定。但关于笼养蛋鸡的替代模式目前已经研究开发了几种，并已在荷兰、德国等欧盟国家的规模化养鸡中开始推广应用。这些模式大多以栖架或多层网架替代笼子，鸡可以在鸡舍内较自由地活动，舍内自动喂料供水、自动环境控制、设产蛋箱自动集蛋。一般在鸡舍外两侧还设有小规模的类似室内的运动场，在天气舒适的情况下，可以自由进出到运动场上活动。这种多层网架养鸡工艺模式，可以设3～4层叠层网架，饲养密度可达20～25只/m2。由于鸡群的活动量增加，健康水平有了一定的提高。但舍内粉尘浓度等空气质量指标较笼养蛋鸡舍要高3～4倍。在德国，这种养殖模式生产的鸡蛋较笼养鸡蛋的市场每打要高0.2欧元，而比户外散养的有机柴鸡蛋的每打又要低约0.2欧元。①蛋鸡的动物福利改革和养殖模式创新以德国最为典型，先是在欧盟国家率先提出立法要在2007年先期禁止笼养蛋鸡。但因到2005年末还有约85％的蛋鸡是用叠层笼养模式的，只有约15％的蛋鸡改造成网架或散养模式，很难在2006年实现这些设备的更新，况且，由于成本的提高，蛋价升高，对老百姓不利。因此，在养鸡相关企业和科研人员的反对和努力下，加上换届，所以又修改了该法律，决定跟欧盟其他国家一起同步实行限制笼养的规定。与此同时，德国相关农业工程研究组织和企业，抓紧研究开发新型替代笼养

蛋鸡的福利型养殖工艺模式和成套设备，近年来，仅就畜舍建筑与环境控制技术创新的全国性研讨会在德国是每两年召开一次，近年来该研讨会愈来愈国际化，开始有欧亚不同国家的人员参与。新的养殖工艺模式和环境控制技术不断涌现，大有引领国际新潮流的趋势。这些新的养殖工艺与装备，更加符合动物的行为需求，有利于动物的健康水平的提高，生产性能指标也不错，非常值得我国现代养鸡模式研究开发的参考。①4.2养鸡环境控制的节能技术①随着世界能源的不断升高，规模化养鸡环境控制的节能问题日益受到养鸡企业和相关研究人员的关注。规模化养鸡的节能型环境控制技术研究与应用主要有：一是提高鸡舍通风系统和设备的效率，降低通风环境控制的运行能耗；以美国为例，近15年来，通过不断对畜用大风机的性能测试和改进，现通风机的效率已提高了20％以上，节能效果非常显著，目前还在不断的改进中。二是在优化鸡舍冬季通风与保温的关系，减少热量损失；通过实施清洁生产等措施，如及时将鸡粪利用舍内空气的余热进行干燥，并输送到舍外，减少舍内的有害气体浓度和水汽量，降低冬季的必要通风换气量，而实现节能运行。三是充分利用新能源，如德国鼓励采用畜禽粪便生产沼气进行发电和并网，高价补助性收购畜禽粪便产生沼气发电的上网约为0.16欧元/（kW·h），而养殖场自身用电的仅0.08欧元/（kW·h）。他们补助的是最后发电后的能源，前期费用不管，只有运行好了才有效益和补助，这一政策极大地激发了养殖场建设沼气池利用畜禽粪便的积极性，也促进了大量新的沼气生产技术的开发与利用。这一经验非常值得中国学习和借鉴，我国目前每年用于畜禽场沼气建设的费用也不少，但主要用在前期建沼气池的补助费用上，至于后期运行好坏没有关注，沼气发电并网问题也没有得到很好解决，致使多数沼气池建好后，运行效果较差，后期管理没有积极性。①4.3鸡舍空气质量的检测与控制技术①与其他畜禽相比，养鸡场饲养密度高、舍内空气质量差。鸡舍内高浓度的悬浮尘和有害气体对鸡群的健康和生产性能产生严重的不利影响，这些臭气和粉尘排入大气后，对周围居民和大气环境造成危害。对养鸡场气体和粉尘的检测、传播及控制成为世界各国的研究热点，是节能减排控制的一个重要方向。该领域相关技术的研究开发将极大地促进现代养殖清洁生产体系的建立，加速改善舍内和场区的空气环境、实现养殖场节能减排等效果。①5我国规模化养鸡环境调控技术的发展方向①5.1加速我国特色的健康养鸡工程工艺模式的研

究开发①我国发展规模化养鸡的30年来，在引进、消化、吸收世界先进养鸡技术方面进行了大量的，包括国外几乎所有先进的品种的引进、饲料营养、兽药疫苗与防疫、环境控制、设施设备、饲养管理等各方面都有了长足的进步。但是针对我国自然条件和养鸡特色方面研究开发的还不够，尤其在规模化养鸡环境控制和我国特色的现代养鸡工程技术体系的标准化、成套化、系列化方面还基本没有形成，这与我国规模养鸡产业发展的大国地位不相匹配。尤其在我国当前加速新农村建设和城镇化发展的进程中，普遍面临的规模养鸡产业的格局变化和空间重新定位问题，急需研究开发新型的符合我国国情特色的健康养鸡清洁生产工程工艺模式。从提升我国养鸡产业、保障国民对肉蛋膳食品位需求的角度出发，研究筛选和选育适合我国不同层次和区域产业发展需求的品种目标，并以相应品种特性为基础，研究开发标准化的我国特色健康养鸡环境控制与配套工程设施设备，真正推出具有我国品种特色的现代养鸡工程工艺模式。①5.2加强现代养鸡环境控制与节能减排技术的研究开发①在现代养鸡的环境控制技术方面过去主要在鸡舍热环境的控制方面进行了一些研究，在节能技术方面还有很多要做。例如我国目前用的风机主要适合低通风阻力条件下的墙排风，在较高的饲养密度和较多设备条件下，现行低压大流量风机的通风效率明显降低，因此，研究开发畜用风机方面已经与发达国家有明显差距，据农业部设施农业生物环境工程重点开放实验室测试，至少有15％～20％的通风系统节能潜力可挖。相关通风设备制造企业应该看到这方面的差距，并着力开发畜用节能风机系列。在畜舍进风口设备开发方面，我国也进展缓慢，结合我国的鸡舍建筑型式开发配套的可调控进风口，不仅有利于环境控制的节能，更可提高冬季通风系统的调控效果。此外，在养鸡工程防疫技术研究开发方面还有待重视，这是鸡场疫病防控的重要环节。例如，可利用新型中性电解水的高效光谱杀菌效果，研究开发鸡舍空气质量和微生物控制的新型消毒系统、车辆及人员消毒装置等。①5.3加强养鸡环境领域的基础研究及现代信息技术的应用研究开发①我国鸡舍的环境控制技术目前总体上还比较粗放，尤其对现代高产性能的鸡种，对环境变化的适应性很差，如舍内的温差变化等超过一定幅度，其高产性能就较难表现出来。对不同的环境参数进行综合调控，难度就更大。主要原因是我国长期以来缺少对畜禽环境的基础研究与相关环境数据库的建立。尤其是缺少针对我国特色鸡种的环境生物

学基础研究，如这些鸡在不同环境条件下的生理反应、行为特性、应激机制及健康与生产性能的影响规律等。因此，一方面急需加强现代引进鸡种在我国的环境适应性及在我国环境条件下的自身产热产湿量等基础参数的研究测试，加强畜禽环境参数的基础数据库的研究与建立；另一方面，迫切需要加强对我国特色鸡种的环境参数研究测试，尤其是对鸡的环境生理、环境行为及环境健康等方面的研究。此外，要继续加强信息技术、网络技术等在养鸡环境控制中的应用研究，建立鸡的全程环境识别与控制模型，利用图像技术等尽量减少人员干扰，实现养鸡环境控制的精准化、高效化。①