規(guī)模化豬場(chǎng)仔豬加熱區(qū)空間需求的研究

楊玉鵬，菅光霄，李 榮，王優(yōu)強(qiáng)*，龐 超，趙世光，張 杰，李修松

(1.青島理工大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院，山東 青島 266000；2.青島大牧人機(jī)械股份有限公司畜禽研究院，山東 青島 266000；3.湖南龍華農(nóng)牧發(fā)展有限公司，湖南 株洲 412000)

隨著現(xiàn)代化育種技術(shù)的不斷提高、營(yíng)養(yǎng)配方不斷完善以及豬舍環(huán)境控制技術(shù)的發(fā)展，母豬的生產(chǎn)性能不斷提高，母豬窩產(chǎn)活仔數(shù)已經(jīng)達(dá)到甚至超過(guò)15頭[1]。窩產(chǎn)活仔數(shù)的增加通常伴隨著仔豬初生重較小和窩內(nèi)仔豬體重差異較大，弱小的仔豬很難在競(jìng)爭(zhēng)中獲得溫度適宜的加熱區(qū)域，因此會(huì)靠近母豬取暖，這意味著仔豬被壓死的概率提高[2]。提高仔豬加熱區(qū)的利用率是降低仔豬死亡率的重要措施之一[3]。然而，Meyer等[4]研究發(fā)現(xiàn)目前豬場(chǎng)配置的仔豬加熱區(qū)已經(jīng)不能滿足仔豬對(duì)加熱面積的需求。剛出生的仔豬幾乎沒(méi)有身體儲(chǔ)備來(lái)維持正常的體溫，同時(shí)還需要較高的溫度來(lái)蒸發(fā)出生時(shí)體表的液體，Herpin等[5]發(fā)現(xiàn)為避免初生仔豬發(fā)生冷應(yīng)激，其體溫需要維持在34 ℃左右。初生仔豬躺臥區(qū)的溫度需要維持在36 ℃～42 ℃才能滿足初生仔豬的溫度需求[6]。Adams等[7]研究發(fā)現(xiàn)仔豬躺臥區(qū)未充分加熱時(shí)，仔豬出生后前3 d的死亡率大大提高。因此現(xiàn)代化豬場(chǎng)分娩舍需要足夠面積的躺臥區(qū)來(lái)滿足所有初生仔豬的加熱需求。然而，目前尚無(wú)仔豬躺臥區(qū)面積的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，歐洲現(xiàn)代化豬場(chǎng)仔豬躺臥區(qū)的加熱面積推薦值為0.6 m2～0.7 m2，美國(guó)現(xiàn)代化豬場(chǎng)仔豬躺臥區(qū)的加熱面積推薦值為0.5 m2[8]。規(guī)?；i場(chǎng)常用的仔豬加熱設(shè)備是保溫?zé)艉捅貕|，加熱面積越大，耗電量越大。保溫?zé)舻募訜岱绞街饕獮闊彷椛?，而保溫墊的加熱方式為熱傳導(dǎo)，Andersen等[9]發(fā)現(xiàn)，仔豬出生后采用熱輻射的加熱方式可以快速干燥仔豬體表的液體，減少仔豬因冷應(yīng)激帶來(lái)的損失，熱輻射加熱器在仔豬躺臥區(qū)產(chǎn)生的溫度和加熱區(qū)域以及加熱器的高度有關(guān)[10]。Xin等[11]發(fā)現(xiàn)仔豬只是在出生后一周內(nèi)大部分時(shí)間在躺臥區(qū)，一周后躺臥區(qū)的利用率逐漸下降到30%，并保持穩(wěn)定。因此需要對(duì)仔豬躺臥區(qū)的面積進(jìn)行精確設(shè)計(jì)，既滿足仔豬的溫度要求，又不造成用電浪費(fèi)。

仔豬躺臥區(qū)的面積主要取決于仔豬的躺臥姿勢(shì)和躺臥投影面積以及仔豬在不同日齡的身高。仔豬的躺臥姿勢(shì)主要有側(cè)臥和趴臥兩種方式[12]，Petherick等[13]采用異速生長(zhǎng)公式來(lái)估算豬不同躺臥姿勢(shì)下的投影面積：A＝kW2/3，其中：A為仔豬躺臥面積(m2)；k為躺臥系數(shù)，豬側(cè)臥時(shí)，k取0.047，豬趴臥時(shí)，k取0.019；W為豬體重(kg)。Baxter等[14]采用異速生長(zhǎng)公式對(duì)不同體重的仔豬的身高進(jìn)行估算：H＝0.16W1/3。盡管經(jīng)多位研究者驗(yàn)證，這兩個(gè)異速生長(zhǎng)公式可以準(zhǔn)確評(píng)估仔豬正常生活生長(zhǎng)所需面積和不同體重下的身高，但研究所用豬的體重均在30 kg以上[15-16]。目前針對(duì)初生仔豬形體尺寸的研究很少。因此，本研究基于豬異速生長(zhǎng)公式對(duì)初生仔豬的躺臥區(qū)面積和身高進(jìn)行測(cè)算，為現(xiàn)代化豬場(chǎng)分娩舍仔豬躺臥區(qū)精準(zhǔn)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)豬舍概況

試驗(yàn)豬舍選取山東省萊陽(yáng)市(120o31' E，36o34' N)天普陽(yáng)光飼料集團(tuán)2 500頭商業(yè)種豬場(chǎng)的分娩舍，母豬品種為大白豬，豬場(chǎng)采用全進(jìn)全出制的周生產(chǎn)節(jié)律，每周112頭母豬進(jìn)入2間產(chǎn)房分娩。每間產(chǎn)房27 m×14 m(長(zhǎng)×寬)，分娩欄布局如圖1，每間產(chǎn)房4排欄，每排欄14個(gè)產(chǎn)床，每個(gè)產(chǎn)床尺寸為2.4 m×1.8 m(長(zhǎng)×寬)。產(chǎn)床中間母豬位為鑄鐵地板，兩側(cè)仔豬活動(dòng)區(qū)域?yàn)樗芰下┛p地板。豬舍采用夏季風(fēng)機(jī)-濕簾縱向通風(fēng)方式，冬季新風(fēng)采用從檐口進(jìn)入吊頂，再?gòu)牡蹴斝〈斑M(jìn)入豬舍內(nèi)的垂直通風(fēng)模式。豬舍內(nèi)溫度采用環(huán)境控制器自動(dòng)控制。仔豬躺臥區(qū)采用保溫?zé)艏訜?。妊娠母豬在預(yù)產(chǎn)期前3天進(jìn)入產(chǎn)床，仔豬哺乳期21 d結(jié)束后，母豬回到妊娠舍發(fā)情待配，仔豬轉(zhuǎn)到保育舍。仔豬出生3 d內(nèi)剪牙、斷尾、去勢(shì)。母豬用自動(dòng)料線每天飼喂2次，仔豬在哺乳期不喂飼料。母豬和仔豬均自由飲水。產(chǎn)房排污采用水泡糞工藝，每次產(chǎn)房清洗消毒后放空。母豬生活生產(chǎn)期間采用人工照明方式，光照強(qiáng)度為110 lx，每天8:00到20:00為豬舍光照時(shí)間。

圖1 試驗(yàn)豬舍分娩欄位布局

2.2 數(shù)據(jù)采集

試驗(yàn)豬場(chǎng)母豬平均窩產(chǎn)活仔數(shù)為11.8頭，任選3窩窩產(chǎn)活仔數(shù)為12頭的分娩欄為測(cè)試樣本，試驗(yàn)時(shí)間為2019年3月2日－3月25日，一個(gè)完整的哺乳周期。試驗(yàn)分娩欄布局如圖2a，仔豬躺臥區(qū)鋪放橡膠墊0.6 m×1.2 m(0.72 m2)，橡膠墊上方放置2個(gè)高度可調(diào)的175 W保溫?zé)?因特希特，韓國(guó))，采用紅外線熱成像儀(Ti10，福祿克，美國(guó))測(cè)試仔豬的體表溫度，并根據(jù)仔豬體表溫度對(duì)保溫?zé)舻母叨冗M(jìn)行調(diào)節(jié)(圖2b)。在母豬分娩欄兩側(cè)分別放置一個(gè)遠(yuǎn)紅外攝像儀(CS-C5S-1B2WFR，?？低?，杭州)對(duì)仔豬的躺臥行為進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，錄像回放等(圖2c)。采用高精度電子臺(tái)秤(JH-1，技衡，上海)每天對(duì)3頭試驗(yàn)仔豬稱重(圖2d)，仔豬置于桶內(nèi)，待其安靜時(shí)進(jìn)行讀數(shù)。

圖2 試驗(yàn)分娩欄的選擇和試驗(yàn)設(shè)備的布置

仔豬的躺臥行為分為趴臥和側(cè)臥，側(cè)臥定義為仔豬躺臥時(shí)四肢均向外伸展(圖3a、圖3b)，趴臥定義為仔豬躺臥時(shí)至少兩只腿在腹部下方(圖3c、圖3d)[17]。利用遠(yuǎn)紅外攝像儀每30 min取1張照片，計(jì)算躺臥區(qū)趴臥和側(cè)臥的仔豬百分比，取每天的平均值進(jìn)行分析。同時(shí)計(jì)算仔豬每天對(duì)躺臥區(qū)的平均利用率。計(jì)算公式如下：

式中：Pv為趴臥仔豬占躺臥區(qū)仔豬的百分比，n為躺臥區(qū)趴臥仔豬數(shù)，N為躺臥區(qū)仔豬總數(shù)；Pl為側(cè)躺仔豬占躺臥區(qū)仔豬的百分比；R為仔豬躺臥區(qū)利用率，m為躺臥區(qū)仔豬數(shù)，M為窩產(chǎn)活仔數(shù)。

仔豬躺臥區(qū)投影面積為仔豬躺臥時(shí)體長(zhǎng)×體寬，仔豬體長(zhǎng)為嘴前端到屁股尾部的距離(圖3a、圖3c)，體寬測(cè)量位置為仔豬身體中部(圖3b、圖3d)，身高測(cè)量為仔豬站立時(shí)地面到仔豬最后一塊肋骨距離(圖3e)[14]，測(cè)量時(shí)間為每天9:00到14:00，這個(gè)時(shí)間大部分仔豬在休息，容易觀察測(cè)量[18]，每次任取3頭不同體重的仔豬。

圖3 仔豬身體尺寸的測(cè)量

最終試驗(yàn)數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用Excel 2016對(duì)數(shù)據(jù)處理分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 仔豬不同臥姿面積分析

如圖4，仔豬趴臥和側(cè)臥所占面積隨體重的增大而增大，仔豬趴臥所占面積計(jì)算公式為A＝0.027e0.234w，R2＝0.868；仔豬側(cè)臥所占面積計(jì)算公式為A＝0.029e0.235w，R2＝0.867。本研究中仔豬在同級(jí)別體重下趴臥或側(cè)臥所占面積均略小于Meyer等[4]和Ekkel等[19]所測(cè)面積，主要原因是前期研究者的研究方法均基于育肥豬，不同生長(zhǎng)階段的豬異速生長(zhǎng)規(guī)律不相同，而且隨著體重的增加，豬對(duì)空間的需求不僅要滿足豬的身體尺寸，也需要考慮豬的生理行為，如排泄面積，還需要考慮豬的社會(huì)需求，如爭(zhēng)斗的逃跑空間[12]。仔豬對(duì)躺臥區(qū)面積的需求僅僅需要滿足仔豬本身的身體尺寸，因此本研究異速生長(zhǎng)公式計(jì)算的面積較小。

3.2 仔豬對(duì)躺臥區(qū)利用率分析

如圖5所示，1～6日齡仔豬對(duì)躺臥區(qū)的利用率呈現(xiàn)出隨日齡增大逐漸升高的趨勢(shì)，最高達(dá)83.2%，主要是初生仔豬對(duì)熱量的需求較高，而母豬不能為其提供穩(wěn)定的熱源，因此，仔豬選擇在碳纖維仔豬加熱器或保溫?zé)粝禄顒?dòng)；而7～21日齡仔豬在加溫區(qū)內(nèi)活動(dòng)的比率呈現(xiàn)出隨日齡增大逐漸降低的趨勢(shì)，最后穩(wěn)定在40%左右，這可能是隨日齡增大，仔豬對(duì)熱量的需求逐漸降低，加之仔豬之間的爭(zhēng)斗增多產(chǎn)生的熱量增多，另一種可能是隨日齡的增大，仔豬探索的欲望逐漸增強(qiáng)，離開(kāi)躺臥區(qū)逐漸增多。因此，加溫區(qū)內(nèi)仔豬比率呈現(xiàn)逐日下降的趨勢(shì)。Xin等[20]也證實(shí)仔豬出生一周后對(duì)保溫?zé)舻睦寐孰S仔豬日齡的增大逐漸降低。因此為仔豬提供的躺臥區(qū)面積不需要同時(shí)滿足所有仔豬的身體尺寸，而且為仔豬提供一個(gè)溫度可以隨日齡變化的供熱裝置，不僅有利于豬的福利，也節(jié)省電能消耗。

3.3 仔豬在躺臥區(qū)趴臥和側(cè)臥的比例分析

如圖6所示，初生仔豬出生后前11～12天趴臥的比例大于側(cè)臥的比例，12 d之后趴臥的比例逐漸降低。Vasdal等[21]也發(fā)現(xiàn)盡管躺臥區(qū)的溫度比仔豬適宜生長(zhǎng)的溫度高8 ℃，出生一周后仔豬還是更愿意扎堆。因此出生后扎堆可能不是為了減少溫度損失，而是動(dòng)物的一種本能行為。Stangel等[22]認(rèn)為在自然狀態(tài)下仔豬扎堆可能是本能上為了防止迷路或捕食動(dòng)物的突襲。仔豬扎堆躺臥的姿勢(shì)主要是趴臥。隨著日齡的增大，仔豬的身體儲(chǔ)備逐漸增多，散熱也逐漸增多，仔豬散開(kāi)休息的現(xiàn)象也逐漸增多。仔豬散開(kāi)休息的躺臥姿勢(shì)主要是側(cè)臥，觀察到側(cè)臥的姿勢(shì)也隨日齡增大而增多。因此，精確計(jì)算仔豬躺臥區(qū)所需面積，需要綜合仔豬在不日齡時(shí)趴臥和側(cè)臥的比例。

3.4 仔豬在躺臥區(qū)不同臥姿的面積分析

如表1所示，綜合仔豬在不同體重(日齡)趴臥和側(cè)臥的比例和對(duì)躺臥區(qū)的利用率，在仔豬壓死發(fā)生率最高的體重段(1.0 kg～2.4 kg)，10頭、12頭、14頭仔豬躺臥區(qū)的最小面積分別為0.18 m2、0.22 m2和0.25 m2。而滿足仔豬全部哺乳日齡，10頭、12頭和14頭仔豬躺臥區(qū)的最小面積分別為0.31 m2、0.37 m2和0.43 m2。目前成績(jī)比較好的豬場(chǎng)的平均窩斷奶仔豬數(shù)為11.5頭[23]，因此建議新式豬場(chǎng)的躺臥區(qū)面積不低于0.37 m2。

3.5 仔豬不同體重的身高分析

如圖7所示，仔豬身高隨體重的增加而呈指數(shù)級(jí)增加(H＝0.17e0.1w，R2＝0.15)，可能是測(cè)試豬基因品種不相同的原因，相同體重下，該公式比Baxter公式預(yù)測(cè)的仔豬身高高，該公式預(yù)測(cè)仔豬剛出生(1 kg)時(shí)的身高為0.18 m，斷奶(6 kg)時(shí)的身高為0.28 m。因此，建議在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)調(diào)高熱輻射加熱器高度，仔豬剛出生時(shí)的高度控制在0.19 m左右，仔豬斷奶時(shí)的高度控制在0.29 m左右。

4 結(jié)論

仔豬趴臥所占面積為A＝0.027e0.234w，R2＝0.868；仔豬側(cè)臥所占面積為A＝0.029e0.235w，R2＝0.867。

1～6日齡仔豬在對(duì)躺臥區(qū)的利用率上呈現(xiàn)隨日齡增大而逐漸升高的趨勢(shì)，最高達(dá)83.2%，而7～21日齡仔豬在加溫區(qū)內(nèi)活動(dòng)的比率呈現(xiàn)隨日齡增大而逐漸降低的趨勢(shì)，并穩(wěn)定在40%左右。

仔豬出生后11～12日內(nèi)趴臥的比例大于側(cè)臥的比例，12日之后趴臥的比例逐漸降低。

窩斷奶仔豬數(shù)為12頭的分娩欄仔豬躺臥區(qū)面積不低于0.37 m2。

仔豬剛出生時(shí)和斷奶時(shí)身高分別在0.18 m和0.28 m左右。