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现代猪场照明设计
卢成峰1，刘吉荣2，李修松1，白士宝1*，赵世光1，杨玉鹏1
(1 青岛大牧人机械股份有限公司养猪研究院，山东 青岛 266112；2 新希望六和股份有限公司)
摘要：光环境可直接或间接影响猪群的生产性能，从而影响猪场的生产效益。目前大型养殖场多采用人工补光技术为猪群提供光环境。本文综述了光环境对猪群的影响，并探讨了一种猪舍光环境设计方法，为猪群光环境设计提供一种思路。
关键词：猪群；光照强度；光周期；照明设计
中图分类号：S815 文献标志码：C 文章编号：1001-0769(2019)12-00
近年来，随着养猪业向密闭化、工厂化发展，猪舍环境控制系统得到了长足的进步。目前，猪舍的环境控制系统多集于对舍内温度、湿度以及有害气体的调控，而光环境调控往往被忽视。研究表明，光环境可直接或间接影响猪群的生产性能，从而影响猪场的生产效益。猪舍人工补光技术是采用人造光源的方式为猪群提供合适光源的技术，其能源消耗在整场能耗占比方面仅次于风机。因此，研究制定猪舍合理的光照管理制度不管是从生产效益还是节能减排方面考虑都有重要意义。
1 光照对猪群的影响
猪舍的光环境主要由光照强度和光照时间组成。与人类的视觉机制不同，猪只有两个辨识颜色的锥色素，只能看到蓝色和绿色，因此对光照的颜色并不敏感。欧洲畜牧协会规定生产人员要为猪群提供每天8 h不低于40 Lux的光环境[1]。这只是作为猪群福利的基本要求，而要达到生产效率与福利的平衡还需要更深入的探讨和研究。
1.1 光照对母猪的影响
适宜的光照可促进母猪发情。适当延长光照时间对母猪繁殖系统的发育和体内胚胎发育有积极作用。
适当延长光照时间可以刺激后备母猪下丘脑减少褪黑素分泌、促进促性腺激素释放激素分泌，从而促进垂体前叶加速分泌促卵泡素和促黄体素，母猪卵泡成熟加速，初情期提前。彭癸友研究指出，与自然光照时长相比，保证每天16 h光照可使荣昌猪的初情期提前18.5 d，窝仔数多2.8头[2]。Anssi Tast等研究指出，相比于40 Lux的光照强度，200 Lux、1 000 Lux的光照强度不能减少母猪体内褪黑素的分泌[3]，一味提高光照强度不能促使后备母猪发情。合适的光照强度不仅有利于后备母猪的发情，还可降低猪舍能耗。
光照对母猪的影响还体现在受胎率、产仔数、泌乳量等方面。田允波指出繁殖母猪舍光照强度由6 Lux～8 Lux增至70 Lux～100 Lux，窝产仔数、初生重和窝重、平均日增重、断奶窝重各增加4.5％～8.5％、4.5％～16.7％（0.7 kg～1.6 kg）、5.6％、5.1％～12.2％ [4]。Mabry J W等研究指出，与每天8 h光照时间相比，哺乳期间每天16 h光照时间可使21日龄可断奶猪数量显著增加（P＜0.05），这可能是因为长光照可增加仔猪的泌乳次数（P＜0.05），母猪的泌乳量无显著差异[5]。
美国农业生物工程学会建议后备/配怀母猪合适的光照强度在100 Lux左右，光照时间为每天14 h～16 h。
1.2 光照对仔猪的影响
光照显著影响仔猪的免疫功能和机体物质代谢。Niekamp S R等研究指出，光周期对仔猪免疫功能的影响可能在母猪妊娠阶段就已经开始，妊娠阶段采用每天16 h光照处理后母猪所产的仔猪在14日龄时的免疫状态要好于每天12 h光照组[6]。在保育阶段，最常用的保温灯是利用光线中红外线的热效应为仔猪保温，传统保温灯在使用时产生大量无热效应可见光波，浪费大量能源，采用加热板[7]或无光保温灯是更好的选择。冯志良指出，光照强度从10 Lux增至60 Lux再到100 Lux，仔猪发病率下降24.8％～28.6％，存活率提高19.7％～31.0％，日增窝重提高0.9 kg～1.8 kg，光照强度增至350 Lux其效果较60 Lux的差，建议保育猪光照强度为50 Lux～100 Lux[8]。
1.3 光照对育肥猪的影响
适当提高光照强度可增进猪的健康，提高猪的抵抗力。资料表明，给育肥猪5 Lux的人工光照与40 Lux的自然光照相比，机体机能明显下降，当人工光照增强至40 Lux～50 Lux后，育肥猪的代谢恢复正常[8]。建议生长育肥猪的光照强度一般在40 Lux～50 Lux。光照时间对生长育肥猪也有很大影响。Martelli G等将育肥猪分别置于两种光照周期（70 Lux，光期︰暗期分别为14︰10和8︰16）下进行饲养，结果表明长光期环境下育肥猪的料肉比（4.3）要显著低于短光期（5.21）（P＜0.01）[10]。韩定角研究指出，光照时间在12 h～24 h范围内，光照时间越短，越有利于提高育肥猪生长性能，降低料肉比、发病率，并且达到显著水平[11]。
1.4 光照对公猪的影响
延长光照时间可以促进小公猪性腺发育，性成熟提早。讨论光照对公猪的影响主要考虑的是公猪精液的品质。延长光照时间对公猪精液品质的影响不大，提高光照强度对精液品质有显著影响[8]。崔茂盛等研究表明，与50 Lux、150 Lux光照强度相比，100 Lux光照强度下公猪精液体外保存效果显著提高[12]。
综上分析，结合目前国内养殖场实际需要，总结现代猪场光照指标建议供大家参考（表1）。
2 猪舍照明设计
2.1 光源选择
光是由电磁波组成，从低频率到高频率，包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线（图1）。其中紫外线、可见光以及红外线在猪场中大量应用。紫外线用于杀菌消毒，可见光用于日常照明，红外线多用于仔猪保温。
在选择光源时主要考察光源的光通量和发光强度。光通量是单位时间内光源辐射的总能量，单位为流明（Lumen），简称lm；发光强度是光源在单位立体角内辐射的光能量，表征光线的汇聚能力，单位是坎德拉(Candela)，简称cd。光照强度是作为评价光照效果的主要指标，是单位面积上所接受可见光的光通量，简称照度，单位勒克斯（Lux），表示光照的强弱。需要说明的是光通量、发光强度都是光源的固有属性，与距离光源的远近无关。光照强度与距离有关，离光源越远，光源对环境产生的影响越小，光照强度越低。此外，光照强度具有可叠加性，即某一固定点的光照强度是所有辐射至该处光源所产生的光照强度之和。
在选择猪舍照明光源时还需重点考察不同灯具的能效比，即每单位光通量所需用电功率。常用灯具的能效比见表2。通过对比可以发现，常用灯具中大功率LED灯的能效比最高。
2.2 光源布置
在此，以LED灯管（18 W、2 100 lm、6 500 K）作为单光源对分娩舍内的光源进行布置。LED灯管的光照强度曲线如图2。分娩舍所需的光照强度为50 Lux～100 Lux。从图2查得在地面距离灯管中心水平距离2 m处的光照强度为25 Lux。根据光照强度的可叠加性，将两灯管的水平距离设置为4 m，则在两灯管水平距离中心处地面的光照强度为50 Lux，满足分娩舍光照强度需求。
采用专业照明设计软件DIALux对分娩舍照明进行模拟，模拟光照强度结果如图3所示。舍内平均光照强度92.7 Lux，模拟结果符合要求。
采用现场实测的方法对模拟结果进行检验，见表3。实测结果整体比软件模拟低，这可能是舍内栏位、料线等设备对灯光阻挡的原因。
3 结束语
合适的灯具、合理的光源布置是猪舍照明设计的核心。因猪舍需定期深度清洁，灯具的防护等级也是照明设计中需要考虑的因素。根据不同猪群提供有差异化的照明设计可显著提高猪场的生产效益。此外，光周期调控是猪场照明设计的重要组成部分，但指导光周期调控的技术资料非常有限，光周期调控也还存在很多争议。
【参考文献】
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[4] 田允波. 光照对猪的影响[J]. 甘肃畜牧兽医, 1997(4):26-29.
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[12]崔茂盛, 付永利, 马墉, et al. 不同光照强度对种公猪精液体外保存效果的影响[J]. 中国畜牧兽医文摘, 2018(5).
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