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养猪场照明设计：猪舍的最佳照明
养猪场照明设计：猪舍的最佳照明
目录：
1. 光照对猪的影响
2. 猪舍照明设计
3. 猪舍最佳照明
近年来，生猪养殖逐渐向封闭式、工厂化方向发展，猪舍环境控制系统也随之发生了显著变化。目前，这些系统主要侧重于温度、湿度和有害气体的管理，而光照条件的调节往往被忽视。研究表明，光照环境对生猪的生产性能有直接和间接的影响，从而影响猪场的整体效益。猪舍内人工照明技术的应用，为生猪提供合适的光源，其能耗仅次于通风机，在整个猪场中位居第二。因此，建立完善的猪舍照明管理系统，对于提高生产效率、节能减排至关重要。
1. 光照对猪的影响
猪舍的照明环境以光照强度和持续时间为特征。与人类不同，猪只拥有两种用于颜色识别的视锥色素，这使得它们只能看到蓝色和绿色，因此对光色的敏感度较低。欧洲畜牧协会规定，每天必须为猪提供至少8小时、40勒克斯的最低光照，这是一项基本的福利要求。然而，在生产效率和动物福利之间找到平衡点仍需进一步探索。
1.1 光照对母猪的影响
充足的光照可以促进母猪发情。延长光照时间对母猪生殖系统和胚胎发育有积极的影响。增加光照时间可以刺激后备母猪下丘脑，使其褪黑素分泌减少，促性腺激素释放激素分泌增加。这反过来又会促使垂体前叶增加促卵泡激素和黄体生成素的分泌，从而加速卵泡成熟，提前发情。彭志军的研究表明，每天提供16小时光照可使荣昌猪的首次发情提前18.5天，产仔数增加2.8头。 Anssi Tast及其同事发现，与40勒克斯相比，200勒克斯和1000勒克斯的光照强度并不能有效降低母猪的褪黑激素分泌，这表明单纯增加光照强度并不能诱导母猪发情。因此，适当的光照强度不仅有利于刺激母猪发情，也有利于降低猪舍的能耗。
光照对母猪的影响体现在多个方面，例如受胎率、产仔数和产奶量。田教授指出，将母猪舍内光照强度从6勒克斯提高到8勒克斯，再提高到70勒克斯和100勒克斯，可以改善产仔数、初生重、窝重、平均日增重和断奶窝重，增幅分别为4.5%至8.5%、4.5%至16.7%（0.7公斤至1.6公斤）、5.6%和5.1%至12.2%。Mabry JW及其同事发现，与8小时光照相比，哺乳期每天提供1小时光照可显著提高21日龄断奶仔猪的数量（P < 0.05）。这可能是因为较长的光照时间增加了能够哺乳的仔猪数量（P < 0.05），而母猪的产奶量没有显著差异。美国农业生物工程学会建议，怀孕母猪或后备母猪的理想光照强度约为100勒克斯，每天光照时间为14至16小时。
1.2 光照对仔猪的影响
光照对仔猪的免疫功能和新陈代谢起着至关重要的作用。Niekamp SR 等指出，光照周期对仔猪免疫功能的影响可能始于母猪怀孕期间。怀孕期间每天接受 16 小时光照的母猪所产仔猪在 14 日龄时表现出比接受 12 小时光照的仔猪更好的免疫状态。在保育阶段，通常用于给仔猪保暖的保温灯依赖于红外光的热效应。然而，传统的保温灯会产生大量可见光而没有热效应，导致能源浪费。加热板或无光保温灯等替代方案效率更高。冯氏报告称，将光照强度从 10 勒克斯提高到 60 勒克斯，然后再提高到 100 勒克斯，可使仔猪健康问题的发生率降低 24.8% 至 28.6%，成活率提高 19.7% 至 31.0%，日增重增加 0.9 公斤至 1.8 公斤。但光照强度达到350勒克斯时，其效果不如60勒克斯时理想，建议保育猪的光照强度在50勒克斯至100勒克斯之间。
1.3 光照对育肥猪的影响
适当增加光照强度可以增强猪的健康水平和恢复力。研究表明，5勒克斯人工光照条件下的育肥猪与40勒克斯自然光照条件下的育肥猪相比，其身体机能明显下降。然而，当人工光照强度提高到40~50勒克斯时，育肥猪的代谢恢复正常。建议生长猪和育肥猪的光照强度一般应设置在40~50勒克斯之间。此外，光照时长对猪的生长育肥有显著影响。Martelli G等比较了两种光照周期（70勒克斯，光照时间分别为14:10和8:16），结果发现，光照时间较长的猪的饲料转化率（4.3）明显低于光照时间较短的猪的饲料转化率（5.21）（P < 0.01）。韩氏研究表明，在12～24小时光照时长内，较短的光照时间更有利于提高育肥猪的生长性能，降低料肉比，减少患病率，效果显著。
1.4 光照对公猪的影响
延长光照时间有助于年轻公猪性腺发育，加速其性成熟。在讨论光照对公猪的影响时，公猪精液的质量是首要关注点。虽然延长光照时间对精液质量的影响较小，但增加光照强度可显著提高精液质量。崔教授的研究表明，在100勒克斯光照条件下体外保存的公猪精液质量比在50勒克斯和150勒克斯光照条件下的精液质量有显著提高。基于此分析，并结合猪场的实际需求，本文总结了现代猪场照明标准建议，以供参考（表1）。
表1 猪场照明指标建议
2.猪舍照明设计
2.1 光源的选择
光是由从低频到高频的电磁波组成的，包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线。在养猪业中，紫外线主要用于杀菌消毒，可见光用于猪场照明，红外线主要用于仔猪保暖。
选择光源时，需要考虑的关键因素包括光通量和光强度。光通量是指光源在一段时间内发射的总能量，以流明 (lm) 为单位；光强度是指在特定立体角内发射的光能，反映光的汇聚能力，以坎德拉 (Cd) 为单位。光强度是评估照明效果的关键指标，定义为单位面积接收的可见光光通量，也称为照度，以勒克斯 (Lux) 为单位。重要的是要理解光通量和光强度是光源的固有特性，不受距离的影响。相反，光强度会随距离而变化；随着距离的增加，其影响会减小，导致光强度降低。此外，光强度是累积的，这意味着特定点的强度是所有光源照射到该点的光强度的总和。
在选择猪舍照明光源时，务必考虑各种灯具的能效比，即每单位光输出所需的功率。表2列出了常用灯具的能效比。比较结果表明，大功率LED灯具的能效比最高。
表2 常见灯具能效比
2.2 光源布置
本节采用LED灯管（18 W，2,100 lm，6,500 K）作为分娩舍的独立光源。分娩舍所需的光照强度范围为50 Lux至100 Lux。灯管中心水平距离2米处的光照强度为25 Lux。为了达到所需的光照强度，将两盏灯管之间的水平间距设置为4米，使两盏灯管中间点处的光照强度为50 Lux，满足猪分娩舍的照明要求。
采用专业照明设计软件DIALux对分娩舍的光照情况进行模拟，计算得出舍内平均光照强度为92.7 Lux，模拟结果符合设计要求。
为验证模拟结果，进行了现场测量，如表3所示。测量值普遍低于软件预测值，这可能是由于舍内围栏、馈线等设备对光线的遮挡所致。
表3 现场测量光照强度结果与模拟结果对比
选择合适的灯具和布置光源是猪舍照明设计的重要组成部分。由于这些设施需要频繁的深度清洁，因此还必须考虑猪场照明设备的耐用性和防护等级。根据不同猪群定制照明设计可以显著提高猪场的生产力。此外，光周期管理是猪场照明设计的一个重要方面；然而，这方面的技术数据匮乏，关于光周期调节的最佳实践仍存在许多争论。
3. 猪舍的最佳照明
3.1 猪舍灯T21
Ceramiclite T21猪灯是畜牧场和食品加工厂的理想解决方案，专为需要高压清洗的特殊场所而设计，例如洗车场和农场。特殊的陶瓷LED、PC材质和防水结构设计可以防止硫化氢气体、氨气等腐蚀，陶瓷LED的应用使其对硫化氢气体的抵抗力是传统LED灯具光衰的4倍以上。同时也适用于高温高湿环境，例如蘑菇种植室等经常产生大量灰尘、烟雾和水蒸气的场所，也可以作为常规三防灯使用。
3.2 猪舍灯T16
Ceramiclite T16 猪灯是专为需要高压清洗的环境而设计的卓越解决方案。其采用特殊塑料制成，具有防水结构和陶瓷光源，经久耐用，可降低维护成本，同时其长寿命和节能特性可提供卓越的照明，尤其适用于畜牧场、工业场所和食品加工厂。
4. 相关解决方案和科学
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