3 饲喂
饲喂作业是生猪养殖中的一项繁重作业，—般占总饲养工作量的30%～40%，因此，实现机械化、自动化饲喂极其重要。现代生猪养殖饲喂的饲料主要有干饲料(含水率14.5%以下)和稀饲料(含水率70%以上)，我国以干饲料饲喂为主，欧盟等国家稀饲料饲喂占有一定的比例。干饲料饲喂机械系统包括贮料塔、输料机、饲喂器(设备)。
3.1 贮料塔和输料机
贮料塔和输料机是现代猪场生猪养殖必要的饲料贮存与供料设备，主要用于猪舍中饲料的稳定、自动供应，近些年主要在制造材料、结构技术方面有所进步，原创性研究进展很少。
贮料塔用来贮存饲料，便于实现机械化饲喂，它常设置在猪舍外的侧端部。贮料塔多为镀锌钢板或玻璃钢材料制造，塔身断面多呈圆形，贮料塔通常能装载2～8t饲料，图10和图11为贮料塔及其配套的输料机。
图10 贮料塔与索盘式输料机
输料机用来将饲料从贮料塔运入猪舍并输送到饲喂器(或饲槽)。按照输送饲料的工作部件分，主要有弹簧螺旋式和索盘式输料机，其中弹簧螺旋式输料机通常沿单线输送饲料到饲喂器，索盘式输料机可沿封闭环线输送饲料到饲喂器。弹簧螺旋式的螺旋弹簧(直径43～78mm，图12a)或索盘式输料机的索盘(直径35～50mm、间距50～100mm，图12b)安装在输料管内，输料管上有相隔一定间距的开口(对应饲喂器)，当螺旋转动或索盘运动时，将饲料向前推送，通过输料管上开口经落料管落入饲喂器，当饲喂器装满后饲料被继续往前推送并通过第2个开口经落料管落入下1个饲喂器，直至装满所有饲喂器为止。弹簧螺旋式和索盘式输料机在猪场都有应用，当饲料输送距离较长时(如在猪场中用于各猪舍贮料塔的输料) ，通常应用索盘式输料机。
图11 贮料塔与弹簧螺旋式输料机
图12 输料机工作部件
3.2 饲喂器与饮水器
饲喂器是生猪养殖喂料作业的终端设备，近些年，在饲喂器制造材料、结构技术及其饲喂性能的研究方面取得了较大进展。饮水器是供生猪饮水的终端设备，近些年主要在制造材料、结构技术方面取得了一定进步。
饲喂器是用于采食饲料的设备，通常由料斗和饲槽组成，要求其形状合理、结构简单、坚固耐用，以便于猪只的采食和防止饲料损失。应用的饲喂器主要有长方形饲喂器、圆形饲喂器，以及干湿兼用饲喂器，目前干湿兼用饲喂器应用增加。
长方形饲喂器(图13a)用于干饲料的饲喂作业，通常由长方形料斗和饲槽组成，沿饲槽长度方向放置间隔环(板或杆)以分成若干饲位(间距:仔猪约200mm、育肥猪约270～300mm)，常用镀锌钢板或冷轧钢板制造，也可以做成双面兼用，进而在两栏中间放一个双面饲喂器，可用于保育猪、育肥猪等的养殖。圆形饲喂器(图13b)也用于干饲料的饲喂作业，通常由圆形料斗和饲槽组成，料斗常用镀锌钢板、饲槽常用铸铁制造，沿饲槽圆周方向放置间隔环(杆)以分成若干饲位，可用于仔猪(补料)、保育猪、育肥猪等的养殖。长方形饲喂器和圆形饲喂器通常都能进行下料量的人工调整。
图13 长方形和圆形饲喂器
干湿兼用饲喂器(图14)通常由料斗(通常可承装50kg以上饲料)、拨料装置、饲槽、饮水器等组成，生猪采食饲料时拱动拨料装置，(少量)饲料就会从料斗排放到饲槽中，饲槽两侧都设有饮水器，可方便生猪采食湿拌料，从而减少饲料浪费、提高饲料利用率、减少呼吸道疾病，常用于保育猪、育肥猪等的养殖。
图14 干湿兼用饲喂器
近些年，为更好地饲喂保育猪，国内外研发了保育猪智能饲喂器(图15)，它由料斗(通常可承装40 kg饲料)、供料装置(电机驱动拨料部件供料)、供水装置(电磁阀控制供水)、饲槽、智能控制器等组成，可按预先设定程序实现料水按比例添加、定时供料(供水)、自由采食(料水同时)控制，并设有传感器检测饲槽的填充高度，为保育猪自动提供湿拌料，供约40头保育猪采食。
图15 保育猪智能饲喂器
20世纪80年代，母猪群养结合母猪电子饲喂设备养殖模式首先在国外开始研究。随着对福利化养殖的关注以及欧盟有关规定(2013年1月开始执行妊娠母猪必须群养)的实施，加之母猪群养加精确饲喂理念得到应用，2000年以来对群养母猪电子饲喂设备的研究取得了较大的进展，在国内外得到逐步推广使用。母猪电子饲喂站主要由计算机控制系统、检测系统、门禁系统、发情鉴定系统、饲喂系统、分栏系统等组成，以计算机软件系统作为控制中心，饲喂器作为控制终端，由感应传感器为计算机提供数据，再由计算机根据母猪饲喂的科学数据确定饲喂器的供料量，从而对母猪进行精确饲喂管理。母猪电子饲喂站通常由贮料塔和输料机自动供料，供约30头母猪采食。
近些年，国外学者在母猪电子饲喂站研究的基础上，又开展了具有呼叫功能的母猪电子饲喂站研究，它在原电子饲喂站上增加了呼叫模块、扬声器等软硬件，通过特定的呼叫(三音节的“名字”)来引导对应的母猪到饲喂站采食，这能避免母猪在电子饲喂站前排队等待时的打斗和伤害。随着基于图像分析的生猪行为与体重监测技术、基于声音分析的生猪疫病监测技术等精准畜牧业的研究进展，将进一步促进母猪电子饲喂系统的技术进步。
同时，国内外研制的哺乳母猪智能饲喂器也得到了较多应用，其主要由计算机控制系统、供料装置、控制器和饲槽等组成，能依据哺乳母猪的需要及预设程序进行少吃多餐式的智能化饲喂。此外，育肥猪智能称量分栏饲喂系统及其智能饲喂器也得到了更多应用。
目前猪场主要应用的饮水器有乳头式、鸭嘴式、碗式或杯式(图16)，为节约用水，碗式或杯式饮水器应用增多，乳头式饮水器由于水的浪费较多而逐渐减少。随着精准畜牧业的发展，对生猪饮水行为的研究也已取得进展。
图16 鸭嘴式和碗式饮水器
4 粪污处理
猪场粪污主要是猪粪和污水，传统上猪场粪污以还田利用为主，由于猪粪有机肥需要施用6～8倍才能达到化肥效果，加之施用有机肥可能产生的重金属元素以及抗生素累积等，使其还田利用面临较多的经济与技术限制，加大了粪污处理的难度。
欧美国家(如德国、法国)已制定了单位面积农田允许养殖生猪的限额，以及施用猪粪肥料的N/P含量等要求，同时国外学者也对N/P消解技术、抗生素等的残留、氨气的污染、猪场粪污处理方式、沼气工程的空间分布等进行了研究，促进猪场粪污以还田利用为主的资源化利用，并防止产生土壤污染。
目前，中国也已制定了猪场粪污处理的相关政策，增强了粪污资源化利用的支持力度并加强了跟踪监测，国内学者也对粪污资源化利用、抗生素残留对土壤的作用等进行了研究。
猪场粪污处理涉及清粪工艺及其处理技术，包括干清粪、水(尿)泡粪(水泡粪或尿泡粪)工艺，以及粪水固液分离、堆肥发酵、发酵床、沼气发酵(发电) 技术等。清粪工艺与后续粪污处理工艺需要匹配，粪污处理工艺及技术选择不合理，则粪污处理的难度及成本会大大增加。
4.1 清粪工艺
目前，中国猪场的清粪方式以干清粪和水(尿)泡粪为主，欧美国家猪场应用水(尿)泡粪较多。
4.1.1 干清粪工艺
干清粪工艺是通过机械或人工及时地清除猪舍内的粪便，尿液、冲洗水则从排污管道自动排出的清粪方式。其优点是能保持猪舍内的卫生、减少粪污清理用水、粪尿及时分离进而降低粪污处理成本、提高有机肥肥效。人工干清粪工艺在中国的大部分中小型猪场得到较广泛采用，缺点是劳动量大、生产率低。机械干清粪采用专用的机械设备(图17)，如往复式刮板清粪机等机械，一般为漏缝地板下设清粪沟，清粪沟深度约1.2m，以往复式刮板清理干粪尿液由清粪沟下的集尿沟收集，优点是可减轻劳动强度、节约劳动力、提高工效，缺点是一次性投资较大，运行维护费用较高。
图17 刮板干清粪工艺
4.1.2 水(尿)泡粪工艺
水(尿)泡粪工艺是在猪舍下部设粪池，猪舍内地面采用漏缝地板，漏缝地板下的粪池中注入一定量的水，粪便、尿液、冲洗水等都排放到粪池中，储存一定时间或待粪池装满后，打开排污阀塞，将粪池中的粪水排出，粪水流入粪便主干沟，通过粪污水泵抽吸到地面贮粪池或进入地下贮粪池(通常可贮存半年时间的粪污水)，见图18。保育舍和分娩舍的浅粪池深度约1.2m，注水深度0.2～0.7 m； 配种与妊娠舍和育肥舍深粪池深度约2.5m，注水深 度约0.2～1.0m，若采用全漏缝地板水(尿)泡粪，可一年清粪一次。优点是减少粪污清理过程中的劳动力投入，工艺简单、效率高。缺点是用水多，猪舍内空气质量受影响，排出的粪污水难以处理。
图18 水(尿)泡粪工艺
4.2 粪污处理
目前，粪污处理方式主要有：粪污全量还田利用，实现种养结合就地利用；固体粪便堆肥与污水沼肥化利用，利用固体粪便经堆沤发酵后还田，污水经厌氧处理后还田；异位发酵床模式，利用微生物菌发酵床处理粪污，粪污加入辅料经发酵后还田；能源转化利用模式，利用粪污进行沼气生产，用作生物能源或发电。其中，粪污处理的最佳方式始终是还田利用。
4.2.1 粪污全量还田利用
粪污全量还田利用是将猪场产生的粪污集中收集，全部进入氧化池(塘)贮存与氧化处理，经无害化处理后在施肥季节进行还田利用。这种模式有利于种植业与养殖业有机结合，是实现猪场粪污“资源化、生态化”利用的最经济、最佳的模式。采用水泡粪方式时，粪污全量进入氧化池(塘) 处理，通常经有氧发酵(约1.5个月)、厌氧发酵(约2个月)后还田应用于农业，要求有配套粪污施用的农田，见图19。
图19 粪污发酵处理后还田
优点是粪污收集、贮存、处理设施建设成本低，处理费用较低，粪污资源化利用率高。缺点是粪污贮存周期较长，占地面积大，需要建设氧化池(塘)贮存设施，施肥期较集中，需配套足量的农田以及专业化的施肥机械、农田施肥管网等，粪污只能在一定范围内施用。
4.2.2 固体粪便堆肥与污水沼肥化利用
采用干清粪方式时，粪便、尿液已及时分离，固体粪便经堆肥发酵方式处理，污水经厌氧发酵或氧化池(塘)等发酵处理，最后将固体粪肥、液体粪肥进行还田利用。采用水泡粪方式时，粪污进入贮粪池，经固液分离，再进行固体粪便堆肥发酵处理、液体粪水厌氧发酵或氧化池(塘)发酵处理，最后将固体粪肥(图20)、液体粪肥进行还田利用。
图20 固体粪肥发酵后还田
4.2.3 异位发酵床
异位发酵床通常由发酵池、喷淋池、防雨棚(发酵房)等组成，应用的主要设备有粪污搅拌机、切割泵、自动喷淋机、翻堆机等。异位发酵床工艺为：将猪舍内产生的粪污(粪便和尿液)送入集粪池，并由粪污搅拌机搅拌控制沉淀，然后通过粪污切割泵进行打浆并抽送至喷淋池，将谷壳、锯末、木屑、秸秆粉等作基质原料，加入微生物菌剂，充分混合搅拌，铺在发酵池内，然后将喷淋池内的粪污通过自动喷淋机喷洒到发酵床上，利用机械翻堆，使垫料和粪污搅拌混合，多次导入粪污循环进行发酵，分解粪尿，消除产生的臭味，最终发酵后转化为有机肥，实现粪污的资源化利用。发酵床通常为长方形，床长50～70m，发酵床上方安装防雨顶棚或建在发酵房内。根据猪场规模大小决定异位发酵床建设面积(每头猪约需0.2～0.3m2床体面积)。异位发酵床成功运行的关键是源头节水。
其优点是饲养过程不产生污水，处理成本低。其缺点是垫料成本高，粪便和尿液混合含水率高，发酵分解时间长，寒冷地区使用受限。
4.2.4 粪污专业化集中处理或能源利用
依托专业粪污处理企业，收集周边猪场粪污并集中处理，可以是固体粪便处理、养殖污水集中处理后达标排放或粪便与污水集中处理，适用于生猪养殖密集区。其中，污水集中处理后达标排放需组合厌氧发酵与好氧处理等工艺进行污水的深度处理，达到GB 18596—2001《畜禽养殖业污染物排放标准》后直接排放，固体粪便进行发酵处理生产有机肥或直接还田利用。主要缺点是污水处理成本高。也可依托专业生产可再生能源的企业，投资建设大型沼气工程，粪污输入专门的沼气发酵罐进高浓度厌氧发酵，沼气发电上网或提纯生物天然气(具备发电上网或生物天然气进入管网条件)，沼渣生产有机肥还田利用，沼液还田利用，这是目前许多大型猪场处理粪污的方法，见图21。
图21 粪污能源化利用工艺
优点是对猪场的粪污集中处理，专业化运行，能源化利用效率高。缺点是一次性投资高，能源利用难度大，沼液处理成本较高，需配套后续处理利用工艺。
总之，猪场粪污处理的原则是：减量化，即控制粪污量，应做到雨水和污水分流、粪便与污水分流、源头节水；无害化，固体粪肥进行堆肥发酵、污水通过微生物发酵；资源化，即种养结合，粪污还田利用；猪场规模适度化，控制超大型猪场的建设，大型养殖企业可实行多点分布式养殖模式。
5 发展分析
我国从20世纪80年代初开始建设引进先进生猪养殖成套设备的规模化猪场，迄今已形成了较完整的生猪养殖设施工程配套体系。
(1)在猪舍方面，我国猪舍建筑结构已形成砖混结构、轻型复合钢结构(彩钢夹芯板) 、砖加保温板复合结构等几种型式，可以满足我国猪场猪舍的建设要求。但在猪舍建筑结构设计上，还存在猪舍建筑结构设计(民用建筑热工设计规范不适用)、地下设施(清粪、通风、保暖) 结构设计缺少规范，猪舍规格型式(包括大跨度猪舍)欠优化设计等问题，需要制定猪舍建筑热工设计规范以及设施建设规范，开展猪舍热量传递的理论研究，建立分别适用我国南方、北方的猪舍优化设计方案。
(2)在猪栏方面，我国已设计了适于各类生猪养殖需要的猪栏，主要以钢结构(镀锌钢管)猪栏为主，但从健康/福利化养殖角度设计并应用的猪栏还较少。欧盟已禁止母猪配种28d后使用限位猪栏，并已研究了母猪群养猪栏、自由进出猪栏、分群组配置的分娩猪栏、可调整的分娩猪栏、可升降的分娩猪栏以及自由式分娩猪栏等。鉴于国内外的技术发展，我国需要多学科协作深入研究母猪健康养殖模式，进而研发先进、适用的各类猪栏，以促进我国生猪养殖水平的提高。
(3)在通风方面，我国已提出了纵向、横向、垂直等几种通风模式，并已具有性能优良的通风设备制造技术。但在大跨度猪舍、联排猪舍等通风方面缺少深入、系统的理论体系研究，尤其是北方冬季需考虑保温要求时，缺少保温与通风之间相互作用关系的理论模型支持。同时，缺乏基于生猪体温度(以及空气质量)的通风基础研究。
(4)在饲喂方面，我国已研发了用于生猪养殖的各类饲喂机械(饲喂器)和饮水器，从功能角度可以满足规模化猪场需求。目前，我国输料机械(如索盘式输料机)的工作可靠性、残留饲料自清理性能还有待提高，在液态饲料饲喂设备、智能饲喂设备研究方面还处于发展阶段，需要开展饲喂系统的关键技术研究，如针对母猪基于综合技术的多功能电子饲喂系统研究、针对哺乳母猪的液态饲料智能饲喂系统、针对育肥猪智能称量分栏饲喂系统等，这需要综合音像(声音和图像分析)技术、养殖技术、工程技术、信息技术等。
(5)在粪污处理方面，我国已提出了粪污处理的多种方式，在控制环境污染方面取得了较大进展。但在粪便清除、粪水分离(包括渗漏饮用水分离)、粪污还田利用技术(涉及重金属、抗生素等达标)与设施配套、粪污沼气化高效利用技术与设施配套、臭气处理技术与设施等方面，还需要多学科协作开展深入、系统研究，在源头控水的基础上实现粪污资源化利用。
《完》
