Влияние освещения и светового режима на продуктивность

При недостаточном освещении области отдыха, программа освещения будет безуспешной.

Чтобы сократить производственные затраты должен быть установлен сенсорный датчик света. Он должен автоматически включать осветительную установку в коровнике, при условии, если требуемое значение яркости (например, 200 люкс) не достигнуто. Датчик должен быть установлен в таком месте, где световое излучение примерно равно значению внутри коровника. Поблизости не должно быть никакого искусственного источника света! Для того, чтобы избежать неоднократных краткосрочных включений - отключений в течение дня, например во время грозы, датчик программируется автоматической установкой времени.

Правильный свет в коровнике залог здоровья животных

 

Жизненные циклы всех живых организмов на нашей планете зависят от продолжительности светового дня и освещенности, поэтому при строительстве коровников необходимо уделять больше внимание их освещению. Потому что, недооценив освещение, фермер рискует недополучить надои или прирост массы мясного стада.

Доказано, что только лишь одной грамотной организацией освещенности можно поднять производительность молока на 6–10% - это ощутимый результат, который достигается минимальными средствами. Как правильно организовать освещение коровника? Есть несколько простых правил.

 

Продолжительность светового дня

Большинство специалистов сходятся во мнении (которое основано на многолетних исследованиях), что при искусственном освещении продолжительность светового дня для коров должна составлять 16 часов, а в остальные 8 часов должна поддерживаться «ночь». В этом случае коровы максимально эффективно питаются и производят молоко.

Наиболее актуально это для поздней осени, зимы и ранней весны. Летом искусственное освещение отходит на задний план, однако его роль значительно повышается в пасмурные дни.

Лучшее время для начала светового дня – 4.00 … 4.30 утра, завершение – соответственно в 20.00 … 20.30. Причём уровень освещения утром и вечером плавно изменяется, о чем будет сказано ниже.

 

Уровень освещения

Свет способствует формированию животных с крепкой конституцией и прочным костяком.

КПД СВЕТИЛЬНИКА. КПД является важным критерием оценки энергоэкономичности светильника. КПД светильника отражает отношение светового потока светильника к световому потоку установленной в нем лампы.

СРЕДНИЙ СРОК СЛУЖБЫ ЛАМПЫ. Под средним сроком службы лампы понимается средняя продолжительность эксплуатации отдельных ламп в стандартных рабочих условиях (50% отказов = /"средний срок службы/").

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЙ РЕСУРС упрощенно называется практический экономичный срок службы. Под этим сроком понимается время работы, после которого световой поток системы (т.е. произведение относительно светового потока и относительной доли еще работающих ламп) составляет около 80% от первоначального светового потока системы (100 часов).

Что понимается под фотопериодизмом?

Фотопериодизм (реакция живых организмов (растений и животных) на суточный ритм освещённости, продолжительность светового дня и соотношение между тёмным и светлым временем суток (фотопериодами).

Фотопериодизм у растений

Под действием реакции фотопериодизма растения переходят от вегетативного роста к зацветанию. Эта особенность является проявлением адаптации растений к условиям существования, и позволяет им переходить к цветению и плодоношению в наиболее благоприятное время года. Помимо реакции на свет, известна также реакция на температурные воздействия - яровизация растений.

За восприятие фотопериодических условий у растений отвечают особые рецепторы листьев (например, фитохром).
Растения делят на длиннодневные, которые зацветают при непрерывной суточной освещенности более 12 часов, такие как рожь, морковь, лук и короткодневные, которые зацветают при непрерывной суточной освещенности менее 12 часов, такие как хризантемы, георгины, астры, капуста. Есть и нейтральные, для цветения им необходимо 12 часов, например виноград, одуванчики, сирень. В умеренных широтах короткие дни весной, а длинные - в середине лета. Поэтому короткодневные цветут весной и осенью, а длиннодневные - летом. Но следует также учитывать родину растений, температуру воздуха и даже плодородие почв.

Фотопериодизм у животных

Фотопериодизм известен также у животных — насекомых, рыб, птиц, млекопитающих. Реакция на длину светового дня регулирует начало брачного периода, линьки, зимней спячки и т. д.

СВЕТ И ИЗЛУЧЕНИЕ. Свет - это излучение, способное возбуждать сетчатку глаза и создавать зрительный образ в мозге человека. Считается, что свет имеет природу электромагнитных волн, амплитуда которых выражается в интенсивности зрительного образа, а длина волны λ и чистота колебаний ƒ определяют цвет образа. Эти величины связаны формулой скорости распространения света в вакууме (300 000 км/сек): v = λ ƒ

КРИВАЯ СПЕКТРАЛЬНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ГЛАЗА. Спектр видимого электромагнитного излучения находится в интервале от 380 нм до 780 нм (1 нм = 1/1 000 000 мм). Глаз человека наиболее чувствителен к излучению с длиной волны 550 нм (желтозеленый цвет) (эта чувствительность принимается равной 1). В ультрафиолетовой и инфракрасной областях чувствительность резко падает. Все компоненты видимого света вместе дают ощущение белого цвета.

СВЕТОВОЙ ПОТОК Φ. Единица измерения: люмен [лм]. Световым потоком Φ называется вся мощность излучения источника света, оцениваемая по световому ощущению глаза человека.

СИЛА СВЕТА Ι. Единица измерения: кандела [кд]. Источник света излучает световой поток Φв разных направлениях с различной интенсивностью. Интенсивность излучаемого в определенном направлении света называется силой света Ι.

ОСВЕЩЁННОСТЬ Ε. Единица измерения: люкс [лк]. Освещенность Ε отражает соотношение падающего светового потока к освещаемой площади. Освещенность равна 1 лк, если световой поток 1 лм равномерно распределяется по площади 1 м².

ЯРКОСТЬ L. Единица измерения: кандела на квадратный метр [кд/м²]. Яркость света L источника света или освещаемой площади является главным фактором для уровня светового ощущения глаза человека. Примеры:

свеча: 5 000 кд/м²; люминесцентная лампа: 8 000 кд/м²; натриевая лампа низкого давления: 100 000 кд/м²; ртутная лампа высокого давления: 150 000 кд/м²; лампа накаливания: 6 000 000 кд/м²; солнце: 1 550 000 000 кд/м²

СВЕТОВАЯ ОТДАЧА Η: Единица измерения: люмен на Ватт [лм/Вт]. Световая отдача η показывает, с какой экономичностью потребляемая электрическая мощность преобразуется в свет.

ЦВЕТНОСТЬ СВЕТА. Цветность света очень хорошо описывается цветовой температурой. Существуют три главные цветности света:

тепло-белая <3300К; нейтрально-белая 3300-5000K; белая дневного света >5000K. Лампы с одинаковой цветностью света могут иметь весьма различные характеристики цветопередачи, что объясняется спектральным составом излучаемого ими света.

ЦВЕТОПЕРЕДАЧА. В зависимости от места установки лампы и выполняемой ими задачи искусственный свет должен обеспечивать возможность наиболее лучшего восприятия цвета (как при естественном дневном свете). Данная возможность определяется характеристиками цветопередачи источника света, которые выражаются с помощью различных степеней /"общего коэффициента цветопередачи/" R _a. Коэффициент цветопередачи отражает уровень соответствия естественного цвета тела с видимым цветом этого тела при освещении его эталонным источником света. Для определения значения R_a фиксируется сдвиг цвета с помощью указанных в DIN 6169 стандартных эталонных цветов, который наблюдается при направлении света тестируемого или эталонного источника света на эти эталонные цвета. Чем меньше отклонение цвета излучаемого тестируемой лампой света от эталонных цветов, тем лучше характеристики цветопередачи этой лампы. Источник света с показателем цветопередачи R_a = 100 излучает свет, оптимально отражающий все цвета, как свет эталонного источника света. Чем ниже значение R _a, тем хуже предаются цвета освещаемого объекта.

Фотопериодизм у растений

Под действием реакции фотопериодизма растения переходят от вегетативного роста к зацветанию. Эта особенность является проявлением адаптации растений к условиям существования, и позволяет им переходить к цветению и плодоношению в наиболее благоприятное время года. Помимо реакции на свет, известна также реакция на температурные воздействия — яровизация растений.

За восприятие фотопериодических условий у растений отвечают особые рецепторы листьев (например, фитохром).
Растения делят на длиннодневные, которые зацветают при непрерывной суточной освещенности более 12 часов, такие как рожь, морковь, лук и короткодневные, которые зацветают при непрерывной суточной освещенности менее 12 часов, такие как хризантемы, георгины, астры, капуста. Есть и нейтральные, для цветения им необходимо 12 часов, например виноград, одуванчики, сирень. В умеренных широтах короткие дни весной, а длинные - в середине лета. Поэтому короткодневные цветут весной и осенью, а длиннодневные - летом. Но следует также учитывать родину растений, температуру воздуха и даже плодородие почв.

Фотопериодизм у животных

Фотопериодизм известен также у животных — насекомых, рыб, птиц, млекопитающих. Реакция на длину светового дня регулирует начало брачного периода, линьки, зимней спячки и т. д.

 

Влияние освещения и светового режима на продуктивность

 и здоровье

Профессор, Др.Джоф Дал, Университет Иллинойса (США)

1. Влияние продолжительности светового дня на удой молока

В США распространилась программа освещения для продления светового дня.

Исследования показали, что искусственное увеличение продолжительности светового дня осенью и зимой, приводит к увеличению удоя молока от 5 до 16%. Было отмечено увеличение удоев примерно на 2,5 кг в расчёте на одно животное за один день. Причиной является замедление выработки гормона мелатонина, который вырабатывается только в темноте и в дневное время снижается. Он является противником аутогенного фактора роста IGF-1, концентрация которого, в длинные дни выше, чем короткие. IGF-1 стимулирует образование молока.

Влияющий на повышение продуктивности эффект устанавливается при освещении в течение 16 часов с яркостью 200 люкс. Примерно через 4 недели можно наблюдать повышение удоя молока. Животные должны находиться в темноте, по крайней мере, 6 часов, в противном случае будет иметь место противоположный эффект, т.е. потеря достигнутой выработки молока. Наивысший удой молока достигнут, прежде всего, за счет мобилизации резервов организма.

Как результат, связанный с большей продолжительностью дня, повысился удой молока при примерно 8% росте потребления кормов, что оказало положительное воздействие на энергобаланс животных. Кроме того, установлено, что увеличилось время пребывания скота в лежачем положении. Это также оказало положительное влияние на образование молока. Большее количество света не влияло на содержание протеинов и лактозы в молоке. По содержанию жира, результаты неоднозначны.

Влияние на стельность.

Для сухостойных коров были установлены противоположные результаты. Животные, находящиеся последние 60 дней сухостойного периода в условиях долгого дня (16 ч света и 8 ч темноты), дали в течение первых 120 дней лактации меньше молока, чем коровы в условиях короткого дня (8 ч света и 16 ч темноты).

Даже для коров с первой лактацией было отмечено, что при коротком световом дне в последние восемь недель беременности, и длинном световом дне в течение первых 100 дней после отела надой молока на 9% больше по сравнению с коровами, которые содержались в обоих периодах времени в условиях длинного светового дня.

2. Практические рекомендации при использовании программ освещения

Программы освещения увеличивают надои молока. Коровы дают ежедневно до 2,5 кг больше молока, когда они находятся в светлых коровниках и если выполняются следующие три условия:

Ø Освещённость составляет, по крайней мере, 200 люкс (при освещенности в 200 люкс в коровнике возможно без проблем чтение газет).

Ø Коровы освещаются от 16 до 18 часов (длинный день).

Ø За светлым периодом следует 8-часовой период темноты.

Тем не менее, это действительно только для дойных коров. Для сухостойных коров применяется другая программа с точностью до наоборот.

В противоположность дойным коровам сокращение светового периода с 16 до 8 часов (короткий день) для сухостойных коров ведёт к повышению продуктивности молока в период лактации. Благодаря длинной тёмной фазе в сухостойный период коровы становятся более восприимчивыми к последующей длинной светлой фазе («Сброс»).

Кроме того, последние исследования показывают, что внедрение короткого светового дня в сухостойный период положительно отражается на вымени в последующую лактацию (уменьшение содержания соматических клеток в молоке).

Сухостойные коровы при исполнении световой программы должны размещаться в отдельном здании, например, в старом здании или помещении, которое в течение дня можно затемнить. Нужно отметить, что молодняк в период доращивания положительно реагирует на программу длинного дня.

Телята, которые подрастают в светлых зданиях (18 часов света), набирают быстрее в весе и раньше достигают полового созревания. Также ускоряется формирование вымени.

В летний период необходимые условия минимальной освещённости на фермах достигаются при нормальных условиях, тем не менее, только максимум на 12-13 часов. Для увеличения освещённости в здании до необходимых 18 часов, необходимо применить вспомогательные технические средства и дополнить тем самым естественный свет.

Светоотдача и высота монтажа

Высота монтажа светильников зависит от их мощности. В высоких коровниках должны монтироваться 400 -ваттные облучатели.

Какие лампы применять?

На практике успешно применяются натриевые лампы высокого давления и металогалогенные лампы. Самые незначительные энергозатраты имеют натриевые лампы высокого давления. Правда, они дороже всех других типов ламп, которые относятся к категории со сроком службы 20 000 часов, но при этом их срок службы превосходит остальные на 10 %. Сравнительным недостатком натриевых ламп является более плохая цветопередача света. Напротив, металлогалогенные лампы обладают превосходной цветопередачей. Однако, их более незначительная светоотдача является невыгодной (табл.1).

Обычные лампы меньше подходят для использования в световых программах. При низких наружных температурах и высоком пылеобразовании в коровниках они быстро теряют до 20 % их освещенности.

При проектировании системы освещения должно быть предусмотрено, чтобы все здание освещалось равномерно, чтобы не возникало никаких светлых пятен или темных ниш. Высота монтажа ламп зависит от их мощности (Ватт). Чем больше мощность лампы, тем выше они могут монтироваться. С возрастающей высотой потолка здания, необходимо монтировать меньшее количество ламп, но с большей мощностью. Контрольное число для высоты монтажа ламп должно соответствовать приблизительно 1,5 расстоянию между лампами. С помощью представленной формулы можно простым способом вычислить количество необходимых источников света для освещения коровника:

Примечание: освещенность в 160 люкс предоставляет необходимый минимум. Кто хочет действовать наверняка, может использовать в формуле вместо значения 160 люкс 200 люкс.

К - константа для отражения света или поглощения света. Для закрытых коровников следует использовать значение коэффициента К равное 2, для коровников с открытыми стенами равное 3. Мощность ламп в люменах.

Пример: в коровнике с открытыми стенами и площадью 930 м², с прожекторами мощностью 250 ватт (20500 люменов, см. таблицу 1) достаточно в общей сложности 22 ламп.

Следует отметить, что световая мощность (люкс) может варьироваться при одной и той же мощности ламп (ватт). Поэтому, расчёт всегда должен производиться в соответствии с типом ламп. Соблюдение требуемой освещённости, а также освещение различных участков можно проверить с помощью фотометра.

Простые удобные измерительные приборы можно найти в специализированных магазинах электроники. Измерения должны быть произведены на высоте 60 см над уровнем пола коровника. Важно, чтобы необходимые 200 люкс были достигнуты не только возле кормушек, но и в области боксов для лежания, так как коровы, как правило, проводят лишь три-четыре часа в день у кормушек, а отдыхают до 14 часов.