《家畜环境卫生学及牧场设计》 | 第一章 温热环境（第二节 太阳辐射）

一、太阳辐射的概念

1．太阳辐射（Solar irradiation）的形成　太阳是一个直径140万千米的核反应器，核聚变以电磁波的形式对外发射能量的过程就称之为太阳辐射。太阳辐射量高达33.5×10^25（10的25次方，下同）W/s。其中约有1/（2.2×10^9）到达大气外层。太阳辐射到达大气后，其中43%返回太空，14%被大气吸收，43%到达地面。到达地面的太阳辐射能量中，27%以直接辐射的方式（即以红外线、可见光、紫外线的方式）到达地面；16%以散射的方式（即以长波紫外线的方式）到达地面。

2．太阳辐射强度　即单位面积单位时间接受的太阳辐射能，单位W/（平方米×s）。太阳辐射强度的大小除了与太阳周期和地球季节有关外，还与大气透明度、大气层厚度和太阳高度角相关。大气透明度一般在0.3～0.85之间，局部大气环境不同、天气状况不同，大气的透明度就不同。例如，局部地区受到工业废气污染，大气中的二氧化碳、二氧化硫等气体含量增加，大气透明度减少，地面的太阳辐射强度减少，这就是所谓的阳伞效应（Umbrella effect）。在同一地区，阴天比晴天大气云层厚，所以太阳辐射强度就弱。大气层的厚度影响着大气层对太阳辐射的吸收，因此大气层厚度也影响着地面的太阳辐射强度。大气层的厚度与地球的经纬度和海拔有关。寒带地区和高海拔地区大气层厚度薄，太阳辐射强烈。太阳高度角（Sun's altitude angle）是太阳辐射光线与地平面的夹角。在日出时间里，太阳高度角在不断发生变化，太阳辐射到达地面所经过的路径也发生变化，地面接收的太阳辐射强度也随之变化。例如，站立的绵羊，侧面迎太阳，当太阳高度角从0°～90°变化时，受直接辐射的面积下降幅度达到20%，绵羊接受的太阳辐射能也大幅下降。

【教学案例7】无氟冰箱

科学家发现，由于人类在生产、生活中广泛使用氯氟碳化合物，使高层大气中漂浮着这类化合物分子，在太阳紫外线的高能辐射作用下，氯氟碳化合物被分解，放出氯原子，氯原子能迅速“吞噬”臭氧分子，1个氯原子可以和10万个臭氧分子发生连锁反应。而氣原子在和臭氧分子作用后，又能迅速恢复原状，重新“攻击”另外的臭氧分子。就这样，臭氧分子被大量而迅速地吞噬掉。

1987年9月，由联合国草拟了一个国际协定——《蒙特利尔议定书》，该议定书明确规定，氯氟碳化合物（包括氟利昂）生产国从1989年7月开始，要将产量冻结在1986年的水平，到1998年，要削减50%。有27个国家共同签署了这个协定。

1992年初，各国政府尤其是一些发达国家政府纷纷表态，计划在三至五年内禁止使用含氯氟碳化合物的制冷剂以及其他危害臭氧层的物质，并正在千方百计地设法生产其替代品。

2010年，我国发布了对氟利昂制冷剂的规定，凡是带有氟利昂制冷剂的产品全部不准销售。所以，现在很多厂家陆续转型推出无氟电冰箱。这种电冰箱大多采用了R134a制冷剂或R600a制冷剂来替代R12氟利昂制冷剂。

提问：1．臭氧层与人类生活和畜牧生产有何关联？

2．如果人类继续广泛使用碳氟化合物会产生什么后果？

3．畜牧生产对大气层成分有什么影响？对太阳辐射有什么影响？

二、太阳辐射对家畜的影响

1．太阳辐射对家畜热调节的影响

太阳辐射热以直接辐射、间接辐射和反射三种方式影响家畜的热调节。太阳直接辐射于家畜体表，家畜得热，其得热量占整个辐射得热量的三分之二左右；太阳辐射也可以散射的方式使家畜体表吸热；太阳辐射作用于家畜周围物体和地面后，通过反射作用于家畜体表，使之得热，从而影响家畜的热调节。

家畜接受太阳辐射热的多少，主要取决于家畜接受辐射的面积、太阳高度角、天气状况和地面状况的影响。当太阳高度角自0°到90°，直接受辐射的面积下降20%，家畜得热量随之减少；天气阴暗，太阳辐射直接作用减少，散射比例增加，家畜得热量也相应减少；地面状况不同，太阳辐射的反射量不同，家畜的得热量也不同。

家畜的被毛不但有保温作用，而且在直射的阳光下对太阳辐射还有隔热作用。家畜被毛的隔热性能与家畜被毛的颜色、光泽、厚度、密度和平整度有关。在相同的条件下，黑色被毛吸收太阳辐射的量约为白色被毛的两倍。光泽好，毛厚，密度大，平整的被毛更能减轻强烈的辐射热对机体的不良影响。产于热带和沙漠地区的瘤牛，有着浅色的被毛和深色的皮肤，前者善于反射太阳辐射能，后者可以吸收紫外线，使之不至于穿透皮肤表层，以减少太阳辐射热的影响。寒带的牛则相反，皮肤多为浅红色，被毛多为棕色到黑色，以增加太阳辐射热的影响。

在强烈的太阳辐射作用下，家畜从环境的得热量和体内产热量超过其散热能力时，则表现为被毛温度升高，皮温升高，皮肤灼伤，呼吸频率增加，心跳加快，严重影响家畜的热调节，尤其是对被毛稀疏、隔热作用不良的水牛和猪。对刚剪毛不久的绵羊伤害更大。

2．太阳辐射对家畜生产力的影响

太阳辐射影响家畜的热调节，从而对家畜的各种生产力产生影响。试验证明，夏季在遮蔽良好的牧地上放牧的牛羊，比在遮蔽不良的牧地上放牧的牛羊，其日增重和饲料利用率都要高得多。由于太阳辐射强烈，气温高，草质差，夏季的奶牛比春季奶牛产奶量显著下降，固形物含量增加。生长肥育猪在夏季由于强烈的太阳辐射影响热调节，也因此影响其生长。而夏季的羊毛生长快，但粗毛多，有利于对太阳辐射的反射作用。

太阳辐射强度和辐射时间，会刺激季节性发情的家畜性激素的分泌，从而影响家畜的繁殖。例如，随着光照强度逐渐增大和光照时间逐渐延长而发情的动物，如马、驴、牛、兔、禽等长日照动物，会在春夏之交增强繁殖性能，蛋鸡就表现为产蛋量增加；随着光照强度逐渐减弱和光照时间逐渐缩短而发情的动物，如绵羊、山羊、水牛等短日照动物，会在秋冬季节增强繁殖性能；一年四季均可发情的动物，如猪等非季节性发情动物，则单一的太阳辐射强度和时间的变化，对其繁殖性能没有影响。