家畜环境卫生学 第二章 温热环境

家畜环境卫生学一、温热环境概述二、动物体温三、体热来源四、体热散失五、热平衡调节六、太阳辐射与畜体热平衡第一节体温与畜体热平衡一温热环境概述 温热环境(thermalenvironment)是指直接与家畜体热调节有关的外界环境因素的总和。 空气环境的温暖、炎热和寒冷的程度，它是由空气温度、空气湿度、气流速度和太阳辐射等温热因素综合而成。 决定温热程度的主要因素是气温，在自然界中气温主要来源与太阳辐射，太阳辐射是造成温热环境变化的根本原因。 是影响家畜健康和生产的极为重要的外界环境因素。 １、体温 体温是指身体深部的温度(deep-bodytemperatureorcoretemperature)。 一般以直肠温度(RectalTemperature)作为内部体温的代表。 在测量体温时，应使温度表的感应部位伸入直肠深部。成年牛、马等大家畜为15cm，羊、猪为10cm，小家畜和家禽为5cm。二、动物体温 2.皮温 皮肤表面的温度称为“皮温”(skintemperature) 皮温受身体本身和外界温热条件的影响，常随外界条件的变化而变化。 动物身体部位不同，其皮温也不相同。 凡距离身体内部较远、被毛保温性能较差、散热面积较大、血管分布较少和皮下脂肪较厚的部位，皮温较低。 四肢下部、耳部和尾部低温时皮温显著下降。 动物体表温度分布示意图:上图：动物的体温分布； 下图：从动物体内到大气的温度梯度 牛皮肤各部位温度测定位置示意图三、体热的来源(一)体热的来源基础代谢产热热增耗肌肉活动产热生产产热外源热1．基础代谢产热 基础代谢(basalmetabolism)在动物常称为“饥饿代谢”(fastingmetabolism)。 是指动物处于饥饿、休息（静卧清醒）、温度适宜（20℃）、消化道没有养分可吸收、清醒、安静状态下的产热量。 此时的能量消耗只用于维持生命的基本生理过程，如血液循环、呼吸、泌尿、神经和内分泌等的正常运行，是动物在清醒状态下的最低产热量。2.体增热 饥饿动物因采食而增加的产热量被称为体增热（Heatincrement，HI）。 体增热也被称为“热增耗”、“增生热”或“特殊动力作用”（specificdynamicaction，SDA）。 一部分为动物摄食、消化和吸收饲料时，因细胞生物化学反应使代谢强度增加而产生的热量。另一部分为饲料在消化道运动，被微生物发酵所释放的热量。如反刍动物的瘤胃，马属动物的盲肠和大肠中的内容物被微生物发酵产生大量的热。 采食量愈大，热增耗愈多； 采食粗料的热增耗比采食精料的热增耗多。 蛋白质的体增热最大，约占总代谢能的30％； 脂肪最少，约占代谢能的5～10％； 碳水化合物居中，约占代谢能的10～15％。 体增热对于低温环境中动物御寒具有重要作用，但在高温环境中则会增加动物的热负荷。3．生产代谢产热 生产代谢产热是指动物生产产品如生长、繁殖、产乳、产蛋、产毛等或劳役而增加的产热量。 通常净能中的能量在满足维持代谢需要后剩余部分用于生产产品，在动物产品的形成过程中，始终伴随着热量的产生。 生产代谢(productivemetabolism)产热量取决于产品的种类和数量。役畜工作时所消耗的能量仅有20％转变为机械能，其余80％直接转变为热能。妊娠后期母牛产热量较空怀母牛增加20%~30%，泌乳20kg的牛，产热量较干乳期妊娠牛增加50%。每生产1kg牛乳，大约需要2,845KJ的能量。4．活动产热 活动产热是指动物因起卧、站立、步行、自由运动、觅食、饮水、争斗、适应环境变化和其它生理活动等而增加的产热量。 消化系统生理活动如咀嚼、吞咽、胃肠蠕动、消化酶的分泌、消化、吸收等所增加的热量均属于活动产热。 当热环境发生变化时动物进行热调节如外周血管的收缩、竖毛肌收缩、汗腺分泌和肌肉紧张度的改变等所产生的热量也属于活动产热。５．外源热 阳光的照射 温热的空气 温热的饲料和饮水 在总产热量中，基础代谢产热是保障基本生命活动所必须； 生产代谢产热始终伴随者生产产品和做功而产生； 在维持代谢产热中，有些是对动物生产毫无意义，如，适应环境、应激反应等产热。 因此，通过改善环境减少这部分维持代谢产热以及为生产产热散失创造条件，将是提高饲料转化率和饲料报酬的根本措施。四、体热散失 （一） 动物散热的方式 辐射散热 传导散热 对流散热 蒸发散热 加热饲料和饮水1．辐射散热 辐射(radiation)是指物体表面以电磁波形式连续释放能量的过程，这种能量可以不通过中间介质而传递。 温度大于绝对零度的（0K或－273℃）任何物体都能放出辐射能，其辐射波长随辐射体温度升高而逐渐变短。 辐射散热是指动物与周围环境可度量距离内物体之间以电磁波形式进行的热交换。2．传导散热 传导散热(Heatlossofconduction)是指直接接触的两物体通过分子或原子的振动或旋转等将热量从高温处向低温处传递的过程。 动物体呼吸道和皮肤都具有传导散热的作用。 呼吸道是将热传给较冷的吸入空气，皮肤主要是通过直接与较冷物体如地面、冷水等接触而进行传导散热。 在炎热的夏季，对猪和牛进行冷水浴，可以增加传导散热。3．对流散热 对流散热是动物与流体（气体或液体）之间分子相对位移造成的热传递。 当畜体体表温度低于流体温度时，通过对流可以带走畜体表面热量，发生对流热散。与动物对流散热有关的流体主要是空气。水禽、水牛等动物也通过水体流动进行对流散热。 对流形成的原因有两种：一种是由外力作用发生对流，称为“强制对流”（forcedconvection）；另一种为空气因受热不均导致密度变化而产生的对流，称为“自然对流”（naturalorfreeconvection）。4．蒸发散热 动物的蒸发散热(Heatlossofevaporation)是指动物体表水从液态变为气态时吸收动物体热量的过程。 当皮肤温度为34℃时，动物体表每蒸发1g水约散失2.43KJ热量。 只要皮肤有水分蒸发，就伴随着热量的散失。 动物体表蒸发散热的部位主要为皮肤表面和呼吸道。 （1）皮肤蒸发皮肤蒸发的机制有二： 一为渗透蒸发(diffusionevaporation)，即皮肤组织水分通过上皮向外渗透，水分在皮肤表面蒸发。因为渗透蒸发不见有水滴，常称为“隐汗蒸发”(insensibleperspirationevaporation)。　在一般天气条件下，人每天的隐汗蒸发量为600～800ml，为呼吸蒸发的二倍。 二为出汗蒸发(perspirationevaporation)，即通过汗腺分泌，使汗液在皮肤表面蒸发。出汗多时，常见皮肤表面有水滴残留，故又称为“显汗蒸发”(sensibleperspirationevaporation)。 出汗散热能力与汗腺发达程度和被毛状态有关，马属动物汗腺较发达，牛次之，绵羊有汗腺，但较小且为突发性汗腺，猪无活动汗腺，鸡、兔、狗等均无汗腺； 对于大多数动物，由于被毛的阻滞作用，即使动物处于高温高湿汗腺分泌汗液多，但是汗液也很难在皮肤表面蒸发，蒸发对动物散热作用不大。 因此，在高温高湿时动物主要靠增加渗透蒸发和呼吸道蒸发而散热。 （2）呼吸道蒸发 呼吸道粘膜湿润、温度高、水汽压大，空气的水汽压一般相对较低，当水汽压较低的空气通过呼吸道时，呼吸道粘膜的水分子很容易从空气中逸出而发生蒸发作用； 吸入呼吸道的空气的温度通常低于体温，因经呼吸道的传导、对流的散热作用而使空气温度升高，饱和压水气压亦随之提高，从而能容纳更多的水汽。 呼吸道蒸发的主要部位是上呼吸道。 呼吸道蒸发散热是通过肺泡表面水分蒸发和吸入冷空气变热而进行的。 当气温较低时，动物呼吸次数减少而深度增大；当气温升高时，动物呼吸变得短而急促。 所谓热性喘息就是指在高温环境中，动物出现的增加呼吸频率，减少呼吸深度的现象。热性喘息常见于汗腺不发达或缺乏汗腺的动物如猪、鸡、狗。 热性喘息在排出大量的水蒸气的同时，将体内大量CO2排出体外，导致呼吸性碱中毒。上呼吸道水分和热量交换示意图 辐射散热、传导散热和对流散热合称为“非蒸发散热”、“可感散热”或“显热发散”（sensibleheatloss）。 非蒸发散热量的大小主要受环境温度的影响，非蒸发散热的结果是导致空气温度变化。 蒸发散热亦称“潜热发散”（latentheatloss），主要包括皮肤蒸发散热和呼吸道蒸发散热，蒸发散热量主要受空气湿度的影响，不导致空气温度变化。5、加热饮水和饲料 通过胃肠道加热饲料和饮水可消耗部分体热，同时粪、尿排泄也带走少量热，但这种散热不属于正常的生理热调节范围。五、畜体热平衡与调节 在炎热或寒冷环境中，家畜首先借皮肤血管的舒缩，增减皮肤的血流量和皮肤温度，其次通过加强或减弱汗腺和呼吸活动，寻找较舒适的小气候环境和改变姿势等，以增加或减少热的放散来维持正常的体温，这称之为“散热调节”或物理调节。 在较严重的热或冷应激中，散热调节已不足以维持体温恒定时，则必须减少或增加体内营养物质的氧化，以减少或增加热的产生，这种调节称之为“产热调节”或“化学调节”。 当物理和化学调节同时进行还不能维持热平衡时，表现为体温的升高或下降，说明热平衡破坏。六、太阳辐射与畜体热平衡太阳辐射:太阳高度角被毛（羽毛）在体热平衡中的作用 被毛（羽毛）对对流、传导散热的影响。 被毛在阻隔太阳辐射热对皮肤的影响上有大作用。 减少外界湿度影响，保持畜体皮肤正常蒸发的作用。 在炎热夏季，浅色被毛与深色皮肤最为理想。3、对畜体热平衡的影响，夏季强烈的太阳辐射可迅速降低家畜可感散热，影响热平衡，出现严重热应激。 第二节空气温度二．气温（一）气温对家畜健康的影响1.环境温度和机体代谢产热体温过低体温过高体温代体温恒定谢产热温度适中区量环境温度过低环境温度过高环境温度图1环境温度与代谢产热量、体温的关系模式图舒适区：家畜的产热量刚好等于散热量，不需要进行物理调节就能使机体保持体热平衡的环境温度。温度适中区（等热区）：依靠物理调节和行为调节就可以使体温保持正常的环境温度。临界温度（临界低温或下限临界温度）：当外界温度下降时，机体的散热量增加，动物为了维持体温恒定，必须提高代谢率、增加产热量，刚刚开始提高代谢率的环境温度。当温度过低时，机体会出现寒颤，使代谢产热大大增加以维持体温恒定。如果环境温度继续下降，机体会因失热过多而引起体温下降，严重时会引起死亡。过高温度（上限临界温度）：如果气温升高，机体散热受阻，物理调节不能维持体温恒定，体内蓄热，从而引起代谢率提高，这种因高温而开始引起代谢率升高的环境温度。当温度继续升高，机体会出现热性喘息和体温的升高。环境温度升高到一定程度，就会引起家畜热死。2.影响动物温度适中区的因素：a.动物的种类、品种、个体特征（年龄、体重、生产性能、生理状态、被毛特征等）。如高产奶牛代谢率高，产热量也多较耐低温。b.饲料情况：包括饲料供给充足与否及饲料营养含量情况等。c.环境条件：设施适宜，温度适中区较宽。如冬天畜舍密封程度高，则机体散热减少，耐低温能力增强。d.饲养管理技术及：饲养密度大，则温度适中区宽。e.动物对气候的适应性：寒冷地区的家畜温度适中区比温暖地区的家畜宽。f.气象要素：气流和气湿等在不同条件下都影响机体的散热。(二)气温对家畜生产性能的影响1温度对生长的影响1.1在寒冷环境中家畜进食量↑，维持需要能量↑↑，日粮消化率↓，所以，用于生产的能量减少。若温度继续下降，低温会引起家畜寒颤性产热，此时，能量消耗更大。为了减轻寒冷环境对机体生长及饲料转化率的影响，在寒冷的冬天日粮中能量配比应增加，采用相应较高的能量饲料。低温环境对初生仔畜的影响更大。这主要是幼畜：a.神经系统发育还不健全；b.皮下脂肪较少；c.皮肤较簿；d.体表面积与体重之比较高。所以，在寒冷环境中给初生仔畜或幼畜保温就显得较为重要。仔猪6日龄以后才开始有体温调节能力，通常7－10日龄内需要保温。雏鸡15日龄以后才开始有体温调节能力，到20日龄才有较好的体温调节能力，通常30日龄内需要保温。1.2 在炎热环境中家畜进食量↓，维持需要量↑，日粮的消化率变化不大，导致生产力下降。若环境温度继续升高，机体会出现热性喘息，此时机体的维持能消耗更大。表一.温度对猪(70kg)进食量、增重和饲料效率的影响 气温℃进食量kg/d日增重kg饲料/增重能量效率％ 05.070.549.4519.4 53.760.537.1025.7 103.500.804.3741.7 153.150.793.9945.8 203.220.853.7948.2 252.630.723.6550.1 302.210.454.9137.1 351.510.314.8737.4过高和过低的环境温度还会影响肉的品质。饲养于高温环境中的肉牛，肉中所含的脂肪较低，而且长期处于热应激状态下，会出现PSE肉（pale,soft,exudativemeat）。 饲养于低温环境中的瘦肉型的猪，脂肪含量增加,使廋肉率下降。1.3.2生长肥育猪及不同日龄雏鸡最适宜温度生长肥育猪15－25℃鸡1日龄34.4－35℃18日龄26.7℃32日龄18.9℃ 雏鸡生长的最适温度随日龄增加而下降。管理经验2温度对产乳的影响A.一般地，产乳的最适温度为10－15℃；产乳量在0－21℃范围内变化不大；当气温高于27℃时，产乳量会大幅度下降。B.环境高温对产乳量的影响主要是由于进食量减少和饲料利用率减低所致。C.乳牛的产乳量随着气温的逐渐升高而不断降低，而乳的组成成份也发生相应的变化。D.环境低温也会影响产乳量。一般认为温度低于–6℃，产乳量会下降，但低温对产乳量的影响远没有高温对产乳量的影响大。3温度对产蛋的影响各种家畜产蛋最适宜温度为13－23℃。一般地，在4－24℃时机都可以比较经济地生产，但温差不能过大，每周温差以6℃为限，否则，产蛋率和蛋壳质量都会受到不同程度的影响。 过高温度产蛋率下降，蛋形变小，蛋壳变薄、脆且表面粗糙。高温期间采食量明显下降，热性喘息明显，饮水量大大增加。表母鸡产蛋性能与环境温度的关系环境温度（℃） 21 32 38 产蛋率（％） 79 72 41 蛋重（％） 100 95 80 4温度对家畜繁殖的影响环境温度尤其是高温对家畜繁殖的影响比对其它生产力更为严重。4.1对公畜的影响①高温环境会降低精液品质，使精子密度、精子活力、正常精子百分率下降，死精率升高，导致母畜的受胎率下降。②高温影响公畜的性行为。温度越高，公畜的性行为就越低。据统计，在7、8月份没有性欲反应的公畜有16％，而其它月份没有这种现象。环境高温影响公畜繁殖的机制①正常情况下，公畜阴囊的温度比体温低4－7℃，当环境高温时机体不能有效地调节阴囊的温度，使阴囊温度升高，从而影响公畜睪丸生精上皮的生精作用及睪丸中精子的存活，严重时精子就不能产生。②甲状腺素合成下降，这使蛋白质合成减少，影响生精。4.2对母畜的影响高温对母畜有较大的影响：①影响母畜的发情高温使母畜发情周期延长，发情持续期缩短，有的甚至不发情。如环境温度33℃时，有10％的母牛不发情；环境温度高于38℃时，产后母畜一般就不发情。表环境温度对更赛小母牛发情期及发情持续期的影响发情状态环境温度（℃）18.233.5发情周期（天）19.521.4发情持续期（小时）17.012.5②高温会使母畜的受胎率减少。牛、猪在排卵前受到高温影响则排卵数减少，卵子形态异常率升高。③高温会影响胚胎各个发育阶段。在高温状态下，母畜产仔数减少，初生仔畜体形小，死胎率增加，甚至可导致流产的直接发生。不同的家畜在怀孕期对高温的敏感性不一样：牛：怀孕中期（4－6个月时）及配种后第2－3周时的影响大；猪：临产前二周（100天左右）及配种后第2－3周时的影响大。④对产后母畜也有不良影响。高温会降低哺乳期母畜体重和产后母畜体质恢复，且产后母畜易发乳热（体温升高）和继发其它疾病，如猪丹毒病。环境高温影响母畜繁殖的机制①引起体温升高，影响母畜卵子的生长和发育。②母畜采食量下降，甚至废绝，从而引起胎儿营养不良。③外周血液循环加强，供给子宫血液量下降，造成胎盘生长缓慢，使胎儿与母体的营养交换下降。④内分泌失调，雌二醇含量下降；血液中的某些酶活性发生改变（如肌酸磷酸激酶活性升高，乳酸脱氢酶含量下降等），蛋白质合成减少，使机体代谢紊乱，影响母畜的繁殖性能。5、气温对健康的影响 免疫 致病6、气温对内分泌的影响三．气湿在适温条件下，湿度对机体一般无明显作用。家畜可耐受30％－90％的相对湿度。较高的相对湿度有利于净化空气中的灰尘，控制呼吸道疾病。但在温度过高或过低的条件下，相对湿度的高低都将严重影响机体的热调节和病原微生物、寄生虫及虫卵、饲料、垫料等，从而影响家畜健康和生产力。 绝对湿度是一定体积的空气中含有的水蒸气的质量，一般其单位是克/立方米。绝对湿度的最大限度是饱和状态下的最高湿度。 相对湿度是绝对湿度与最高湿度之间的比，它的值显示水蒸气的饱和度有多高。 （一）气湿对家畜体热调节的影响南方夏季闷热冬季阴冷 （二）气湿对家畜生产性能的影响在高温（≥30℃）或低温（<15℃）环境下，增高相对湿度，家畜、家禽的生产性能将降低。表68kg的猪在30℃温度下增重的变化相对湿度（％）平均日增重下降30309048（三）气湿对家畜健康的影响一般地，饲养在高湿度环境中的家畜对疾病的抵抗力减弱，发病率和死亡率增高；高湿环境为病原微生物的繁殖、感染、传播创造条件，使家畜对传染病的感染率增加，易造成传染病流行。1高温高湿（如霉雨季节）a.猪瘟、猪丹毒、鸡和兔的球虫病、幼畜的肺炎和白痢等疾病最易发生和流行。b.家畜易患疥癣、湿疹及禽痘等疾病。c.由于霉菌的繁殖，造成饲料、垫料的霉烂，引起曲霉菌病的大量发生。2低温高湿家畜易患各种呼吸道疾病及风湿性疾病。如感冒、支气管炎、肺炎、肌肉和关节的风湿性疾病等。四．气流和气压（一）气流对家畜健康和生产力的影响贼风概念及危害：从孔隙透入的,不易察觉而可能致病的风 1健康方面 低温而潮湿的气流促进机体大量散热，使机体受冷，常引起肌肉和关节风湿性炎症、感冒、肺炎等疾病，严重时直接造成家畜的死亡。 如冬季饲养于密封程度差的畜舍中的水牛，受较冷气流的影响，可直接导致死亡。 2生产力方面 低温条件下，增大风速将严重影响家畜的增重速度。表.气温和气流对雏鸡增重和死亡率的影响。舍温℃气流m/s死亡率％1日龄体重g7日龄体重g180.3563780 100.10163779 90.35513774 （二）气压对家畜健康和生产力的影响通常气压对家畜无直接影响，但当海拔达到3000米以上时，因气压及空气中含氧气量的减少而引起机体缺氧，使家畜产生一系列病理变化。主要表现为：高山病：局部血管扩张，呼吸和心跳加快，粘膜和皮肤发绀，中躯神经机能障碍等。一般地，幼年家畜对缺氧的耐受力较强，老年家畜对缺氧较为敏感。在引种时要注意从低海拔地区向高海拔地区引种而引起的不适反应。 风力与体感温度对照表 0级0KM/H环境空气温度2°体感温度2° 2级8KM/H环境空气温度2°体感温度1° 3级16KM/H环境空气温度2°体感温度-6° 4级23KM/H环境空气温度2°体感温度-9° 5级32KM/H环境空气温度2°体感温度-11° 6级40KM/H环境空气温度2°体感温度-14° 7级56KM/H环境空气温度2°体感温度-16° 8级64KM/H环境空气温度2°体感温度-17° 0级0KM/H环境空气温度-1°体感温度-1° 2级8KM/H环境空气温度-1°体感温度-3° 3级16KM/H环境空气温度-1°体感温度-9° 4级23KM/H环境空气温度-1°体感温度-12°5级32KM/H环境空气温度-1°体感温度-16°6级40KM/H环境空气温度-1°体感温度-18°7级56KM/H环境空气温度-1°体感温度-20°8级64KM/H环境空气温度-1°体感温度-20°五．气象因素对家畜健康和生产力的综合作用在自然条件下，气象因素对家畜健康和生产力的作用是综合的。气温、气湿、气流等因素的作用都受其它因素的影响。如高温、高湿、无风最炎热的环境低温、高湿、大风最寒冷的环境。为了评定温热诸因素的综合作用，国际上采用了以下几种评价方法： 1.有效温度（实感温度） 2.温湿指数（THI）（不适指数） 3.风冷指数