冬季飲水溫度對斷奶仔豬生長性能與行為的影響

張 智，梁麗萍，李保明，趙婉瑩，鄭煒超

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冬季飲水溫度對斷奶仔豬生長性能與行為的影響

張 智，梁麗萍，李保明，趙婉瑩，鄭煒超※

（1. 中國農業大學農業農村部設施農業工程重點實驗室，北京 100083；2. 中國農業大學水利與土木工程學院，北京 100083；3. 北京市畜禽健康養殖環境工程技術研究中心，北京 100083）

飲水是豬只健康生長的基本條件，但飲水溫度是養豬生產中常被忽略的重要因素。飲水溫度不適宜將導致豬飲水不足和各種腸道性疾病的發生，嚴重影響其健康。有關不同飲水溫度對斷奶仔豬生長性能和行為影響的研究較少，同時現有恒溫飲水裝置主要用于奶牛飲水，并不適用于規模化豬場，也未在養豬產業內應用推廣。為確定適宜斷奶仔豬的飲水溫度并實現冬季精準恒溫飲水，該研究設計了一套利用溫度傳感器、溫控儀等實現自動加熱保溫的恒溫飲水裝置，并分析飲水管路的熱特性，確定了舍內空氣溫度、保溫桶容積與飲水管路進水溫度設定值之間的關系；基于該恒溫飲水裝置，對比研究了飲水溫度分別為13、25、30 ℃時對斷奶仔豬飲水量、生長性能、健康指標和行為的影響。結果表明：25 ℃的飲水能顯著提高仔豬的日飲水量（<0.05）、飲水行為比例和活動行為比例（<0.05）、頻次（<0.05），能提高仔豬的日增質量，降低料重比（<0.05），降低斷奶仔豬的發病率和腹瀉率（<0.05）。該研究結果以期為動物福利化養殖模式的改進提供理論參考。

裝置；水；溫度；斷奶仔豬；行為；生長性能

0 引 言

充足、干凈、適宜的飲水是豬只健康生長的基本條件[1]，飲水不足將嚴重影響豬的生長和健康。豬只飲水量的多少受日糧成分、飼料形態、飲水器類型、飲水溫度等因素的影響[2-5]，而飲水溫度是養豬生產中常被忽略的關鍵因素。對于剛斷奶的仔豬，飲用冷水會造成冷應激，導致仔豬采食量下降從而致使仔豬質量下降[6]，并出現因消化道機能紊亂帶來的腹瀉等癥狀，而長期腹瀉會導致機體嚴重脫水、酸中毒、胃腸黏膜發生損傷，使得食用的飼料無法正常消化吸收[7]，從而嚴重影響豬的生長性能，給養豬產業帶來極大的損失。因此，在豬場飼養管理中，確定適宜豬的飲水溫度并實現恒溫飲水是保障豬只健康生長的關鍵。

Huuskonen等[8]研究表明犢牛斷奶前期將飲水溫度由6～8 ℃提高到16～18 ℃會增加飲水量。Golher等[9]在環境溫度為6.6～16.6 ℃的高海拔地區研究不同飲水溫度對泌乳奶牛飲水、攝食量和產奶性能的影響。結果表明，奶牛更偏好于35～40 ℃飲水，且具有較高的產奶量。Joen等[10]研究發現，在較高的環境溫度下（26 ℃以上），飲用涼水（10、15 ℃）能增加哺乳母豬的飲水量和攝食量，同時能提高母豬的泌乳量和仔豬的生產性能。Hoeck等[5]研究了在不同舍溫條件下，仔豬對不同飲水溫度的喜好性。結果表明，當舍溫高于28 ℃時，更喜歡低于舍溫10 ℃的飲水，當舍溫低于25 ℃，更喜歡高于舍溫10 ℃的飲水。何若鋼等[11]在舍溫為5～10 ℃的條件下，給斷奶仔豬提供5、37 ℃飲水。結果表明，飲用37 ℃溫水能顯著提高其日增質量和抗應激能力，較好的降低了耗料增重比和腹瀉率。大量飲水溫度對豬生產性能的研究為養豬業的發展提供了合理化建議，但在如何實現恒溫飲水，以及不同飲水溫度對斷奶仔豬生長性能和行為的影響等方面，研究較少。

為實現斷奶仔豬恒溫飲水，恒溫飲水裝置必不可少，現有的恒溫飲水裝置大多是針對奶牛飲水設計[12-15]。奶牛場多采用在每個飲水槽安裝電加熱棒的方式進行飲水保溫，但這種方式易出現漏電現象，安全性較低；且在低溫環境下，飲水槽長期與外界冷空氣接觸，保溫效果較差。另一種方式是采用保溫桶進行飲水加熱，該方式在單體建筑較長的規模化養殖生產中會因飲水線較長而損失較多的熱量，整條飲水線的溫度均一性得不到保證。因此，奶牛場使用的2種恒溫飲水裝置不適用于規模化豬場，并未在養豬產業內應用推廣。

為保證豬場恒溫飲水及飲水線溫度的均一性，該研究設計了針對斷奶仔豬的冬季恒溫飲水裝置，并對比研究不同飲水溫度（13、25、30 ℃）對仔豬飲水量、日耗料、日增質量、料重比、發病率、腹瀉率和采食、飲水、活動等行為的影響，以期為確定冬季斷奶仔豬的適宜飲水溫度，以及為改進動物福利化養殖模式提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 冬季恒溫飲水裝置設計

1.1.1 工作原理

該研究設計的斷奶仔豬恒溫飲水裝置如圖1所示。冷水首先通過水閥1和水表2，由進水口3經浮球閥4進入水箱5（材質為401不銹鋼保溫桶），浮球閥4控制進水量，當水位低于設置的最低警戒水位時，自動加水補足；溫度傳感器7和加熱管6（功率1 500 W）均與溫控箱8相連，溫控箱8由溫控儀（型號XMTD數顯溫控儀，奧特溫度儀表廠）和繼電器（電流10 A）組成，溫控箱8與電源9相連，接通電源9后，當傳感器感知溫度低于所設定溫度時，加熱管6加熱，當溫度等于或高于所設定溫度時，溫控箱8內的繼電器自動斷開，加熱管停止加熱，進入保溫狀態，加熱后滿足要求的飲水由出水口10進入各欄位飲水器。為降低飲水的熱量散失，在各出水管道上覆蓋保溫棉11（可選）。

1.水閥 2.水表 3.進水口 4.浮球閥 5.保溫水箱 6.加熱管 7.傳感器 8.溫控箱 9.電源插座 10.出水口 11.保溫棉

1.1.2 管路熱特性研究

在規模化養豬生產中，由于單棟舍的單體長度過長，較長飲水線會加劇飲水熱量損失。為有效保證整條飲水線溫度的均一性，特對其管路的熱特性進行理論研究。

飲水管線多采用金屬或PVC塑料圓管，圓形管道在穩定工況時的導熱可看作是圓筒壁的穩態導熱，根據熱量計算公式[16]

由兩式相等得出管路出水口溫度t3，其中

管內表面換熱系數1可根據齊德—泰特關聯式與努塞爾的定義式計算[17]

式中Nu為無量綱努塞爾數，表示對流換熱強度的準則數；Re為雷諾數，慣性力與黏性力之比的一種度量；Pr為無量綱普朗特數（按流體溫度t1確定）；η（按流體溫度t1確定）和η（按舍內空氣溫度t2確定）為流體的動力黏度，Pa·s；0為水的導熱系數，W/(m·K)；u為流體的特征速度，m/s；為特征尺寸，在此傳熱系統中取管內徑1作為特征尺寸，m；為流體的運動黏度，又稱動量擴散率，m2/s。

管外表面換熱系數2的計算采用圓柱自然恒壁溫對流換熱模型

式中和為此對流換熱模型中的常數；Gr為無量綱格拉曉夫數；Pr為無量綱普朗特數（按流體與換熱面的平均溫度t確定）；1n為空氣的熱導率，W/(m·K)；g為重力加速度，m/s2；為流體的體積膨脹系數，數值為特征溫度t的絕對溫度的倒數，1/K；為管外壁溫度t3與舍內空氣溫度t2之差，℃；1n為空氣的運動黏度，m2/s。

特征溫度t為管外壁溫度t3與舍內空氣溫度t2的平均值，利用式（1）、式（2）、式（4）和式（5）可得到管外壁溫度t3即為特定長度出水口溫度t3。

飲水的加熱量由公式（6）計算

式中Δ為加熱量，kJ；為水的比熱容，取4.18 kJ/(kg·K)；為水的密度，取995.7 kg/m3[18]；為保溫水箱的容積，m3；t4為進水口的設定溫度值。

由式（2）、式（4）、式（5）和式（6），可得進水口的設定溫度值t4與舍內空氣溫度t2的關系。

1.2 試驗豬舍

該試驗在江蘇省某豬場進行，試驗品種為蘇鐘豬。保育舍為雙列式，東西長65 m，南北寬9.4 m，每棟3個單元，每個單元舍長19.7 m，寬7.9 m，每個單元16個圈欄，圈欄的長×寬×高為2.2 m×2 m×1.1 m。該保育舍飼養量為400頭，采用分欄高床漏縫地板飼養，圈欄外側靠近飼喂通道的一端兩側設置料槽，靠近中間污道的一端中間設置鴨嘴式飲水器；實行全進全出式分階段飼養的生產工藝，試驗全程由同一個飼養員飼喂，人工清糞，冬季無采暖措施。試驗豬只可自由飲水，每日飼喂2次，飼喂時間分別為上午08:30和下午14:30。

所有試驗豬只均在轉入試驗欄前用電子秤（畜用移動式電子秤，北京旺京牧院科技有限公司）進行單獨稱質量并編號。試驗開始時豬只日齡為50 d（35 d斷奶，斷奶后在產房飼養至50 d轉入試驗舍），試驗周期為28 d。

舍內溫濕度采用溫濕度傳感器（型號THERMO RECORER RS-11，愛斯佩克環境儀器有限公司）測試，記錄時間間隔為30 min。3個傳感器均勻布置于走道中間，距離地面400 mm。試驗期間，舍內溫度為17～26 ℃，平均21.5 ℃，相對濕度為43%～75%，平均63%。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計

本試驗采用單因素三水平隨機試驗，飲水溫度13 ℃為對照組，25～26 ℃與30～31 ℃為試驗組，每個水平4個重復。試驗共用120頭仔豬，隨機分配到3種飲水溫度的12個保育圈欄內飼養，每個圈欄10頭豬，各組仔豬初始質量差異不顯著（17.5±0.065 kg，>0.05）。試驗組和對照組在豬舍的位置布局如圖2所示。

注：數字1～16為圈欄序號。1～4號圈欄為30 ℃飲水組，5～8號圈欄為25 ℃飲水組，13～16號圈欄為13 ℃飲水組。

每個飲水溫度組選2欄，每個圈欄隨機選取6頭豬在背部用顏色筆進行標記。待3個飲水溫度組的試驗豬只行為穩定后（轉群后一周），每周選一天使用攝像機（型號VX-980，日本松下公司）對其進行連續12 h（06:00～18:00）錄像觀察，再用數字式行為圖像記錄分析儀（型號The Observer Video-Pro，荷蘭Noldus信息技術公司）進行行為分析。選取每天豬飲水、采食高峰期的時間段（08:30～09:30，14:30～15:30）記錄每種行為變量的發生頻次、平均持續時間、各行為所占比例等量化指標。如表1所示，各行為參照Worobec等[19]的定義確定。

表1 斷奶仔豬主要行為變量及其描述

1.3.2 測試指標

以每個重復為單位準確記錄加料質量和損失飼料質量，直至整個保育期結束出欄前一天20:00時清除槽內剩料并稱剩料質量，其余則以周為單位記錄每個處理組耗料量，統計全程飼料消耗量，計算日均采食量（average daily feed intake, ADFI），在試驗始末的清晨空腹稱質量，并計算全期體增質量，根據體增質量和飼料消耗分別計算平均日增質量（average daily gain, ADG）、平均日采食量（ADFI）和料重比（ratio of feed to gain, F/G）。

通過在每個飲水溫度試驗組安裝水表來測量飲水量，每天早晨8點記錄各水表數值，然后計算日飲水量（average drinking water intake, ADWI）。同時記錄每天每個重復的腹瀉率（diarrhea rate）及發病率（morbidity rate, MBR）。

1.4 數據處理

應用SPSS 11.5軟件進行統計分析，圖表使用Excel 2016 制作。

2 結果與分析

2.1 不同飲水距離對出水口溫度的影響

根據傳熱學理論，在水流速度為0.05 m/s時，得到在進水溫度為25、30 ℃時不同飲水距離條件下的出水口溫度。結果如表2所示，隨著飲水距離的增大，飲水溫度逐漸降低。

表2 不同進水溫度下飲水距離對出水口溫度的影響

為保證生產中整條管線飲水溫度的均一性，需適當提高進水口設定溫度值，進水口的設定溫度值t4又與舍內空氣溫度t2密切相關，以特征速度u取0.05 m/s，總管長為30 m，進水溫度t1為25 ℃為例，進水口的設定溫度值t4與舍內空氣溫度t2的具體關系如下

因此，在既定容積為m3的保溫水箱中，若已知舍內空氣溫度t2，可得到設置多高的進水口設定溫度值t4才能使得整條飲水線溫度與所要求的飲水溫度基本保持一致，保證整條水線飲水溫度的均一性。

2.2 飲水溫度對仔豬生產性能的影響

由表3可知，各溫度飲水組豬只的日耗料間無顯著差異（>0.05）。25 ℃飲水組與對照組、30 ℃飲水組在日增質量和料重比上存在差異顯著（<0.05），25 ℃飲水組比對照組日增質量提高23.2%，比對照組和30 ℃飲水組的料重比降低了14.7%。在對斷奶仔豬飲水量的影響方面，25 ℃飲水組的飲水量顯著高于對照組和30 ℃飲水組（<0.05），30 ℃飲水組的日飲水量最低。在對斷奶仔豬的健康影響方面，25 ℃和30 ℃飲水組的發病率分別比對照組顯著降低了58.4%和34.0%，25 ℃和30 ℃飲水組腹瀉率分別比對照組顯著降低65.2%和23.7%。由此可知，在降低仔豬發病率和腹瀉率方面，25 ℃飲水溫度較為合適。

表3 飲水溫度對斷奶仔豬生產性能的影響

注：同行不同小寫字母表示不同處理之間差異顯著（<0.05）。

Note: Same row marked with different lowercase letters indicated significant differences between different treatments (<0.05).

2.3 飲水溫度對仔豬行為比例及頻次的影響

在仔豬的主要行為中，采食行為占很大比例，在不同飲水溫度組中采食行為比例也不同，對照組、25℃飲水組、30 ℃飲水組的采食行為比例分別為40.3%、55.1%和45.1%。其中，25 ℃飲水組的采食行為比例顯著高于對照組和30 ℃飲水組（<0.01），30 ℃飲水組采食行為比例顯著高于對照組（<0.01），說明25、30 ℃飲水較13 ℃飲水能顯著提高仔豬的采食行為比例。在飲水行為比例上，25 ℃飲水組最長，30 ℃飲水組最短，且25 ℃飲水組的飲水行為比例與對照組和30 ℃飲水組具有顯著差異（<0.01）。在活動行為比例中，對照組、25 ℃飲水組、30 ℃飲水組的活動行為的發生時間比例分別為7.82%、8.57%和7.18%，25 ℃飲水組的行為比例顯著高于對照組和30 ℃飲水組（<0.05）。

在仔豬的3種主要行為中，活動行為的頻次高于飲水、采食行為。在飲水頻次上，對照組、25 ℃飲水組和30 ℃飲水組中每頭豬的飲水行為發生頻次分別為0.13、0.18和0.13次/min，25 ℃飲水組與對照組和30 ℃飲水組間飲水頻次有顯著性差異（<0.05）。25 ℃飲水組飲水量也顯著高于對照組和30 ℃飲水組，與飲水行為比例規律相同，可見仔豬更偏好于25 ℃飲水。在采食頻次上，3個溫度試驗組之間均無顯著性差異（>0.05）。在活動頻次上，對照組、25 ℃飲水組和30 ℃飲水組中每頭豬的活動行為發生頻次分別為0.29、0.41和0.29 次/min，25 ℃飲水組的活動行為發生頻次均顯著高于對照組和30 ℃飲水組（<0.05），對照組與30 ℃飲水組的活動行為發生頻次無顯著差異。

3 討 論

1）試驗結果表明，25飲水組和30 ℃飲水組比對照組耗料量均提高5.74%，但各組的日耗料并無顯著差異（>0.05），這與馮霞等[20]所得溫水較涼水不能顯著提高日耗料的試驗結果基本保持一致。對照組日增質量顯著低于25 ℃飲水組（<0.05），這是因為當低溫飲水進入動物機體內時，需要額外的能量使飲入的水升溫[21]。30 ℃飲水組的日增質量也顯著低于25 ℃飲水組，可能的原因是30 ℃飲水組飲水量較少，當機體缺水時，會導致營養物質的代謝障礙[22]，從而降低日增質量，增加料重比。

2）該研究25 ℃飲水組每頭豬的日飲水量顯著高于對照組和30 ℃飲水組（<0.05），其平均值分別為4.48、3.70和2.73 L/d。Villanova等[23]研究顯示，飲入12 ℃冷水可誘發近端胃出現反射性收縮，出現早飽現象，可能會降低飲水量，引起飲水不足，進而影響食欲，造成采食量減少。該研究中不同飲水溫度對飲水量的影響也可能是通過影響近端胃大小來間接影響飲水量的多少，25 ℃飲水組飲水量最多，使得仔豬食欲較好。也有研究表明，如果飲水量不足，也將會降低日糧的營養價值[24]，這也是可能的原因。

3）斷奶仔豬由于生長日齡較短，腸道結構尚未發育完全，自身抵抗力低下，斷乳給仔豬帶來的應激，會使得腸道的結構和功能發生顯著的變化，主要表現為小腸絨毛萎縮，隱窩增生[25]，如果此階段再飼喂涼水，容易給仔豬胃腸道帶來冷應激，改變仔豬對自身腸道微生物菌群的敏感性[26]，打破腸胃微生物平衡，這也解釋了為何對照組的發病率和腹瀉率顯著高于25、30 ℃飲水組。何若剛等[11]的研究也表明，在舍內溫度為5～10 ℃的環境溫度下，37 ℃飲水能顯著降低仔豬的腹瀉率，還有抗應激、防下痢的作用。

4）根據對不同飲水溫度試驗組仔豬行為的觀察發現，25 ℃飲水組仔豬的飲水、活動行為在比例和行為頻次兩方面均顯著高于對照組和30 ℃飲水組，但在采食頻次上，3個溫度試驗組之間均無顯著性差異（>0.05）。仔豬的采食頻次、采食速度受飼料適口性的影響[27]，飲水溫度的影響較小。采食頻次的高低也影響采食量的多少，這也間接解釋了3個試驗組日耗料無顯著差異的原因。

4 結 論

本研究設計了一套適用于斷奶仔豬的恒溫飲水裝置，并分析了飲水管路的熱特性，研究冬季不同飲水溫度（13、25和30 ℃）對斷奶仔豬生長性能與行為的影響。主要結論如下：

1）基于該研究恒溫飲水裝置的設計和傳熱學理論，得到舍內空氣溫度、保溫桶容積與飲水管路進水溫度設定值之間的函數關系；

2）在舍內平均溫度為21.5 ℃，平均相對濕度為63%的環境下，相比于13 ℃和30 ℃飲水，25 ℃飲水能顯著增加飲水量（<0.05），提高日增質量（<0.05），顯著降低斷奶仔豬的發病率和腹瀉率（<0.05）。

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Effects of drinking water temperature on growth performance and behavior of weaned piglets in winter

Zhang Zhi, Liang Liping, Li Baoming, Zhao Wanying, Zheng Weichao※

(1.100083,; 2.100083,; 3.100083,)

Temperature of drinking water is one of the main factors affecting performance of piglets but it seldom arouses attention by producers. Inappropriate temperature of drinking water can not only have negative impact on welfare and health, but also increase the occurrence of intestinal diseases, resulting in significant economic losses in large-scale piglets production. It was required to settle the urgent issue on how to provide the suitable drinking water temperature, and explain the relationship between drinking water temperature and piglet performance. The objective of this study is to find out the suitable temperature of drinking water for weaned piglets, and provide the drinking water under a constant temperature for the piglets. An automatic drinking water heating apparatus was developed to provide drinking water under a constant temperature, and this water heating equiped with temperature sensor and temperature controller. It was important to analyze the thermal characteristics of drinking water supply pipeline, in order to obtain the relationship between the indoor air temperature, the volume of insulated bucket and the setting inlet temperature of the drinking water pipeline. This relationship can provide a guidance for the uniformity of drinking water supply pipeline in different indoor temperatures. The experiments were conducted in a large-scale pig house located at Jiangsu, and at three levels of different drinking water temperature (13, 25 and 30 ℃). Each level was repeated 4 times, and 10 heads of weaned piglets (120 heads of piglets in total) were selected for each trial. The average indoor temperature and relative humidity was 21.5 ℃and 63% in the experiment, respectively. The average daily weight gain (ADG), average daily feed intake (ADFI) and ratio of feed to gain (F/G), water intake, diarrhea rate and morbidity rate (MBR) of weaned piglets in each group were recorded. The frequency and time of various behaviors were also monitored using cameras and digital behavior image recorders in the peak period of drinking and feeding (08:30-09:30, 14:30-15:30). And we randomly selected 12 heads of weaned piglets marked with colorful pen in every test groups. The results showed that:1) Compared with the control group of drinking water temperature at 13 ℃, the experiment group of 25 ℃ could significantly improve the time and frequency of drinking, and significantly increased the water intake of weaned piglets (<0.05). 2) The drinking water temperature had no significant effect on the daily consumption of weaned pigs (<0.05), but the group of 25 ℃ could significantly improve ADG, and reduce F/G (<0.05). The ADG of 25 ℃ increased by 23.2% compared with the control group of 13 ℃, the F/G of 25 ℃ drinking water group was 14.7% lower than that of the group of 30 ℃ and 13 ℃. 3) Compared with the control group of 13 ℃, the group of 25 ℃ and 30 ℃ could significantly reduce the diarrhea rate by 65.2% and 23.7%, reduce the morbidity rate by 58.4% and 34.0% (<0.05), respectively. 4) The walking behavior frequency was higher than drinking and feeding behavior, and the group of 25 ℃ was higher than that of the other groups significantly (<0.05), but the feeding frequency had no significant differences among the three groups. Results of this study provide a theoretical reference for setting a suitable drinking water temperature of weaned piglets and expected to improve animal welfare.

apparatus; water; temperature; weaned piglets; behavior; growth performance

10.11975/j.issn.1002-6819.2018.20.026

S815.4

A

1002-6819(2018)-20-0204-06

2018-04-04

2018-08-19

國家重點研發計劃資助（2018YFD0500700）

張 智，博士生，研究方向為動物環境調控與動物福利。Email：zhang-zhi@cau.edu.cn

鄭煒超，博士，副教授，主要從事畜禽設施養殖工藝與環境的研究。Email：weichaozheng@cau.edu.cn

張 智，梁麗萍，李保明，趙婉瑩，鄭煒超. 冬季飲水溫度對斷奶仔豬生長性能與行為的影響[J]. 農業工程學報，2018，34(20)：204－209. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.20.026 http://www.tcsae.org

Zhang Zhi, Liang Liping, Li Baoming, Zhao Wanying, Zheng Weichao. Effects of drinking water temperature on growth performance and behavior of weaned piglets in winter[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(20): 204－209. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.20.024 http://www.tcsae.org