冬季饮水温度对断奶仔猪生长性能与行为的影响

张 智，梁丽萍，李保明，赵婉莹，郑炜超



冬季饮水温度对断奶仔猪生长性能与行为的影响

张 智，梁丽萍，李保明，赵婉莹，郑炜超※

（1. 中国农业大学农业农村部设施农业工程重点实验室，北京 100083；2. 中国农业大学水利与土木工程学院，北京 100083；3. 北京市畜禽健康养殖环境工程技术研究中心，北京 100083）

饮水是猪只健康生长的基本条件，但饮水温度是养猪生产中常被忽略的重要因素。饮水温度不适宜将导致猪饮水不足和各种肠道性疾病的发生，严重影响其健康。有关不同饮水温度对断奶仔猪生长性能和行为影响的研究较少，同时现有恒温饮水装置主要用于奶牛饮水，并不适用于规模化猪场，也未在养猪产业内应用推广。为确定适宜断奶仔猪的饮水温度并实现冬季精准恒温饮水，该研究设计了一套利用温度传感器、温控仪等实现自动加热保温的恒温饮水装置，并分析饮水管路的热特性，确定了舍内空气温度、保温桶容积与饮水管路进水温度设定值之间的关系；基于该恒温饮水装置，对比研究了饮水温度分别为13、25、30 ℃时对断奶仔猪饮水量、生长性能、健康指标和行为的影响。结果表明：25 ℃的饮水能显著提高仔猪的日饮水量（<0.05）、饮水行为比例和活动行为比例（<0.05）、频次（<0.05），能提高仔猪的日增质量，降低料重比（<0.05），降低断奶仔猪的发病率和腹泻率（<0.05）。该研究结果以期为动物福利化养殖模式的改进提供理论参考。

装置；水；温度；断奶仔猪；行为；生长性能

0 引 言

充足、干净、适宜的饮水是猪只健康生长的基本条件[1]，饮水不足将严重影响猪的生长和健康。猪只饮水量的多少受日粮成分、饲料形态、饮水器类型、饮水温度等因素的影响[2-5]，而饮水温度是养猪生产中常被忽略的关键因素。对于刚断奶的仔猪，饮用冷水会造成冷应激，导致仔猪采食量下降从而致使仔猪质量下降[6]，并出现因消化道机能紊乱带来的腹泻等症状，而长期腹泻会导致机体严重脱水、酸中毒、胃肠黏膜发生损伤，使得食用的饲料无法正常消化吸收[7]，从而严重影响猪的生长性能，给养猪产业带来极大的损失。因此，在猪场饲养管理中，确定适宜猪的饮水温度并实现恒温饮水是保障猪只健康生长的关键。

Huuskonen等[8]研究表明犊牛断奶前期将饮水温度由6～8 ℃提高到16～18 ℃会增加饮水量。Golher等[9]在环境温度为6.6～16.6 ℃的高海拔地区研究不同饮水温度对泌乳奶牛饮水、摄食量和产奶性能的影响。结果表明，奶牛更偏好于35～40 ℃饮水，且具有较高的产奶量。Joen等[10]研究发现，在较高的环境温度下（26 ℃以上），饮用凉水（10、15 ℃）能增加哺乳母猪的饮水量和摄食量，同时能提高母猪的泌乳量和仔猪的生产性能。Hoeck等[5]研究了在不同舍温条件下，仔猪对不同饮水温度的喜好性。结果表明，当舍温高于28 ℃时，更喜欢低于舍温10 ℃的饮水，当舍温低于25 ℃，更喜欢高于舍温10 ℃的饮水。何若钢等[11]在舍温为5～10 ℃的条件下，给断奶仔猪提供5、37 ℃饮水。结果表明，饮用37 ℃温水能显著提高其日增质量和抗应激能力，较好的降低了耗料增重比和腹泻率。大量饮水温度对猪生产性能的研究为养猪业的发展提供了合理化建议，但在如何实现恒温饮水，以及不同饮水温度对断奶仔猪生长性能和行为的影响等方面，研究较少。

为实现断奶仔猪恒温饮水，恒温饮水装置必不可少，现有的恒温饮水装置大多是针对奶牛饮水设计[12-15]。奶牛场多采用在每个饮水槽安装电加热棒的方式进行饮水保温，但这种方式易出现漏电现象，安全性较低；且在低温环境下，饮水槽长期与外界冷空气接触，保温效果较差。另一种方式是采用保温桶进行饮水加热，该方式在单体建筑较长的规模化养殖生产中会因饮水线较长而损失较多的热量，整条饮水线的温度均一性得不到保证。因此，奶牛场使用的2种恒温饮水装置不适用于规模化猪场，并未在养猪产业内应用推广。

为保证猪场恒温饮水及饮水线温度的均一性，该研究设计了针对断奶仔猪的冬季恒温饮水装置，并对比研究不同饮水温度（13、25、30 ℃）对仔猪饮水量、日耗料、日增质量、料重比、发病率、腹泻率和采食、饮水、活动等行为的影响，以期为确定冬季断奶仔猪的适宜饮水温度，以及为改进动物福利化养殖模式提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 冬季恒温饮水装置设计

1.1.1 工作原理

该研究设计的断奶仔猪恒温饮水装置如图1所示。冷水首先通过水阀1和水表2，由进水口3经浮球阀4进入水箱5（材质为401不锈钢保温桶），浮球阀4控制进水量，当水位低于设置的最低警戒水位时，自动加水补足；温度传感器7和加热管6（功率1 500 W）均与温控箱8相连，温控箱8由温控仪（型号XMTD数显温控仪，奥特温度仪表厂）和继电器（电流10 A）组成，温控箱8与电源9相连，接通电源9后，当传感器感知温度低于所设定温度时，加热管6加热，当温度等于或高于所设定温度时，温控箱8内的继电器自动断开，加热管停止加热，进入保温状态，加热后满足要求的饮水由出水口10进入各栏位饮水器。为降低饮水的热量散失，在各出水管道上覆盖保温棉11（可选）。

1.水阀 2.水表 3.进水口 4.浮球阀 5.保温水箱 6.加热管 7.传感器 8.温控箱 9.电源插座 10.出水口 11.保温棉

1.1.2 管路热特性研究

在规模化养猪生产中，由于单栋舍的单体长度过长，较长饮水线会加剧饮水热量损失。为有效保证整条饮水线温度的均一性，特对其管路的热特性进行理论研究。

饮水管线多采用金属或PVC塑料圆管，圆形管道在稳定工况时的导热可看作是圆筒壁的稳态导热，根据热量计算公式[16]

由两式相等得出管路出水口温度t3，其中

管内表面换热系数1可根据齐德—泰特关联式与努塞尔的定义式计算[17]

式中Nu为无量纲努塞尔数，表示对流换热强度的准则数；Re为雷诺数，惯性力与黏性力之比的一种度量；Pr为无量纲普朗特数（按流体温度t1确定）；η（按流体温度t1确定）和η（按舍内空气温度t2确定）为流体的动力黏度，Pa·s；0为水的导热系数，W/(m·K)；u为流体的特征速度，m/s；为特征尺寸，在此传热系统中取管内径1作为特征尺寸，m；为流体的运动黏度，又称动量扩散率，m2/s。

管外表面换热系数2的计算采用圆柱自然恒壁温对流换热模型

式中和为此对流换热模型中的常数；Gr为无量纲格拉晓夫数；Pr为无量纲普朗特数（按流体与换热面的平均温度t确定）；1n为空气的热导率，W/(m·K)；g为重力加速度，m/s2；为流体的体积膨胀系数，数值为特征温度t的绝对温度的倒数，1/K；为管外壁温度t3与舍内空气温度t2之差，℃；1n为空气的运动黏度，m2/s。

特征温度t为管外壁温度t3与舍内空气温度t2的平均值，利用式（1）、式（2）、式（4）和式（5）可得到管外壁温度t3即为特定长度出水口温度t3。

饮水的加热量由公式（6）计算

式中Δ为加热量，kJ；为水的比热容，取4.18 kJ/(kg·K)；为水的密度，取995.7 kg/m3[18]；为保温水箱的容积，m3；t4为进水口的设定温度值。

由式（2）、式（4）、式（5）和式（6），可得进水口的设定温度值t4与舍内空气温度t2的关系。

1.2 试验猪舍

该试验在江苏省某猪场进行，试验品种为苏钟猪。保育舍为双列式，东西长65 m，南北宽9.4 m，每栋3个单元，每个单元舍长19.7 m，宽7.9 m，每个单元16个圈栏，圈栏的长×宽×高为2.2 m×2 m×1.1 m。该保育舍饲养量为400头，采用分栏高床漏缝地板饲养，圈栏外侧靠近饲喂通道的一端两侧设置料槽，靠近中间污道的一端中间设置鸭嘴式饮水器；实行全进全出式分阶段饲养的生产工艺，试验全程由同一个饲养员饲喂，人工清粪，冬季无采暖措施。试验猪只可自由饮水，每日饲喂2次，饲喂时间分别为上午08:30和下午14:30。

所有试验猪只均在转入试验栏前用电子秤（畜用移动式电子秤，北京旺京牧院科技有限公司）进行单独称质量并编号。试验开始时猪只日龄为50 d（35 d断奶，断奶后在产房饲养至50 d转入试验舍），试验周期为28 d。

舍内温湿度采用温湿度传感器（型号THERMO RECORER RS-11，爱斯佩克环境仪器有限公司）测试，记录时间间隔为30 min。3个传感器均匀布置于走道中间，距离地面400 mm。试验期间，舍内温度为17～26 ℃，平均21.5 ℃，相对湿度为43%～75%，平均63%。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计

本试验采用单因素三水平随机试验，饮水温度13 ℃为对照组，25～26 ℃与30～31 ℃为试验组，每个水平4个重复。试验共用120头仔猪，随机分配到3种饮水温度的12个保育圈栏内饲养，每个圈栏10头猪，各组仔猪初始质量差异不显著（17.5±0.065 kg，>0.05）。试验组和对照组在猪舍的位置布局如图2所示。

注：数字1～16为圈栏序号。1～4号圈栏为30 ℃饮水组，5～8号圈栏为25 ℃饮水组，13～16号圈栏为13 ℃饮水组。

每个饮水温度组选2栏，每个圈栏随机选取6头猪在背部用颜色笔进行标记。待3个饮水温度组的试验猪只行为稳定后（转群后一周），每周选一天使用摄像机（型号VX-980，日本松下公司）对其进行连续12 h（06:00～18:00）录像观察，再用数字式行为图像记录分析仪（型号The Observer Video-Pro，荷兰Noldus信息技术公司）进行行为分析。选取每天猪饮水、采食高峰期的时间段（08:30～09:30，14:30～15:30）记录每种行为变量的发生频次、平均持续时间、各行为所占比例等量化指标。如表1所示，各行为参照Worobec等[19]的定义确定。

表1 断奶仔猪主要行为变量及其描述

1.3.2 测试指标

以每个重复为单位准确记录加料质量和损失饲料质量，直至整个保育期结束出栏前一天20:00时清除槽内剩料并称剩料质量，其余则以周为单位记录每个处理组耗料量，统计全程饲料消耗量，计算日均采食量（average daily feed intake, ADFI），在试验始末的清晨空腹称质量，并计算全期体增质量，根据体增质量和饲料消耗分别计算平均日增质量（average daily gain, ADG）、平均日采食量（ADFI）和料重比（ratio of feed to gain, F/G）。

通过在每个饮水温度试验组安装水表来测量饮水量，每天早晨8点记录各水表数值，然后计算日饮水量（average drinking water intake, ADWI）。同时记录每天每个重复的腹泻率（diarrhea rate）及发病率（morbidity rate, MBR）。

1.4 数据处理

应用SPSS 11.5软件进行统计分析，图表使用Excel 2016 制作。

2 结果与分析

2.1 不同饮水距离对出水口温度的影响

根据传热学理论，在水流速度为0.05 m/s时，得到在进水温度为25、30 ℃时不同饮水距离条件下的出水口温度。结果如表2所示，随着饮水距离的增大，饮水温度逐渐降低。

表2 不同进水温度下饮水距离对出水口温度的影响

为保证生产中整条管线饮水温度的均一性，需适当提高进水口设定温度值，进水口的设定温度值t4又与舍内空气温度t2密切相关，以特征速度u取0.05 m/s，总管长为30 m，进水温度t1为25 ℃为例，进水口的设定温度值t4与舍内空气温度t2的具体关系如下

因此，在既定容积为m3的保温水箱中，若已知舍内空气温度t2，可得到设置多高的进水口设定温度值t4才能使得整条饮水线温度与所要求的饮水温度基本保持一致，保证整条水线饮水温度的均一性。

2.2 饮水温度对仔猪生产性能的影响

由表3可知，各温度饮水组猪只的日耗料间无显著差异（>0.05）。25 ℃饮水组与对照组、30 ℃饮水组在日增质量和料重比上存在差异显著（<0.05），25 ℃饮水组比对照组日增质量提高23.2%，比对照组和30 ℃饮水组的料重比降低了14.7%。在对断奶仔猪饮水量的影响方面，25 ℃饮水组的饮水量显著高于对照组和30 ℃饮水组（<0.05），30 ℃饮水组的日饮水量最低。在对断奶仔猪的健康影响方面，25 ℃和30 ℃饮水组的发病率分别比对照组显著降低了58.4%和34.0%，25 ℃和30 ℃饮水组腹泻率分别比对照组显著降低65.2%和23.7%。由此可知，在降低仔猪发病率和腹泻率方面，25 ℃饮水温度较为合适。

表3 饮水温度对断奶仔猪生产性能的影响

注：同行不同小写字母表示不同处理之间差异显著（<0.05）。

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

2.3 饮水温度对仔猪行为比例及频次的影响

在仔猪的主要行为中，采食行为占很大比例，在不同饮水温度组中采食行为比例也不同，对照组、25℃饮水组、30 ℃饮水组的采食行为比例分别为40.3%、55.1%和45.1%。其中，25 ℃饮水组的采食行为比例显著高于对照组和30 ℃饮水组（<0.01），30 ℃饮水组采食行为比例显著高于对照组（<0.01），说明25、30 ℃饮水较13 ℃饮水能显著提高仔猪的采食行为比例。在饮水行为比例上，25 ℃饮水组最长，30 ℃饮水组最短，且25 ℃饮水组的饮水行为比例与对照组和30 ℃饮水组具有显著差异（<0.01）。在活动行为比例中，对照组、25 ℃饮水组、30 ℃饮水组的活动行为的发生时间比例分别为7.82%、8.57%和7.18%，25 ℃饮水组的行为比例显著高于对照组和30 ℃饮水组（<0.05）。

在仔猪的3种主要行为中，活动行为的频次高于饮水、采食行为。在饮水频次上，对照组、25 ℃饮水组和30 ℃饮水组中每头猪的饮水行为发生频次分别为0.13、0.18和0.13次/min，25 ℃饮水组与对照组和30 ℃饮水组间饮水频次有显著性差异（<0.05）。25 ℃饮水组饮水量也显著高于对照组和30 ℃饮水组，与饮水行为比例规律相同，可见仔猪更偏好于25 ℃饮水。在采食频次上，3个温度试验组之间均无显著性差异（>0.05）。在活动频次上，对照组、25 ℃饮水组和30 ℃饮水组中每头猪的活动行为发生频次分别为0.29、0.41和0.29 次/min，25 ℃饮水组的活动行为发生频次均显著高于对照组和30 ℃饮水组（<0.05），对照组与30 ℃饮水组的活动行为发生频次无显著差异。

3 讨 论

1）试验结果表明，25饮水组和30 ℃饮水组比对照组耗料量均提高5.74%，但各组的日耗料并无显著差异（>0.05），这与冯霞等[20]所得温水较凉水不能显著提高日耗料的试验结果基本保持一致。对照组日增质量显著低于25 ℃饮水组（<0.05），这是因为当低温饮水进入动物机体内时，需要额外的能量使饮入的水升温[21]。30 ℃饮水组的日增质量也显著低于25 ℃饮水组，可能的原因是30 ℃饮水组饮水量较少，当机体缺水时，会导致营养物质的代谢障碍[22]，从而降低日增质量，增加料重比。

2）该研究25 ℃饮水组每头猪的日饮水量显著高于对照组和30 ℃饮水组（<0.05），其平均值分别为4.48、3.70和2.73 L/d。Villanova等[23]研究显示，饮入12 ℃冷水可诱发近端胃出现反射性收缩，出现早饱现象，可能会降低饮水量，引起饮水不足，进而影响食欲，造成采食量减少。该研究中不同饮水温度对饮水量的影响也可能是通过影响近端胃大小来间接影响饮水量的多少，25 ℃饮水组饮水量最多，使得仔猪食欲较好。也有研究表明，如果饮水量不足，也将会降低日粮的营养价值[24]，这也是可能的原因。

3）断奶仔猪由于生长日龄较短，肠道结构尚未发育完全，自身抵抗力低下，断乳给仔猪带来的应激，会使得肠道的结构和功能发生显著的变化，主要表现为小肠绒毛萎缩，隐窝增生[25]，如果此阶段再饲喂凉水，容易给仔猪胃肠道带来冷应激，改变仔猪对自身肠道微生物菌群的敏感性[26]，打破肠胃微生物平衡，这也解释了为何对照组的发病率和腹泻率显著高于25、30 ℃饮水组。何若刚等[11]的研究也表明，在舍内温度为5～10 ℃的环境温度下，37 ℃饮水能显著降低仔猪的腹泻率，还有抗应激、防下痢的作用。

4）根据对不同饮水温度试验组仔猪行为的观察发现，25 ℃饮水组仔猪的饮水、活动行为在比例和行为频次两方面均显著高于对照组和30 ℃饮水组，但在采食频次上，3个温度试验组之间均无显著性差异（>0.05）。仔猪的采食频次、采食速度受饲料适口性的影响[27]，饮水温度的影响较小。采食频次的高低也影响采食量的多少，这也间接解释了3个试验组日耗料无显著差异的原因。

4 结 论

本研究设计了一套适用于断奶仔猪的恒温饮水装置，并分析了饮水管路的热特性，研究冬季不同饮水温度（13、25和30 ℃）对断奶仔猪生长性能与行为的影响。主要结论如下：

1）基于该研究恒温饮水装置的设计和传热学理论，得到舍内空气温度、保温桶容积与饮水管路进水温度设定值之间的函数关系；

2）在舍内平均温度为21.5 ℃，平均相对湿度为63%的环境下，相比于13 ℃和30 ℃饮水，25 ℃饮水能显著增加饮水量（<0.05），提高日增质量（<0.05），显著降低断奶仔猪的发病率和腹泻率（<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

国家重点研发计划资助（2018YFD0500700）

张 智，博士生，研究方向为动物环境调控与动物福利。Email：zhang-zhi@cau.edu.cn

郑炜超，博士，副教授，主要从事畜禽设施养殖工艺与环境的研究。Email：weichaozheng@cau.edu.cn

张 智，梁丽萍，李保明，赵婉莹，郑炜超. 冬季饮水温度对断奶仔猪生长性能与行为的影响[J]. 农业工程学报，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