家畜环境卫生学课件

第二章 温热环境,温热环境（thermal environment） 是指直接与家畜体热调节有关的外界环境因素的总和，包括空气温度、湿度、气流和辐射热等4种物理环境因素。它们是影响家畜健康和生产的极为重要的外界环境因素。空气环境的温暖、凉爽程度，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的。,气象（meteorology）：对流层发生的一切冷、热、干、湿、风、云、 雨、雪、霜、雾、雷、电等一切现象。 天气（weather）：气象因素在一定时间和空间内的变化，决定了某一区域的阴、晴、风、雨状态。,气候（climate）：指某一地区多年所特有的天气情况。 小气候（microclimate）：由于地表性质不同，或人类和生物的活动所造成的小范围内的特殊气候。 例如农田、牧场、温室、畜舍的小气候。畜舍小气候的形成除受舍外气象因素的影响外，与舍内的家畜种类、密度、垫草使用、外围护栏结构的保温隔热性能、通风换气与排水防潮装置，以及日常的饲养管理措施等因素有关。畜牧场的小气候除与所处的地势、地形、场区规划、建筑物布局等有关外，牧场的绿化程度也起很大的作用。,气候特点： 温带大陆性季风气候，雨热同季 年日照：2200-3000 h， 年积温：2700-3600， 年降水：550-910 mm，无霜期：120-160 d,吉林省现辖8市（长春、吉林、四平、辽源、通化、白山、松原、白城）、1 个自治州（延边朝鲜族自治州）、1个管委会（长白山保护开发区管理委员会）、60个县（区）。,地形地貌： 东南高、西北低 东部：长白山地和丘陵 中部：台地平原 西部：草甸沙地、湖泊湿地,General situation in Jilin province,吉林省,第一节 体温与畜体热调节,维持动物生命活动的一个重要基础是保持一定的体温，为此必须使体内产生的热量与散发的热量达到平衡。就机体本身而言，这样不是很困难，但外界环境复杂多变，所以重要是在一定的环境中如何使其产热和散热平衡。 变温动物：变温的方式 恒温动物：产热、散热调节,体热来源,内部,主要产自体内营养物质的氧化，其热能代谢的强度称为“代谢率”(metabolic rate, MR)。,基础代谢产热（basal metabolism heat production）：家畜在饥饿、休息、气温适宜和消化道中无养分可吸收状态下维持生命活动的产热量，常称为“饥饿代谢”（fasting metabolism）或“标准代谢”（standard metabolism）产热。 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、泌尿等的正常运行，是动物清醒状态下的最低产热量。,2. 热增耗（heat increment）：旧称特殊动力作用或食后增热，是指绝食动物在采食饲料后短时间内，体内代谢产热高于绝食代谢产热的那部分热能，以热的形式散失。 与采食量成正比 粗饲料大于精饲料 蛋白质 30% 碳水化合物 10-15% 脂肪 5-10% 低温可以御寒，高温增加热负荷,3.肌肉活动产热 动物因起卧、站立、步行、运动、觅食、争斗和劳役等肌肉活动，都可增加产热量。 4.生产产热 家畜的生殖、生长、产乳、产毛和产蛋，都在维持产热的基础上增加一定的产热量，这主要是在养分转化为上述畜产品的过程中产生的。 5.外源热 一般情况下，家畜都是向外散热量，但晴日暴露于阳光下放牧或在运动场的家畜，或畜舍中空气温度高于家畜体表温度时，或有取暖设备时，家畜也可从这些外源得到热量。,散热方式,1.辐射散热（radiant heat loss） 体热以红外线形式传递给外界温度较低的物体。其辐射散热符合史蒂芬-波尔兹曼定律，与其绝对温度的4次方呈正比： HR=T4 HR为辐射散热量，为史蒂芬-波尔兹曼常数 （5.6710-8W/m2K4）, T为绝对温度。 但是，家畜向外发射辐射能，而周围环境中的物体也向它发射辐射能。所以，它的真正散热量，即辐射净散热量是依这两者之差决定的。 HR=As（1T4as-2T4s） As为动物可发生辐射热交换的体表面积，1为动物体表的发射率，2为环境的发射率，Tas为动物体表面的绝对温度，Ts为环境的绝对温度。,2.传导散热（conduction heat loss） 机体热量直接传递给与其接触低温物体。 呼吸道：热传递给较冷的吸入空气 皮肤：直接与较冷的地面、冷水接触传热 家畜传导散热量的多少主要取决于接触物的导热系数、接触面积和两者的温差，可用下式表示： Hc =As K（Ts-Tm） Hc 为传导散热量（W），As为动物体表与接触物的有效接触面积（m2），K为该接触物的导热系数（W/ m2），Ts和Tm分别为动物体表面和接触物表面的温度（）。,3.对流辐射（convection heat loss） 通过与体表接触的气体或液体流动来交换或散发热量。 对流散热系数（h）受动物体的大小、形态、气流方向、风速大小等多种因素影响，较难估测，故根据相似原理测定的经验值。家畜的对流散热量可用下式表示： Hv =Ash（Ta-Ts） Hv为对流散热量（W），As为动物体表发生对流散热作用的面积（m2），h为对流散热系数（W/ m2），Ta和Ts分别为气温和皮肤温度（）。,4.蒸发散热（evaporation heat loss） 体表水分从液态转为气态时，吸收动物体热量的过程。在气温接近或超过体温时，蒸发散热是唯一有效的散热方式。 （1）皮肤蒸发 渗透蒸发（隐汗蒸发）：皮肤组织水分通过上皮往外渗透，在皮肤表面蒸发。 显汗蒸发：汗腺分泌汗液在皮肤表面蒸发，皮肤表面有水滴。人类、马属动物、牛科动物的皮肤表面有丰富的汗腺，猪、鸡等有效汗腺少。 （2）呼吸道蒸发 狗、鸡和猪的皮肤表面罕有有效汗腺，高温时狗伸舌头呼呼喘息，鸡抖喉咙震颤不已，一切都是为了增加呼吸道途径的蒸发散热，被称为热性喘息。 猪会借助滚一身泥水，鸡会拨一身冷土散热，行为性体温调节。 5.加热饲料和饮水,可感散热（非蒸发散热、显热散热）：辐射散热、传导散热和对流散热合称可感散热。它可以使畜舍温度升高。 蒸发散热（不可感散热、潜热散热） 不导致空气温度变化，能使畜舍湿度上升。,畜体的热平衡,家畜的产热和得热，必须通过各种散热途径而散发，才能维持体温的正常与恒定，这就是家畜的热平衡。可用下式简单表示： HP-He HR Hc Hv F=0 HP为家畜的产热量（heat production，HP），He为蒸发散热量，HR、 Hc 、 Hv分别为辐射、传导和对流散热量，F为加热食入的饲料和饮水耗热量。,热平衡调节,在炎热的夏季或寒冷的冬季，可能引起家畜的散热困难或增加，热平衡将会被打破。此时畜体必须产生物理和化学上的反应，来调节热平衡。 （1）物理性调节 首先家畜借助于皮肤血管的舒张或收缩，以增加或减低皮肤的血流量和皮肤温度；第二步是寻求较为温暖或凉爽的处所。此外，家畜还会表现四肢伸展躺卧、喘息，低温时竖毛和群集等现象。以增加或减少热的散放来维持正常的体温。 （2）化学性调节 当物理性调节不足以保持热平衡时，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。 （3）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 或 ，说明热平衡破坏，这往往引起生理机能失常，严重威胁家畜的健康和生产力，甚至危及生命。,第二节 空气温度,空气温度（air temperature），即空气的冷热程度，温度单位几种表示法： 摄氏温度（）：水冰点作为0度，沸点作为100度。 华氏温度（）：水冰点作为32度，沸点作为212度。 热力学温度（K） =5/9（-32） K=+273.15,温度的日变化 气温日较差：一天中气温最高值与最低值之差，它与纬度、季节、地势、下垫面、天气和植被等有关。 温度的年变化 气温年较差：一年中温度最高月份的平均温度与温度最低月份的平均温度之差，它与纬度、距海远近、海拔高低、云量和雨量等有关。,夏 14-15时 冬 13-14时,日出前后,东南低 西北高,沙漠裸土草地农田森林海洋湖泊,畜舍的气温,2.53.0 ，或每升高1m， 0.51.0 ,35 ,等热区与临界温度,根据环境温度对动物的影响，以产热和散热平衡调节的特点将环境温度划分为三个区域：,临界温度,过高温度,冷应激,热应激,等热区（zone of thermoneutrality，TN）：恒温动物依靠物理和行为调节维持体温恒定的环境温度范围。在等热区，动物散热调节主要依赖于血管舒缩的皮肤热阻、皮肤与呼吸道水分蒸发、体驱伸展舒缩以及个体间分散群集的行为调节。 临界温度（critical temperature）：当外界温度下降时，机体的散热量增加，物理和行为调节无法保持体温正常，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，即为临界温度。 过高温度（hyper thermal rise）：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，从而引起代谢率升高，这种因高温开始引起代谢率升高的环境温度叫过高温度。 舒适区：动物的产热量刚好等于散热量，不需要物理调节就可以维持体温恒定的温度范围，叫舒适区。 在低温区，由于显热散热增加，为了维持体温恒定，体热平衡调节主要依赖于产热量增加，即不得不依赖于化学性体温调节维持体温恒定。 在高温区，动物不仅出现皮肤血管扩张、皮肤血流量增加、皮温升高的现象，汗腺发达的动物开始出汗，汗腺不发达的动物加快呼吸、肢体舒展以增加散热面积等。,热应激时的热调节途径,（1）提高可感散热：非蒸发散热，当气温超过舒适区上限时，家畜皮肤血管扩张，大量血液从内部流向体表，使皮温升高，增加皮温与气温之差，以提高可感散热。 （2）增加蒸发散热：在正常气温下，家畜主要依靠可感散热，但随着外界温度的升高，皮温与气温之差减少，非蒸发散热作用逐渐减弱，以蒸发散热代之，在高温中主要依靠蒸发散热。当环境温度等于体温时，非蒸发散热完全消失，全部代谢产热须由蒸发发散。 （3）减少产热量： 减少采食量或拒食，以减少热增耗；嗜睡懒动、肌肉松弛，减少运动产热。,冷应激时的热调节途径,（1）减少散热量：冷应激时，家畜为减少可感散热，皮肤血管收缩，减少体表血液流量，使皮温下降。汗腺活动停止，呼吸变深，呼吸数减少，使蒸发和非蒸发散热都明显下降。可观察到家畜蜷缩、群集和竖毛，以减少散热面积和增加被毛隔热性能。 （2）增加产热量：当气温下降到临界温度以下，家畜减少散热的物理和行为调节均不能维持家畜产热和散热平衡时，家畜则需提高代谢率，增加产热量。甚至表现出肌肉紧张度提高、颤抖、活动量和采食量增加。,影响等热区和临界温度的因素,1. 动物种类 一般体型较大，每单位体重体表面积较小的动物，较耐低温而不耐热。 2. 年龄和体重 临界温度随年龄和体重的增大而下降。幼龄动物的等热区较窄，临界温度较高。 3. 皮毛状态 被毛绵密，或皮下脂肪较厚的动物，等热区较宽，临界温度较低。 4. 饲养水平 饲养水平越高，体增热越多，临界温度越低。 5. 生产力 生产家畜，生产性能越高，临界温度越低。 6. 对气候的适应性 寒冷地区动物的临界温度较低。 7. 管理制度 群体饲养，能显著降低临界温度。 8. 其他气象因素 田野中，风速大或湿度高，畜体散热增加，可使临界温度上升。,气温对家畜生产力和健康的影响,对采食量的影响 低温：动物摄食量的增加，甲状腺素分泌增 加，胃肠运动加 快，饲料利用率低。 高温：采食量下降，甲状腺分泌减少，胃肠蠕动弱，血液循环减少，营养物质吸收减少，不利于动物生产。,气温对猪增重和饲料利用率的影响,温度对猪（70-100kg）采食量、生长率和能量转化率的影响,2.繁殖力的影响 主要是高温影响。 公畜：运动减少、营养物质摄入减少，整体机能下降；睾丸温度升高，精子数减少，畸形率上升。 母畜：整体机能下降，内脏血流减少，激素分泌失调。,牛精液性状季节性变化,3.对产乳的影响 一般，低于5或高于22 产乳量下降。 4.对产蛋的影响 过高：产蛋量下降，蛋形变小，蛋壳变薄； 过低：产蛋量下降，蛋形、蛋壳基本不变； 一般，蛋鸡适宜温度为13-23 ，低于7或高于29 对产蛋率有不良影响。高温也会影响蛋奶成分。,环境温度与不同品种牛的泌乳量,环境温度对产蛋的影响,气温对家畜健康的影响,1.对家畜免疫的影响 高温对鸡体液免疫和细胞免疫都有不良影响。 2.气温的直接致病作用 非传染性的，主要有冻伤、热痉挛、热射病、日射病和胃肠道疾患等。 3.气温的间接致病作用 适宜的温度和湿度，是各种病原微生物和寄生虫适于生存和繁殖的环境，炎热的夏季可以使口蹄疫病毒失活，但低温恰有利于流感、牛痘和新城疫病毒的生存。,环境与病原微生物引起的家畜流行病的关系,提高高温季节家畜生产力的途径,加快体热的发散 蒸发降温：湿帘-通风降温；喷雾降温 机械降温：空调，效果好，但不经济 畜体喷水：奶牛、肉牛、猪适用 饮冷水 加强通风：风速大加强对流和蒸发散热，但高温高湿或汗腺不发达猪，羽毛密的动物作用不明显 减少体热的产生 减少基础代谢产热：耐热品种，加适量的中枢神经镇静剂 减少饲料的热增耗：减少粗纤维，适当提高脂肪含量，合理配制日粮 减少生产过程产热：适当调整生产季节可收到一定效果 减少肌肉活动产热,第三节 空气湿度,空气湿度（humidity）：简称汽湿，一般情况下的空气中都含有气态的水水汽，而表示空气中含有水汽多少的物理量称为。水汽与干燥空气的比重为0.623:1，即水汽比空气轻，故阴雨天气气压低。 来源：畜体体表和呼吸道蒸发（占75%），潮湿地面、粪尿、污湿垫料等，尤其北方冬季，通风不良，湿度上升。,空气湿度的指标 水汽压：大气中水汽所产生的分压力，用“帕斯卡（Pa）”来表示。当大气中水汽达到最大值时，称为“饱和空气”，这时的水汽压称为“饱和水汽压”。 绝对湿度：绝对湿度指单位体积空气中所含水汽量的质量，用g/m3表示。 饱和湿度：一定温度下，单位体积空气所能容纳的最大水汽量。温度越高，饱和湿度越大。,相对湿度（relative humidity，RH）：用来表示空气潮湿程度的指标。它用实际水汽压（或绝对湿度）与该温度下的饱和水汽压（或饱和湿度）的百分率来表示。 饱和差：某一温度下，饱和水汽压与当时空气中实际水汽压之差。饱和差越大，表示空气越干燥，否则反之。 露点：空气中水汽含量不变，且气压一定时，由于温度下降，使空气达到饱和，这时的温度称为“露点”。空气中水汽含量越多，则露点越高，否则反之。,气温与各项湿度指标之间的关系,家畜对湿度的要求,汽湿对家畜的影响,1. 影响散热，等热区内，湿度影响不大 2. 高温低温下：高温下，主要靠蒸发散热，而高湿使蒸发散热困难，感到更炎热。低温，高湿空气导热性和热容比干燥空气大，散热明显，更寒冷。 3. 对生产力影响：汽湿与气温结合起来，通过影响机体热调节来影响家畜的生长、肥育、繁殖、产蛋和产奶。 4. 对家畜的健康 （1）高湿 高温高湿：抵抗力减弱，发病率高，促进病原学真菌、细菌、寄生虫发育，湿疹、疥癣、球虫、霉菌毒素中毒（饲料发霉）、中暑；利于猪的布氏 杆菌大肠杆菌、溶血性链球菌和无囊膜病毒的存活； 低温高湿：神经痛、风湿、关节病；抵抗力低对疾病敏感性增加 （2）低湿 皮肤黏膜干裂，抵抗力低，呼吸道疾病，家禽羽毛发育不良，啄癖，有利于白色葡萄球菌、金黄色葡萄球菌、鸡白痢、沙门氏菌以及具有脂蛋白囊膜病毒的存活；,畜舍防潮措施 1.畜牧场应选择地势高燥，排水良好的地方； 2.防止土壤中的水分延墙上升，在墙身与墙角的交界处铺设防潮层； 3.注意畜舍的保温，使温度经常保持在露点以上； 4.畜舍内的粪尿和污水及时清除，经常更换污湿的垫料； 5.保持畜舍的正常通风换气； 6.训练大家畜在舍外排粪排尿；,第四节 气流和气压,气流：高气压地区的空气必然向低气压地区流动，空气的这种水平流动称之为风或。 气压：地球大气层中的空气具有重量，所以地表承受一定的压力，这一压力称为。1个标准大气压为1.01325105Pa或760mmHg。单位：mmHg，Pa，mb,1b=750mmHg。 空气分子是由低温高气压区流向高温低气压区。 舍内气流的形成原因：风压、热压,气流指标 风向：风吹来的方向，常以8或16个方位表示。 风向频率：某风向在一段时间内出现的次数除以各风向在该时间内出现次数的总和乘以100%。在实际应用中，常用一种特殊的图式表示各种方向的分配情况，这种图式称为“风向玫瑰图”，它可以表明在一定地方一定时间内的主风方向，在选择牧场场址、建筑物配置和畜舍设计上都有重要的参考价值。,风速：单位时间内风的行程，常以m/s表示。说明 畜舍的换气程度。 通风量：单位时间内，家畜所需的通风量。 m3/h 换气次数=通风量/畜舍体积,气流对家畜的影响,气流通过影响畜体热调节来影响动物生产力，影响的大小和性质与空气的温度和湿度有关。 1.气温低于皮温时，低温通风不利，高温通风有利。 2.气温高于皮温时，通风有利，但风速不能过大。 3.对畜舍的空气卫生状况，任何季节都需要通风。 在夏季尽量增大气流速度，以利于动物散热；冬季为利于畜舍及动物的保温，应尽量减少气流速度，但不能为0，以0.1-0.2m/s为利，但最好不要超过0.25m/s。0.4m/s,舍内有风，0.010.05m/s，通风换气不良。 贼风：温度低，速度快的小股气流。在家畜保温条件好，舍内外温差较大时，墙体、门、窗会有贼风通过，易使家畜发生关节炎、神经炎、肌肉炎等，甚至冻伤。,第五节 温热因素的综合评定,比较不同温度、湿度或气流速度单一因素对家畜影响的程度，是较易完成的一项工作。但在实际生产中，各因素相辅相成或互相制约，如： 1. 高温、高湿、无风，不利于散热，是最炎热天气； 2. 低温、高湿、风大，促进散热，最寒冷； 3. 高温、低湿、有风，或低温、低湿，无风，则有两因素对前一因素产生制约作用，使高温或低温作用降低。 通常都是在不同气温、汽湿和气流多种因素综合作用下的生产环境才有意义。以温度影响为主要，不仅直接影响热平衡，其变动对综合作用最大。鉴于温热环境的综合作用，通常采用一种因素的量的变化判定环境好坏是不准确的。 因此，人们通过实验，提出了一些可以同时反映两个以至三个以上因素的综合指标。,1.温湿指数,温湿指数（temperature-humidity index，THI） ：是气温和气湿结合以估计炎热程度的一种指标。 最初是美国气象局为确定在炎热气候下，人感到不舒适的温度、湿度组合而制定的，现已广泛应用于畜牧科研中。 计算公式为：THI=0.4(Td+Tw)+15 Td为干球温度(F)；Tw为湿球温度(F) THI数字越大，表示热应激愈严重。THI在69以上，开始有不良影响。据实验，美国有10%的人，THI在70时已感到不舒服，到75时，有50%的人感到不舒服，到79时，每人都不舒服，到86时，华盛顿国家机关停止办公。,温湿度对奶牛产奶量的影