环境影响禽畜营养需要(1)

1、环境影响禽畜营养需要(一)                      邱文石国立中兴大学畜牧系教授本省地处亚热带，高温高湿之气候对环境影响禽畜营养需要尤为重要，但目前有关此方面之数据资料甚少，本社有鉴於此特礼聘国立中兴大学畜牧系邱文石教授译自由美国国家科学委员会 (NRC) 最近所出版的环境影响禽畜营养需要以飨读者，亲爱的读者敬请仔细品尝 !概    论一般所建立之营

2、养需要量均在有保护的适当环境的情况，基於此理由，这些需要量在适当的环境情况下最为适合，但当家畜曝露於不良的紧迫环境时，则不很适用。虽然一般均知道能量会因寒冷而需要增加，这些需要的增加会因动物之绝缘 (insulation) 来缓和，但有关环境对营养分需要及对生产效率影响的数据资料甚少，尤其是对生产效率的影响最为重要，因在这有限资源的时代，必须印证对於改善在控制环境下之肉、乳及蛋的生产，资本的投入及能量的使用以达最佳的环境，是否值得。实际上如果改善的成绩比起投入的成本不理想时，以稍为差一点的绩效可能更为适当。最近才开始发展出变动的环境下，以改变营养分的投入达成最佳或最经济的回收为目标，当作家畜生

3、产的指标。现有的营养 环境模式虽很原始，但能用来比较在寒冷气候下用来维持体温之额外饲料的成本和提供一个温暖的畜舍，垫料或其他方法所使用的成本。这种模式包括肉牛、肉猪及家禽之生长的“经营特性”(openational charcteristics) 和饲料能量水准的关系 (teter等氏，1973，在肉牛之“临界温度低限”) (Lower critical temperature ) 模式以估计在不流通之空气及有风情况的临界温度 (webster，1974) 及在肥育阶段之肉牛生长之“BOSCOM”模式，也就是估计的日温差及季节性温度的变化和日粮营养的需要量 ( paine等氏 1974)。在猪

4、方面，以“有效温度”(effective temperature) 模式来估计，以不同的空气流速，平均辐射温度，及接触表面的形式等来调节环境温度 (ambient temperature) 的情况下，维持体温所需的产热 (heat production)、(Mount，1975)。蛋鸡的“生产”模式 (Emmans，1974) 及火鸡方面的“蛋白质 能量温度”模式 (waibel，1977) 均在变化的温度下，分别估计生长及产蛋之营养分需要量。有关热气候下的影响方向的数据有限，且现存营养 环境模式没有把暂时性的脱离适温区 (thermoneutral zone) 来计算存内，此暂时之脱离适温区

5、可能因适应的及补偿的机制 (adaptice and compensatory mechanism) 而受影响较小 (Hahn，1981)。本文的目的在收集，解释及综合研究的发现於发展出有关营养 环境交感作用的基础资料。然後再以各种家禽畜为对象来讨论在环境紧迫下的有关营养管理 (nutritional management) 的新观念。虽曾致力於所用名称的一致，但名作者在事先并未能有一协调指标，希望本文的这种方法在获致全盘了解以调整营养需要量来对付现存的不同环境，以便协助发展出合理的管理上的各种决定。(managerial decisions)。第一篇家畜及其环境第一章  

6、 家畜 环境的相互作用家畜居住在一个受多因素包括家畜周遭的物理上及心理方面所影而复杂化的环境。环境温度对家畜的影响很大，但强风、下雨，温度及辐射所改变以气温为主要的影响。理论上热能环境的影响可用“有效环境温度”(effective ambient temperature ，EAT) 的名词来表示，此涵括各种不同的气候因子，在有效环境温度变化的限制内，家畜以改变食物摄取量，代谢及热的放散来补偿，亦即由家畜改变日粮能量的分配。其最後的结果改变了能量效率 (energetic efficieney)，此需要日粮内的营养分对能量比的改变。能量平衡 (Thermal Balance)衡温动物以由代谢而来

7、的热增加，对环境而来热的增减，给予平衡而保持比较一定的深体温度 (core temperature)。经由一致的生理上，形态上及行为上的热能调节机制的影响而获致热能的平衡 (Monteith，1974，Robertshaw，1974) 损失热能太快会导致低体温症 (hypothermia)；损失热能太慢会引起高温症 (hyperthermia)，家畜无法忍受长期之低或高温症。在多数的情况下，经由体表面的传导，对流及辐射为有感热量持续性的净损失。在所有的情况下无感的热量经由呼吸道及皮肤表面及其覆盖物 (毛皮或羽毛) 对热流失的抵抗力而异。此环境的热需求是以不同气象因素的函数，也反应出周围的冷却能

8、力 (cooling power)。(在不平常的情况下，环境温度高於深体温度，家畜从环境增加其温度，但要消耗能量将热量经由蒸散而排出体外)。环境的热量；需要自家畜流出之热量及流向特殊环境之流速要相等。有效环境温度 (Effective Ambient Temperature)因为动物时常曝露的气候环境因素好多种，并受其影响，以家畜所在环境之所有影响因素的综合指标值对家畜的反应之估计较有利。有效环境温度 (或EAT) 为表示环境的热量需求的一种指标。一等温的环境温度，没有空气的移动或辐射热的增加，其结果和试验环境的热需要相同。曾有许多尝试建立EAT数量化的方法，多数均未能达到目标，因为家畜以生理

9、上及行为上的反应对抗温度的紧迫 (thermal stress) 的资源丰富，因此影响了环境的热量需求。各种家畜EAT的特别计算公式当未发展出来，选定的数种环境的变数之综合影响虽有报告，如风 寒风之诸因素及温度 湿度指标 (THI)但是EAT在预测热量的环境对家畜的影响是很有用的观念。除了气温外，尚有数种因素影响环境的热量需求，家畜方面已有记载的例子包括：1.热量的辐射 (Thermal radiation) 家畜所受的热量辐射有二个来源：太阳能辐射 (直接或经云层及其周围的环境反射) 及陆上的或长波的辐射 (所有周围所包括的所有表面所放射)。热量的辐射净值在动物、视太阳及收到长波辐射的综合以

10、及动物放射出长波辐射之间的差异而定。阴影、附近结构及其他动物，地面覆盖，云层，动物表面之特性，畜舍之隔热及内部表面等为影响总净热量辐射因素的例子。如动物於阳光下，一般存在有由热量辐射所净增的热量，致EAT增加3至5，增加EAT，在冬天有益，但在夏天则有害。2.湿度：空气中所含的湿度影响动物的热量平衡，尤其是在暖和或炎热环境下，蒸散热的放散在维持恒温是很重要，环境的蒸气压 (ambient vapor pressor) 高时，皮肤或呼吸道对空气的蒸气压之差别减少，因此降低了蒸发的速率。对在热紧迫下，较多依赖喘气 (较少依赖出汗) 来平衡热量的禽畜，一般对环境蒸发压力增加对其热量平衡的影响较少，因

11、此在不同动物的温度 湿度指数的计算上，乾球及湿球气温分别测定出不同值。在牛只的汗腺能反应热的紧迫，其指数之计算公式为：(0.35) (乾球温度) + (0.65) (湿球温度)在猪方面，因为是排汗动物，湿球的重要性较小，其温度 湿度指数的计算如下：(0.65) (乾球温度) + (0.35) (湿球温度)3.空气移动：空气的移动影响传导的及蒸散的热交换速率，但此影响受到皮肤温度的降低而影响较小，因静脉收缩可减少家畜 环境的温度差异。每一单位空气流动的增加而使热损失或增加的速度增加，在低的空气流动时达最大，因为动物体四周接触面之静止空气，仅需少许的空气移动，其静止介面 (boundary lay

12、er) 即受破坏。如空气的流速於每小时6公里以上时，空气流速的增加对传导之热交替的增加甚少。如以寒风指数 (wind-chill index) 的意义为环境温度和空气速度对环境的热量需要的综合影响，以单一的值表示之。业已发展出对不同家畜在凉或寒冷环境的各种寒风指数。在极热环境 (当环境温度高於动物表面体温时)，家畜由传导而增加热量。4.控触表面：地面或其他接触表面的特性及温度决定了从动物的热量对流速度。一般而言，这仅占整个总热量交换的一小部份，在某些特别的情况下，例如以高热量对流性地面如水泥上的仔猪，可能也是重要，动物可能以行为上的改变姿态来反应，来适应新的环境，这些环境的组成因子包括有如对凉

13、或暖地面的接触，对辐射来源及降雨等之适应以及对贼风及通风的适应。5.降雨 (prespitation)：动物有时曝露於严酷的气候。处於有低温，风寒及下雨或下雪等兼合起来的不良天气对动物的热量平衡有不良的影响，水堆积於动物的皮毛上或移动於静止的空气中，因之减低了表面的绝缘。加之，雨可能使毛皮倒下因之减少皮毛的深度而降低绝缘值。降雪或寒冷增加传导性的热量流失，且毛皮的乾燥过程因蒸散的热量损失使动物处於较冷的情况。继续致力於改善及发展测定EAT的指标，该为今後研究的目标，目前这方面能够应用於实际的虽仍极有限 (MeDowell，1972)，在本文内虽偶而如上述的将EAT包括以後讨论，读者则需尽量以有

14、关环境的热量需求方面来说明环境。在这些情况下，可能只是指着每日或每月的乾球温度。温度区 (Thermal Zones)评估各种动物及其热量环境 (thermal euvironment) 的相互关系。以适温(thermoneutral：zone , TNZ) 开始。适温 (thermoneutrality) 的观念可能依不同的描述者有着不同的看法，在家畜方面，本题系来自Mount (1974) 的综合报告，下面包括了几个名词的定义。1.E A T的范围仅包括於维持基底代谢热量生产的情况。(Mount实际上不用EAT而用“operative environmental temperture，但其

15、定义和本文之EAT相同)。2. E A T 的范围仅涵盖体温维持正常，无发汗或喘气的情况发生，且热量的生产维持在最低程度 ( 这种情况有时指“使热量的调节达最低的范围，the  zone  of   minimum  thermal  regulation  effort )。3.提供在感觉上最舒适的范围 ( 亦称舒适之温度范围，thermal-comfort  zone )。4.动物所选择的 E A T 提供没有限制范围的环境 ( 亦称为喜好的环境温度，preferred   thermal  envi

16、ronment )。5.对家畜而言之最佳的环境温度系指促进家畜的最佳生产成绩及最少紧迫 ( 包括疾病 ) 的环境。以上的这些定义并不尽然完全相同，但一般而言并无矛盾之处。对某些定义的喜好，依一个人的兴趣或叙述 T N Z 的目的而定。但必需强调管理家畜之人员所认定的舒适温度可能和家畜的 T N Z 有所不同；因此，选择家畜的环境绝对不能以人的舒适为基础来考虑。本文内之 T N Z 系指家畜在无紧迫的情况下无需提高代谢的热量生产，以正常的维持及生产的功能下所产生的热量能低销流失於环境的热量，此种有效环境温度 ( E A T ) 的范围称之适温区 ( T N Z ，图一 )。图二显示各种家畜的预期

17、适温区，但有一点必需注意的是家畜对寒或热环境经过一段的适应气候 ( acclimation ) 後 T N Z 会改变 ( 如母牛在冬季，经由气候的适应，其 T N Z 能降低 15 之多 )。温度虽在最佳区域之下，但尚在 T N Z 内者称之凉爽区 ( cool  zone，图一 )，在此区内仍能刺激家畜保存体内热量的机制，这些如主要是姿态的调整，毛发或翼毛的改变，及周围血管之静脉收缩。当 E A T 在 T N Z 内降低时，摄食物物的代谢率 ( metabolic  rate ) 维持於适温下的水准。对於冷紧迫的各种在隔热上及行为上的有效反应，在 T N Z 的底限达

18、最高，这一点称为临界温度低限 ( lower  critical   temperature，LCT )，在低於这一点就是冷寒区 ( cold  zone，图一 )，家畜必需增加其代谢的热量生产以维持一定的体温。在此区内，代谢热量生产的增加和环境的热量需求的增加平行，使家畜得以维持体温之恒定。一般而言，刚开始时，家畜对冷紧迫的反应是依赖代谢热量生产的增加比较多，但长期间曝露於寒冷，则经由生理上及形态上的适应反应而渐渐的改变。譬如绝缘的强化系使家畜增强对热量流动的阻力，且影响有感热量与环境的交换速率。绝缘包括组织绝缘 ( 脂肪，皮肤 )，外表绝缘 ( 毛皮、羊毛、翼

19、毛 )，及家畜四周空气的绝缘值。这些绝缘的障碍物具附加性，且是建立 L C T 及底於 L C T 热量流失率的主要因素。随着家畜的绝缘改变，其如图一及图二内之适温区当然也随之改变。从适温下之热量生产及热力的绝缘能预测临界温度低限 ( Blaxter，1962；Monteith，1974；Webster 等，1970 )。各种家畜的 L C T 估计值摘录於表一，这些值仅可视为实在实际情况下可能各栏的设备情况，年龄、品种、泌乳期，营养，饲养後的时间，过去的气候适应经历，毛发或羊毛及行为等因素等有甚大的差异。估计以上的这些影响，有些亦列在表一。例如一群猪的 L C T 比单一猪低好几度 ( cl

20、ose 等，1971 )，因为在寒冷环境下猪只相挤的行为可减少曝露的表面，因此也减少热量间环境的流失。表一 绵羊、牛、猪及鸡的临界温度低界的估计值动 物临界温度低限来 源绵羊刚剪毛，维持水准之饲养25Ames , 1969刚剪毛，全饲13BrinkAmes , 19755毫米羊毛，维持水准之饲养25Blaxter , 1967 禁食31Blaxter , 1967 全饲181毫米羊毛，维持水准2810毫米羊毛，维持水准2250毫米羊毛，维持水准9100毫米羊毛，维持水准-3牛8毫米毛发，禁食18Blaxter ,1967 8毫米毛发，维持水准78毫米毛发，全饲-1初生仔牛9Webster ,

21、1974月龄仔牛0肥胖牛0.8公斤增重天-36肥胖牛1.5公斤增重天-36肉母牛，维持饲养-21乳母牛，乾乳及怀孕-14乳母牛，2加仑天-24乳母牛，8加仑天-40猪45公斤23.3Heitman等 , 1958100公斤20.2Heitman等 , 19582550公斤，禁食25CloseMount , 19752公斤，维持 (单独)31HolmesClose , 19772公斤，维持 (群饲)2720公斤，维持2660公斤，维持24100公斤，维持232公斤，3倍维持2920公斤，3倍维持1760公斤，3倍维持16100公斤，3倍维持14家 禽鸡34Richards , 1971五周龄鸡3

22、2sturkie , 1965成 鸡18sturkie , 1965大型反刍兽於高水准饲养下预测之 L C T 值尚比鸡、猪及仔畜低得多，乳牛或肥育场之肉牛由於高生产水准之代谢和消化所引起，无可避免的高热量生产，由这些动物较其表面来说拥有之大体重由其大量的绝缘组织，使其 L C T 值极低。相反的，猪的皮毛发育较不全，并能较有效率的使用日粮能量，所产之代谢热量较少，因此具有较高的 L C T。L C T 的测定已证实在营养需要的测定上，在建立畜舍之设计标准上及在指导畜牧经营的决定上，尤其是在容易受寒害的动物如猪，绵羊及仔牛来说是相当的重要。但是在比较不易受寒害且能适应寒冷天气的肥育场肉牛及乳牛，L C T 的重要性较不直接。这些动物所预测之 L C T 情况在农业地区是极少发生；因此对这些动物而言，热力环境的影响主要是经由季节性气候的适应及对环境而做代谢上及消化上的调整。当 E A T 升高到最佳以上时，家畜是处於暖区 ( warm  zone，图一 )，此时之体内温度调节有限，以静脉舒张来降低组织绝缘及改变姿态来增加有效表面面积，是用於促进热量流失速率的主要机制。当 E A T 超过临