1、第二章 温热环境温热环境（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、气流境因素的总和，包括空气温度、湿度、气流和辐射热等和辐射热等4种物理环境因素。种物理环境因素。它们是影响家它们是影响家畜健康和生产的极为重要的外界环境因素。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空气湿度、气流速度和太阳辐射等温热因素综合而成的。综合而成的。 气象（气象（meteorology）：对流
2、层发生的一切冷、热、：对流层发生的一切冷、热、干、湿、风、云、干、湿、风、云、 雨、雪、霜、雾、雷、电等一切雨、雪、霜、雾、雷、电等一切现象。现象。 天气（天气（weather）：气象因素在一定时间和空间内的：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、雨状态变化，决定了某一区域的阴、晴、风、雨状态。气候（气候（climate）：指某一地区多年所特有的：指某一地区多年所特有的天气情况。天气情况。小气候（小气候（microclimate）：由于地表性质不同，：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或人类和生物的活动所造成的小范围内的特殊气候。殊气候。 例如农田
3、、牧场、温室、畜舍的小气候。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，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、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。场的绿化程度也起很大的作用。气候特点：温带大陆性
4、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、湖泊湿地长白山松辽平原第一节 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
5、言，这样不是很困热量达到平衡。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。环境中如何使其产热和散热平衡。 变温动物：变温动物：变温变温的方式的方式 恒温动物：恒温动物：产热、散热调节产热、散热调节体温、皮温和平均温度体温、皮温和平均温度 体温（体温（body temperature）：组织深部的温组织深部的温度，或称体核温度，在生产实践中，人们已把度，或称体核温度，在生产实践中，人们已把直肠温度直接称为家畜的体温。直肠温度直接称为家畜的体温。 大家畜（牛、马）大家畜（牛、马）15cm 中等家畜（猪
6、、羊）中等家畜（猪、羊）10cm 小家畜及禽小家畜及禽5cm 人人 牛牛 猪猪 禽类禽类 37 38 39 40 皮温（皮温（skin temperature）：家畜皮肤表面温度，它受家家畜皮肤表面温度，它受家畜畜体和外界环境的双重影畜畜体和外界环境的双重影响较大。目前，不同家畜采响较大。目前，不同家畜采用不同的测估方式。例如，用不同的测估方式。例如，猪的平均皮温利用与空气温猪的平均皮温利用与空气温度的回归关系可用下式估算：度的回归关系可用下式估算：mTs=0.47Ta+22.2平均体温平均体温：由于家畜从内向外，从中心到末梢各由于家畜从内向外，从中心到末梢各部位温度不同，整个动物之平均温度，
7、也称平均部位温度不同，整个动物之平均温度，也称平均体温。牛的平均体温用下式估计（体温。牛的平均体温用下式估计（Tr为直肠温度，为直肠温度，mTs为平均皮肤温度，据为平均皮肤温度，据Mclean等，等，1983）：）： Tb=0.86Tr+0.14mTs体热来源体热来源内部内部 主要产自体内营养物质的氧化，其热能代谢的主要产自体内营养物质的氧化，其热能代谢的强度称为强度称为“代谢率代谢率”(metabolic rate, MR)。 1. 基础代谢产热（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家畜在饥饿、休息、气
8、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，常称为吸收状态下维持生命活动的产热量，常称为“饥饿饥饿代谢代谢”（fasting metabolism）或）或“标准代谢标准代谢”（standard metabolism）产热。）产热。 此时的能量消耗只用于维持生命的基本生理过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。物清醒状态下的最低产热量。 2. 热增耗（热增耗（heat increment）：旧称特殊动力作：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用或食后增
9、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。部分热能，以热的形式散失。 与采食量成正比与采食量成正比 粗饲料大于精饲料粗饲料大于精饲料 蛋白质蛋白质 30% 碳水化合物碳水化合物 10-15% 脂肪脂肪 5-10% 低温可以御寒，高温增加热负荷低温可以御寒，高温增加热负荷 3.肌肉活动产热肌肉活动产热 动物因起卧、站立、步行、运动、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。觅食、争斗和劳役等肌肉活动，都可增加产热量。4.生产产热生产产热 家畜的生殖、生长、产乳、产毛和产蛋
10、，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。是在养分转化为上述畜产品的过程中产生的。5.外源热外源热 一般情况下，家畜都是向外散热量，但晴一般情况下，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，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。家畜也可从这些外源得到热量。散热方式散热方式 1.辐射散热（辐射散热（radiant heat lo
11、ss） 体热以红外线形式传递给外界温度较低的物体体热以红外线形式传递给外界温度较低的物体。其辐射其辐射散热符合史蒂芬散热符合史蒂芬-波尔兹曼定律，与其绝对温度的波尔兹曼定律，与其绝对温度的4次方呈正次方呈正比：比： HR=T4 HR为辐射散热量，为辐射散热量，为史蒂芬为史蒂芬-波尔兹曼常数波尔兹曼常数 （5.6710-8W/m2K4）, T为绝对温度。为绝对温度。 但是，但是，家畜向外发射辐射能，而周围环境中的物体也向它发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射辐射能。所以，它的真正散热量，即辐射净散热量是依这。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。两者之差
12、决定的。 HR=As（1T4as-2T4s） As为动物可发生辐射热交换的体表面积，为动物可发生辐射热交换的体表面积，1为动物体表的发为动物体表的发射率，射率，2为环境的发射率，为环境的发射率，Tas为动物体表面的绝对温度，为动物体表面的绝对温度，Ts为环境的绝对温度。为环境的绝对温度。 2.传导散热（传导散热（conduction heat loss） 机体热量直接传递给与其接触低温物体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家畜
13、传导散热量的多少主要取决于接触物的导热系数、接触物的导热系数、接触面积和两者的温差接触面积和两者的温差，可用下式表示：，可用下式表示： Hc =As K（Ts-Tm） Hc 为传导散热量（为传导散热量（W），），As为动物体表与接触物的有效接触为动物体表与接触物的有效接触面积（面积（m2），），K为该接触物的导热系数（为该接触物的导热系数（W/ m2），），Ts和和Tm分别为动物体表面和接触物表面的温度（分别为动物体表面和接触物表面的温度（）。）。 3.对流辐射（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通过与体表接触的气体或液体流动来交换或散发
14、热量。或散发热量。 对流散热系数（对流散热系数（h）受）受动物体的大小、形态、气流动物体的大小、形态、气流方向、风速大小方向、风速大小等多种因素影响，较难估测，故根据等多种因素影响，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相似原理测定的经验值。家畜的对流散热量可用下式表示：表示： Hv =Ash（Ta-Ts） Hv为对流散热量（为对流散热量（W），），As为动物体表发生对流散热为动物体表发生对流散热作用的面积（作用的面积（m2），），h为对流散热系数（为对流散热系数（W/ m2），），Ta和和Ts分别为气温和皮肤温度（分别为气温和皮肤温度（）。）。 4.蒸发散热（蒸发散热
15、（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）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，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。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。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、人类、马属动物、牛科动物的
16、皮肤表面有丰富的汗腺，猪、鸡等有效汗腺少。鸡等有效汗腺少。 （2）呼吸道蒸发）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。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。温调节。 5.加热饲料和饮水加热饲料和饮水可感散热（非蒸发散热、显热散热）可感散热（非蒸发散热、显热散热）：辐：辐射散热、传导散热和对流散热合称
17、可感射散热、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。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）蒸发散热（不可感散热、潜热散热） 不不导致空气温度变化，能使畜舍湿度上升。导致空气温度变化，能使畜舍湿度上升。畜体的热平衡畜体的热平衡 家畜的产热和得热，必须通过各种散热途径家畜的产热和得热，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，这就是家而散发，才能维持体温的正常与恒定，这就是家畜的热平衡。畜的热平衡。可用下式简单表示：可用下式简单表示： HP-He HR Hc Hv F=0 HP为家畜的产热量（为家畜的产热量（heat production，HP），）
18、，He为为蒸发散热量，蒸发散热量，HR、 Hc 、 Hv分别为辐射、传导和对流散热分别为辐射、传导和对流散热量，量，F为加热食入的饲料和饮水耗热量。为加热食入的饲料和饮水耗热量。热平衡调节热平衡调节 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。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）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；
19、第二步是寻求较为温暖或凉爽的处所。此外，家畜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。的散放来维持正常的体温。（2）化学性调节）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。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）当物理和化学调节同时进行，还不能维
20、持热平衡时，表现为体温的 或或 ，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，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。生产力，甚至危及生命。第二节第二节 空气温度空气温度 空气温度（空气温度（air temperature），即空气的冷热程），即空气的冷热程度，度，温度单位几种表示法：温度单位几种表示法： 摄氏温度（摄氏温度（）：水冰点作为：水冰点作为0度，沸点作为度，沸点作为100度。度。 华氏温度（华氏温度（ ）：水冰点作为：水冰点作为32度，沸点作为度，沸点作为212度。度。 热力学温度（热力学温度（K） =5/9（ -32）
21、K=+273.15温度的日变化温度的日变化 气温日较差气温日较差：一天中气温最高值与最低值之差，：一天中气温最高值与最低值之差，它与它与纬度、季节、地势、下垫面、天气和植被纬度、季节、地势、下垫面、天气和植被等等有关。有关。温度的年变化温度的年变化 气温年较差气温年较差：一年中温度最高月份的平均温度与：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，它与温度最低月份的平均温度之差，它与纬度、距海纬度、距海远近、海拔高低、云量和雨量远近、海拔高低、云量和雨量等有关。等有关。夏夏 14-15时时冬冬 13-14时时日出前后日出前后东南低东南低西北高西北高沙漠沙漠 裸土裸土 草地草地 农田
22、农田 森林森林 海洋湖泊海洋湖泊畜舍的气温畜舍的气温2.53.0 ，或每升高，或每升高1m， 0.51.0 0.4m/s,舍内舍内有风，有风，0.010.05m/s，通风换气不良。，通风换气不良。 贼风贼风：温度低，速度快的小股气流。在家畜保温条件好，：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。畜发生关节炎、神经炎、肌肉炎等，甚至冻伤。第五节第五节 温热因素的综合评定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比较不同温度、湿度或
23、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：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；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；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。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通
24、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。确的。 因此，人们通过实验，提出了一些可以同时反映两个因此，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以至三个以上因素的综合指标综合指标。1.温湿指数温湿指数 温湿指数（温湿指数（temperature-humidity index，
25、THI） ：是气是气温和气湿结合以估计炎热程度的一种指标。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适的温度、湿度组合而制定的，现已广泛应用于畜牧科研科研中。中。 计算公式为：计算公式为：THI=0.4(Td+Tw)+15 Td为干球温度为干球温度(F)；Tw为湿球温度为湿球温度(F) THI数字越大，表示热应激愈严重。数字越大，表示热应激愈严重。THI在在69以上，开始以上，开始有不良影响。有不良影响。据实验，美国有据实验，美国有10%的人，的人，THI在在
26、70时已感时已感到不舒服，到到不舒服，到75时，有时，有50%的人感到不舒服，到的人感到不舒服，到79时，时，每人都不舒服，到每人都不舒服，到86时，华盛顿国家机关停止办公。时，华盛顿国家机关停止办公。温湿度对奶牛产奶量的影响温湿度对奶牛产奶量的影响不同气温和相对湿度结合的温湿指标不同气温和相对湿度结合的温湿指标2.等温指数等温指数 等温指数（等温指数（equivalent temperature index，ETI）是用气是用气温、气湿和风速相结合来评定不同状态奶牛热应激程度的一温、气湿和风速相结合来评定不同状态奶牛热应激程度的一个指标。个指标。 该指标以该指标以20、40%RH和和0.5m
27、/s风速作基础舒适环境，风速作基础舒适环境，ETI值低于值低于23，奶牛较为舒适，奶牛较为舒适。在气候室中以大量实验数据求得。在气候室中以大量实验数据求得计算计算ETI值的回归公式为：值的回归公式为： ETI=27.88-0.456t+0.010754t2-0.4905h+0.00088h2 +1.1507v-0.126447v2+0.019876t h-0.046313t v t气温 h相对湿度 v风速风速对牛增重的影响风速对牛增重的影响3. 有效温度有效温度 有效温度有效温度（effective temperature，ET） ：亦称亦称“实感温实感温度度”或或“体感温度体感温度”，是综合
28、反映气温、气湿和气流对，是综合反映气温、气湿和气流对家畜体热调节影响的指标。家畜体热调节影响的指标。 它是在人工控制的环境条件下，以人的主观感觉为基它是在人工控制的环境条件下，以人的主观感觉为基础制定的。础制定的。 例如当风速为零、相对湿度为例如当风速为零、相对湿度为100，温度为，温度为17.8时的热感觉与相对湿度为时的热感觉与相对湿度为80，风速为，风速为1m/s，温度为，温度为23.5时的热感觉相同时的热感觉相同 。不同湿度、风速，穿着正常人的有效温度（不同湿度、风速，穿着正常人的有效温度（） 后来一些气候生理学家以空气干球温度和湿球温度对动物后来一些气候生理学家以空气干球温度和湿球温度
29、对动物热调节（直肠温度变化）的相对重要性，分别乖以不同系热调节（直肠温度变化）的相对重要性，分别乖以不同系数相加所得的温度亦称为数相加所得的温度亦称为“有效温度有效温度”。 人和各种家畜的有效温度为人和各种家畜的有效温度为： 人：人：ET=0.15Td+0.85Tw 牛：牛：ET=0.35Td+0.65Tw 猪：猪：ET=0.65Td+0.35Tw 鸡：鸡：ET=0.75Td+0.25Tw Td为干球温度，Tw为湿球温度。4.风冷指数风冷指数 风冷指数（风冷指数（wind chill index） ：是气温和：是气温和风速相结合以估计寒冷程度的一种指标。风速相结合以估计寒冷程度的一种指标。 风冷却力的计算公式如下：风冷却力的计算公式如下： H=(100V)1/2+10.45-V(33-Ta)4.18 H风冷却力，V风速，Ta气温不同气温和风速结合的冷却温度不同气温和风速结合的冷却温度在不同气流下猪感到舒适与否的温度在不同气流下猪感到舒适与否的温度 思考题 1.炎热天气炎热天气(寒冷天气寒冷天气)，家畜机体如何进行热，家畜机体如何进行热平衡调节，来保持体温恒定？平衡调节，来保持体温恒定？ 2. 请尝试设计请尝试设计“寒冷季节，低温对育肥猪生长寒冷季节，低温对育肥猪生长性能影响性能影响” 试验。试验。
