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第十五章营养与环境动物在维持生命和进行生产的过程中，与周围的环境进行着物质与能量的交换。动物的环境一般指作用于动物机体的一切外界因素，不仅包括自然环境，如气候条件、土壤、地形地势、大气环境等等，还包括人为的环境因素，如畜舍、饲养设施、管理方式等。动物营养学着重于研究营养与环境的相互作用，包含两方面内容：一是研究环境对营养的影响，目的在于了解获得最高动物生产效率所需的最适环境条件，寻求克服不利环境条件的营养调控措施，以提高动物的生产效率；二是研究供给动物的养分对环境质量的影响，目的在于寻求改善和保护环境的营养措施，使动物生产成为生态型产业，减少对环境的污染。本章主要阐述温热环境对动物营养需要的影响；简要介绍保护环境的营养措施。第一节热平衡与温热环境外界环境诸因素中，除饲料因素外，温热环境与动物营养关系最为密切。温热环境不仅直接影响动物的采食量、代谢和产热，而且可导致饲料能量在动物体内分配和利用效率的改变，最终导致动物对各种营养物质的需求量及其与能量比率的改变。一、热平衡(一)热平衡的概念动物的产热量和散热量相等即为热平衡。动物机体在正常代谢过程中，不断产热和散热，作为恒温动物的哺乳动物和家禽，必须使散热量和产热量达到平衡，才能维持体温的相对恒定，保证机体各器官组织执行正常的生理机能。动物的产热和散热概括如图15-1所示。产热散热图15-1动物的产热与散热示意图（二）热平衡的调节动物体的热平衡受体温调节中枢的控制，该中枢主要位于下丘脑。环境温度变化时，存在于皮肤和内脏器官的温度感受器将信号传递给体温调节中枢，反馈调节内分泌激素（甲状腺素、去甲状腺素等）的分泌，使动物的生理代谢、形态和行为发生改变，进而调节其产热能力、隔热作用和散热能力来维持体温的恒定。热平衡的调节方式有两种：身体被毛饮水和排泄组织和外周血流的传导环境温度、湿度及空气流动辐射蒸发传导对流体热外界热基础代谢热增耗随意活动产热生产过程饲料体内贮备的养分体表面积第十五章营养与环境1721．物理性调节指动物通过调整姿势、增减体表面积、扩张或收缩体表血管、改变被毛或羽毛覆盖情况等来调节体热散失程度的方式。2．化学性调节指动物通过提高体内养分代谢速度和肌肉节律性收缩（寒颤）来提高产热量或增加呼吸次数（如热性喘息）来提高散热量的方式。物理性调节不涉及代谢率的改变，只能改变散热量。环境温度稍有变化，物理性调节就会发挥作用，如当环境温度开始下降时，动物以躯体蜷缩或集堆、被毛竖立、体表血管收缩等来减少散热；当环境温度升高时，动物以伸展躯体、逃避日光照晒、戏水、体表血管舒张、汗腺分泌增加等来增大散热。化学性调节通过提高代谢率来调节产热量和散热量。化学调节在环境温度过高或过低时发挥作用，环境温度过低时增加产热，环境温度过高时增加散热。二、温热环境（一）温热环境的概念温热环境包括温度、相对湿度、空气流动、辐射及热传递等因素，他们共同作用于动物，使动物产生冷或热、舒适与否的感觉。温热环境常用综合指标来评定，如有效环境温度(EffectiveAmbientTemperature,简称EAT)。EAT不同于一般环境温度，后者仅仅是用温度计对环境温度的简单测定值；而EAT是动物在环境中实际感受的温度。如相同温度而湿度不同，动物的感受不同。用EAT来反映温热环境非常有用，但定量比较困难。（二）温热环境的划分根据动物对温热环境的反应，温热环境划分为温度适中区(Thermoneutralzone；缩写TNZ)、热应激区和冷应激区。1．温度适中区也称为等热区。在此温度范围内，动物的体温保持相对恒定，若无其它应激（如疾病）存在，动物的代谢强度和产热量正常。等热区的下限有效环境温度称为下限（最低）临界温度（LCT）；上限有效环境温度称为上限临界温度（UCT）。在等热区中，温度偏低方向有一段区域最适合动物生产和健康，称为最适生产区。在此区域，动物的代谢强度和产热量保持生理最低水平，动物依靠维持和生产过程所释放的热量就可以补偿向环境散失的热量，不需要增加代谢产热速度就能维持体温恒定。在等热区内，动物的热平衡调节方式主要是物理调节。2．热应激区指高于上限临界温度的温度区域。在热应激区，动物除自身的产热外，还从环境中接受了大量的辐射热，仅依靠物理性调节不能把热散失，难以保持体温恒定。这时动物机体开始运用化学调节，提高代谢强度来增强散热，以维持体温恒定，例如：动物心跳加快、出汗、热性喘息等，但代谢率提高又会增加产热量，因此，动物体温能否保持恒定，取决于所增加的散热量与总产热量之间的平衡。当外界有效环境温度持续升高，多余热量无法散失时，动物体温开始升高，直至热死。3．冷应激区指低于下限临界温度的温度区域。在冷应激区，动物散失到环境的热量增加，单靠物理性调节难以保持体温恒定，必须利用化学调节来增加产热。如果这种产热方式达到最大值时还不能弥补机体的热量损失，动物体温开始下降，直至冻死。第二节温热环境对动物营养的影响173有效环境温度与动物的体温、产热、散热相互关系如图15-2所示。值得注意的是:动物的温度适中区、下限临界温度与上限临界温度都受动物因素（体重、皮毛隔热性能、组群、机体状况、品种类型、年龄、气候驯化）、营养因素（如：饲养水平）和不同环境组分的温热效应（气流、大气和建筑结构的温度、垫草及地板类型、相对湿度）的影响。图15-2动物在不同温热区域产热、散热及体温变化。总产热的虚线段表示饥饿时产热;A-冻死点;B-代谢顶峰与降温点;C-LCT;D-UCT;E-升温点;F-热死点引自NRC,（1981).从动物生产来看，有效环境温度处于等热区尤其在最适生产区时，饲养动物最为适宜，经济上最为有利。但实际生产中，环境温度偏离等热区的情况时有发生，如我国南方夏季高温持续期长，而北方冬季过于寒冷。因此，需要了解温热环境对动物营养的影响，并寻求缓解冷热应激的营养调控措施，以保证较高的动物生产性能。第二节温热环境对动物营养的影响一、对动物采食量的影响一般而言，环境温度降低，动物采食量增加；反之则采食量下降。温热环境对动物采食量影响的机制还不太清楚，可能与甲状腺素、肾上腺素等激素分泌增加、体内能量平衡及体温变化有关。此外，环境温度不仅直接影响反刍动物牧草的采食量，还加快牧草的老化，从而也间接地影响反刍动物对牧草的采食量。温热环境影响动物采食量的程度与动物品种、性别及体重等因素有关。图15-3是猪、鸡、牛采食量的变化曲线。(一)生长肥育猪环境温度高于21℃时,温度每上升1℃,每头猪每天采食量减少60-100g(13KJME/g);环境温度低于15℃时,温度每下降1℃,每头猪每天采食量增加约19.5g。在4-28℃温度环境中,生长猪的随意采食量可按下式计算第十五章营养与环境174VFI(g饲料/kg活重)=46.5(±0.00031)-0.66(±0.00004)(Ta-LCT)LCT=24-(0.15×活重(kg))(残余方差为0.0077)式中：Ta为环境温度实验表明环境温度对采食量的影响程度因猪体型大小而异。如图15-3b所示：温度高于温度适中区时,重型猪的采食量降低程度大于轻型猪。因为轻型猪的体表面积与体重的比率较大,能相对散失更多的热量。(二)鸡温度在18-21℃外,每上升或下降1℃,生长鸡和产蛋鸡的采食量相应降低或增加1.6-1.8%。鸡对温度变化能产生适应，一旦适应后,环境温度对采食量的影响程度大大减少。经总结大量文献资料发现，环境温度从26℃升高到29℃，蛋鸡采食量下降较小，温度继续升高到32℃，采食量明显下降。在15-30℃的环境中,产蛋鸡的采食量（Y）可用下面公式计算:白来航Y(kJ.ME/天/只)=1606-35.283Ta+1.6469Ta2-0.0362Ta3黄壳蛋系Y(kJ.ME/天/只)=3597-294.47Ta+13.589Ta2-0.21833Ta3(三)反刍动物肉牛温度在15-25℃外，低于15℃,采食量增加2-25%;高于25℃,采食量降低3-35%。奶牛饲粮为60-65%优质粗料和35-40%精料时,在-20℃时的采食量比10-20℃时高约35%;在25-27℃时,采食量开始下降,在40℃时的采食量比18-20℃时低60%。小公水牛在32.6℃时的采食量比在温度适中区时低15%。绵羊采食量变化与奶牛类似,即:在炎热环境中采食量下降;而温度低于温度适中区时,采食量增加。剪毛后绵羊的干物质采食量(DMI)与温度变化呈线性关系:DMI(g/kg体重0.75)=111.3-0.52Ta图15-3不同动物在不同环境温度下的采食量：(a)产蛋鸡、(b)生长猪、(c)生长牛,(d)奶牛.引自余振华译（1988），p.34、33、29、29。采食量（%）有效环境温度（℃）第二节温热环境对动物营养的影响175二、对养分消化、代谢和利用的影响（一）对养分消化的影响环境温度升高，可提高动物的消化能力；环境温度下降，则降低动物的消化能力。低温对肉用犊牛的影响大于对成年肉牛的影响,对饲料ADF消化率的影响大于对总能消化率的影响。在-10～38℃温度中,温度每上升1℃,牛对总能和氮的消化率约分别提高0.18和0.1个百分单位；羊对总能和氮的消化率约分别提高0.05和0.12个百分点。在5-23℃环境中,温度每升高1℃,生长猪饲料总能及氮消化率分别增加0.15和0.24个百分点。环境温度对养分消化的影响机理为：温度影响胃肠道运动和消化液分泌,从而影响排空速度和消化过程。此外,环境温度能促使牧草老化,间接影响反刍动物对牧草的消化。（二）对养分代谢的影响冷环境中,猪、牛、绵羊的尿氮排出量增加，导致表观代谢能值降低。高温可降低尿能和粪能损失,代谢能值增加。实验表明:在20℃时,妊娠母猪进食总能的代谢率为77%,而在12-14℃时代谢率为74%。由于鸡对气候适应较快,温热环境对鸡饲料代谢能值影响尚有争论。有人发现:在高温条件下,动物对磷和钾吸收减少,而尿中钾排出增加。冷热应激时，动物需提高代谢率来调节产热和散热，动物总产热提高。（三）对养分利用率的影响温热环境通过影响动物采食、消化、代谢及产热来改变养分用于机体维持和生产的分配比例，影响饲料能量的利用效率。在温度适中区,饲料能量用于机体维持的比例最少,用于生产的能量最多,能量效率最高。在冷应激区,饲料能量用于机体维持的比例增加,用于产品合成的比例减少,最终导致能量利用效率降低。在热应激区时,维持能量需要减少，用于生产部分的能量因代谢增强而减少,但能量利用率降低不太明显。表15-1列出猪在不同温热环境的生长速度和能量效率。图15-4表明动物在不同温热环境时的产品能量沉积模式。表15-1温度对70-100kg猪采食量、增重、能量效率的影响温度能量进食量增重产品能能量效率(℃)(kJ.DE/天)(kg/天)(kJ)a(%)b───────────────────────────0643370.541251219.45477140.531228025.710444170.801853641.715399740.791830445.820408610.851969548.225333720.721668250.130280450.451042737.135191590.31718337.4引自余振华译（1988），p.56a.按80kg猪每增重1g含23.17kJNE计算b.能量效率=产品能÷食入DE×100%由图15-4所示，温度略低于适中区时可以提高生长猪的能量利用率。因为,低温可提高动物采食量而食入更多的能量，增加产品合成的能量。有资料表明，在热应激区,饲料能量进食能图15-4动物在不同温热区能量食入、产热及能量沉积的关系引自余振华译，1988，p.57能量（MJ）第十五章营养与环境176用于产蛋和产奶的能量效率提高。主要原因是由于采食量下降，动物动用体贮进行产奶或产蛋,而计算能量效率时认为这部分能量来源于饲料；此外,体脂用于产蛋的能量利用率也高于饲料能用于产蛋的效率。三、对养分需要量的影响（一）能量冷应激和热应激均提高动物的能量需要量。因此，应根据动物采食量的变化，调节饲粮