水是生命所必需的營養分,飲水量和環境間具顯著的交感作用,在TNZ或在極端的氣候情況下,正常生理功能實際上需水分的需要量方面所知有限。大部份水需要量的估計均以自由充份供給飲水的基礎下所測定的。
水份的來源
家畜水分的來源主要有三個來源:(1)飲用水(2)飼料所含水份,及(3)有機營養分氧化所產生的代謝水。代謝一公斤脂肪,醣類或蛋白質分別產生1190,560或450克的水,代謝水份所有小動物尤其是在乾燥的環境,如Kangaroo aat (church等, 1974),前面二種水份的來源是家畜管理上所主要考慮的,雖然在負能量平衡期間,諸如使用貯存脂肪和蛋白質時,代謝水是重要的。
在飼料上面或飼料內所含的水分變化很大,可自乾燥穀物之5%至幼嫩快速生長牧草之90%。另外,露水或在放牧時所降雨水的水份變化更大。在豬及家禽方面,日糧係以乾燥之穀物加以混合配製,自飼料中所供應的水大概是總飼料攝取量的10%左右。
水份的損失
家畜水份的損失主要經由(1)尿(2)糞便及(3)體表面及呼吸道蒸散,雖在極端的情況下,緊迫的牛隻及其他家畜會經由口水而流失相當量的水份(Mcdowell及 weldy, 1947 )。除非家畜是在限水日糧下,可以減少而不影響腎臟的正常排泄體內廢物的功能。(Church等, 1974)。
在反芻動物經由糞便所損失的水量也不少,大概和經由尿的量相同,因反芻動物的日糧具有較高的纖維,需要比例上較非反芻動物多的水份以便帶運食物通過其消化腸道。但纖維的水準並無法解釋糞便水份水準的原因,譬如牛糞77∼85% 的水分而綿羊及山羊糞便則含60∼65%。在腸道下段對水份重吸收能力排泄出較乾燥且顆粒狀糞便以取代濕鬆糞便,被認為是保存水份的一種機制。
從呼吸道損失的水份量變化大,依相對濕度及呼吸率而不同,呼氣係90%以上飽和;因此在低相對濕度的情況下,呼吸的失水高。相反的,當吸氣含水份近飽和時,失水低。當高溫或其他為上引起呼吸率增高時,呼吸的失水率增加,如牛隻在27℃可能失水23ml/m2增加至在嚴重熱緊迫下的50ml/m2/h (R- oubicek, 1969)。
牛及綿羊在高溫下,水分的繼續蒸散是散熱的主要方法(MeDowell及Weldy, 1967;Robertshaw, 1966)。各種不同家畜間之出汗散熱的重要性有所不同,其重要性在家畜依次為馬、驢、牛、水牛、山羊、綿羊及豬( McDowell, 1972 )在家畜間開始流汗的皮膚溫度各不相同,而牛在25℃就有所反應( McDowell等, 1954 )印度牛在熱緊迫下,可能流出15g/m2/min的汗(MeDowell, 1972),但在涼的情況下則僅0.6∼1.0g/m2/min(Murray, 1966)。
比較皮下途徑的失水,豬及家畜對呼吸更為依賴的例子。家禽在溫度從10增至40℃,總蒸散水份的量顯著的增高,如表五所示,當溫度升高時,皮下水份損失的重要性則下降而熱量的放散係以呼吸水份損失為主。
表五 白包來亨雞在不同環境溫度下經由呼吸及皮下蒸散的失熱量 |
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環境溫度( ℃ ) | 體 重(公 斤) | 產生之熱量(Kcal/n) | 皮下蒸散(Kcal/n) | 呼吸蒸散(Kcal/n) |
總蒸散量(Kcal/n) |
10 20 30 35 40 |
1.66 1.69 1.67 1.65 |
5.09 4.43 5.27 5.33 |
0.201 0.323 0.597 0.995 |
0.277 0.482 1.561 3.443 |
0.478 0.805 2.158 4.438 |
採自Van Kampen, 1974。 |
影響飲水的因素
有許多的因素影響飲用水的消耗量,如不同的動物,家畜的生理情況,乾物的攝取量,日糧的形式,值水的情形、水質、水溫及環境溫度。
家畜間的不同
印度牛比歐洲品種牛可能飲水量較低( Colditz及Kellaway , 1972;Johnson等, 1958;Ragsdale等, 1950;Winchester及Morris, 1956),但是有一推測是否所觀察的值是遺傳型( genotype )的直接結果或是由於採樣的偏差,體型的不同或乾物攝取水準等的結果。當把這些試驗的資料經調整至相同的體型及乾物攝取量時,品種間的不同則變得不重要了。
每公斤乾物消耗量的飲水量,綿羊比牛可能較少40%(ARC, 1965)在溫度-17至27℃的範圍,估計牛隻飲水的需要量是3.5至5.5公斤水/公斤乾物,而綿羊在大略相同的溫度範圍僅需2.0-3.0公斤水/公斤乾物,豬隻飲水的估計需要量和綿羊略為相同,2.0∼2.5公斤/公斤乾物。
在綿羊,豬,雞及牛之間飲水消耗量不同的原因,大部分跟上面已提過的因素一樣,但尚需要更進一步的試驗以辨別Bos indicus及Bos taurus間以及牛隻和水牛間之品種的潛在不同。
生理的情況
仔牛每公斤乾物消耗一般比較對較老牛隻之推薦量3.5-5.5公斤高的飲水量(5.0∼7.0) ( ARC, 1965;Pettyjohn等, 1963 ),母牛在懷孕最後的四個月比不懷孕之乾乳期消耗水量多出30%(ARC, 1965)在舍飼的情況下,泌乳牛飲水量估計為0.87公斤水/kg產乳(Winchester及Morris, 1956)。
懷孕母綿羊每公斤乾物消耗之飲水量從第一個月的2.0公斤增加到第五個月的4.3公斤(Head, 1953),懷雙胞胎比懷單胞胎或未懷孕之母羊要多消耗一倍以上的水量,比未懷孕母羊多出138%。調整在羊乳中所含的水量後,泌乳綿羊仍比乾乳綿羊多消耗100至164%的水(Forbes, 1968)。
離乳仔豬每100公斤體重每天的消耗20公斤的水,但接近上市體重的豬隻每100公斤體重僅消耗7公斤的水,估計的飲水量,未懷孕母豬是5公斤/天,懷孕則5-8公斤,而泌乳豬則是15-20公斤(ARC, 1966)。
飼水頻率
當牛隻放牧而且供水任飲下,每24小時飲水2∼5次(Castle等, 1950;Ha- ncock , 1953 )放牧牛隻芻草乾物量17.8%,在涼氣候採食速度為0.26-0.45 kg/sec時,每天約飲水4次(Castte, 1972)一般而言,飲水量,尤其是泌乳牛,依可得到水的難易程度的不同而定(表六),乾燥之熱帶地區大部份放牧情況下,綿羊和牛隻的飲水量會因水源距離的增長而減少。當飲料和飲水的距離由2.4公里增加至5.6公里,綿羊飲水量顯著的下降,約每增加一公里減少7.85克飲水量(D- aw及Syuires, 1974)。
表六 放牧之泌乳牛,水之可獲率影響飲水量 |
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處 理 |
飲 水 量 公 斤 |
畜舍內供水 2.8小時/天 牧野內供水 21.2小時/天 兩者皆備 |
15.3 15.5 |
資料採自Castle及Watson , 1973 |
表七 日 糧 對 荷 蘭 女 牛 飲 水 量 的 影 響 |
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試 驗 一 | ||||
水 分 消 耗 量 |
乾 草 |
粒 料 |
乾草 ─ 穀物 |
青 貯 |
公斤/公斤飼料乾物量 |
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飼 料 之 水 分 飲 水 水分總消耗量 |
3.57 3.71 |
3.10 3.24 |
3.16 3.30 |
2.84 4.24 |
試 驗 二 |
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乾 草 |
青 貯 |
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任 飼 |
限飼(維持) |
任 飼 |
限飼(維持) |
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水份消耗量,公斤/公斤飼料乾物 飼料所含水量 飲水 水份總消耗量 尿量,公斤飼料乾物 |
3.36 3.48 0.93 |
12 3.66 3.79 1.14 |
1.55 4.93
1.85 |
1.38 4.76
1.68 |
飲用水之溫度
飲用水之溫度對飲水量影響之資料不一致,當海彿牛( Hereford )在每日最高溫為38℃之圍柵內,飲用水之溫度自31.0℃降到18.3℃,降低了飲水量,但每日增重增加(Ittner等, 1951),但是在每日最高溫在31℃下,降低飲水溫度對肥育牛隻並沒有影響(Harris等, 1967)。當寒冷的環境(-12℃),加溫的飲水(39.4℃)增加飲水量,但在這種低溫下,飲水加熱至30℃並不影響綿羊的消耗量(Baliey等, 1962)。
飲用水之溫度很明顯的並未改變消化的速率,在兩種環境溫度3℃及12℃下,飲用水之溫度分列為1,14,27及39℃,對荷蘭種母牛並沒有可測出的影響飲水量,甚至飲用1℃之水21公斤後10分鐘,分別降低底、中及高部瘤胃的溫度13,6及1℃(Cunnigham等, 1964)。
氣 溫
飲水量和氣溫相互關係的觀念早已確立,很多的試驗顯示飲水量和環境溫度有正相關,雖飲水量和環境溫度可能有關係,但很多其他的因素對水份需要也有決定性的影響。
牛隻:在溫度控制的情況下顯示當溫度升高時,牛隻傾向於增加飲水量(表八),泌乳牛在27℃的溫度下的飲水量改變很大(表八)在這溫度以下飲水量主要是乾物攝取量的函數(Biana, 1970;Brody等, 1954;McDowell及Weldy, 1967;McDowell等, 1969;Ragsdale等, 1949 , 1950 , 1951;Winchester及Morris; 1956)。
表八 Brown Swiss荷蘭種牛及Jersey女牛在不同溫度下的飲水量 | |||
氣溫( ℃ ) |
飲水公斤/TDN公斤 |
TDN公斤/天 | 飲水公斤/天 |
2 10 21 27 32 35 |
5.2 7.2 9.0 22.2 24.8 |
4.2 4.2 4.0 3.0 2.9 |
22.1 28.0 34.7 53.7 60.3 |
平均體重361公斤(263-417公斤範圍) 來源:採自Johnson及Yeck, 1964 |
在控制溫度的情況下空氣流動速率自0.64至12.9kph並沒有明顯的影響在-8,10,18及27℃下的水份消耗量。輻射水準從0.02至0.84 cal/cm2/m的改變,對7℃下的飲水量並無影響,但顯著的影響在21或27℃之飲水量(Brody等, 1954;Thompson等, 1954)。
在現場的情況下,牛隻水分的消耗量和環境溫度的相關因不同因子複合的影響而呈較不明顯,但是在環境溫度由-37至7℃在肥育場的海彿牛(Hereford)的飲水量和該日之氣溫呈正相關(r=0.27)而和前一天的飼料攝取量呈正相關(r=0.25) (williams, 1959)。這些相關在統計上皆顯著而導致結論;在低恆溫下所觀察的飲水量,一般僅和在溫度變化不大時和攝取量相關。
在英國內之日平均溫度約8℃,泌乳牛的飲水量和每日之泌乳量及芻草的含乾物量有顯著的相關,但和氣候和相對溫度均無顯著的相關。調整牛乳中的水分後之平均為每公斤乾物消耗量3.70公斤的飲水量(Castle及Macdaid, 1975)當放牧牛隻在每日最高溫度13至28℃之範圍內,飲水量和最高溫度,芻草乾物量及每日日照時數呈正相關,但和降雨量和相對溫度呈負相關示於表九。雖飲水量和攝食量的相關並沒有顯著,但跟最高氣溫和飲水量的相關是相同的。
表九 泌乳荷蘭母牛不同氣候及生產變數和飲水量的相關係數 |
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變 數 |
相 關 係 數 |
統 計 顯 著 性 (P值) |
最 高 氣 溫 降 雨 量 相 對 濕 度 光 照 芻 料 乾 物 量 產 乳 量 |
+0.57 -0.57 -0.82 +0.86 +0.52 +0.36 |
<0.05 <0.05 <0.01 <0.01 n.s n.s |
採自Gowan等1978。 |
家畜曾曝露的溫度將顯著的影響飲水量,短角種女牛從一月的寒冷環境( 6℃)移至32℃之控溫室內,此同樣的女牛從八月間的舍外移入32℃的恆溫下,飲水量的增加較快。兩群牛經適應32℃後(大約10週)則呈穩定飲水量,約為在涼情況對照組的1.8倍。在曝露的第三週後,飼料攝取量已達到曝露前的水準,但生體重的增重率比控制組少12.5%(0.81公斤/天)。
非泌乳牛之估計飲水量,以公斤水/公斤乾物攝取表示。自─10℃ 至20℃稍為緩慢的增加。在25℃以上,消耗量因開始流汗及增加呼吸率而急速增加。在35℃或超過時,飼料消耗量無法隨飲水的增加而增加,估計之生理需要值在40℃為10 kg/kg乾物量,但牛隻一般因很煩燥而行為上發生變化,在這情況下飲水量會突然增加(B1)或甚至減少(B2)。所提的超出35℃的緊迫水準會在整天都有。表八內的飲水量增加很大,表示其和乾物攝取量的減少和緊迫直接影響的函數一樣。當溫度降到─10℃以下,生理需要可能稍稍的降低,但因為高度的緊迫而改變行為。
綿羊:綿羊的飲水量和環境溫度的關係和牛一樣,生長及肥育綿羊的飲水量從0至15℃為2.0公斤/公斤乾物消耗量,在15∼20℃ 增加到2.0公斤而在20℃以上則3.0公斤(ARC, 1965)。每日的最高溫約超出38℃,飲水量和溫度很明顯的呈正比,但在40℃或更高時,飲水量可能急速降低或增加(Daws Squires, 1974)當溫度下降到-12℃時;瘤胃;直腸及皮下組織的溫度下降,導致飲水量降低至15℃水準的50%(Bailey等, 1962)。
在熱帶澳洲及其他地區己完成一些有關乾旱及溫度影響對各種體型綿羊忍受脫水的試驗。米利諾(Merino)綿羊似乎較歐洲品種對缺水( water deprivation)有較高的忍受力(Macfarlane等, 1958)。身體覆蓋物可能影響水分的需要方面業已經人建議,長毛綿羊(hair sheeps)需要最少,粗毛綿羊及細毛綿羊次之(Hotez, 1968)。
豬:在控制溫度的情況下的試驗顯示環境溫度和飲水量的關係不一致。在7,12,20及30 ℃,飲水量分為2.88,2.76,2.74及4.28公斤/公斤乾物量。如以每公斤體重每天之飲水量算則分別為0.136,0.122,0.123 及 0.181公斤(close等, 1971)。當在20及30℃間以乾物攝取量的函數表示時,飲水量的主要增加在超過25℃和降低乾物攝取量及增加溫度函數關係(Fuller, 1965)。目前為止,溫度低於10℃之水份需要量尚未確定,主要是因為目前的生產環境。
家禽:產蛋雞在環境溫度14℃下缺水可活8天,但在29℃下只活6天(Bierer等, 1966)在35℃白色來亨雞經由呼吸的蒸散每小時失水2.6克而在20℃下則為0.5克/小時( Van Kampen, 1974 )。消化系統排泄出之水分損失,或由蒸散(呼吸之水損失)。蛋雞的其他失水的主要途徑是蛋。蛋的三分之二是水分。
家禽的水來源由三個來源:飼料的重量中含有10%水分,蛋白質脂肪,及糖類的代謝(代謝水);及飲用水之消耗。後者為水的主要來源,佔有每日總消耗量的74%(表十)。
表十 肉 雞 之 飲 水 量 |
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年齡週數 |
環境溫度 ( ℃ ) |
總飲水量(克/隻) |
總 量 的 百 分 比 |
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飼料之水分 |
代 謝 水 |
飲 用 水 |
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1 3 5 7 9 |
31 25 22 20 20 |
16 32 91 140 163 |
9 11 7 6 6 |
19 23 14 16 16 |
72 66 79 78 78 |
平 均 |
8 |
18 |
74 |
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採自Kevsten, 1964 |
第二種水的來源是代謝水,佔總飲水量的18%,代謝水和熱量生產間有很大的相關。每Kcal有0.135克的水(Kerstens, 1964),因此母雞每天消耗100克飼料,每克飼料之能量值為3 Kcal,故每天產生40克的代謝水;母雞以每克日糧2∼3克的飲水量比率,所以在21─22℃溫度下,在產蛋期間每100克飼料的一般飲水量是250克。母雞產蛋比不產蛋日之飲水量較多,分別為225克及115克(Howard, 1975)。
當環境溫度上升時,雞的飲水量增加;在32℃是在21℃的2倍,在37℃是在21℃的2.5倍。
在熱緊迫下,水的可獲得性對家禽的生存是重要的,母雞在熱緊迫的情況下,有充足的飲水於水桶內,且有足夠的空間讓頭能浸入水中者生存較長(Vo及Boone,1978)。因此水用來做外面蒸散的冷卻劑或在飲水時從雞的頭部吸收熱量,為了證實這些觀察,任憑無限制的接近水的母雞比以等量水直接注入嗉囊之母雞能耐高的環境溫度(Lee等,1945)這些資料的更進一步意指在熱緊迫下認為喝進去的水,當搖頭時,實際上有部份噴失於四周,這些影響對總飲水量的影響則尚不了解。
因為有許多的因素可能影響水分的需要量,水分的真正需要量甚難加以說明特性,當飲用水可任飲時,溫度及飲水量呈正相關是無可爭論的。相反的,在30℃以上,水分的真正需要升高到400至500%是不太可能的。在高溫的急速增加飲水量下,最可能的是家畜的一種緊急應付的方法,以便維持熱量平衡至生理的過程能調整到新環境。無疑的飲入的水在瘤胃當作排熱劑,也可以在急速的熱緊迫下,至少在暫短期間內家畜用來代替飼料。此外,有時測定出來的水分消耗量,是以在水桶所消失的水量,可能因家畜將其部分身體泡入水中來反應熱緊迫或蒸發散失。
一般而言,每單位乾物攝取量在環境度上升至約27℃,幾乎保持一定。在這一點,反應緊迫的飲水量似乎快速上升,大約在適應數週後,飲水量可能降低到接近低溫度的水準,當估計在不同環境下的水分需要量時,必需記住,在農場的家畜幾乎不可能有整個24小時都處在恆定的熱緊迫下。
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