水是维持动物生长代谢的基础，具有调节体温、运输营养物质、促进生化反应以及润滑和保护关节等功能[1]。充足清洁的饮水可以保障动物正常健康生长[2]，饮用水不足或水质差会导致猪发病率增高、饲料利用率降低和恶癖行为增加等问题的发生[3-4]。我国水资源缺乏，人均可再生淡水资源仅为世界平均水平的1/4；其中，农业用水占总用水的60%，畜牧业用水占农业用水的29%，而养猪业耗水量占到畜牧业用水的60%[5]。目前，在国内畜牧业产业化、规模化和机械化水平不断提高的背景下，养殖水资源用量和浪费量增加、污水环境污染风险加大等正成为畜牧业可持续发展的瓶颈。因此，如何在养殖生产中保护和节约利用水资源，从源头减污，并循环利用，对于养猪业绿色可持续发展和全面推动乡村振兴、实现农业农村现代化都具有重要意义。饮用水是养猪的主要用水，占养猪总用水的80%[6]。在畜牧养殖中，由于猪的生理结构和生理需求不同，猪在使用饮水器饮水时会造成水的流失浪费，浪费水经漏缝地板与排泄物混合，会增加粪污处理压力[7]。目前，养猪使用的饮水器主要有乳头式、鸭嘴式和碗式3种[8]。王美芝等[9]研究发现，保育猪使用鸭嘴式饮水器时浪费水量大于杯式饮水器。育肥猪使用碗式饮水器饮水时，水压越高，浪费率越大[10]。刘安芳等[11]研究发现，生长猪使用乳头式饮水器时，安装高度在高出圈舍内最小猪肩部5 cm处可以减少饮水浪费率。Misra等[12]研究发现，猪在高富集度的环境中，用水量和浪费水量都比在低富集度的环境中低。当环境温度在20 ℃以上时，每提高1 ℃，生长育肥猪每日多饮水0.2 L[13]。Parois等[14]研究发现，在热应激下，采用冷却垫降温，可以增加分娩母猪的饮水时间。Pang等[15]研究发现，在中国南方地区，猪舍安装水冷却系统可以减少分娩母猪的饮水量。由此可见，猪的饮水浪费率与饮水器类型、饮水器安装高度、水压、环境富集度和温度有关，其中对于不同建筑类型猪舍特定的设施条件来讲，温热环境对猪用水量的影响更为明显，然而相关研究报道却少见。为此，本试验通过研究北方冬夏不同季节半封闭式猪舍环境条件对生长猪用水量和生产性能的影响，旨在探讨使用饮水较卫生的鸭嘴式饮水器时，不同温热环境条件与猪的真实饮水量、饮水浪费量、总耗水量、生产性能的相关性及季节差异，为节水高效养猪生产管理与猪场规划设计提供基础参数和理论指导。
1 材料与方法 1.1 试验设计本试验在中国农业大学丰宁实验站完成，试验分夏季(2021年7月30日—2021年8月9日)和冬季(2021年1月22日—2021年2月1日)2期，各期试验均在生长育肥猪舍北侧单元门口栏位开展。试验猪舍为南北走向，每栋2单元，猪舍采用半封闭式建造，半漏缝地板；纵向通风模式，以机械通风为主。生长育肥猪舍内部为单列单走道式，走道临窗。猪栏内2侧为铸铁漏缝地板，中间是铺设热水管的水泥地面。光照为人工光照+自然光照。猪舍铁围护栏规格为6.4 m×3.6 m×0.9 m(长×宽×高)，2侧配置2个5孔不锈钢料槽(每个采食料孔长×宽规格为0.4 m×0.3 m)。
试验均选取“杜×长×大”生长猪[(110±7)日龄]作为试验对象，公母混养。试验猪的初始平均体重为(50.6±8.7) kg，夏季试验结束时猪的平均体重为(51.02±2.74) kg，冬季试验结束时猪的平均体重为(57.35±3.01) kg，夏季和冬季试验猪头数分别为26和34头。
试验期间人工饲喂干粉料，猪自由采食、自由饮水，正常饲养管理，按规定程序消毒与免疫；冬春季电锅炉热水地暖供暖，四季通风。饲粮参照我国《猪营养需要量》(GB/T 39235—2020)配制，其组成及营养水平见表 1。
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表 1 饲粮组成及营养水平(风干基础) Table 1 Compositions and nutrient levels of diets (air-dry basis) |
温湿度自动记录仪(型号精创GSP-6，测温精度±5 ℃，测湿精度±3%相对湿度)；称重显示仪(型号XK3101Dolphin，准确度等级3级)；水银温度计(量程-2~102 ℃，精确度0.1 ℃)；水表(GB/T 778—2007)；电子秤(型号TCS-300，量程2~300 kg，精度0.02 kg)。
1.3 检测指标 1.3.1 舍内外温度、相对湿度的测定每期试验都使用4个温湿度自动记录仪记录环境数据，设置参数为每1 h记录1次。舍内有3个记录仪，分别安装在距地面垂直高度0.5(猪背高度)、1.0和1.5 m处；舍外温湿度自动记录仪安装在试验猪舍外(避开太阳直射)。
1.3.2 饮用水温度的测定使用50 mL离心管从饮水器处收集约40 mL水，立刻将水银温度计放入水中，停留3 min，记录水温数值。
1.3.3 总耗水量和浪费水量的监测猪栏内配置2个鸭嘴式饮水器，安装高度为0.46 m(距离漏粪地板的垂直高度，与最小猪背高度平齐)，安装角度与栏杆呈90°角。收集浪费水装置通过在饮水器下连接1个铁制接收装置，此装置下设有排水孔连接排水管将浪费水引流到1个收集容器中。试验猪栏安装独立水表用来记录总耗水量，通过水表记录测定浪费水量，如图 1所示。
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图 1 猪饮水量测定装置 Fig. 1 Devices for determining water intake of pigs |
每个试验期始末测定生长猪体重以及试验期内总采食量、总耗水量和总浪费水量，计算平均日真实饮水量、平均日浪费水量、平均日采食量、平均日增重、料重比和水料比，计算公式如下：
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利用SPSS 26.0软件对经Excel 2019整理的试验数据进行双变量相关分析，统计结果用皮尔逊相关系数和P值表示，P < 0.05为显著相关，P < 0.01为极显著相关，P>0.05为不存在显著相关。
2 结果与分析 2.1 饮用水温度和环境温湿度夏季、冬季饮用水温度和环境温湿度结果如表 2所示，夏季和冬季的饮用水日平均温度以及猪舍内外环境温湿度之间均存在显著差异(P < 0.05)，且夏季均显著高于冬季(P < 0.05)。
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表 2 夏季和冬季饮用水温度以及猪舍内外环境温湿度 Table 2 Drinking water temperature and ambient temperature and humidity inside and outside piggery in summer and winter |
夏季和冬季试验期内猪饮用水每日平均温度变化如图 2所示，猪在夏季的饮用水每日平均温度较高，且稳定维持在22 ℃左右；冬季的饮用水每日平均温度较低，平均值为(10.05±2.38) ℃。
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图 2 夏季和冬季试验期内猪饮用水每日平均温度变化 Fig. 2 Average drinking water temperature changes of pigs every day during experiment in summer and winter |
试验选取夏季和冬季每天02：00、08：00、14：00和20：00记录的温度数据进行统计分析，舍内0.5、1.0和1.5 m温度和舍外环境温度变化情况如图 3、图 4和图 5所示。
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图 3 夏季和冬季猪舍内外环境温度 Fig. 3 Ambient temperature inside and outside piggery in summer and winter |
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图 4 夏季试验期每天猪舍内外环境温度变化 Fig. 4 Ambient temperature changes inside and outside piggery every day during experiment in summer |
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图 5 冬季试验期每天猪舍内外环境温度变化 Fig. 5 Ambient temperature changes inside and outside piggery every day during experiment in winter |
在夏季试验期内，猪舍内外4个点位所测环境温度变化趋势基本一致，平均温度为23.0 ℃左右；在冬季试验期内，猪舍内3个点位所测环境温度变化基本一致，舍外较低，舍内平均温度为11.0 ℃左右，舍外平均温度比舍内低18.9 ℃。
夏季舍内外平均温度接近，舍内平均温度为22.6 ℃，舍外平均温度为22.4 ℃。其中，舍内0.5 m温度为17.2~30.2 ℃，平均为(23.41±0.19) ℃，每天14:00左右达到温度峰值(平均为26.8 ℃)；舍内1.0 m温度为14.0~31.1 ℃，平均为(22.39±0.27) ℃；舍内1.5 m温度为14.4~31.1 ℃；舍外温度为12.6~37.0 ℃。
冬季舍内0.5、1.0和1.5 m温度平均值差异不大，温度变化幅度是10.5~11.8 ℃，舍内平均温度为11.1 ℃；舍外最高温度为8.1 ℃，最低温度为-20.6 ℃，平均温度为-7.9 ℃，变化幅度较大。
2.1.3 猪舍内外环境相对湿度试验选取每个试验期内每天02:00、08:00、14:00和20:00记录的相对湿度数据进行统计分析，舍内0.5、1.0和1.5 m相对湿度和舍外环境相对湿度变化情况如图 6、图 7和图 8所示。
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图 6 夏季和冬季猪舍内外环境相对湿度 Fig. 6 Ambient relative humidity inside and outside piggery in summer and winter |
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图 7 夏季试验期每天猪舍内外环境相对湿度变化 Fig. 7 Ambient relative humidity changes inside and outside piggery every day during experiment in summer |
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图 8 冬季试验期每天猪舍内外环境相对湿度变化 Fig. 8 Ambient relative humidity changes inside and outside piggery every day during experiment in winter |
夏季和冬季猪舍内外4个点位所测得的环境相对湿度变化基本一致，冬季舍外相对湿度变化差异较大。
夏季舍内不同点位的平均相对湿度均在80%左右，舍内0.5、1.0和1.5 m相对湿度分别为57%~94%、47%~100%和40%~93%；舍外最高相对湿度为100.0%，最低为44.8%，平均为80.5%。
冬季舍内不同点位的平均相对湿度均在63%左右，相对湿度变化幅度为37%~97%；舍外最高、最低相对湿度分别为89.5%、17.6%，平均相对湿度为56.6%。
2.2 生产指标 2.2.1 耗水量、真实饮水量和浪费水量夏季和冬季耗水量、真实饮水量和浪费水量结果如表 3所示，夏季和冬季猪的平均日总耗水量、平均日真实饮水量和平均日浪费水量之间均存在显著差异(P < 0.05)，且夏季均显著高于冬季(P < 0.05)。
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表 3 夏季和冬季耗水量、真实饮水量和浪费水量 Table 3 Water consumption, true water consumption and water waste in summer and winter |
夏季和冬季试验期内猪每天的平均总耗水量、平均真实饮水量和平均浪费水量变化分别如图 9、图 10和图 11所示，冬季猪的平均总耗水量均在5~10 L，夏季猪的平均总耗水量明显更高，最高达42.9 L；冬季猪的平均真实饮水量均在2~8 L，夏季猪的平均真实饮水量明显更高，最高达30.1 L；夏季猪的平均浪费水量波动幅度较大，为6~13 L，冬季为2~4 L。
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图 9 夏季和冬季试验期内猪每天平均总耗水量变化 Fig. 9 Average total water consumption changes of pigs during experiment in summer and winter |
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图 10 夏季和冬季试验期内猪每天平均真实饮水量变化 Fig. 10 Average true water intake changes of pigs during experiment in summer and winter |
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图 11 夏季和冬季试验期内猪每天平均浪费水量变化 Fig. 11 Average water waste changes of pigs during experiment in summer and winter |
夏季和冬季试验期内猪平均日增重和平均日采食量结果如图 12所示，夏季和冬季试验期内猪的总增重分别为232.0和353.1 kg，平均日增重分别为810和940 g；总采食量分别为618.5和970.8 kg，平均日采食量分别为2.2和2.6 kg。
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图 12 夏季和冬季试验期内猪平均日增重和平均日采食量 Fig. 12 Average daily gain and average daily feed intake of pigs during experiment in summer and winter |
夏季和冬季试验期内猪料重比和水料比结果如图 13所示，夏季和冬季试验期内猪料重比分别为2.67和2.75，水料比分别为10.5和1.40。
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图 13 夏季和冬季试验期内猪料重比和水料比 Fig. 13 Feed to gain ratio and water to feed ratio of pigs during experiment in summer and winter |
由表 4和表 5可知，夏季猪的平均日真实饮水量与舍外最低温度之间存在显著正相关(P < 0.05)；冬季猪的平均日真实饮水量与舍内0.5和1.5 m温度之间存在显著正相关(P < 0.05)，与舍内1.0 m温度之间存在极显著正相关(P < 0.01)。
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表 4 夏季真实饮水量、浪费水量与猪舍环境温湿度的相关性 Table 4 Correlation between true water intake, water waste and ambient temperature and humidity of piggery in summer |
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表 5 冬季真实饮水量、浪费水量与猪舍环境温湿度的相关性 Table 5 Correlation between true water intake, water waste and ambient temperature and humidity of piggery in winter |
由表 4和表 5可知，夏季和冬季猪的平均日浪费水量与猪舍内外环境温湿度之间均不存在显著相关(P>0.05)。
3 讨论 3.1 夏季猪舍环境温度对猪饮水的影响有研究报道，在热应激状态下，家畜的饮水频率和饮水量会升高[16-17]。张校军等[18]报道，母猪在周围环境温度升高时，会加快呼吸频率以达到机体蒸发散热的目的，此时机体水分丧失加快，会加大饮水频率和饮水量以维持体内水分平衡。本研究结果表明，夏季猪的饮用水日平均温度与舍外最低温度之间存在显著正相关。夏季舍外最低温度为(16.08±0.68) ℃，处于生长猪的适宜温度范围内(15~25 ℃)[19]；而舍外最高温度为(32.75±0.98) ℃，高于生长猪的上限临界温度，猪将会受到热应激。张彤等[20]研究发现，舍外环境温度与舍内墙体的温度变化是一致的。当舍外最低温度升高时，最高温度也会升高，导致舍内环境温度升高，猪产生热应激，呼吸频率加快，饮水频率和饮水量增加。
3.2 冬季猪舍环境温度对猪饮水的影响本研究结果表明，冬季猪的饮用水日平均温度与舍内环境温度均呈显著正相关，饮水量随舍温上升而提高。王怀中等[21]研究也发现，猪的饮水量会随温度升高而呈现上升趋势。本试验中，冬季舍内0.5 m处的环境温度为(10.13±0.33) ℃，低于生长猪的下限临界温度；同时，供水管内水受舍外环境温度的影响较大，冬季水温较低，试验期间饮用水的日平均温度仅为(10.05±0.72) ℃，猪将会受到冷应激。李泽强[22]研究发现了类似的结果，断奶仔猪冬季长期饮用13 ℃的水会造成冷应激。在冬季，当舍内环境温度升高时，更加接近猪舒适环境，冷应激减少，活动量增加，饮水频率增加，饮水量上升[23-25]。
3.3 不同季节间猪舍环境温湿度对猪饮水量和生产性能影响的差异Fischer等[26]报道，绵羊在高温夏季的饮水量显著高于冬季。本试验也发现类似的结果，夏季猪的平均日总耗水量、平均日真实饮水量和平均日浪费水量均显著高于冬季。以舍内0.5 m环境温湿度为例，夏季舍内0.5 m处环境温度为(23.41±0.19) ℃，处于生长猪适宜的温度范围内；环境相对湿度为(82.11±1.70)%，超出生长猪的适宜相对湿度范围(50%~80%)[27]。虽然，夏季整体环境温度较为适宜，但是，在每日14:00左右舍温会出现峰值(26.8 ℃)，最高达32.8 ℃，超过生长猪的上限临界温度，猪的耗水量和饮水量因而提高。高温高湿造成热应激时，猪的采食量降低，饮水量增加[17]。何志勇等[28]报道，在热应激状态下，动物的食欲减退、采食量下降，机体代谢加快，会出现能量负平衡，日增重降低。
大量研究表明，猪群在寒冷的冬季会加大采食量，以增强体内代谢维持体温[29-32]。由于机体摄入的营养物质大部分用于代谢产热，所以会出现日增重降低的现象[22]。本研究结果显示，冬季猪的平均日采食量和平均日增重均高于夏季，可能是由于冬季舍内平均温度(11.1 ℃)低于猪最适生长温度下限值，猪为了适应寒冷环境，会通过增加采食量维持新陈代谢及正常体温需要。另外，动物在温度过低时，活动量均会下降[23-24]，因此，在舍内温度较低的冬季，猪的平均日采食量增加，且运动量下降，可能是导致冬季猪的平均日增重较大的原因。但冬季猪的饲料转化率较低，原因可能是冬季低温环境和低温饮水共同对猪产生冷应激，从而可诱导近端胃产生反射性的收缩，胃排空速度加快，使得养分不能被充分消化吸收，饲料转化率降低[33]。
4 结论北方半封闭式猪舍内环境温度的季节性变化会影响猪的用水量和生产性能；与冬季相比，夏季猪舍内环境温度较高，猪真实饮水量、浪费水量和水料比均较高，采食量和平均日增重较低。
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