动物营养学水的营养

1、24 第三章 水的营养PAGE 25第三节 各种动物需水量及饮水品质水的营养动物生存过程中，水一般容易获得，因而容易被忽视。事实上水也是一种重要的营养成分。无论动物或植物，没有水都不能生产或存活。大多数动物对水的摄入量远比三大营养素大，成年动物体成分中1/2-2/3由水组成，初生动物体成分中水分高达%。因此，充分认识水的营养生理作用，保证动物水的供给和饮水卫生，对动物的健康和生产具有十分重要的意义。本章主要对水的性质特点，生理作用，代谢平衡，水的需要和卫生作简要介绍。第一节 水的性质和作用一、水的性质水无嗅无味，是一种结构不对称而具有偶极离子的极性分子，化学反应活性较差。因此，水在动物营养生理

2、过程中表现出的很多性质和作用都与此密切相关。水与动物营养生理有关的性质如下：1. 水有较高的表面张力。水与动物体蛋白质的活性基或碳水化合物的活性基以氢键相结合，形成胶体。胶体具有一定的稳定性，使组织细胞具有一定的形态、硬度和弹性。2. 水的比热大。水的比热高于其他固体和液体的比热，如1g水从14.5上升到15.5需要4.184焦尔即1卡（Cal）的热，而玻璃仅0.5Jg (0.12Cal/)，铁比热0.46J/(0.11Cal/)。这一特性对动物调节体内热平衡起作十分重要的作用。3. 水的蒸发热高。1g水在37时完全蒸发，需吸收2260千焦尔或549千卡的热量。对无汗腺动物在热环境条件下，通过

3、呼吸散热，维持正常体温，实为一种有效方法。4. 动物机体内与细胞和组织中蛋白质结合的水，不能自由移动，即使冷却到-30-40，也不会结冰，但在特定条件下，遇到强冷过程或解冻不慎，则有细胞破裂和动物死亡的危险。二、水的生理作用水的营养生理作用很复杂，动物生命活动过程中许多特殊生理功能都有赖于水的存在。1.水是动物机体的主要组成成分。水是动物机体细胞的一种主要结构物质。早期发育的胎儿，含水高达90%以上，初生幼畜80%左右，成年动物50-60%。一般规律是随年龄和体重的增加而减少。水和空气一样，是动物生命绝对不可缺少的一种物质。2.水是一种理想的溶剂。因水有很高的电解常数，很多化合物容易在水中电解

4、，以离子形式存在，动物体内水的代谢与电解质的代谢紧密结合。多数细胞质是胶体和晶体的混合物，使得水溶解性特别重要。此外，水在胃肠道中作为转运半固状食糜的中间媒介，还作为血液、组织液、细胞及分泌物、排泄物等的载体。所以，体内各种营养物质的吸收、转运和代谢废物的排出必须溶于水后才能进行。3.水是一切化学反应的介质。水的离解较弱，属于惰性物质。但是，由于动物体内酶的作用，使水参与很多生物化学反应，如水解、水合、氧化还原、有机化合物的合成和细胞的呼吸过程等。动物体内所有聚合和解聚合作用都伴有水的结合或释放。4.调节体温。水的比热大、导热性好、蒸发热高，所以水能贮蓄热能、迅速传递热能和蒸发散失热能，有利于

5、恒温动物体温的调节。血液循环中血液的快速流动，喘气和出汗，冷应激时限制血液流经体表等，都有助于动物保持体温恒定。水的导热性比其他液体好，有助于深部组织热量的散失。如动物肌肉连续活动20分钟，无水散热，其温度可使蛋白质凝固。水的蒸发散热对具有汗腺的动物更为重要。5.润滑作用。动物体关节囊内、体腔内和各器官间的组织液中的水，可以减少关节和器官间的摩擦力，起到润滑作用。此外，水对神经系统如脑脊髓液的保护性缓冲作用也是非常重要的。第二节 动物体内水的平衡及调节一、水的来源动物体获取水的来源有三条途径：(一)饮水 饮水是动物获得水的重要来源。动物饮水的多少与动物种类、生理状态、生产水平、饲料或饲粮构成成

6、分、环境温度等有关。在环境温度还不至于引起热应激的前提下，饮水量随采食量增加而成直线上升。在热应激时，饮水量大幅度增加。相比较而言，牛的饮水量最大，羊和猪次之，家禽饮水量少，狗和沙漠里的羚羊、骆驼、啮齿类动物一般情况下可不饮水。多数动物在采食过程或稍后都要饮水，天气炎热时，饮水频率和量增加，放牧条件下，如动物不能随时饮水则影响动物的生产力。(二)饲料水 饲料水是动物获取水的另一个重要来源。动物采食不同性质的饲料，获取水分的多少各异。成熟的牧草或干草，水分可低到5-7%；幼嫩青绿多汁饲料水分可高到90%以上；配合饲料水分含量一般在10-14%以内。动物采食饲料中水分含量多，饮水越少，见表3-1。

7、表3-1 饲草水分含量与绵羊饮水之间的关系水的摄入(L/kg.DM)饲草含水(%)3.73.63.33.12.92.32.01.50.9102030405060657075 引自 Pond等(1995) p.72 PAGE 30 第三章 水的营养 PAGE 29第三节 各种动物需水量及饮水品质 PAGE 25第二节 动物体内水的平衡及调节 (三)代谢水 代谢水是动物体细胞中有机物质氧化分解或合成过程中所产生的水，又称氧化水，其量在大多数动物中约占总摄水量的5-10%。不同营养素产生代谢水的程度不同，表3-2列出了淀粉、脂肪和蛋白质氧化所产生的代谢水。表3-3是不同性质饲料的代谢水。表3-2 三

8、大有机养分的代谢水养 分氧化后代谢水(g)每100克含热量(kJ)代谢水(g/100kJ)100克淀粉100克蛋白质100克脂肪60421001673.61673.63765.63.62.52.7引自许振英（）p.动物种类不同，代谢水的重要性不同。有汗腺的动物和蛋白质代谢尾产物主要以尿素形式排泄的动物，随着三大营养物质的摄入和代谢，产热量增加，水的需要量更大，体内营养素氧化产生的代谢水明显不能满足失水的需要。经计算，干燥环境中(环境温度26，相对湿度10%)，这类动物代谢产生的水仅能满足总失水量的7%左右。猪、牛、羊等动物采食蛋白质越多，需水量越大，否则可能因尿素在体内积蓄而引起中毒。蛋白质代

9、谢尾产物主要以尿酸或胺形式排泄的动物，排泄这类产物需要的水很少，甚至代谢水已能满足需要。袋鼠仅利用代谢水已能生存和繁殖。鱼类通过鳃排泄胺，需水量亦很少。冬眠的动物完全靠代谢水维持正常生存，维持的能量需要也仅靠体内负平衡代谢供给。表3-3 不同饲料的代谢水(%)种 类水 分粗蛋白质粗脂肪糖代谢水谷 类薯 芋豆 类叶菜类13.073.612.593.010325230.1110.369224434915493引自许振英（）p.二、水的流失动物体内的水经复杂的代谢过程后，通过粪、尿的排泄，肺和皮肤的蒸发，以及离体产品等途径排出体外，保持动物体内水的平衡。(一)粪和尿的排泄 动物由尿排出的水受总摄水量

10、的影响。摄水量多，尿的排出量则增加。通常随尿液排出的水可占总排水量的一半左右。动物的最低排尿量取决于必须排出溶质的量及肾脏浓缩尿液机制的能力。不同动物由尿排出的水分不同。禽类排出的尿液较浓，水分较少；大多数哺乳动物排出的水分较多。不同动物尿液浓度的近似值(渗透克分子/升):人1.5；牛1.3；兔1.9；绵羊3.2；骆驼3.1。肾脏对水的排泄有很大的调节能力，一般饮水量越少、环境温度越高、动物的活动量越大，由尿排出的水量就越少。粪便中的排水量，随动物种类不同而不同。牛粪含水高达80%，在非热应激期间粪中水分排泄水份量超过尿中排泄量。绵羊、山羊和鹿粪，要形成粘状粪便，粪中含水仅65-70%，从粪中

11、排泄的水约占总排泄量的13-24%。而奶牛在正常情况下为30-32%；所以，反刍动物由粪排出的水相对较多。粪中水分也受饲料性质的影响，如动物采食高纤维饲粮，粪中水分相应增加。(二)肺脏和皮肤的蒸发 肺脏以水蒸气形式呼出的水量，随环境温度的提高和动物活动量的增加而增加。由皮肤表面失水的方式有两种：一是血管和皮肤的体液中的水分可简单地扩散到皮肤表面蒸发。这种扩散方式随皮肤的温度和血液循环的变化而变化。通过皮肤扩散作用和呼吸道蒸发而失掉的水，被称为不感觉的失水。母鸡以这种方式失水可占总排水量的17-35%；二是通过排汗失水。排汗量也随气温的变化而变化。在适宜的环境条件下，排汗丢失的水不多，但在热应激

12、时，具有汗腺、自由出汗的动物失水较多。人，马经汗排泄的水分量相当大，出汗也是一种有效的散热方式，其效率相当于呼吸散热的400%，在散热的同时，水分也大量蒸发。(三)经动物产品排出 泌乳动物除以上几种方式失水外，泌乳也是水排出的重要途径。牛乳平均含水高达87%。每产1kg牛乳，可排出0.87kg水。实验证明，奶牛每形成1kg乳，约需供水4-5kg。充分满足奶牛饮水，可保证产乳量。产蛋家禽每产1g蛋，排出水0.7g左右，一枚60g重的蛋，含水42g以上，产蛋家禽缺水，产蛋率明显下降。三、水的平衡及调节动物体内的水分布于全身各组织器官及体液中，细胞内液约占2/3，细胞外液约占1/3，细胞内液和细胞外

13、液的水不断地进行交换，保持体液的动态平衡。动物体液和消化道中的水合称动物体内的总水。总水量也是经常保持相对恒定的。这种恒定是动物得水和失水之间的平衡。表3-4是舍饲绵羊在20-26时体内水的代谢平衡。表3-4 舍饲绵羊20-26时水的代谢资料收集时间6月9月饲料消耗 干物质 粗蛋白质 代谢能水的摄入饮水 占总水 饲料水 占总水 代谢水 占总水 总计摄水水的排泄粪水 占总水尿水 占总水 蒸发水 占总水总计排水(g/d)(g/d)(Mc/d)(g/d)(%)(g/d)(%)(g/d)(%)(g/d)(g/d)(%)(g/d)(%)(g/d)(%)(g/d)7951222.00209387.8512

14、.124010.1238432813.878833126853.22384789501.39161388.1502.71679.1183044024.055130.183945.91830引自 Pond等(1995) p.91不同动物体内水的周转代谢的速度不同。用同位素氚(tritium)测得牛体内一半的水3.5天更新一次。非反刍动物因胃肠道中含有较少的水分，周转代谢较快。沙漠中的骆驼，因耐受失水能力强，水的周转速度慢。各种动物水的周转受环境因素（如温度、湿度）及采食饲料的影响。采食盐类过多，饮水量增加，水的周转代谢也加快。 水的排出，主要由肾脏通过排尿量来调节。肾脏排尿量又受脑垂体后叶分泌的

15、抗利尿激素控制。动物失水过多，血浆渗透压上升，刺激下丘脑渗透压感受器，反射性地影响加压素的分泌。加压素促使水分在肾小管内的重吸收，尿液浓缩，尿量减少。相反，在大量饮水后，血浆渗透压下降，加压素分泌减少，水分重吸收减弱，尿量增加。此外，醛固酮激素在增加对Na+重吸收的同时，也增加对水的重吸收。醛固酮激素的分泌主要受肾素血管紧张素醛固酮系统以及血K+、血Na+浓度对肾上腺皮质直接作用的调节。总之，动物体内水的调节，是一个综合的生理过程，水的代谢和体内水的周转，维持动物体内水的平衡。第三节 各种动物的需水量及饮水品质 动物对水的需要比对其它营养物质的需要更重要。一个饥饿动物，可以失掉几乎全部脂肪，半

16、数以上的蛋白质和体重的40%仍能生存，但失掉体重1-2%的水，即出现干渴感，食欲减退。继续失水达体重8-10%，则引起代谢紊乱。失水达体重20%，可使动物致死。实验证明：缺乏有机养分的动物，可维持生命100天，如同时缺乏水，仅能维持5-10天。所以水是动物十分重要的营养物质，动物生产上必须注意满足水的需要。一、动物的需水量在正常情况下，动物的需水量与采食的干物质量呈一定比例关系。一般每公斤干物质需饮水2-5公斤。对于保水能力差和喜欢在潮湿环境生活的动物，需水量要多一些。例如，牛通常采食干物质与饮水之比为1:4；羊接近于1:2.5-3；鸟类需水量通常低于哺乳动物。初生动物单位体重需水量要比成年动

17、物高。活动会增加动物饮水量，紧张的动物又比安静的动物需更多的水。动物生理状况不同需水量不同。高产奶牛、高产母鸡、重役马需水量比同类的低产动物多。如日泌乳10kg的奶牛，日需水45-50kg；日泌乳40kg的高产奶牛，日需水高达100-110kg。在适宜环境中，猪每摄入1kg干物质，需饮水2-2.5kg，马和鸡则为2-3kg (NRC, 1974)，牛为3-5kg，犊牛为6-8kg。妊娠也增加对水的需要，产多羔母羊需水比产单羔母羊多。表-总结了在适宜环境中畜禽以干物质采食量来计算的预期需水量。二、影响动物需水量的因素 动物的需水量受很多因素的影响，变动范围较大，主要因素有以下几点： （一）动物种

18、类 不同种类的动物，由于生理和营养物质，特别是蛋白质代谢终产物不同，机体水分流失和对水的需要也明显不同（见表3-5）。猪、牛、马等哺乳动物，蛋白质代谢终产物主要为尿素，这些物质大量停留在体内对动物有一定的有毒有害作用，需要大量水分稀释，并使其适时排出体外。牛、羊等反刍动物需要大量水分维持瘤胃微生物的正常代谢，这类动物需水量明显比猪大。表3-5 适宜环境条件下畜禽对水的需要量动 物需水量L/d肉 牛奶 牛绵羊和山羊马猪家 禽火 鸡22-6638-1104-1530-4511-190.2-0.40.4-0.6引自 NRC(1974)禽类体蛋白质代谢终产物主要是尿酸，经尿中排出的水较少，因此，禽类需

19、水量相对较小。某些动物对水的需要量特别少，甚至不饮水。如骆驼能忍受失去总水量的30%或更多，可以较长时间不饮水。袋鼠长期采食干饲料也不饮水。它们主要通过体内水的周转代谢维持水的平衡和正常生命活动及生长。（二）饲粮因素 在适宜环境条件下，饲料干物质采食量与饮水量高度相关，食入水分十分丰富的牧草时饲料中水分含量可能大于其需要量，动物可不饮水。食入含粗蛋白质水平高的饲粮，尿素的生成和排泄需一定量的水，动物需水量增加。天气炎热时，尽管动物奶中含水80-88%，初生哺乳动物以奶为食，仍要额外饮水，原因在于奶中蛋白质含量高，使得尿中排水量增加。饲粮中粗纤维含量增加，因纤维的膨胀、酵解及未消化残渣的排泄，也

20、同样要提高需水量。大量证据还表明，饲粮中食盐或其他盐类的增加，需水量和排水量增加。有的盐类还会引起动物腹泻，如果这些盐类被动物吸收，水又不能有效地被利用，则造成组织脱水。（三）环境因素 高温是造成需水量增加的主要因素，当一般气温高于30，动物饮水量明显增加，低于10时，需水量明显减少。气温在10以上，采食1kg干物质需供给2.1kg水；当气温升高到30以上时，采食1kg干物质需供给2.8-5.1 kg水。乳牛在气温30以上时，泌乳的需水量较气温10以下提高75%以上。产蛋母鸡当气温从10以下升高到30以上时，饮水量几乎增加两倍。高湿同样会增加饮水，原因在于动物体表或肺蒸发散热也因高温而减少。舍

21、饲动物饮水器的设计和安装以及水源的卫生皆会影响饮水频率及饮水量。放牧动物，牧草离水源的距离也影响饮水频率及饮水量。动物饲养上必须考虑这些因素。三、水的缺乏动物失水是连续的，饮水则是间断的。为维持正常生理功能动物不得不通过饮水来弥补；适度的限制饮水，会明显影响采食量和生产成绩，粪、尿水分也显著下降，甚至造成动物脱水，体重下降，肾脏对氮和电解质(Na+、Cl-)排泄量增加，脉搏加快，血液浓稠，最后衰竭而死。表3-6是奶牛在18或32时限制饮水50%的影响。表3-6 奶牛在18或32时限制饮水50%的影响1832自由饮水限制50%饮水自由饮水限制50%饮水体重(kg)采食量(kg/d)尿量(L/d)

22、粪水(kg/d)总的蒸发水(g/h)总体水分(%)血管外液体量(%)血浆浓度(%)代谢能(kc/d)代谢水(kg/d)直肠温度() 641 36.3 17.5 21.3 1133 64.5 59.0 3.9 798 2.5 38.5 623 24.910.110.558350.945.5 3.9694 2.038.5 622 25.230.311.7117467.961.5 4.4672 2.139.259619.1 9.9 8.295852.646.9 3.9557 1.939.5引自Pond等(1995) p78世界上许多地区缺乏表面水或井水，或者水中盐分含量过高不能饮用，造成动物饮水的困

23、难，所以保护水源，节约用水对动物生产也十分重要。四、水的品质水的品质直接影响动物的饮水量、饲料消耗、健康和生产水平。天然水中可能含有各种微生物，包括细菌或病毒。细菌中以沙门氏菌属、钩端螺旋体属及埃希氏杆菌属最为常见。美国国家事务局(1973)建议，家畜饮水中大肠杆菌数应小于50000个/L。水中主要阴离子是CO3-2、SO4-2、Cl-1、NO3-1；主要阳离子是Ca+2、Mg+2、Na+1及重金属中Hg+2、Cd+2、Pb+3等。一般以水中总可溶性固形物(TDS)，即各种溶解盐类含量指标来评价水的品质，其要求见表3-7。动物饮水品质仅用TDS为指标是不确切的，还应考虑各种金属离子的具体含量，特别是水中硝酸盐和亚硝酸盐的含量