牛用飲水裝置的研究現(xiàn)狀淺析

戚江濤，蒙賀偉，李亞萍，李成松，坎　雜

（石河子大學(xué)機(jī)械電氣工程學(xué)院，新疆　石河子　832000）

牛用飲水裝置的研究現(xiàn)狀淺析

戚江濤，蒙賀偉※，李亞萍，李成松，坎雜

（石河子大學(xué)機(jī)械電氣工程學(xué)院，新疆石河子832000）

摘要：飲水對(duì)于奶牛的生理活動(dòng)有著重要意義，合理的飲水不僅能夠提高產(chǎn)奶性能、降低發(fā)病率，而且還能節(jié)省牛場(chǎng)飼養(yǎng)成本、增加牛場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益等。本文分析了現(xiàn)有的牛用飲水裝置的研究現(xiàn)狀，提出了牛用飲水裝置技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展的建議。

關(guān)鍵詞：牛用；飲水裝置；電加熱；太陽(yáng)能

奶牛養(yǎng)殖業(yè)已成為我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，奶?？茖W(xué)化管理主要包括奶牛的環(huán)境管理和飼養(yǎng)管理等方面，在飼養(yǎng)管理中最為主要的就是飲水的供給，合理的飲水具有提高產(chǎn)奶性能、降低發(fā)病率及節(jié)省牛場(chǎng)飼養(yǎng)成本等作用。

飲水在奶牛的生理活動(dòng)中是必不可少的，水對(duì)維持體液、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化、吸收和代謝及體熱的散失等具有重要作用。奶牛體內(nèi)水分含量占體重的55%～65%，而牛奶中的水分含量約為85%～87%[2～3]。在一般缺水情況下，犢牛會(huì)發(fā)育遲緩，成年牛會(huì)飲食減少，產(chǎn)奶量急劇下降，而較為嚴(yán)重的缺水則會(huì)導(dǎo)致牛只的死亡。因此，為奶牛提供充足的飲水是奶牛養(yǎng)殖中必須要做好的措施之一。

1　飲水途徑

奶牛不同的生長(zhǎng)階段所需的水量也是不同的，需水量是隨著體重的增加而增加的，斷奶后的犢牛需水量約為10～15 kg/d，青年期奶牛的需水量約為30 kg/d，泌乳期奶牛的需水量約為50～100 kg/d[4]。奶牛需要的水主要來(lái)源有自由飲水、飼料中含水和有機(jī)營(yíng)養(yǎng)代謝水三部分[5]。自由飲水是指奶牛自由飲用由牛場(chǎng)全天候提供的溫度合適、無(wú)污染的水，牛場(chǎng)必須要做到供水系統(tǒng)管理的科學(xué)化，減少奶牛因飲水而出現(xiàn)發(fā)病的現(xiàn)象，提高奶牛生活環(huán)境質(zhì)量；飼料中含水是指奶牛通過(guò)食用不同的飼料所吸收的水分，當(dāng)飼料中含水量較高時(shí)，自由飲水量就會(huì)相應(yīng)的減少；有機(jī)營(yíng)養(yǎng)代謝水也稱內(nèi)源水，是指有機(jī)化合物在氧化過(guò)程中所產(chǎn)生的水，與前兩類水相比該類水比重較小，一般忽略不計(jì)。而在冬季青綠多汁飼料相對(duì)不足，主要以干飼料為主，因此奶牛在冬季的飲水主要來(lái)源于自由飲水。冬季飲水最需要注意的是水的溫度（最佳溫度為10～25℃），通過(guò)牛場(chǎng)試驗(yàn)表明：奶牛飲用20℃的溫水與3℃的冷水相對(duì)比產(chǎn)奶量提高約為10%[6]。為此，保證奶牛的飲水溫度對(duì)提高產(chǎn)奶性能，增加牛場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益等具有重要意義。

2　無(wú)加熱功能飲水裝置

根據(jù)季節(jié)的不同，牛用飲水裝置主要分為無(wú)加熱功能和有加熱功能兩類。無(wú)加熱功能的飲水裝置主要適用于夏秋季節(jié)，為牛只提供冷水，該類飲水裝置的研究主要有：劉萬(wàn)金等人設(shè)計(jì)了一種新型牛用自動(dòng)飲水器，利用牛嘴觸動(dòng)飲水盆內(nèi)圓型觸片，產(chǎn)生機(jī)械性開(kāi)啟閉合的原理，實(shí)現(xiàn)了牛低頭有水，抬頭無(wú)水的狀態(tài)，在給奶牛充足飲水的同時(shí)提高了產(chǎn)奶量，降低了人工管理成本[7]。金玉其等人設(shè)計(jì)了一種連通式自動(dòng)飲水器，主要由連通器與液面自動(dòng)控制裝置兩部分組成，將浮體通過(guò)連桿與撥動(dòng)滑塊連接，根據(jù)浮體的上下高度位置來(lái)決定供水量，具有提高了產(chǎn)奶量、降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度及使用維修方便等特點(diǎn)[8]。李玉剛設(shè)計(jì)了一種牛用衛(wèi)生自動(dòng)飲水器，主要由半球形飲水盆、壓板、觸壓開(kāi)關(guān)及閥門(mén)等組成，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)放水供牛只飲用，可將飲水盆中的剩水排出，避免了牛只之間飲用變質(zhì)水而出現(xiàn)的病菌交叉?zhèn)魅镜默F(xiàn)象，提高了飲水質(zhì)量，降低了牛只的發(fā)病率[9]。于林江設(shè)計(jì)了一種畜牧用飲水碗，主要由碗體、L型飲水觸控件及進(jìn)水閥等組成?？蓪?shí)現(xiàn)當(dāng)牲畜飲水時(shí)能自動(dòng)出水，當(dāng)停止飲水時(shí)能自動(dòng)關(guān)閉，避免了牲畜間飲水的交叉感染現(xiàn)象，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、節(jié)約用水等特點(diǎn)[10]。

以上研究屬于機(jī)械式飲水裝置，為牛只提供了充足、干凈的飲水，確保了奶牛的飲水質(zhì)量，降低了牛只的發(fā)病率，但該類裝置的使用存在季節(jié)限制性。

3　有加熱功能飲水裝置

有加熱功能的飲水裝置主要適用于春冬季節(jié)，利用機(jī)械和電子技術(shù)相結(jié)合對(duì)水進(jìn)行加熱保溫，能夠?yàn)榕Ｖ惶峁厮?，該類裝置加熱方式主要有電加熱飲水方式和太陽(yáng)能加熱方式兩種。

3.1電加熱飲水方式

電加熱飲水裝置在飲水槽的底部或者側(cè)壁安裝加熱管（通常為鋁合金電阻絲），在每個(gè)飲水槽的配電箱中設(shè)有溫度控制系統(tǒng)，可將水加熱至系統(tǒng)設(shè)定的溫度值，當(dāng)水溫達(dá)到設(shè)定值時(shí)，加熱管自動(dòng)停止加熱，當(dāng)水溫低于設(shè)定值時(shí)，加熱管自動(dòng)開(kāi)始加熱，該類加熱方式能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水的恒溫控制。目前針對(duì)該類加熱方式的研究主要有：王波等人針對(duì)我國(guó)北方地區(qū)冬季寒冷天氣奶牛飲用冰（冷）水導(dǎo)致機(jī)體機(jī)能減弱、產(chǎn)奶量下降等問(wèn)題開(kāi)發(fā)了一種電加熱飲水槽，主要由電加熱溫度控制系統(tǒng)、盛水槽體及支架、水位控制系統(tǒng)及進(jìn)排水系統(tǒng)等組成，能夠保持冬季奶牛飲水溫度在5～15℃，通過(guò)弱電代替強(qiáng)電方式避免了電?，F(xiàn)象的發(fā)生[11]。曹凱軍等人研制了帶加熱裝置的可翻轉(zhuǎn)飲水槽和帶防凍裝置的固定式飲水槽,適用于不同季節(jié)對(duì)牛只的飲水供給。前者中電加熱系統(tǒng)使水槽內(nèi)的水保持一定的溫度，通過(guò)翻轉(zhuǎn)飲水槽保證飲水的干凈程度；后者在飲水槽四周安裝保溫材料，可起到對(duì)水進(jìn)行保溫作用[12]。田真等人設(shè)計(jì)了奶牛電加熱保溫飲水槽，主要包括盛水槽體、支撐固定架、給排水管及浮子等部分，加熱溫度可根據(jù)用戶需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)加熱飲水和省電節(jié)能的目的[13]。劉云飛等人驗(yàn)證了電熱水槽在寒冷地區(qū)完達(dá)山奶牛場(chǎng)的使用效果，結(jié)果顯示:電熱水槽內(nèi)的平均水溫為7.2℃，未達(dá)到奶牛冬季的適宜飲水溫度（不低于10℃），在奶牛飲水高峰期間無(wú)法滿足奶牛隨時(shí)飲用熱水的需求[14]。楊豐利等人提出了一種即溫式牛用智能控溫飲水裝置，主要由加熱單元、水流傳感器、溫度傳感器、牛用飲水碗及數(shù)據(jù)處理控制中心等組成，能夠?qū)崿F(xiàn)在不同的水壓、水流、水溫的情況下都可以得到預(yù)設(shè)的恒溫水源，提高了肉牛的飼料轉(zhuǎn)化率和奶牛的產(chǎn)奶量，降低了養(yǎng)殖成本，具有體積小、易安裝及經(jīng)濟(jì)效益好等特點(diǎn)[15]。王鳳岐等人研制了一種全自動(dòng)恒溫畜用飲水裝置，該裝置主要由自控部分、飲水槽、上水部分及下水部分等組成。能夠?qū)崿F(xiàn)冬天飲水槽不結(jié)冰，冬夏槽內(nèi)飲水都保持恒溫10℃左右，解決了普通飲水槽水溫過(guò)低或過(guò)高的問(wèn)題，使飼養(yǎng)成本下降，生產(chǎn)效率提高[16]。

以上研究均能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水進(jìn)行加熱恒溫控制，且部分裝置已在牛場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證，試驗(yàn)效果良好，但部分裝置仍存在以下問(wèn)題：（1）加熱管電流過(guò)大時(shí)，易出現(xiàn)電?，F(xiàn)象；（2）對(duì)于規(guī)模化牛場(chǎng)來(lái)說(shuō)，奶牛的飲水量較大，該類裝置會(huì)出現(xiàn)水沒(méi)有被及時(shí)加熱到指定溫度就被牛喝光的現(xiàn)象。

3.2太陽(yáng)能加熱方式

太陽(yáng)能加熱裝置主要由集熱器、管道循環(huán)系統(tǒng)、儲(chǔ)水箱等部分組成，在牛舍棚頂安裝集熱器吸收陽(yáng)光中的輻射熱對(duì)水進(jìn)行加熱，加熱過(guò)的水經(jīng)過(guò)管道回到儲(chǔ)水箱，儲(chǔ)水箱中的輔助加熱裝置對(duì)水溫進(jìn)行恒溫控制，通過(guò)開(kāi)啟閥門(mén)對(duì)牛只進(jìn)行供水。針對(duì)該類加熱方式的研究主要有：刁小南等人設(shè)計(jì)了一種恒溫飲水裝置，該裝置主要由恒溫飲水裝置、太陽(yáng)能熱水器及恒溫水箱等組成，能夠在冬季為肉牛提供20℃的水，并通過(guò)試驗(yàn)得出飲溫水與飲4℃冷水的牛日增質(zhì)量分別為1.85 kg/d和1.63 kg/d[17]。李欣等人針對(duì)寒冷地區(qū)泌乳牛冬季飲用熱水的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了奶牛場(chǎng)太陽(yáng)能加熱裝置，采用太陽(yáng)能加熱裝置和電熱水槽為泌乳牛提供熱水，通過(guò)對(duì)泌乳牛飲用冷水和熱水時(shí)生產(chǎn)性能和經(jīng)濟(jì)效益的比較，探討寒區(qū)冬季為泌乳牛提供熱水的適宜方式[18]。劉林清設(shè)計(jì)了一種牲畜用飲水裝置，主要由調(diào)溫水箱、水箱及太陽(yáng)能箱等組成。操作人員通過(guò)調(diào)整水箱與太陽(yáng)能箱之間水流大小來(lái)控制水箱中水的溫度，調(diào)溫水箱設(shè)有溫度感應(yīng)器，當(dāng)水溫度不在設(shè)定范圍內(nèi)（34～38℃）時(shí)報(bào)警器自動(dòng)報(bào)警。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可對(duì)牲畜提供適宜溫度的飲水、降低牲畜的患病率及降低飼養(yǎng)成本等特點(diǎn)[19]。

以上研究充分利用了取之不盡的太陽(yáng)能對(duì)水進(jìn)行加熱，具有加熱效率高、無(wú)污染及加熱過(guò)程中運(yùn)行安全等特點(diǎn)，適合在太陽(yáng)光照時(shí)間長(zhǎng)的地區(qū)使用。同時(shí)也存在一次性投入成本較大、受天氣影響較大等缺點(diǎn)，不適合冬季多雪、太陽(yáng)光照時(shí)間短的地區(qū)。

4　結(jié)語(yǔ)

針對(duì)新疆冬季多雪寒冷和夏季炎熱的氣候特點(diǎn)，可將電加熱飲水方式和太陽(yáng)能熱水方式相結(jié)合對(duì)水進(jìn)行加熱恒溫控制。利用弱電控制強(qiáng)電控制加熱保溫措施，可避免電?，F(xiàn)象的發(fā)生；采用真空集熱管吸收太陽(yáng)的輻射能，具有造價(jià)低，集熱效率高等特點(diǎn)，避免了平板式集熱器由于板上積雪，集熱效率降低的現(xiàn)象。在多雪冬季，電加熱飲水方式為主導(dǎo)地位，太陽(yáng)能熱水方式為輔助地位，而在炎熱的夏季，則反之。保證飲水質(zhì)量是對(duì)奶牛福利養(yǎng)殖的具體體現(xiàn)，是提升牛場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益的重要基礎(chǔ)。

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Present Research State of Cattle drinking water device

Qi Jiangtao；Meng Hewei；Li Yaping；Li Chengsong；Kan Za
（College of Mechanical and Electronical Engineering,Shihezi University,Shihezi 832000,China）

Abstract:Drinking water isimportant for cowsphysical activity, reasonable drinking can not only improve performance, reduce morbidity, but also save the cost of feeding cattle, increase economic benefits. This paper analyzes the present research state of cattle drinking water device and recommendationsfor further development of cattle drinking water device technology.

Key words:for cattle ;drinking water device;electric heating ; solar energy

通訊作者：蒙賀偉

收稿日期：2015-08-18

文章編號(hào)：1007-7782（2015）04-0040-03

中圖分類號(hào):S817.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi:10.13620/j.cnki.issn1007-7782.2015.04.015