鵝用乳頭飲水器設計與試驗

摘要：

針對目前水禽用乳頭飲水器缺乏、肉鵝養殖采用雞用乳頭飲水器存在漏水嚴重、飲水效率低等問題，以肉鵝為研究對象，基于其喙部扁平狀形態特征和“咬拽”式飲水生物學特點，設計鵝用限位式乳頭飲水器。外殼出水端形狀設計為扁嘴式，采用縮進式壓桿，并添加限位罩，規范鵝飲水姿勢，保證其飲水舒適的前提下減少漏水量，提高飲水效率。結果表明，與傳統雞用球閥乳頭飲水器相比，新型飲水器漏水量減少，單位時間內平均每只鵝節水7.26g，起到改善舍內環境、提高肉鵝福利的作用；單位飲水量顯著提升（Plt;0.01），平均每只鵝多飲水45.10 g/h，采食耗時節約26.4%，休息時間增加19.6%，試驗期內肉鵝體增重增加9%，提高飼料利用率，具有一定的推廣應用價值。

關鍵詞：鵝；乳頭飲水器；生物習性；飲水行為；生長性能

中圖分類號：S835; S815.5

文獻標識碼：A

文章編號：2095-5553 （2025） 01-0067-06

Design and tests of nipple drinker for goose

Dai Zichun^{1， 2}， Guo Binbin^{1， 2}， Zhang Shuting³， Gao Jianxiong³， Shi Zhendan^{1， 2}， Shao Chunrong^{1， 2}

（1. "Institute of Animal Science， Jiangsu Academy of Agricultural Sciences， Nanjing， 210014， China;

2. Key Laboratory of Protected Agriculture Engineering in the Middle and Lower Reaches of Yangtze River，

Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Nanjing， 210014， China; 3. Xi，an Qing，an Zhihang General

Equipment Co.， Ltd.， Xi，an， 710000， China）

Abstract：

In order to solve the problems of lacking of nipple drinker for waterfowl， serious water leakage and low drinking efficiency in chicken nipple drinker for goose breeding， a posture-restricted nipple drinker for goose was designed based on the flat shape of goose beak and the biological characteristics of “bite and drag” while drinking water. Shape of the water outlet of the shell was designed as a flat-mouth shape and the strut was retracted into the shell end. In addition， a fish-mouth-shaped limit cover was added in order to standardize the drinking posture of the goose. Compared with the traditional ball valve nipple drinker for chicken， an average of 7.26g water for each goose was saved by using this new type of water fountain per hour， which improved the environment in the goose house and the welfare of goose. Moreover， water intake was significantly increased （Plt;0.01）. On average， each goose drank 45.10 g more water per hour， the feeding time was saved by 26.4%， and the resting time was increased by 19.6%. Throughout the experiment， the body weight gaining in new type nipple drinker group increased by 9%， which improved the feed utilization rate and had a certain value of popularization and application.

Keywords：

goose; nipple drinker; biological habits; drinking behavior; growth performance

0"引言

禽用飲水器種類繁多，包括水壺、普拉松飲水器、直飲式自動飲水器和乳頭飲水器^［1］。簡易的水壺一般用于幼禽育雛；普拉松飲水器在水壺基礎上，根據禽只大小，自由調節懸掛高度，自動控制水量，每天由工作人員清洗食物殘渣；直飲式水槽飲水器通常由PVC水管經頂部開槽制成，通過浮球式液位開關控制水位設定高度^［2］。上述三類飲水器供水量大，但需要頻繁人工清洗和消毒，工作強度大且很難達到徹底清潔的目的。尤其是水槽，處于敞開狀態，容易落進飼料、灰塵和糞便，形成厚厚的絮狀物，長期存水情況下，當夏季外界溫度較高時，槽內食物殘渣和污染物容易發酵，滋生藻類和有害細菌，污染水體，進而危害禽類胃腸道系統健康及其生產性能^{［3， 4］}。此外，鵝、鴨等水禽飲水時有戲水本能，喜歡將頭浸入水中后然后立起，將水揚至身上，再用喙部梳理全身的羽毛或抖動身體以抖落水珠^［5］。戲水習性導致飲水區地面和糞便潮濕、環境差，不利于動物福利健康，浪費了水資源^［6］。因此，在大部分籠養模式和一些平養模式中，乳頭飲水線被廣泛推廣應用^［7］。

然而，國內有關水禽養殖配套設施設備的研究還處在初始階段，研發技術水平較低，且市場上缺乏水禽專用乳頭飲水器，多采用現有的雞用飲水器來頂替^［8］。目前，最常見的雞用乳頭飲水器有卡式球閥和卡式錐閥兩種^［9］，其基本構造類似，最大優點是全封閉式，水質不易被污染，從而減少了疾病的傳播；只需定期對水線沖洗消毒，很大程度上節省了人力勞動^［10］。兩種飲水器垂直于地面安裝，依靠水壓和頂桿重力作用將水封閉在后蓋內壁與控水桿、閥體外壁組成的空腔內，雞飲水時用喙啄碰頂桿，頂桿縮進或傾斜將鋼球及控水桿抬起，飲水器水流通道打開，水經由飲水管通過飲水器流出，在頂桿處形成水滴，從而使雞只在頂桿處獲得干凈的飲用水^［11］。與雞不同的是，水禽飲水需求量大，例如育肥期北京鴨每天飲水量超過500 g，育肥期揚州鵝每天飲水量超過700 g。為保證其飲水充足，養殖人員往往會將水壓調高，增加單位時間出水量。這種做法會引發一系列問題，由于水禽喙部結構特點與雞不同，其較長的喙部與出水方向存在一定角度，水壓過大時部分水會由喙部縫隙撒漏，造成水浪費、舍內濕度大，嚴重時，漏水量甚至超過飲水量。再者，水禽飲水時多采用“咬拽”的方式，因此，采用傳統飲水器會影響鴨、鵝飲水行為的舒適度和飲水效率。

針對以上問題，本文以肉鵝為研究對象，基于其喙部形狀特征和飲水行為特點，改進設計專用限位式乳頭飲水器，并與傳統雞用球閥乳頭飲水器進行實際應用對比，測試其節水性能對肉鵝行為福利和生長性能的影響，為該飲水器的推廣應用提供參考。

1"飲水器結構與工作原理

1.1"結構組成

肉鵝專用乳頭飲水器結構如圖1（a）所示，主要由乳頭座、限位罩、外殼、后蓋、控水桿、鋼球、閥體、壓桿等組成。限位罩、外殼均采用ABS塑料，控水桿和壓桿采用GB/T 1220—2007規定的不銹鋼材料06Cr19Ni10，具有良好的耐腐蝕性和成型性，閥體為Y12Cr18Ni9，鋼球采用GB/T 308.1—2013中規定的G10等級的形狀誤差和表面粗糙度。乳頭座用以連接水管管道和飲水器部件，其內部依次為飲水器外殼和后蓋。外殼端部的導水槽形狀符合鵝喙部形態特征，設計為扁嘴式。尺寸根據鵝喙部長度和寬度進行了巧妙設計，使鵝飲水時能含住或部分含住導水槽，且壓桿長度短于導水槽長度。后蓋內從上至下分別為控水桿、高精度鋼球、閥體和壓桿。為防止乳頭座與后蓋之間漏水，在兩者之間添加“O”型三元乙丙橡膠密封圈。此外，外殼與乳頭座及限位罩與乳頭座之間都采用“L”形敞口槽與掛耳相連接的方式，可以方便地擰上和卸下，如圖1（b）所示。

1.2"安裝方式和工作原理

肉鵝用乳頭飲水器通常與公稱直徑為25mm的PVC飲水管相配合使用，水管上每隔20cm開孔，孔徑為9mm。安裝時乳頭座卡在水管上，且凸臺插入所開孔內，二者之間加密封墊，保證安裝牢固和不漏水。自由飲水條件下，每個飲水器可供4～5只鵝輪流使用。安裝高度、壓桿軸線與垂直方向角度根據鵝日齡及飲水行為習慣調整，在一定角度范圍內，非咬合時壓桿可以依靠自身重力及鋼球、控水桿重力作用保持與控水桿同軸狀態，上部臺面緊貼閥體，不會漏水。加以一定水壓后，能保證鵝飲水時的水流量，確保飲水效率。

鵝飲水時，在限位罩的作用下，迫使其立于飲水器前方，自然站立狀態下抬頭將喙部沿著壓桿軸向伸入罩內。當咬住壓桿后，壓桿傾斜，將鋼球和控水桿頂起，水在水壓的作用下順著壓桿軸向流入口腔深處；非咬合時，壓桿在水壓和其他零件重力作用下迅速回位，切斷水流。

2"飲水器設計及使用參數

2.1"關鍵零件形狀及參數確定

基于鵝扁平狀喙部形態和“咬拽式”飲水生物習性，在原有雞用乳頭飲水器的基礎上進行改進設計，最主要的是控水桿與后蓋、閥體與“T”形壓桿的形狀尺寸、配合關系以及外殼、限位罩的形狀尺寸。成品乳頭飲水器的水流量通過水壓進行調節，且隨著家禽飼養日齡和體重的增加，水流量隨之增大^［12］。壓力不足會降低飲水效率，壓力過大會導致漏水嚴重，造成舍內濕度大和糞便板結^［13］。設計時，水流量主要由控水桿與后蓋間隙、壓桿與閥體間隙二者決定。出于設計方便，通常壓桿與閥體間隙設計尺寸大于控水桿與后蓋間隙尺寸，水流量由后者決定。

在鵝育雛階段，為防止痛風病的發生通常采用飲水壺為其提供充足的飲水，育雛結束后使用水線^［14］。此階段，其喙部寬約為15.0mm，長為28.0mm，在確保喙部能含住壓桿和外殼，且飲水舒適的前提下，外殼設計如圖2所示，整體長度為43.0mm，出水端形狀設計為扁嘴式，長18.5mm，寬12.0mm。為保證飲水直接進入鵝口腔，將壓桿設計為縮進式，縮進外殼內部5.0mm，總長度為18mm。從節約材料成本和保證加工精度角度出發，壓桿選用冷鐓加工工藝，直徑參考乳頭式飲水器標準^［15］，設計為3.0mm，材料為標準規定的06Cr19Ni10，與之相配合的閥體孔徑設計為3.2mm。

控水桿直徑參考市場通用尺寸，由規格為3.5mm的鋼絲冷鐓加工而成，標準直徑為3.500⁰－0.015mm，材料與壓桿相同。設計時只需按照鵝的飲水量調節與控水桿配合的孔徑即可。禽類平均飲水量是耗料量的1.25～2.5倍，通過前期試驗和采食行為分析發現，肉鵝整個生長周期內采食高峰平均耗料量約為40 g/min，據此計算平均飲水量為50～100mL/min。參考標準雞用飲水器，孔徑為3.700mm時，2kPa水壓下水流量為55mL/min，該設計將孔徑增大到3.750^+0.005₀mm，經測試，其水流量曲線如圖3所示，200～600mm水柱高度對應的水流量為80～120mL/min，滿足鵝飲水需求。

此外，鵝飲水姿勢十分重要，即使將壓桿設計為縮進式，在側面咬合壓桿時，也會導致喙部側面漏水。因此，第三個關鍵零件是限位罩的設計。肉鵝喙部長度和寬度在1～70日齡內變化范圍分別為15～60mm，10～25mm?；诖顺叽?，在充分考慮“鵝—機工程學”的角度，將限位罩開口處設計為如圖4所示的“魚嘴”狀，開口最大寬度為30.0mm，長度為70.0mm，深度與喙部長度和飲水器外殼尺寸匹配，設計為60.0mm，既能保證育肥期肉鵝喙部自由進出，同時防止喙部與乳頭形成過大切角，阻止飲水時其它鵝的爭搶?？紤]到拆裝方便，圓管端隔180°開“L”型敞口槽，可以方便地擰在乳頭座的兩掛耳上。

2.2"飲水器理論安裝角度計算

乳頭飲水器使用過程中最關鍵的問題是舒適性和環保。舒適性可通過零部件的外形、尺寸設計實現，而環保主要在于節水。因此，要確保乳頭安裝完成后在正常水壓和水壓不足情況下壓桿處均不會發生漏水，且保持平直、在水禽飲水不咬合的時候壓桿能迅速歸位。無水壓狀態下，對各零件進行受力分析，如圖5所示。忽略摩擦力和殘留在外殼空腔內少量水的重力，壓桿在自身重力G1和鋼球所給壓力F1的作用下保持力矩平衡，不會圍繞O點發生轉動，如圖5（a）所示。根據力矩平衡公式∑M=0可得

G₁·LG－F₁·LF=0

（1）

式中：

LG——重力G1的力臂，m；

LF——F1的力臂，m。

其中壓桿的質量已知，而鋼球給壓桿的壓力F1可以通過鋼球的受力分析得到，如圖5（b）所示。鋼球受自身重力G2、壓桿和控水桿給其壓力F1N和F2，以及閥體給其支持力FN1，在四個力的作用下保持平衡。同樣，控水桿也在自身重力G3、鋼球給的壓力F2N以及后蓋給其支持力FN2三個作用力下保持平衡，如圖5（c）所示。由此可得到式（2）、式（3）。

G₂·cosθ+F₂=F1N+FN1·sinα

G₂·sinθ=FN1·cosα

（2）

G₃·cosθ=F2N

（3）

式中：

θ——

控水桿軸線與垂直方向的最大夾角，（°）；

α——

閥體對鋼球的支持力與壓桿傾斜方向垂向的夾角，（°）。

在式（1）～式（3）中，壓桿、鋼球、控水桿的質量已知；壓桿形狀規則，重心位置可通過計算得到；力臂LG和LF、傾斜角α均可通過幾何關系得到。通過分析和計算可得，水壓為0 Pa時，為保證乳頭飲水器不發生漏水，其理論最大安裝傾斜角θ為52.4°。在此角度范圍內，鋼球和控水桿的重力作用會保持壓桿平直，超過此角度，壓桿頂端下垂至外殼，無法順利回位。通過觀察鵝飲水時頭部自然抬起的行為習慣得到，壓桿傾斜角度為30°～45°時，鵝飲水最為舒適。因此，鵝養殖過程中飲水器使用時可在此角度范圍內進行適量調整。

3"飲水器使用性能現場測試

3.1"材料與方法

在安徽某公司對新型乳頭飲水器的使用性能進行現場測試。試驗現場布置如圖6所示，試驗選取20日齡揚州鵝雛鵝160只，初始體重為632.77g±59.98g，隨機分至傳統球閥乳頭組和新型乳頭組，每組設置4個重復，每個重復飼養雛鵝20只，飼養周期30天。所有試驗鵝采用網床架養模式飼喂，自然通風。由于禽類對飲水器的熟悉程度會影響其飲水量^［16］，因此試驗的前5天為鵝對乳頭飲水器的學習適應期，通過觀察發現，大部分鵝在2天內學會使用乳頭飲水器，并在5天內熟練使用。整個試驗過程中鵝自由采食和飲水，利用兩個密閉水箱給兩條飲水線供水，水箱架高，以提供一定的水壓。水線安裝高度隨著鵝日齡的增長而逐漸調整^［17］。在水線下方放置帶有網罩的PVC管承接漏水，網罩起到防止鵝飲用漏水的作用。

每天記錄喂料后2h內的飲水量、漏水量，用以計算單位飲水和漏水量；每天記錄喂料量，且每隔10天對鵝進行逐只稱重，用以計算料肉比；期間，試驗組和對照組各隨機選取一欄，通過網絡攝像頭記錄鵝的行為（隨機選取6只鵝為觀察統計對象），包括飲水頻率、單次飲水時間、采食頻率、單次采食時間、累計趴臥休息時間。各統計指標的意義及詳細統計方法如下：（1）單位漏水量：統計天數內平均每小時每只鵝漏水量，g；（2）飲水頻率：每小時平均每只鵝飲水次數，次；（3）單次飲水時間：每小時平均每只鵝單次飲水時長，s；（4）單位飲水量：統計天數內平均每只鵝每小時飲水量，g；單位飲水量=［∑（初始水量－計時終止存水量－漏水量）÷計時時間÷鵝存欄量］/統計天數；（5）采食頻率：每小時平均每只鵝進食次數，次；（6）單次采食時間：每小時平均每只鵝單次進食時長，s；（7）累計趴臥休息時間：統計天數內平均每只鵝每小時累計趴臥休息時間，min。所有基礎數據處理在Excel中進行，兩組數據之間顯著性分析采用單因素方差分析法，在Minitab軟件中進行。

試驗中，設定兩種乳頭飲水器水流量均為80mL/min，以離壓力調節器最遠端的乳頭為準，通過秒表和量筒進行校準。校準方法為：開啟秒表的同時激活飲水乳頭，使水自由流入量筒中，計時滿30 s時，釋放飲水乳頭以中止水流入量筒中，記錄量筒中的水量（mL）。將該值乘以2得到每分鐘通過該飲水乳頭的水流量。

3.2"結果與分析

3.2.1"新型乳頭飲水器節水效果與鵝飲水姿勢

對照組和試驗組統計的各日齡階段漏水量及全試驗周期內平均漏水量，如圖7所示。試驗組各日齡階段漏水量均低于對照組，且在35～45日齡階段最為顯著（Plt;0.05）。按整個試驗周期統計，平均漏水量試驗組顯著（Plt;0.01）低于對照組，單位小時內平均每只鵝節水7.26g，按照規模化肉鵝養殖中每棟舍養鵝800～1000只，一天喂料兩次的做法，平均每天至少節水23.23～29.04kg，能有效節約水資源，利于環保。

此外，通過視頻觀察發現，新型乳頭飲水器組在限位罩的作用下，鵝的飲水姿勢相對統一，頭部上揚，上揚角度與乳頭安裝角度相契合，水更容易流入口腔，如圖8（a）所示；而傳統飲水器組，由于鵝的脖頸較長且靈活，鵝可以從各個方向去碰觸頂桿，導致喙部側面漏水嚴重如圖8（b）所示。

在網床架養和發酵床網上養殖模式下，肉鵝糞便直接落在地面或發酵床上^{［18， 19］}，對照組漏水量更大，大量積水不僅容易使發酵床板結、死床，還會導致大量有害菌滋生，使糞便發酵產生高濃度氨氣、硫化氫等有害氣體，造成舍內環境差、危害水禽健康^［20］。新型乳頭飲水器通過減少漏水量，有效改善了這些不良現象。

3.2.2"不同乳頭飲水器對鵝飲水和采食行為的影響

和其它畜禽一樣，鵝的飲水量會在進食后達到高峰，隨后在一天的時間內逐漸下降^［21］，因此選取喂料后2h對不同組鵝的采食和飲水行為進行統計。躺臥時間是禽類福利行為的指標之一，反映了家禽在養殖環境中的舒適程度，充足的趴臥休息時間，還有助于營養物質積累，增加出欄體重。

試驗組和對照組肉鵝飲水總時長（飲水頻率×單次飲水時間）差異不顯著，新型飲水器組為69.49 s，傳統飲水器組為75.24 s，但試驗組單次飲水時間顯著（Plt;0.05）縮短，比對照組縮短用時31.6%，且單位飲水量顯著提升（Plt;0.01），每小時平均每只鵝多喝水45.10 g（表1）。從各個日齡階段來看，新型飲水器組鵝的單位飲水量均高于對照組，且隨著日齡的增大飲水量逐漸上升（圖9）。

這表明試驗組肉鵝在相對較短的時間內即能獲得充足的飲水，飲水效率得以提高。究其原因，首先，雞用乳頭飲水器是根據雞的“啄碰”飲水行為特性而設計，不適合飲水時具有“咬拽”行為特性的水禽，因此，鵝需要花費相對較長的時間飲水以確保含水率較低（12%左右）的顆粒狀飼料能夠順利下咽；其次，飲水姿勢及競爭性飲水對飲水效率也會產生影響，新型飲水器組的鵝在限位罩作用下避免了多只鵝競爭飲水的情況，飲水姿勢舒適且符合其生物學特性，水更容易流入口腔；而傳統飲水器組鵝可以從各個方向去碰觸頂桿導致喙部側面漏水嚴重（圖8）。此外，單位飲水量隨日齡呈逐漸上升趨勢，除采食量上升導致之外，還有可能是因為氣溫逐漸升高。研究表明，當舍內溫度超過20℃時，溫度每上升1℃，飲水量會相應增加6%^［22］。

采食和飲水通常是相伴隨的，禽類會在采食時集中大量飲水^［21］。統計發現，在充足飲水下，新型飲水器組鵝采食效率提高，體現在采食頻率顯著（Plt;0.05）降低。喂料2h內，新型飲水器組鵝的采食總時長（采食頻率×單次采食時間）為133.4s，比對照組（181.2s）節約時間26.4%，確保在相對較短時間內即完成進食，從而有更多的休息時間，有利于能量的積累。期間，新型飲水器組鵝累計趴臥休息時間比對照組多5.49min，提高了約19.6%。

3.2.3"不同乳頭飲水器對鵝生長性能的影響

禽類的生長性能體現在體重、采食量和料肉比上。圖10展示各日齡階段不同飲水器組鵝的體重、采食量和料肉比情況。

不同日齡試驗組肉鵝體重均大于對照組，整個試驗期內試驗組肉鵝體重比對照組增加9%，差異不顯著。30日齡試驗組采食量高于對照組，但后期采食量低于對照組肉鵝?？赡艿脑蚴呛笃跉鉁剡^高，鵝舍沒有有效的降溫措施，且試驗組肉鵝體重較大，熱應激對其采食造成的影響更為顯著^［23］。整個試驗周期內，試驗組肉鵝飼料轉化效率均高于對照組。有研究表明，飲水量因能改變日糧消化率而對其養分利用效率造成影響，如果飲水量不足，將會降低日糧的營養價值，進而影響到生產性能^［24］。該試驗中，采用新型飲水器后，既保證充足的飲水，又提高飼料的利用效率。飼料利用效率提高，鵝糞便中的蛋白等營養物質減少，能有效減少細菌滋生和氨氣、硫化氫等臭氣產生，改善舍內環境和水禽福利情況，保證水禽正常增重和更加健康地生長。

4"結論

1） 針對現有乳頭飲水器不適用于水禽、飲水效率低、漏水嚴重等問題，基于肉鵝喙部形狀特征和飲水生物學習性，在雞用球閥乳頭飲水器基礎上進行改進，設計新型鵝用限位式乳頭飲水器。

2） 新型乳頭飲水器在標準2～6kPa水壓下水流量為80～120mL/min，與球閥乳頭飲水器相比，在滿足鵝飲水高峰用水需求的同時，規范肉鵝飲水姿勢，單位時間內平均每只鵝節水7.26g，有效減少水資源浪費。

3） 與球閥乳頭飲水器相比，新型乳頭飲水器能夠提高飲水效率和采食效率，促進肉鵝生長。單位時間內平均每只鵝多飲水45.10 g，采食耗時節約26.4%，累計趴臥休息時間增加19.6%，試驗期內肉鵝增重提高9%，提高飼料利用率。

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