不同降溫處理工藝對北京地區奶牛夏季生產性能和生理指標的影響

（北京市畜牧業環境監測站，農業農村部畜牧環境質量監督檢驗測試中心，北京 102200）

奶牛熱應激是指高溫環境中，奶牛機體產生的非特異應答反應的總和[1]。研究發現，熱應激會影響奶牛呼吸、采食量和泌乳性能，導致直腸溫度升高，影響內分泌系統和免疫系統，嚴重時甚至會導致死亡[2,3]。奶牛熱應激的影響程度一般采用溫濕指數（THI）進行估算[4]，但由于養殖地域、奶牛品種、體況等不同，單純依靠THI很難準確評估奶牛熱應激狀態和緩解程度，需要通過全方位綜合測定對奶牛熱應激狀況進行準確評估。

為了緩解奶牛夏季熱應激，除營養調節外，生產中多采用環境控制來進行有效防控。部分傳統牛舍仍采用風扇降溫的純物理降溫方式[5]，現代化牧場則多采用噴淋聯合風機的人工降溫技術[6～8]，某些特定地區牛場則采用濕簾-風機技術[9]。普通的噴霧風扇系統智能化程度不足，耗水量大，容易導致環境濕度大，誘發奶牛肢蹄病和乳房炎[10]；而紅外智能噴淋技術，由于整合了PIR紅外傳感器、溫濕度傳感器、獨立控制噴頭等工藝，實現了養殖環境動態精準調控，能有效降低噴淋耗水量和疾病風險。

在華北地區，夏季奶牛降溫大多采用風扇降溫和噴淋聯合風機降溫，雖然已有部分關于這兩種降溫方式的研究，但對紅外智能噴淋技術應對北京地區氣候特點的研究卻有限。本研究目的是為進一步評估不同降溫處理工藝對京郊奶牛夏季生產和生理的影響，以期為牛舍夏季的環境調控提供決策依據。

1 材料和方法

1．1 試驗地點

北京延慶區某規?；膛ｐB殖場，牛舍為半開放式結構，飼養方式為舍飼散欄。

1．1 試驗動物

本試驗選取30頭處于泌乳中期的健康荷斯坦牛。試驗期間按照維持能量和產奶生產提供相同日糧，每日05:00、12:00和17:00，分別擠奶3次，飼喂3次，自由飲水。

1．2 試驗設計

采用單因子試驗設計，將30頭泌乳牛隨機分為A、B、C三組，每組10頭（表1）。A為對照組（不采取降溫措施），B為風機降溫組，C為智能噴淋降溫組，試驗時間為2018年7月1～14日。

表1 試驗分組設計

1．3 不同降溫處理工藝

1.3.1 風機降溫工藝

風機降溫組（B組）圈舍的采食通道和臥床上方均安裝風機，風機安裝高度和間隔分別為2.2m和12m，安裝角度約為20°，風扇直徑為1.0m，功率為1.5kW，當舍內環境溫度高于25℃，人工開啟噴霧風機，每次5min。

1.3.2 智能噴淋風機降溫工藝

噴淋水管設置在牛舍上方距地面1.8m處，噴淋獨立控制單元間隔2m安裝在噴淋水管上。其中，噴頭噴淋半徑為0.9m，噴淋支管與水平面成40°夾角。電磁閥與電路控制箱相連，接收電路控制箱的電路控制。PIR紅外識別傳感器分別設置在牛頸枷外部距地面0.4m處，識別牛的位置信息并發送至電路控制箱。電路控制箱根據牛群位置信息，控制對應噴淋區間獨立噴頭的開閉，實現噴淋區間的精確控制；同時配備溫濕度探頭采集環境溫濕度，通過THI精確控制噴頭的水流量和噴淋時間，配套風機管理，綜合實現紅外智能噴淋降溫。

1．4 測定指標

1.4.1 溫濕度指數（THI）

試驗期間，分別在A、B、C牛舍兩端和中部距離地面1.5m高處懸掛溫濕度測定儀，分別測定噴淋階段和非噴淋階段的舍內溫度和相對濕度，測定時間為每天9:00～18:00，每隔1h，記錄一次，并根據溫濕度計算THI變化。

式中，AT和RH分別代表溫度和相對濕度。

1.4.2 采食量

試驗期間，各組奶牛等額定量飼喂，待奶牛停止進食后，分別收集奶牛的剩料，將各組剩余飼料稱量、記錄，匯總計算每日采食量。

1.4.3 產奶指標

試驗期間每日記錄產奶量。分早中晚3次采集奶樣，每次50mL，按4∶3∶3比例混合后，一式3份分裝，對乳品質進行測定[11]，主要包括：體細胞數(SCC)、乳脂率、乳蛋白率、乳糖、乳中尿素氮（MUN）、牛血清蛋白、免疫球蛋白M、乳鐵蛋白含量、α-乳白蛋白和β-乳球蛋白。

1.4.4 生理指標

每天9:00～18:00，分別于噴淋階段和非噴淋階段，測定奶牛直腸溫度、背部熱感溫度、呼吸頻率。

1.4.5 行為參數

利用行為參數感知裝置對奶牛站立、躺臥和行走等行為的持續時間和發生頻率進行連續監測。測量間隔5min，統計時間9:00～18:00。記錄幾種行為所占時間比例[12]。

1．5 數據處理

試驗數據采用Excel 2010進行初步整理，采用SPSS 20.0軟件進行單因素方差分析，用Duncan法進行多重比較，結果均以平均值±標準差表示，以P＜0.05為差異顯著性判斷標準。

2 結果

2．1 不同降溫方式對噴淋周期內環境指標的影響

表2 不同降溫方式對噴淋階段環境指標的影響

表2數據顯示，在降溫處理階段，在所有測試時間點（9:00、11:00、13:00、15:00、17:00），A組和B組的溫度、相對濕度和THI沒有顯著差異，但相比B組，智能噴淋組（C組）相對濕度均顯著升高，舍內溫度顯著降低；在9:00、11:00、15:00、17:00，C組THI指數顯著低于A、B組。在非降溫處理階段，A組、B組和C組的溫度、濕度和THI均沒有顯著差異；但在10:00、12:00、14:00，相對于風機降溫組（B組），智能噴淋降溫組（C組）舍內溫度有下降趨勢，相對濕度有增高趨勢；16:00、18:00時段，B組和C組的溫度、THI指數沒有顯著差異，但C組濕度有相對增高趨勢，詳見表3。

表3 不同降溫方式對非噴淋階段環境指標的影響

2．2 不同降溫模式對奶牛采食量的影響

表4 不同降溫方式對奶牛采食量的影響

由表4可知，C組30min采食量為7.88±1.70 kg，日采食量為37.81± 2.76kg；B組30min采食量為7.54±2.76kg，日采食量為36.52±2.10kg。和對照組相比，兩種降溫方式（智能噴淋和風機降溫）均顯著提升了30min采食量（P＜0.05）和日采食量（P＜0.05），且智能噴淋處理組顯著高于風扇降溫組（P＜0.05）。

2．3 不同降溫模式對奶牛生理指標的影響

表5結果顯示，在處理階段和非處理階段，不同降溫處理模式對奶牛直腸溫度均沒有顯著影響（P＞0.05）。在降溫處理階段，C組奶牛體表溫度和呼吸頻率均顯著低于A組和B組（P＜0.05）。在非降溫處理階段，相對于B組，C組呼吸頻率顯著下降（P＜0.05），奶牛體表溫度沒有顯著差異（P＞0.05），B組和對照組沒有顯著差異。

表5 不同降溫模式對奶牛生理指標的影響

2．4 不同降溫模式對奶牛行為參數的影響

如圖1所示，相對于對照組，兩種降溫模式均顯著增加了奶牛躺臥時間比例（P＜0.05），降低了站立時間比例（P＜0.05）。和風扇降溫相比，智能噴淋降溫組躺臥時間比例顯著增加，由44.2%增加到49.6%；站立時間比例顯著降低，由51.3%降到46.1%；行走時間比例二者沒有顯著差異。

圖1 不同降溫方式對奶牛行為的影響

2．5 不同降溫模式對產奶指標的影響

表6數據顯示，和A組相比，B、C組奶牛的產奶量顯著提升，其中B組提升2.9%，C組提升13.13%。和A組相比，B組乳蛋白率沒有顯著差異，C組則顯著提高。

和A組相比，B組奶牛血清蛋白、乳中尿素氮沒有顯著差異，C組卻顯著降低；B組和C組中α-乳白蛋白和體細胞數顯著低于對照組，其中C組降低比例顯著高于B組；三組中乳脂率和其他活性蛋白成分沒有顯著差異。

表6 不同降溫方式對產奶指標的影響

3 討論

3．1 不同降溫方式對噴淋周期內環境指標的影響

結果顯示，在降溫處理階段，在所有測試時間點（9:00、11:00、13:00、15:00、17:00），A組和B組的溫度、相對濕度和THI沒有顯著差異，但相比B組，智能噴淋組（C組）相對濕度均顯著升高，舍內溫度顯著降低；在9:00、11:00、15:00、17:00，C組THI指數顯著低于B組。說明相比于純風扇降溫，在噴淋處理階段，智能噴霧降溫模式能顯著增加半開放牛舍內的濕度，降低環境溫度，有效降低溫濕指數。張瑞華等[13]發現，“高壓噴霧+風扇”模式和“噴淋+噴霧+風扇”模式，可在較長時間降低環境溫度（降低1.5～3℃），平均濕度提升10%，本研究結果與之相吻合。

在非降溫處理階段，三組的溫度、濕度和THI均沒有顯著差異。但在10:00、12:00、14:00，相對于風機降溫組，智能噴淋降溫組舍內溫度有下降趨勢，相對濕度有增高趨勢；16:00、18:00時段，兩組的溫度、THI指數沒有顯著差異，但C組濕度有相對增高趨勢。說明在非噴淋降溫階段，噴淋對環境的影響作用在減弱。國內研究曾發現安裝水簾和風機的密閉牛舍會顯著降低日平均溫度、溫濕指數[14]，與本研究結果不一致，這可能是由于牛舍結構和牛場所處地域差異導致的，因為半開放牛舍空氣流動比較頻繁，噴淋過程對舍內環境的影響難以維持長久。這說明對于半開放式的牛舍，短時噴淋對舍內環境的影響效果有限。

3．2 不同降溫模式對奶牛生理指標的影響

結果顯示，在降溫處理階段，智能噴淋處理組奶牛體表溫度和呼吸頻率均顯著低于風扇降溫模式組（P＜0.05）。在非降溫處理階段，智能噴淋組呼吸頻率顯著低于風扇降溫組（P＜0.05），奶牛體表溫度也有下降趨勢。但在兩個階段，奶牛直腸溫度均沒有顯著差異（P＞0.05）。說明和風扇降溫比，智能噴淋降溫能更有效地緩解熱應激。丁濤等[15]曾發現，噴淋降溫過程中，不同噴淋粒徑噴頭能使奶牛脖頸區域溫度降低0.7～0.9℃，平均呼吸頻率降低0.6～4.2次/min；噴淋結束后，奶牛脖頸區域平均降溫0.2～0.6℃，平均呼吸頻率降低0.4～1.2次/min。這和本研究結果相似，說明智能噴淋過程中能降低奶牛體表溫度、呼吸頻率。同時本研究發現，智能噴淋結束后，對奶牛生理指標的降低效果減弱，但依然存在效果，這和舍內溫濕度變化趨勢相似。

3．3 不同降溫模式對奶牛行為參數的影響

在熱應激期間，奶牛更傾向于站立?？赡苁且驗檎玖r增加了奶牛體表與空氣環境的接觸面，能有效增加機體與環境間的熱量交換，利于散熱。研究表明，熱應激程度增強，反芻動物的躺臥時間減少，站立時間則會增多[16]。魯煜建也發現[17]，當奶牛由無熱應激到中度熱應激狀態，躺臥時間比例從51.3%下降至42.3%，站立時間則相應增加，這和本研究結論吻合。采用降溫處理的兩個試驗組，奶牛躺臥時間增加，站立時間縮短。說明奶牛熱應激得到了一定程度的緩解，且采用智能噴淋系統效果更顯著。

3．4 不同降溫模式對采食量的影響

研究表明，熱應激會顯著影響奶牛采食量[18]，陳軍等[19]發現在輕微和中度熱應激期，奶牛采食量分別下降3.65%和13.46%。本試驗中兩種降溫方式均顯著提升了奶牛30min采食量和日采食量（P＜0.05），且智能噴淋組顯著高于風機降溫組。說明智能噴淋降溫系統緩解熱應激效果顯著優于風扇降溫。這可能是由于智能噴淋過程能夠有效降低奶牛體表溫度，改善機體狀態，從而緩解了夏季高溫熱應激導致的采食量下降。

3．5 不同降溫模式對產奶指標的影響

熱應激會降低奶牛的產奶量，導致乳脂率、乳蛋白率、乳糖率及非脂乳固體含量因高溫而下降，使得牛奶質量降低[20]。這可能是因為熱應激會導致乳腺上皮細胞酪蛋白等主要乳蛋白基因表達下調，乳中總酪蛋白減少而尿素濃度增加，從而影響乳蛋白含量，導致營養價值降低[21,22]。周旭發現，處于中度熱應激的奶牛生產性能會極顯著下降，乳脂率顯著降低，乳中尿素氮顯著升高，體細胞數顯著升高；相比輕度熱應激奶牛，中度熱應激奶牛乳中血清蛋白、α-乳白蛋白極顯著升高，但乳中免疫球蛋白（IgG、IgA和IgM）含量并無顯著差異[23]。本研究也發現智能噴淋工藝組體細胞數顯著降低，說明智能噴淋降組能更有效緩解熱應激導致的部分免疫反應。但本試驗中其他活性蛋白沒有顯著差異，還需要進一步研究。

4 結論

綜上所述，相比于風扇降溫模式，智能噴淋降溫模式能影響半開放牛舍環境溫濕度、溫濕指數，能更有效降低噴淋過程中奶牛體表溫度、呼吸頻率，但效果會隨噴淋結束減弱；能調節高溫下奶牛行為，使得奶牛躺臥時間增加、站立時間相應縮短；能更有效緩解高溫下的采食量下降和產奶損失，提升夏季牛奶乳品質。因此在北京地區，半開放式奶牛養殖模式下，智能噴淋降溫能更有效緩解夏季熱應激，改善奶牛生理狀況，提升奶牛夏季生產性能。